血液流變物理

1、生物物理學生物物理學第七章第七章 血液流變物理血液流變物理第一節(jié)第一節(jié) 流變物理概述流變物理概述第二節(jié)第二節(jié) 血液的流變性質血液的流變性質第三節(jié)第三節(jié) 紅細胞的流變性質紅細胞的流變性質第四節(jié) 臨床血液流變學臨床血液流變學生物物理學生物物理學1 1 勾股定理勾股定理 2 2 微生物的存在微生物的存在3 3 三大運動定律三大運動定律 4 4 物質的結構物質的結構 6 6 電流電流7 7 物種進化物種進化 8 8 基因基因9 9 熱力學四大定律熱力學四大定律 10 10 光的波粒二象性光的波粒二象性 著作著作 生物物理學生物物理學 生物物理學生物物理學 生物物理學生物物理學 生物物理學生物物理學生物

2、物理學生物物理學 生物物理學生物物理學生物物理學生物物理學 生物物理學生物物理學生物物理學生物物理學7.1 7.1 流變物理的基本概念流變物理的基本概念流變學流變學(rheology):(rheology):系指研究物體在外力系指研究物體在外力作用下發(fā)生變形和流動的科學，它是一作用下發(fā)生變形和流動的科學，它是一門介于力學、化學、物理與工程科學之門介于力學、化學、物理與工程科學之間的交叉學科。間的交叉學科。19291929年由年由BinghamBingham（賓漢）（賓漢）和和CrawfordCrawford（克勞福德）提出。（克勞福德）提出。生物流變學（生物流變學（biorheologybio

3、rheology）血液流變學血液流變學（hemorheologyhemorheology）：）：研究血研究血液及其有形成分的流動性與形變規(guī)律的液及其有形成分的流動性與形變規(guī)律的流變學科。流變學科。生物物理學生物物理學黏滯性黏滯性一、牛頓黏滯定律一、牛頓黏滯定律 層流層流：層流層流湍流湍流湍流湍流7.1.1 7.1.1 牛頓黏滯定律牛頓黏滯定律生物物理學生物物理學著色甘油無色甘油流體作層流時，各層之間有相對滑動，沿管軸流動速度最大，距軸越遠流速越小，在管壁上甘油附著，流速為零。生物物理學生物物理學Syvfddddxyv+dvvssff dy生物物理學生物物理學 大小取決于流體的性質，并和溫度有關

4、，一般液：氣：壓強對 的影響不顯著。TT生物物理學生物物理學7.1.2 7.1.2 牛頓流體和非牛頓流體牛頓流體和非牛頓流體是常數(shù)，遵循牛頓粘性定律的流體為牛頓型流體牛頓型流體，如：水、血漿；不遵循牛頓粘性定律的流體叫非牛頓流體非牛頓流體，如：血液生物物理學生物物理學流體流動時，內(nèi)摩擦力的存在，引起能量損耗。流流體流動時，內(nèi)摩擦力的存在，引起能量損耗。流體作湍流時，阻力大流量小，能量耗損增加。體作湍流時，阻力大流量小，能量耗損增加。7.1.3 7.1.3 層流與湍流層流與湍流其其vl 流體的流動狀態(tài)由雷諾數(shù)決定。流體由流體的流動狀態(tài)由雷諾數(shù)決定。流體由層流向湍流過渡的雷諾數(shù)，叫做臨界雷諾數(shù)，層

5、流向湍流過渡的雷諾數(shù)，叫做臨界雷諾數(shù)，記作記作Re e。vdRe對于圓形管道對于圓形管道生物物理學生物物理學7.2.17.2.1血液的組成血液的組成血量：人體內(nèi)血漿和血細胞的總和。約占體血量：人體內(nèi)血漿和血細胞的總和。約占體重的重的7%- 8%,7%- 8%,體重為體重為60kg60kg的人，血量約的人，血量約5L5L。7.2 7.2 血液的流變性質血液的流變性質生物物理學生物物理學血漿血漿水（水（90%-92%90%-92%）血漿蛋白血漿蛋白（6.5%-8.5%6.5%-8.5%）小分子物質（小分子物質（2%2%）白蛋白白蛋白球蛋白球蛋白纖維蛋白原纖維蛋白原1 1- -球蛋白球蛋白2 2-

6、-球蛋白球蛋白-球蛋白球蛋白-球蛋白球蛋白男性血液的比重為男性血液的比重為1.05171.0517、女性為、女性為1.0521.052。血液略呈堿性，。血液略呈堿性，PHPH值為值為7.357.40; 377.357.40; 37時血漿總滲透壓約為時血漿總滲透壓約為7.6997.69910105 5帕，即帕，即5.776mmHg5.776mmHg，合，合7.67.6大氣壓，但膠體滲透壓卻只有大氣壓，但膠體滲透壓卻只有2230 mmHg2230 mmHg。血漿血漿生物物理學生物物理學紅細胞約占血細胞的紅細胞約占血細胞的95。紅細胞中血紅蛋白約占。紅細胞中血紅蛋白約占35。紅細胞計數(shù)男性約為紅細胞

