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1、血液流变学检验及其应用,主要内容：,血液的组成及理化特性血液流变学特性血液流变的检测血液流变学参数的临床意义血液流变学检验质量控制,一、血液的组成及理化特性：,1.血液的组成： 有形成分：红细胞、白细胞和血小板。有形成分占 血液体积的45%左右。 血浆成分：它是蛋白质、盐类等的水溶液，血浆中 水占90%以上，血浆蛋白约占7，其它有机物和无 机物各占1%左右。2.血液的理化特性： 血液是一种悬浮液，全血稍呈弱碱性，PH值在7.35 -7.40之间，比重约为1.056g/cm3（4oc）。 血浆是一种复杂的水样溶液，血浆PH值在7.3-7.5 之间，比重约为1.024g/cm3(4 oc)。,二、
2、血液的流变学特性：,1.血液在血管中的流动形式 血液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。所谓“套管式”流动实 际上是一种分层运动，又称层流。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。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。,剪切应力：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表示，1Pa=10达因/平方厘米。 切变率：既然快慢两层之间运动速度不一样我们就可以找出 它们
3、之间的速度差和距离差，用一个参数表示，就是切变率 ，用g表示。单位是1/秒（s-1）计算公式是： 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。,二、血液的流变学特性：,速度差（cm/s）切变率（g） = 距离差（cm）,L,V,粘度：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（Pa S）
4、 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。,二、血液的流变学特性：,牛顿在研究黏度的过程中发现，一些液体的粘度符合上述规律，黏度随切变率的变化而变化，另一些液体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，牛顿把前者称为非牛顿液体，后者称为非牛顿液体。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。,二、血液的流变学特性：,2.红细胞流变学特性： 红细胞是一种高度可变形的充液弹性薄壳 体。细胞膜很薄，细胞质是血红蛋
5、白水溶 液，浓度约为33%，PH = 7. 4 。整个红细 胞比重约为1.098g/cm3（4 oc），故血液可 看作红细胞与血浆组成的、比重相近的悬 浮液。,二、血液的流变学特性：,红细胞通透性：红细胞细胞膜对负离子的通透性大于正离子；脂溶性气体O2、CO2可以自由通过；Na - K泵是维持内外浓度差的重要结构。红细胞膜的重要组成蛋白：收缩蛋白、肌动蛋白、连接蛋白、血型糖蛋白、带蛋白等，形成网状骨架。红细胞的变形性：静止时。红细胞为直径8m的双凹面圆盘形，但受外力时很容易变形。外力除去后又易于恢复原状。在显檄镜下观察毛细血管床，可以发现呈伞状、弹丸状等各种形状的红细胞。红细胞的变形性在血液循
6、环中，特别是在微循环中起着重要作用。,二、血液的流变学特性：,毛细血管内红细胞呈伞状,由于红细胞的这种显著的变形性，使它能够通过比它本身直径还小的毛细血管。脾脏的毛细血管最窄，它的平均直径仅有3m左右。红细胞的变形性对因动脉硬化血栓形成的非常狭窄的血管中的循环，都起着重要的作用。如果红细胞的变形能力降低 ，则引起粘度的增加，因而血流量亦减少。结果会导致切变率减小，因血液的非牛顿粘性又使血液粘度增加，血流量减少，从而引起恶性循环。,二、血液的流变学特性：,Fasher等人(1978)发现了红细胞膜的坦克履带式运动。他把红细胞悬浮于高粘度的葡萄糖溶液中，红细胞在切应力影响下变形形成椭球体。随着切应
7、力的增加，其延伸率接近最大值，同时，红细胞作坦克履带式运动，其转动频率随切变率而直线地增加。由于红细胞膜的这种坦克履带式转动，能将所受切应力向细胞内传递，引起红细胞内容物的运动，这样可使O2或CO2分子与血红蛋白更好地混合，促使气体分子与血红蛋白结合，使红细胞能更有效地发挥其输运气体的功能。,二、血液的流变学特性：,红细胞履带式运动,红细胞的表面积与体积的比值是决定红细跑变形性的重要因素。红细胞膜的面积对于体积来说相对过剩，使红细胞能变成各种形态，而不必增加表面积。在表面积和体积不变的情况下，正常红细胞可拉伸至原长的230%，如果要使红细胞膜表面积增加2-3%，就可使红细胞膜破坏。,二、血液的
