血液流变学检查的方法和临床应用时间.docx

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血液流变学检查的方法和临床应用时间

血液流变学检查的方法和临床应用时间:

2010-06-0413:

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核心提示:

一、血液流变学的定义和研究范围lt;BRgt;血液流变学是研究血液及其组分流动和变形的科学。

左大鹏首都医科大学附属北京安贞医院

一、血液流变学的定义和研究范围

　　血液流变学是研究血液及其组分流动和变形的科学。

　　从研究角度上看，主要包括三个层次方面的内容：

　　1、血液的宏观流动性，即粘度。

　　2、血细胞的流变性，主要是红细胞的聚集性和变形性。

　　3、血液生化物质对血液流变性的影响，主要是纤维蛋白原，球蛋白等。

　　从研究领域上分，又可分为基础理论和方法学的研究以及临床应用的研究两方面。

二、血液流变学研究的重点

（一）实验室检查方面

　　1、检测指标的建立，常用的实验室指标要反映：

（1）血液粘度，包括全血粘度和血浆粘度两类。

（2）红细胞的聚集性和红细胞的变形性。

　　（3）血小板的粘附性和聚集性。

　　（4）血浆纤维蛋白原，球蛋白和血脂成分的检测。

　　2、实验室方法学的标准化和质量控制

（1）粘度计的设计要求和校正。

（2）质控品的研制以及室内质控和室间质评的开展。

　　（3）其它检测指标方法学的标准化，例如血脂测定。

（二）血液流变学在临床医学中应用

　　1、阐明血液流变学异常在某些疾病的病因和发病机制中所起的作用。

　　2、根据血液流变学变化预测某些疾病发生的可能性。

　　3、血液流变学参数可做为某些疾病诊断的辅助指标。

　　4、观察药物治疗前后血液流变学的变化，评价药物的疗效，探索新的治疗方法。

（三）已报道的血液流变学相关的疾病，见表1。

　　表1可用于血液流变学检查的疾病

--------------------------------------------------------------------------------------------

　　一血管性疾病

　　1高血压，

　　2脑卒中（一过性脑缺血发作，脑血栓，脑出血），

　　3冠心病（心绞痛，急性心肌梗塞），

　　4周围血管病（下肢深静脉血栓，脉管炎，眼视网膜血管病等）。

　　二代谢性疾病

　　1糖尿病，

　　2高脂蛋白血症，

　　3高纤维蛋白血症，

　　4高球蛋白血症。

　　三血液病

　　1原发性和继发性红细胞增多症，

　　2原发性和继发性血小板增多症，

　　3白血病，

　　4多发性骨髓瘤。

　　四其他

　　1休克，脏器衰竭，器官移植，慢性肝炎，肺心病，抑郁性精神病。

　　2中医范围中的血瘀症等。

---------------------------------------------------------------------------------------------