7、計數(shù)男性約為5106mm3，女性約為，女性約為4.5106mm3。紅細胞比重。紅細胞比重1.0891.097，較血漿比重，較血漿比重1.024為大，為大，所以血液靜置時，紅細胞易沉降，沉降率的升高往往與各所以血液靜置時，紅細胞易沉降，沉降率的升高往往與各種疾病有關。種疾病有關。白細胞包括中性、嗜酸與嗜堿性粒細胞。大小約為紅細胞白細胞包括中性、嗜酸與嗜堿性粒細胞。大小約為紅細胞的的54，粒細胞占白細胞總數(shù)的，粒細胞占白細胞總數(shù)的60一一70，還有一類是單，還有一類是單核細胞，只占核細胞，只占4左右。左右。 正常人每正常人每1mm3血液中約有血液中約有6000一一8500個白細胞，由于數(shù)量少使白細

8、胞的壓積超過紅細胞個白細胞，由于數(shù)量少使白細胞的壓積超過紅細胞壓積的壓積的0.9。血小板體積小，直徑只有血小板體積小，直徑只有23m，是園盤狀與橢球狀。，是園盤狀與橢球狀。在人體在人體l mm3血液中約有血液中約有10萬一萬一30萬個，血小板含量不超萬個，血小板含量不超過紅細胞壓積的過紅細胞壓積的0. 3。血細胞和血小板血細胞和血小板生物物理學生物物理學7.2.27.2.2血液黏度的實驗研究血液黏度的實驗研究 黏度是血液的重要力學性質，也是血黏度是血液的重要力學性質，也是血液流變學研究的重要內(nèi)容之一，血液黏度液流變學研究的重要內(nèi)容之一，血液黏度對于機體的生理和病理變化均具有重要意對于機體的生理

9、和病理變化均具有重要意義。義。生物物理學生物物理學血液具有非牛頓流體的流變性質，主要表現(xiàn)在以下血液具有非牛頓流體的流變性質，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：幾個方面：一、壓力一、壓力流量曲線流量曲線2048612105101520血漿血漿血液血液p/cmHgQ(l/s)生物物理學生物物理學二、切變率與黏度曲線生物物理學生物物理學1.紅細胞壓積紅細胞壓積（紅細胞比容）：如前所述，在血細胞中，紅細胞約占細胞總數(shù)的95。血液黏度與紅細胞壓積有密切的關系。在同樣的切變率下，全血和紅細胞懸浮液的黏度都隨紅細胞壓積的增高而增大。影響血液黏度的因素影響血液黏度的因素生物物理學生物物理學2.紅細胞的變形性：紅細胞的變

10、形性： 靜息狀態(tài)下靜息狀態(tài)下，正常紅細胞，正常紅細胞呈雙凹圓盤形，直徑約為呈雙凹圓盤形，直徑約為78m，較大的，較大的表面積與體表面積與體積比決定了紅細胞在不增加表面積的情況下，就可發(fā)積比決定了紅細胞在不增加表面積的情況下，就可發(fā)生相當大的變形。另一方面在一定的切變串范圍內(nèi)，生相當大的變形。另一方面在一定的切變串范圍內(nèi)，還會發(fā)生紅細胞主截面的法線方向趨于流場渦旋方向還會發(fā)生紅細胞主截面的法線方向趨于流場渦旋方向的取向效應，使黏度隨切變率升高而減少。的取向效應，使黏度隨切變率升高而減少。生物物理學生物物理學三、紅細胞的聚集三、紅細胞的聚集： 紅細胞的聚集是低切變率下影響血液黏度的主要因素。在靜息

11、狀態(tài)下，紅細胞在血漿中聚集形成疊連，并形成某種空間網(wǎng)狀結構。當切應力達到一定值時，就會克服屈服應力，從而破壞紅細胞的空間網(wǎng)絡結構使血液流動，但紅細胞的疊連依然存在。隨著切應力的逐漸增加，疊連逐漸裂解，尺度變小。當切應力達到0.2Nm-2時，疊連幾乎全部裂解為單個紅細胞。這一過程在宏觀上表現(xiàn)為表觀黏度隨切變率的增高而迅速下降。生物物理學生物物理學四、血漿黏度：四、血漿黏度： 血漿黏度的大小決定于血漿蛋白的含量、分子的形狀及大小。蛋白的分子量越大、含量越高，則血漿黏度越大。鏈狀蛋白分子比球形蛋白分子的影響大，纖維蛋白原對血液黏度的影響最大。血漿蛋白一方面影響血液的黏度，另一方面，它還影響著紅細胞的