8、流变学特性：,红细胞变形性还决定于红细胞膜的粘弹性质，而粘弹特性又与细细膜的成分及其在膜中结构和排列有关。Blank和Evans等人提出了红细胞膜的物质结构模型。他们认为红细胞膜外层由脂双层形成阻止膜表面积变化的紧密内聚性结构，由于这种结构的液体特性而易于产生变形。膜表面下的骨架蛋白结构使脂双层具有稳定的力学结构，膜表面下的血影蛋白网状结构又使红细胞具有抗高剪切的能力，确保红细胞维持原形或变形后再恢复弹性，而且还要考虑膜内的粘性损耗过程，因为这一过程限制了红细胞变形后的恢复率。,二、血液的流变学特性：,红细胞细胞质的粘度称为红细胞的内粘度，它是决定红细胞变形性的又一重要因素。内粘度又决定于细胞
9、内血红蛋白的浓度和理化特性。影响红细胞变形性的外部因素，有血液的切变率、毛细血管直径、血细胞的浓度血浆蛋白的成分与含量、血浆的渗透压、温度、PH值、电解质的成分与含量、氧分压和二氧化碳分压、ATP水平以及氧化剂的作用等。不再详述。,二、血液的流变学特性：,红细胞的聚集性：在血液静止或切变率很低时，红细胞会聚集成网络状空间结构，导致血液具有屈服应力。红细胞具有能形成聚集体的性质称为红细胞的聚集性。红细胞的聚集性是血液非牛顿流变性的主要原因。红细胞聚集体的形成和解聚主要取决于血浆蛋白、剪应力和红细胞表面电荷三个因素。,二、血液的流变学特性：,3.白细胞的流变特性：主要见于毛细血管网和小静脉病理条件
10、下的趋边（壁）性黏附功能变形性： 能动变形 非能动变形,二、血液的流变学特性：,4.血小板的流变性：血小板是组成血液的最小细胞，它具有聚集、黏附、释放、收缩和吸附等功能。这些功能在止血、凝血和血栓形成过程中起着重要作用，也是血小板主要的流变特性。 血小板聚集性：血小板与血小板之间发生相互粘着、聚集成团的现象称为血小板聚集。血小板的这种特性称为聚集性。聚集性是血小板重要的流变特性。,二、血液的流变学特性：,引起血小板的聚集有两大因素：一是剪切作用可诱导血小板聚集；二是许多物质可诱导血小板聚集，如二磷酸腺苷，在高剪切力作用下，红细胞会发生破裂，会释放出二磷酸腺苷，促进血小板黏附和聚集。血小板黏附性
11、：血小板黏附于异物、血管内皮损伤处或粗糙表面的现象，称为血小板黏附。血小板的这种特性称血小板的黏附性。当血管损伤后，流经此处的血小板被血管内皮下组织激活，黏附于暴露出来的胶原纤维上，形成一个附壁栓子，起到止血作用。,二、血液的流变学特性：,血小板收缩功能：血小板所含微丝和微管的主要化学成分是收缩蛋白，这些蛋白具有收缩性，可使血小板聚集体收缩，凝血块回缩变固，成为坚实的止血栓，堵住血管创口。血小板释放反应：血小板受刺激后，将其颗粒内容物释放到细胞外的现象。这一过程有助于止血。,二、血液的流变学特性：,（一）.血液流变（黏度）检测方法：1.毛细管式（压力传感器）黏度检测法：利用一标准毛细管在相同条
12、件下，液体粘度不同，流过一定体积的液体所需时间不同，粘度越大所需时间越长，粘度与时间成正比，其测量结果是同水的比粘度。,三、血液的流变检测：,三、血液的流变检测：,优点： 1.该粘度计适用于测量粘度较低的牛顿液体，如：血浆、血清； 2.制造成本低廉。缺点： 不适于测量“非牛顿液体”，如全血。精度及重复性难以保证。,三、血液的流变检测：,为什么毛细管式血液流变检测不适用于全血粘度测定呢？血液是非牛顿流体，血液的粘度随切变率的变化而改变，血液在毛细管中流动，距轴心不同半径处切变率不同，故管中各处粘度也就不同，用毛细管粘度计测量全血粘度，所得结果只是某种意义上的平均，得不出在某一特定切变率下的粘度。
13、故用毛细管粘度计测全血粘度是有局限性的，或者可以这样理解：对牛顿流体来说，切应力与切变率之比是个常数，是个线性问题，而做为非牛顿流体的血液，粘度随切变率改变，是非线性问题。用只能解决线性问题的仪器去解决非线性问题，必然影响测量精度，产生误差。,三、血液的流变检测：,2.锥板式（内旋式）血液黏度检测法：由一个圆板和一个同轴圆锥组成，待测量的液体放在圆锥和圆板间隙内，一般固定圆板，圆锥旋转，通过测量液体加在圆锥上的扭力距换算成液体的粘度。,三、血液的流变检测：,三、血液的流变检测：,h,q,h: 锥板与平板间隙高度 ：切变率 q：锥板与平板间夹角 v: 锥板转速：锥板角速度 r: 锥板半径,V =
14、 r h = r tan q r q = V /h = r /r q = /q,优点： 该粘度计适用于测量非牛顿液体如全血黏度。缺点： 不适于测量粘度较低的牛顿液体，如：血浆、血清；,三、血液的流变检测：,为什么锥板式血液黏度检测不适用于血浆粘度测定呢？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（100 s-1-120 s-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。,三、血液的流变检测：,3.悬丝式（外旋式）血液粘度检测法：由内外两个圆筒组成，血液
15、加在两筒间隙，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。,三、血液的流变检测：,三、血液的流变检测：,外筒,内筒,电磁铁,血液,悬丝,优点： 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。只有悬丝法的仪器才可能将低切变率做到1S-1。 缺点： 更适合于科研而不适于临床。,