三、基本知识

（一）血液的流动形式

　　1、在血管中运动是一种表现为中央流速快，周边流速慢的"套管式"流动。

见图1。

　　　　　　　　　　　　　　　　图1血液在血管中流动的方式

　　2、所谓"套管式"流动实际上是一种分层运动，又称层流，见图2。

　　　　　　　　　　　　　　　　图2液体层流的模式图

　　也就是说血液在血管中是一层一层流动的，靠近中央的液体层流速快，靠近周边的液体层流速慢。

这样就在快慢两层液体之间形成了流速差，快的一层给慢的一层以拉力；而慢的一层给快的一层以阻力。

　　3、快慢两层液体间的一对力（拉力与阻力）就形成了驱使整体血液流动的力，称为切变应力（又为内摩擦力），用F（达因）表示。

　　4、既然液体是一个层面，在单位面积上所承受的切变应力称为剪切应力，用t表示。

其计量单位是达因/平方厘米，用Pa（帕斯卡）表示，1Pa=10达因/平方厘米。

　　5、既然快慢两层之间运动速度不一样，我们就可以找出它们之间的速度差和距离差，用一个参数表示，就是切变率，用表示。

计算公式是；

　　　　　　　　　　　　　　　　速度差（cm/s）

　　　　　　切变率（g）=-----------------------　　切变率的计量单位是1/秒（s-1）

　　　　　　　　　　　　　　　　距离差（cm）

　　切变率是液体（血液）内部运动（流动）的重要因素。

一般来讲，切变率高，液体流速快；反之，液体流速慢。

　　6、可以想象的到，液体流速快，其粘度一定相对较低；而液体流速慢，其粘度相对较高。

因此，粘度就成为反映液体，包括血液的一种流动性（或称流变性）的物理参数。

牛顿将粘度定义为也就是衡量液体流动时的内摩擦力或阻力的度量。

牛顿的粘度定律是：

　　　　　　　　　　　　　　剪切应力（t）　　　　　　　帕斯卡（Pa）

　　　　　　粘度（h）=-----------------------=--------------------帕斯卡.秒（PaS）

　　　　　　　　　　　　　　切变率（g）　　　　　　　　秒-1（S-1）

　　这就是说，一种液体的粘度和当时液体所处的剪切应力和切变率有关，粘度与剪切应力成正比，而与切变率成反比。

　　进一步，牛顿发现有两种类型的液体，一种液体它的饿粘度符合上述规律，牛顿称之为"非牛顿液体"；而另一种液体它的粘度不符合上述规律，它的粘度是一个常数，不随切变率的变化而变化，牛顿称之为"牛顿液体"我们的血液，全血是非牛顿液体，也就是说全血的粘度是随切变率的变化而变化；而血浆被看作是牛顿液体，它的粘度与切变率无关。

　　这点对我们检测全血和血浆粘度以及分析检测结果十分重要。

　　7、表观粘度和还原粘度

　　由于非牛顿液体，包括全血，它们的粘度是随着切变率的饿变化而变化，所以不是一个常数。

我们把在特定切变率下测定出来的粘度称为这种液体的表观粘度。

　　由于全血中含有大量的红细胞，红细胞的数量显然对全血粘度构成非常重要的影响，实际上全血粘度与红细胞比积关系很大，见图3。

　　　　　　　　　　　　　　　　图3红细胞比积对血液粘度的影响

　　因此，为了克服红细胞比积对全血粘度的影响，使不同个体之间的全血粘度有可比性，所以将不同个体的全血粘度都以红细胞比积1%时来表示，这就是所谓的还原粘度。

所以，临床上，如果只是比较某一位患者本身的粘度变化（如治疗前和治疗后，不同饮食和运动对粘度的影响），既可以参考表观粘度，又可以参考还原粘度；但是要比较不同病人，或病人与健康人之间的粘度变化就必须使用还原粘度，而最好不用表观粘度。

　　8、泊萧叶定律和比粘度

　　法国物理学家泊萧叶在研究液体在管道中流量是发现通过某一管道的液体量符合下面的公式：

　　　　　　　　　　　　R2×P×t

　　　　　　Q=-------------------------

　　　　　　　　　　　　8L×η

　　那麽，粘度

　　　　　　　　　　R2Pt

　　　　　　η=--------------

　　　　　　　　　　Q8L

　　假设我们让两种液体通过同一根毛细管，而且流量也相同。

那麽就成为下下公式：

　　　　　　　　　　t1　　　t2　　　　　1　　　　　t1

　　　　　Q1=Q2-------=-------　　　-------=--------

　　　　　　　　　　1　　　　2　　　　　2　　　　　t2

　　这就是比粘度的概念，我们可以利用比粘度来表示两种液体的粘度区别。

如果我们使用一种已知粘度的液体，如蒸馏水或生理盐水做参照液体，我们就可以间接测量血液的粘度。

这种比粘度的概念一般是使用在血浆粘度的测定上，因为它被看作是牛顿液体，我们在测定其粘度时只选择一个切变率条件即可，不象测定全血粘度必须选择不同的切变率做为检测条件。