12、聚集。血纖維蛋白原、球蛋白對紅細胞有橋連作用及降低紅細胞腥表面電荷之間的靜電斥力的作用，促進聚集；而白蛋白帶負電，加強排斥作用，削弱聚集。生物物理學生物物理學 五、滲透壓和五、滲透壓和pH值值： 滲透壓和pH值對血液黏度的影響，主要因為它們會引起紅細胞的聚集和紅細胞變形性的改變。pH值降低，可使紅細胞膜變硬，紅細胞的變形能力下降。低滲可使細胞外水分內(nèi)沉，體積增大，表面積與體積比減小，變形性降低；高滲使紅細胞內(nèi)的水分外流，細胞內(nèi)黏度增高，也導致紅細胞的變形性降低。而紅細胞變形性的降低，使得紅細胞之間不易形成結合緊密的疊連，從而影響了紅細胞的聚集。生物物理學生物物理學六、溫度六、溫度：一般液體的黏

13、度隨溫度的升高而降低，但血液的情況非常復雜。溫度對其黏度的影響有賴于紅細胞的聚集、變形及血漿黏度等多因累對溫度變化的反應。血漿黏度一般隨溫度的升高而降低。溫度對紅細胞聚集的影響，一般認為，溫度增高，將導致紅細胞的聚集增高，從而使低切變率下血液的黏度升高。溫度對紅細胞變形性的影響較為復雜，37左右，紅細胞有最佳變形性，溫度的過高和過低，都將對紅細胞的變形性產(chǎn)生顯著影響。在49時，紅細胞將喪失變形能力。由溫度引起的紅細胞變形性不同程度的下降，會導致血液黏度不同程度的升高。生物物理學生物物理學 七、管徑七、管徑：全血黏度還與它流過的管子的口徑有關。當管子的口徑下降到小于1mm時，血液的表現(xiàn)黏度隨管子

14、口徑的減少而降低。這一現(xiàn)象稱為Fahraeus-Lindqvist效應。生物物理學生物物理學 八、管壁效應八、管壁效應: Corpley等人的研究指出，當用毛細管黏度計測量血液的表觀黏度時，若在玻璃毛細管的內(nèi)表面涂一層薄薄的纖維蛋白，則所測得的表觀黏度低于用毛細管測得的值。對于壁面效應有以下三種解釋：(1)滑移模型 (2)靜電模型 (3)表面化學觀點。生物物理學生物物理學 九、抗凝劑九、抗凝劑：血液非常容易凝固，所以采血時必須加入適量、適當?shù)目鼓齽？鼓齽┯袃纱箢?，第一類如檸檬酸鹽、草酸鹽等，它們會引起紅細胞收縮。第二類如肝素、乙烯二氨基四醋酸等，對紅細胞的大小及形狀等均無影響。所以，第一類抗

15、凝劑會增加黏度，而第二類則對黏度不產(chǎn)生任何影響。生物物理學生物物理學影響血液黏度的諸因素及其相互之影響血液黏度的諸因素及其相互之間的關系間的關系血漿蛋白血漿蛋白血漿黏度血漿黏度滲透壓、滲透壓、pH值值RBC聚集聚集管壁管徑管壁管徑紅細胞壓積紅細胞壓積RBC表面電荷表面電荷RBC變形變形抗凝劑抗凝劑全血黏度全血黏度溫度溫度切變率切變率生物物理學生物物理學7.2.3 7.2.3 血液的觸變性和粘彈性血液的觸變性和粘彈性觸變性的概念觸變性的概念：凝膠被搖振后液化，當其靜止凝膠被搖振后液化，當其靜止后又恢復成凝膠，這種現(xiàn)象稱為后又恢復成凝膠，這種現(xiàn)象稱為觸變性觸變性。觸變流體的特征觸變流體的特征：(1

16、)當有機械擾動施加于該系當有機械擾動施加于該系統(tǒng)，能引起等溫結構的改變；統(tǒng)，能引起等溫結構的改變；(2)機械擾動撤除機械擾動撤除后一定時間，此系統(tǒng)恢復其原有的結構狀態(tài)；后一定時間，此系統(tǒng)恢復其原有的結構狀態(tài)；(3) 流體的流動曲線具有滯后環(huán)。流體的流動曲線具有滯后環(huán)。生物物理學生物物理學血液觸變性產(chǎn)生的原因血液觸變性產(chǎn)生的原因 血液由血細胞與血漿組成。在低剪切率或靜止狀態(tài)下，紅細胞之間會發(fā)生橋聯(lián)(bridging)，聚集成錢串狀(rouleaux)，小的錢串狀有23個紅細胞疊在一起。大的錢串狀可由幾十個紅細腦聚集而成，并且錢串狀與錢串狀還能相互交聯(lián)形成三維網(wǎng)絡結構，此結構的形成，使紅細胞有效體

