血液流变学检查的方法和临床应用

血液流变学检查的方法和临床应用（检验星空）作者：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×tQ=-------------------------8L×η那麽，粘度R2Ptη=--------------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：t1t21t1Q1=Q2-------=--------------=--------122t2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）----------------------------------------------------------9018015300.51---------------------------------------------------------（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）=--------------------------