　　这点在无论是在仪器设计，测定操作中，还是在分析结果时都必须注意的。

四，检测技术和检测项目

（一）粘度

　　粘度测定是血液流变学试验中最基本，也是最主要的参数。

　　全血粘度的检测可使用悬丝法和锥板法两种测定方法，但是无论那种方法都必须设定高，中，低三个切变率条件，在不同的切变率下测定全血的表观粘度。

国际血液学标准化委员会规定高切变率应当在150s-1，中变率应当在50-60s-1，低变率应当在1-5s-1。

　　三个切变率的选择和设定，不仅是测定全血表观粘度的需要，更重要的是反映红细胞流变性的需要。

我们已经知道，红细胞的数量对全血粘度影响很大，另外红细胞的流变性，也就是红细胞的聚集性和变形性对全血粘度的影响更为明显，具有极其重要的临床意义。

红细胞相互聚集越是严重，血液粘度越大，血液流动越慢，流速越慢，切变率越小，粘度会进一步增高，血液流动就更慢，红细胞就更容易聚集，----，如此下去造成恶性循环，进一步加重组织的灌注不良，将带来一系列严重后果；红细胞本身具有非常大的可塑性，也就是它们非常容易变形，这对于维持血液的流动非常重要。

如果红细胞的变形性减低，那麽血液流动一定减缓，血液粘度就回增加，进一步减低血液的流动速度，切变率变小，粘度增高，-----。

如此下去造成恶性循环，进一步加重组织的灌注不良，将带来一系列严重后果。

而血液学告诉我们，在低切变率的条件下，红细胞容易相互聚集（因为内摩擦力小）；而在高切变率条件下，红细胞容易变形（因为内摩擦力大）。

所以，低切变率下测定出的全血表观粘度实际上反映了该患者红细胞的聚集性；而高切变率下测定的全血表观粘度实际上是反映了该患者的红细胞变形性。

　　研究表明，低切变率低到1s-1，才能充分体现红细胞的聚集性，也就是说红细胞在1s-1低切变率下才能完全聚集。

因此，为什麽现在都要求粘度计最好能设定出1s-1的低切变率条件。

　　血浆粘度测定相对简便，因为它不需要设定不同的切变率条件，一般规定在高切变率下（100s-1-120s-1范围测定即可。

但是，锥板法粘度计由于在高切变率在测定时产生二次湍流现象，无法准确测定血浆粘度，所以不主张使用锥板法测定血浆粘度，可采用毛细管法或悬丝法。

　　悬丝粘度计有进口和国产品，其技术关键在于悬丝的设计和制造。

到目前为止，只有悬丝法的仪器才可能将低切变率做到1S-1，所以是目前精度最高的仪器。

下面对悬丝粘度计做简单介绍。

　　悬丝粘度计属于无磨擦粘度计，它由内外两个圆筒组成，外筒由马达带动旋转，转动力距通过血样传递得内筒，内筒本身不转动。

检测时，内外筒之间仅通过样品接触，没有附加摩擦力距。

内筒是悬挂在一根弹性另好而敏感的悬丝上，悬丝与内筒之间有一个多极电磁铁的铁芯和一面反光镜。

当内筒受到由血样传入的力时，内筒随外筒转动也有所转动，反光镜也会发生转动，使电磁铁也产生一个与内筒的力距大小相等而方向相反的反馈力距，平衡血样经内筒的力距使内筒恢复到原来的位置。

仪器通过测量流过电磁铁的电流计算出血样的粘度。

其突出优点是测试探头为双缝隙结构，末端效应小，无二次湍流，最适合检测低切变率下的粘度。

经使用单位评价，用国家计量标准油（一个是低粘度8.77mPa.s，另一个是高粘度18.70mPa.s）测试仪器，所有偏差为0.5-1.5%，准确度符合要求；使用红细胞比积为0.44的样品，用自身血浆调整比积0.01的改变，从0.43-0.49，高，中，低三个切变率下的检测结果均有差异，说明该仪器的分辨率达到要求；重复性检测，180s-1时的CV值为1.7%，1s-1时的CV值为3.0%，也到达了国际血液标准化委员会（ICSH）提出的要求。