17、積增大，造成了全血表觀粘度的增加，當血液受到較大程度剪切時，錢串狀結構將被解聚，剪切率越高，解聚程度越大，所測表觀粘度就越低；當剪切停止時，解聚的紅細胞又重新聚集成錢串狀。此過程 可用下式來表示：錢串狀紅細胞錢串狀紅細胞單個紅細腦單個紅細腦剪切應力剪切應力剪切停止剪切停止生物物理學生物物理學黏彈性的概念黏彈性的概念：物體同時具有黏性和彈性。物體同時具有黏性和彈性。黏彈性的特點黏彈性的特點：(1)1)當物體突然發(fā)生應變時，若應當物體突然發(fā)生應變時，若應變保持一定，則相應的應力將隨時間的增加而下變保持一定，則相應的應力將隨時間的增加而下降，這種現(xiàn)象稱為應力松弛。降，這種現(xiàn)象稱為應力松弛。 (2)

18、(2)若令應力保持若令應力保持一定，物體的應變隨時間的增加而增大，這種現(xiàn)一定，物體的應變隨時間的增加而增大，這種現(xiàn)象稱為蠕變。象稱為蠕變。(3)(3)對物體作周期性的加載和卸載，對物體作周期性的加載和卸載，則加載卸載時的應力則加載卸載時的應力應變曲線不重合，這種應變曲線不重合，這種現(xiàn)象稱為滯后?，F(xiàn)象稱為滯后。生物物理學生物物理學 紅細胞是血液中最多的一種血細胞。紅細胞的主要生理功能是運輸氧氣和二氧化碳。紅細胞生理功能的實現(xiàn)必須依賴正常的紅細胞形態(tài)和流變學特性。 本節(jié)主要討論微觀血液流變學，研究有形成分紅細胞的形態(tài)結構，力學行為，變形性和聚集性形態(tài)結構，力學行為，變形性和聚集性。7.3 7.3

19、紅細胞的流變性質紅細胞的流變性質生物物理學生物物理學7.3.1 7.3.1 紅細胞的形態(tài)結構紅細胞的形態(tài)結構 紅細胞呈雙凹圓盤形，無核，攜氧能力強，直徑7.5-8.5m，最小厚度0.81m，周邊最大厚度2.57m；體積約94(m)3，表面積134 (m)2 ，表面積與體積比值較大，有利于紅細胞的可塑變形和氣體交換。 平均血紅蛋白液濃度約330g/L，其黏度約67 mPas。膜的厚度約為710 nm。思考：為什么紅細胞能保持雙凹圓盤形態(tài)？生物物理學生物物理學7.3.2 7.3.2 紅細胞的變形性紅細胞的變形性 紅細胞在外力作用胞在外力作用下其形狀紅細胞在外力作用胞在外力作用下其形狀變化的能力稱為

20、變化的能力稱為紅細胞的變形性紅細胞的變形性。 生理學意義生理學意義：紅細胞的變形性在血液循環(huán)：紅細胞的變形性在血液循環(huán)以及保證組織和器官的代謝活動中，具有以及保證組織和器官的代謝活動中，具有重要作用。如果沒有紅細胞的變形性，紅重要作用。如果沒有紅細胞的變形性，紅細胞這些重要的生理功能就無法實現(xiàn)。紅細胞這些重要的生理功能就無法實現(xiàn)。紅細胞的變形性降低，血阻和血液黏度增加，細胞的變形性降低，血阻和血液黏度增加，引起組織缺血缺氧。引起組織缺血缺氧。生物物理學生物物理學 1紅細胞膜的黏彈性紅細胞膜的黏彈性 與細胞膜的成分及其在膜中的結構和排與細胞膜的成分及其在膜中的結構和排列有關。列有關。紅細胞脂質含

21、量紅細胞脂質含量不同會引起細胞不同會引起細胞膜性質上的差異。膜性質上的差異。ATP含量含量降低，可引起降低，可引起膜硬度升高；膜中膜硬度升高；膜中Ca/Mg離子比值離子比值增加，增加，細胞內(nèi)鈣積累使變形性降低；膽固醇磷細胞內(nèi)鈣積累使變形性降低；膽固醇磷脂之比值增加，紅細胞變形性降低。脂之比值增加，紅細胞變形性降低。影響紅細胞變形性的內(nèi)在因素影響紅細胞變形性的內(nèi)在因素生物物理學生物物理學2.紅細胞的內(nèi)黏度紅細胞的內(nèi)黏度 紅細胞的細胞質粘度紅細胞的細胞質粘度稱為紅細胞的稱為紅細胞的內(nèi)粘度內(nèi)粘度，它是決定紅細胞變形性的又一重要因素。它是決定紅細胞變形性的又一重要因素。內(nèi)黏度決定于紅細胞內(nèi)血紅蛋白的濃