《以上数据引自：

扬萍，李巍，李旭：

BV-100悬丝流变仪性能检测分析，中国血液流变学杂志，2001；11

（2）：

171-172》

　　切变率是由外筒的转速决定的，见表

　　　　　　　　　　表BV-100转速与切变率的关系

　　　　　　---------------------------------------------------------

　　　　　　转速（转/分）　　　　　　　　　切变率（s-1）

　　　　　　----------------------------------------------------------

　　　　　　　　　90　　　　　　　　　　　　　180

　　　　　　　　　15　　　　　　　　　　　　　30

　　　　　　　　　0.5　　　　　　　　　　　　　1

　　　　　　---------------------------------------------------------

（二）红细胞流变性

　　1，红细胞聚集性

　　我们可以通过以下方法测定或计算红细胞的聚集性。

（1）低切变率，最好是1s-1条件下全血粘度。

（2）根据粘度计算出所谓的红细胞聚集指数。

　　（3）血沉（ESR）和血沉方程K值

　　红细胞越是相互聚集，血沉速度就越快。

但是血沉速度快慢还受红细胞数量的明显影响，为了排除红细胞数量（红细胞比积）的影响，人们设计了一个公式，采用了一个新的参数，即血沉方程K值来表示红细胞的聚集性。

　　　　　　　　　　　　　血沉测定值

　　血沉K值=--------------------------------------en是自然对数

　　　　　　　　　-（血浆比积+en红细胞比积）

　　这样，血沉K值越大，表明红细胞聚集性越强。

　　（4）红细胞电泳率

　　红细胞表面带有负电荷使它们之间有种排斥力而彼此不相互聚集，在电场中可向正极移动。

利用这一特征，设计了红细胞电泳仪，可以在显微镜下观察和计算红细胞泳动的速度，见下面计算公式：

　　　　　　　　　　　　　　　　红细胞泳动的距离（mm）

　　红细胞电泳速度（U）=-----------------------------------------

　　　　　　　　　　　　　　计数20个红细胞通过的平均时间（s）

　　如果红细胞聚集在一起，其泳动的速度就会减慢。

根据这一观察可以了解患者红细胞的聚集性。

　　根据以上结果还可以计算红细胞的电泳率，见下面公式：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　红细胞电泳速度（U）

　　红细胞电泳率（V）（EPM）=-----------------------------

　　　　　　　　　　　　　　　　　　电场强度（E，V/cm）

　　（5）有的粘度计可以通过数学公式，从粘度上推导出所谓红细胞电泳指数。

　　2，红细胞变形性

　　我们可以通过以下方法测定或计算红细胞变形性。

（1）高切变率，一般是1501s-1条件下全血粘度。

（2）根据粘度计算出所谓红细胞变形指数和刚性指数。

　　（3）红细胞滤过指数

　　这是目前应用最广的，也是比较直接的测定红细胞变形性的方法。

它是将一定浓度的红细胞悬液（10%），通过一个由负压抽取的微孔滤膜，根据红细胞悬液通过的时间计算出红细胞的滤过指数，见下公式。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　参照介质通过时间　　　1

　　　红细胞滤过指数（IF）=-----------------------------------

　　　　　　　　　　　　　　　　　　红细胞悬液通过时间　　Hct

　　（4）激光衍射法

　　将红细胞悬液在高切变率作用下使之变形再通过激光的照射，然后将单个红细胞的影象记录在胶卷底片上，不仅可以直接观察红细胞的形态变化，而且可通过计算红细胞体积的长径和横径直接反映红细胞的变形情况。

五、影响血液流变学检测指标结果的因素

（一）影响全血粘度的因素

　　1、红细胞比积

　　红细胞占血细胞的95%以上，白细胞只占1/600，血小板只占1/800。

所以，红细胞数量与全血粘度成正相关性。

　　2、红细胞变形性

　　在适当的切变率下，即使红细胞比积达到95-99%，血液仍能保持流动。

而与红细胞大小相同的刚性颗粒悬浮液，当其浓度仅为65%时，就成为混凝土般的稠度，不能流动。

这是由于红细胞是一种内粘度很低，具有很大流动性的物质。

当红细胞变形性降低，血液粘度增加。

　　3、红细胞聚集性

　　红细胞聚集性是指红细胞之间形成红细胞聚集体的能力。

当红细胞聚集后，血液流动减慢，粘度增高，阻力增加，容易堵塞小血管。

　　4、血浆粘度

　　血浆粘度主要有血浆中大分子物质决定，包括各种蛋白质和脂类，其中一血浆纤维蛋白原影响最大。

这主要由于纤维蛋白原可形成链状分子结构，使红细胞相互聚集，形成缗钱状。

　　5、温度效应

　　温度对血液粘度的影响较为复杂。

一般讲，血浆粘度随温度增高而减低；而对全血粘度来讲，温度从37°C升高到40°C，红细胞聚集增强，变形性减低，粘度增高。

　　6、其他

　　切应力，切变时间，血液pH值，渗透压，白细胞及血小板数量和功能，凝血系统，抗凝及纤容系统也都对血液粘度有不同程度的影响。

（二）血浆粘度

　　1、血浆中大分子物质，如纤维蛋白原，球蛋白和脂类，血浆粘度随它们的含量增加而增高。

　　2、温度，血浆粘度随温度增高而降低。

　　3、血容量，血浆粘度随血容量减少而增高；反之降低。

　　（三）影响红细胞聚集性的因素

　　1、高分子的桥连力

　　血浆中纤维蛋白原和球蛋白分子能够将相邻的两个红细胞连接起来，形成叠连体。

　　2、表面曲力

　　即红细胞的几何形状和变形性，由于正常红细胞为双凹园盘状，相互之间接触面积较大，所有红细胞容易形成叠连体。

当红细胞成球型或变形性减低（刚性增强）时，红细胞聚集能力减低。

　　3、静电排斥力

　　红细胞表面的唾液酸使红细胞表面带负电荷，彼此相互排斥。

当病毒感染或其他原因造成红细胞表面电荷减少，细胞容易聚集。

　　4、切应力或切变率

　　切应力是红细胞表面所受的外力，在不同管径的血管中，由于血流造成的切应力不同。

在一定范围里，管径越小，切应力约大。

动脉内切应力大于静脉中的切应力，所以，在静脉中红细胞容易聚集。

（四）影响红细胞变形性的因素

　　1、红细胞变形性的定义和生理作用

（1）定义：

　　红细胞变形性（redcelldeformability，RCD）或称红细胞的柔顺性（flexibility）或流动性（fluidity），可简单地定义为正常红细胞具有能通过比自身直径小的毛细血管的能力。