22、度和內(nèi)黏度決定于紅細胞內(nèi)血紅蛋白的濃度和理化特性，正常紅細胞平均血紅蛋白濃度理化特性，正常紅細胞平均血紅蛋白濃度為為330g/L，內(nèi)粘度約為，內(nèi)粘度約為7mPas。血紅蛋白。血紅蛋白濃度增高時，內(nèi)黏度也增高。此外，正常濃度增高時，內(nèi)黏度也增高。此外，正常紅細胞的血紅蛋白濃度與細胞年齡有關，紅細胞的血紅蛋白濃度與細胞年齡有關，老化和未成熟的紅細胞變形性降低。老化和未成熟的紅細胞變形性降低。生物物理學生物物理學 3紅細胞的幾何形狀紅細胞的幾何形狀 紅細胞特有的幾何形狀使紅細胞表面積與體積之比明顯不同于其它血細胞，它是決定紅細胞變形性的重要因素。如果要使紅細胞膜表面積增加2一3，就可使紅細胞膜破壞。

23、和表面積和體積比Si（球形指數(shù)）相關，表示式：V2/3SSi=4.84正常紅細胞的正常紅細胞的S Si i為為0.70.7，S Si i越大，變形性越小。越大，變形性越小。生物物理學生物物理學1.1.流場中的切變率流場中的切變率正常紅細胞延伸量隨切應力的增大而增大，當切正常紅細胞延伸量隨切應力的增大而增大，當切應力超過該值，則細胞延伸量減小。應力超過該值，則細胞延伸量減小。影響紅細胞變形性的外在因素影響紅細胞變形性的外在因素生物物理學生物物理學2.2.介質粘度對紅細胞變形的影響介質粘度對紅細胞變形的影響 實驗表明，在相同的剪切力下，懸浮介質的粘度越大，細胞的變形也越大。生物物理學生物物理學3.

24、 3. 紅細胞濃度紅細胞濃度 Goldsmith以不同濃度比的正常紅細胞與血影細胞的混合懸液進行實測，發(fā)現(xiàn)隨細胞濃度的增加、紅細胞的變形和定向也增加，而細胞在流場中自身的旋轉率下降，這是因為細胞濃度增加時，細胞之間的間隙變窄，使細胞之間的剪切力增高而引起細胞變形增大。生物物理學生物物理學4.4.血管內(nèi)徑血管內(nèi)徑 紅細胞變形與血管內(nèi)徑有很大關系，紅細胞可通過內(nèi)徑為2.9m的毛細管而不溶血。實驗表明，毛細管中隨流速增加或管徑變小，紅細胞變形性增加，此外紅細胞在通過不同管徑時會產(chǎn)生不同特點的變形。生物物理學生物物理學5.5.pH值與滲透壓值與滲透壓 pH值與滲透壓是影響紅細胞變形的常見因素，值與滲透

25、壓是影響紅細胞變形的常見因素，pH值降低可引起紅細胞球形化及膜彈性的減值降低可引起紅細胞球形化及膜彈性的減弱。實驗表明弱。實驗表明pH值降至值降至6.6時，紅細胞的硬度時，紅細胞的硬度可明顯增加。滲透壓改變可引起紅細胞形狀及可明顯增加。滲透壓改變可引起紅細胞形狀及內(nèi)粘度的改變。研究發(fā)現(xiàn)，滲透壓升高或降低內(nèi)粘度的改變。研究發(fā)現(xiàn)，滲透壓升高或降低均可使紅細胞變形性減弱。均可使紅細胞變形性減弱。生物物理學生物物理學6.6.溫度溫度 膜磷脂能以凝膠相或溶膠相兩種相態(tài)存在。相變溫度以上，膜易變性，相變溫度以下，變形性降低。即37，紅細胞變形性最大，溫度過高過低變形性降低。生物物理學生物物理學6.3.2

26、6.3.2 紅細胞的聚集性紅細胞的聚集性 紅細胞在低切變率下，形成聚集體的性質稱紅細胞的聚集性聚集性。生物學意義：（1）可引起低切變率下血液黏度升高，血液流動阻力增加；（2）可引起毛細血管臨界半徑增大，微循環(huán)郁滯，流速下降。并促進紅細胞再聚集，惡性循環(huán)。生物物理學生物物理學一、大分子的橋聯(lián)作用一、大分子的橋聯(lián)作用 懸浮液中某些大分子的存在是紅細胞聚集的前提。纖維蛋白原、球蛋白、高分子量的葡聚糖及高濃度的肝素等均可使紅細胞顯著聚集，聚集過程中，這些大分子作為一種雙交聯(lián)劑而起作用。 Jan認為起橋聯(lián)作用的大分子應包括橋聯(lián)段與擴展段兩部分，橋聯(lián)段可通過靜電力、范德華力、氫鍵等非特異性力吸附于細胞表面

27、；擴展段必須有足夠的長度才能保證被吸附于另一個紅細胞表面而使聚集發(fā)生。影響紅細胞聚集的因素影響紅細胞聚集的因素生物物理學生物物理學 二、紅細胞表面電荷的影響二、紅細胞表面電荷的影響 一般認為凡是能使紅細胞或橋聯(lián)分子表面負電荷減小的因素均有利于聚集的發(fā)生，而使表面負電荷增加的因素又將減弱紅細胞間的聚集性。生物物理學生物物理學三、血液流場切應力的影響 低剪切率條件下，剪切增加了紅細胞間相互接觸的機會，使聚集體容易形成，而且可形成邊底交聯(lián)、結合緊密、包裹血漿較少的聚集體；隨著剪切率的增加，剪切破壞聚集體的作用越來越大，此時剪切主要有利于聚集體的解聚，起解聚作用。這種雙重效應使紅細胞聚集在一定切變率范

28、圍內(nèi)達最大，而后隨剪切力增加，聚集體逐漸減小，直至聚集體完全解聚、紅細胞定向、變形。生物物理學生物物理學紅細胞的聚集方程：Wa= Wb - We - Wm Ws Wa表示凈聚集能；表示凈聚集能； Wb表示相鄰紅細胞膜上高分子橋的表示相鄰紅細胞膜上高分子橋的橋連能；橋連能； We 表示表面的靜電排斥能；表示表面的靜電排斥能； Wm表示紅細胞表示紅細胞的應變能；的應變能； Ws 表示引起紅細胞解聚的切應力所做的功。表示引起紅細胞解聚的切應力所做的功。 紅細胞是否聚集是上面方程綜合作用的結果。紅細胞是否聚集是上面方程綜合作用的結果。除此之外還受紅細胞變形能力，血漿滲透壓、除此之外還受紅細胞變形能力，

29、血漿滲透壓、pH值和溫度等方面的影響。值和溫度等方面的影響。生物物理學生物物理學1.密度高、年老的紅細胞較年輕、密度低的紅細胞能形成更大程度的聚集，而要使這些聚集解聚，需要更大的剪切力；2.一定黏度范圍內(nèi)，血液黏度大，細胞變形性大，聚集性小。細胞體積小，聚集速度降低；3.紅細胞變形性的降低，使紅細胞聚集傾向降低；4.紅細胞聚集對pH的依賴性主要決定于紅細胞的形態(tài)學上的改變，部分是由于紅細胞變形性改變，還與高分子的相互作用有關。紅細胞變形性和聚集性的關系紅細胞變形性和聚集性的關系生物物理學生物物理學7.4 7.4 臨床血液流變學臨床血液流變學是以血液流動性和黏性為研究重點，血液流變學的基本概念和

30、基本理論與臨床實踐向結合的一門新興邊緣學科。生物物理學生物物理學結果分析通過實驗室直接測量的參數(shù)有：（1）粘度（2）紅細胞比積（3）血沉生物物理學生物物理學結果分析在這基礎上，血液流變儀通過數(shù)學公式計算出來的參數(shù)有：（1）全血還原粘度（2）血沉方程K值（3）紅細胞聚集指數(shù)（4）紅細胞電泳指數(shù)（5）紅細胞變形指數(shù) （6）紅細胞剛性指數(shù)生物物理學生物物理學全血粘度 血液粘度的測定，在缺血性和出血性腦中風的鑒別診斷，療效觀察，預后判斷有重要的意義。在出血性腦中風時，以全血粘度和紅細胞壓積降低最明顯，它預示將要有出血性血管疾病的發(fā)生。在缺血性腦中風時，全血粘度、血漿粘度及其他血液流變學檢驗指標均增高。

31、其中紅細胞壓積和全血粘度升高，是造成缺血性血管病的主要原因。生物物理學生物物理學全血粘度的報告方式一般包括高、中、低切變率下的粘度。血液粘度是衡量血液內(nèi)磨擦或流動阻力的指標，受諸多因素的影響。這些因素在一定范圍內(nèi)波動，因此血液粘度也有一定波動范圍。生物物理學生物物理學【正常參考值】：全血粘度（高切）4.444.9 mpa.s全血粘度（中切）5.456.35mpa.s全血粘度（低切）8.239.57mpa.s生物物理學生物物理學臨床意義： 增高：血液粘度增高會引起血流阻力增加，使血流速度減慢，最后導致血流停滯，直接影響臟器血液供應，導致疾病。全血粘度增高常見 原因：生物物理學生物物理學 1.血漿