（2）生理作用：

　　A调节血液粘度

　　在血流较快，切变率较高（>100s-1）时，如在大动脉中，红细胞不聚集，呈分散状态，红细胞形态为圆形双凹状。

这时，即使红细胞数量很多，例如比积大于93%，仍可以保证血液流动，这是变形造成的粘度下降所致。

如果，是不能变形的颗粒，比积在60%时，就成为固态。

　　B保障微循环

　　在直径小于自身的微血管中，随着血流加速，切变率增加，红细胞可以变成帽状，拖鞋状或香肠状，并沿长轴方面与血流一致。

这种形态上的变化，可降低血流阻力，有利于血液流动，保障微循环的通常。

（2）影响红细胞变形性的因素

　　A红细胞膜的化学成分

　　细胞膜中的脂类有两个极性端，一端为亲水端，另一端为疏水端。

疏水端有的有两条长碳链组成，有的仅一条。

凡结构中有两条长碳链的，膜的可变形性高。

此外，细胞膜中胆固醇的含量高，红细胞的变形性差，反之，变形性好。

　　B血浆中的渗透压

　　无论是胶体渗透压，还是晶体渗透压，其变化均引起红细胞内水分的变化。

无论是细胞体积膨胀，还是体积收缩，都会改变红细胞的形状，从而导致细胞膜的粘弹性改变。

　　C红细胞内粘度

　　一个正常的红细胞内含血红蛋白32pg，内粘度为6mPa.s。

当红细胞内血红蛋白，特别是异常血红蛋白增加时，内粘度增加，细胞的变形性减低。

　　D氧张力

　　血氧含量及其张力下降后，红细胞内氧合血红蛋白成为脱氧血红蛋白，细胞的刚性明显增加，变形性下降。

　　E红细胞内ATP

　　ATP含量下降，红细胞失去正常双凹园形，变形性降低。

此外，ATP的减少还影响细胞膜上的钠-钾及钙离子通道，影响细胞形态。

六，血液流变学参数在临床应用中的具体使用

　　1病人与健康人的比较，帮助分析发病机制上的原因，提供诊断手段；

　　2做为中，老年人健康体检的指标，预测心脑血管病发生的可能性；

　　3观察治疗过程中各种参数的变化规律，分析治疗原理和效果：

（1）抗凝治疗和溶栓治疗，

（2）稀释疗法和减粘治疗，

　　（3）光量子，激光以及光电理疗，

　　（4）体外洗血疗法。

　　4筛选药物。

七，血液流变学检测结果分析

（一）参考值的建立

　　由于

　　1目前对血液流变学检测仪器缺乏全行业统一的标准化指标，

　　2各个生产厂家的仪器不同（设计原理，检测过程，参数规定），

　　3血液流变学操作尚无统一的标准，难于制备质控品或标准品，

　　4多种因素影响血液流变学检测结果，如年龄，性别，地区，而又缺乏大规

　　模人群参考值调查，

　　所以

　　各个实验室应建立本室的参考值。

　　要求至少进行本地区50岁以上健康男性和女性各60人的调查，这些健康人无高血压，冠心病，脑血管病，糖尿病，血液病，慢性支气管炎等重要慢性

　　疾病史，血脂，血糖，血沉，红血球比积，肝肾功能以及血清蛋白电泳均应正常，体重也应在标准体重范围内。

　　但是

　　一般来讲，血液流变学参数做为人体正常生理性指标，在同一地区，同一年龄及性别组，如果采用基本相同的检测原理，这些参数的参考值应当基本相同，不能相差悬殊。

　　注意

　　在选择低切变率时，最好设定在1s-1。

因为，只有在这个条件下，红细胞聚集性才得到完全又真实地表现。

这时的表观粘度最高，并且，这个低切条件要能够稳定一个较长的时间，则对保证检测的重复性达到允许水平（也就是变异系数CV<5%）极为重要。

　　在选择高切变率时，应当是红细胞变形性得到最大的表达。

根据基础研究表明，当切变率在180s-1以上时红细胞开始出现被拉破的现象，当切变率上升到200s-1时，红细胞被拉破明显增多。

因此，我个人认为高切定在180s-1为宜。

（二）血液流变学报告单会打印出一系列的指标或参数，通常包括以下内容：

　　全血粘度：

低切这三个指标是仪器实际测量的。

　　全血粘度：

中切

　　全血粘度：

高切

　　血浆粘度这一指标是是仪器实际测量的。

　　红细胞比积这一指标是在另外仪器上测定出来后输入仪器电脑中的。

　　血沉这一指标是在另外仪器上测定出来后输入仪器电脑中的。

　　血沉方程K值这一指标是仪器根据数学公式推导的。

　　全血还原粘度：

低切这三个指标是仪器根据数学公式推导的，由于公式

　　全血还原粘度：

中切合理，推导，结果比较可信。

　　全血还原粘度：

高切

　　红细胞聚集指数以下四个指标是仪器根据数学公式推导的，由于公

　　红细胞电泳指数式推导简单，结果可信度较差。

　　红细胞变形指数

　　红细胞刚性指数

　　一般还有一个粘度曲线图。

　　（三）结果分析

　　我们在分析和使用上述指标时，一定要注意以下几个问题：

　　1、首先必须说明任何一项指标都是综合因素作用的结果，尤其是那些通过计算推导出的结果更容易受到数学公式设计本身的缺点而显地得不真实。

因此，不能单凭几个指标就决定临床诊