32、蛋白異常：如巨球蛋白血癥、多發(fā)性骨髓瘤、先天性高纖維蛋白血癥等，由于血漿中蛋白的含量異常增高，使血漿粘度增高，進 而使全血粘度增高；另外，血漿蛋白的增加還可導致紅細胞的聚集，從而造成全血粘度的增高。 生物物理學生物物理學 2紅細胞數(shù)量增多：原發(fā)性或繼發(fā)性真性紅細胞增多癥、肺心病、白血病、高原環(huán)境、長期缺氧等造成紅細胞增多的疾病，均可伴有血 液粘度的增高。 生物物理學生物物理學 3紅細胞質異常：如紅細胞聚集性增加、膜的流動性和穩(wěn)定性下降等可使得血液在流動時阻力增加，屬此類型血液粘度增高最典型的疾 病為心肌梗塞、冠心??；此外還可見于腦梗塞、糖尿病、血栓閉塞性脈管炎、肺梗塞、視網(wǎng)膜動靜脈栓塞、鐮狀紅

33、細胞貧血、異常血紅蛋 白病、球形細胞增多癥等。生物物理學生物物理學 4其他疾?。喝缋字Z征、高脂血癥、腫瘤等。生物物理學生物物理學降低：從引起血液粘度降低的原因來看，主要與紅細胞比積的減少有關，可分為病理性和生理性低血粘度兩大類。 生物物理學生物物理學 1病理性低血粘度：主要是幾種出血性疾病引起，如出血性腦中風、上消化道出血、鼻出血、功能性子宮出血等。這些疾病的特點是血 液粘度降低與紅細胞比積的減少成平行關系，是機體失血后組織內(nèi)水分向血管內(nèi)轉移而使血液稀釋的結果。生物物理學生物物理學 因此，這類疾病又叫出血性低 血粘癥。另外，尚有一些疾病，如各種貧血癥、尿毒癥、肝硬化腹水癥、急性肝炎等，也表現(xiàn)有

34、低血粘度，但這類血液粘度降低與出血無關，而與慢性消耗性病理過程有關。因此，這類疾病叫做非出血性低血粘癥。生物物理學生物物理學 2生理性低血粘綜合征：這一類型的特點是血液粘度的降低出現(xiàn)于人體正常生理過程的某一階段。例如，婦女在月經(jīng)期以及妊娠期所見的血液粘度低下均屬于此類型。生物物理學生物物理學血漿粘度血漿粘度主要是血漿的蛋白成分所形成，血漿蛋白對血漿粘度的影響決定于血漿蛋白質的含量。其中以結構不對稱并形成網(wǎng)狀結構能力大的纖維蛋白原對血漿粘度影響最大，其次是球蛋白分子，還有脂類等。 生物物理學生物物理學【正常參考值】 1.591.61 mpa.s其增高最典型疾病有巨球蛋白血癥、多發(fā)性骨髓瘤、高脂血

35、癥、球蛋白增多癥、高血壓等。而在測出血漿粘度高的同時，測定血漿中的各種化學成分，又可從血漿粘度增高中進一步區(qū)分出巨球蛋白增多型.生物物理學生物物理學全血還原粘度在血液粘度檢測中 ,除直接測定全血粘度、血漿粘度外，又引入了全血還原粘度。因為血液粘度受紅細胞壓積（紅細胞比容）的影響，紅細胞是影響全血粘度最主要的因素 ，在各種剪切率下，全血粘度隨HCT的增加而增大。生物物理學生物物理學為了消除HCT（紅細胞比容）的影響，便于比較不同血樣的粘度，既引入了全血還原粘度（RV）的概念 。全血還原粘度是指紅細胞壓積為1時的全血粘度值，也稱單位壓積粘度。這樣使血液粘度都校正到單位HCT的基礎上進行比較，來說明

36、由于紅細胞自身流變性質的變化對于血液粘度影響的 大小。生物物理學生物物理學臨床意義： 1. 若全血粘度和全血還原粘度都增高，說明血液粘度大，而且與紅細胞自身流變性質變化有關，有參考意義。 2. 若全血粘度高，而全血還原粘度正常，說明HCT高（血液稠）而引起血液粘度大，但RBC自身流變性質并無異常。生物物理學生物物理學 3. 若全血粘度正常，而全血還原粘度高，說明HCT低（血液稀）但RBC自身的流邊性質異常（對粘度貢獻過大），說明全血粘度還是高，也有參考意義。 4. 若全血粘度和全血還原粘度都正常，說明血液粘度正常。生物物理學生物物理學紅細胞壓積（HCT）測定 紅細胞在整個血液中所占的容積，反映

37、紅細胞的濃度。血液粘度依賴于HCT，是HCT的函數(shù)。血液粘度隨HCT的增高而增高。而血液粘度與HCT的關系又隨剪切率的不同而有所不同。即剪切率越低，血液粘度隨著HCT增高而增高越顯著。生物物理學生物物理學紅細胞主要的功能是運輸氧氣和排出二氧化碳。因此，HCT的變化不僅影響血液粘度和流量。而且亦影響氧氣的運輸量，在給定的血流速度下，HCT增高導致紅細胞的氧運輸量的增加，則有利于組織和器官的供氧，但是，HCT的增高同時又要引起血液粘度的增高。在灌注壓不變的情況下，血液粘度的增高又要導致血流量的減少。而血流量的減少最終又導致氧的運輸量減少。這兩個因素的最適宜配合應該使得HCT和粘度的比值為最大值，這

38、時的HCT實際上就是使氧氣運輸為最高的壓積值，它一般低與正常壓積值。 生物物理學生物物理學正常參考范圍：（溫氏法）男：0.400.54 女：0.370.47生物物理學生物物理學臨床意義： 1 增高：臨床實踐證實，真性RBC（紅細胞）增高癥、肺心病、充血性心衰、 先心病 、高山病 、燒傷 、脫水等疾病患者均有HCT增高。HCT值能反映病情的程度，可作為療效判斷的一項重要指標，其有地區(qū)差異性，如高山地區(qū)健康人的HCT比平原地區(qū)高。生物物理學生物物理學 2. 降低：貧血、白血病、惡性腫瘤、尿毒癥、肝硬化腹水、失血性貧血等疾病，另外，婦女妊娠，月經(jīng)期也有所下 降。生物物理學生物物理學與血液流變性的關系

39、：1）HCT是影響全血粘度的決定因素之一，HCT增高常導致全血粘度增高，影響心、腦血流量及微循環(huán)灌注。由于HCT增高而導致 全血粘度增高，常表現(xiàn)為高粘滯綜合癥（即高濃稠血癥和高粘血癥）。生物物理學生物物理學 血液淤滯，出現(xiàn)微循環(huán)障礙時必須及時糾正，以免引發(fā)血栓嚴重后 果，現(xiàn)有很多資料表明高壓積與血管阻塞密切相關高壓積在心腦血管疾病的發(fā)病預測上有一定的意義。生物物理學生物物理學2）缺血性腦血管疾病與HCT的關系：有人統(tǒng)計HCT在.036-.048時，腦梗塞發(fā)病率為18.3%，HCT在0.46 0.50時，其發(fā)病率為43.6%，而HCT在0.51以上者腦梗塞的發(fā)生率增加到63.6%，所以隨著HCT

40、的增高，腦梗塞的 發(fā)病率也隨之升高。生物物理學生物物理學 在患嚴重腦動脈硬化癥又有HCT增高的患者其腦梗塞的發(fā)病率明顯高于輕微腦動脈硬化的患者，預防腦梗塞的發(fā)生，尤其對老年人老說，確定最適的HCT并注意維持是十分重要的，通常認為，78歲以下的老人，適宜HCT在.0410.45， 78歲以上的老人，最適宜的HCT在0.36-.040；當老年人因年齡增加發(fā)生動脈硬化，使血管內(nèi)徑狹窄，彈性減低，于血壓 下降時，可隨迅速減少的血流量而引發(fā)腦缺血，因此，此類老年患者的HCT應保持在0.30左右，在血壓波動較大時，尤其應警惕腦 血管損傷的發(fā)生。生物物理學生物物理學3）HCT與血流量的關系：HCT增高可使血

41、流量減少，血流速度減慢，導致組織器官供血不足，所以HCT的變化歲腦血流量有影響 ，即高HCT上四，血液粘度增加，腦血流量降低。生物物理學生物物理學4）影響血液觸變性：在全血的測試中會發(fā)現(xiàn)其粘度值隨著檢測時間的延長而降低。這一特性稱為血流觸變性。因為血液在靜止時紅細胞 易呈緡錢狀聚集在一起，因此，測試一開始粘度值較高，以后在一定的時間內(nèi)因紅細胞由聚集狀態(tài)逐漸變成分散狀態(tài)，粘度也就逐漸減低 ，紅細胞壓積越高，粘度降低所需的時間也就越長。生物物理學生物物理學紅細胞沉降率（ESR）正常參考范圍：男：015mm/h 女：020mm/h生物物理學生物物理學臨床意義：一般情況下，在血沉增快的疾病中，器質性疾

42、病往往高于功能性疾病；惡性腫瘤高于良性腫瘤；所以在臨床上，如能排除生理因素外，血沉增快應視為異?，F(xiàn)象，它的診斷特異性雖然不高，但從血流變學角度看，在一定程度上可以反映 RBC的聚集性，因而被臨床血液流變學所采用，隨著血液流變學的研究和發(fā)展，把傳統(tǒng)的血沉試驗被應用到臨床血流變學方面來，作為血流變學的檢測指標之一，這樣即顯示了以往的血沉檢驗的臨床意義，又顯示了其獨特的血流變學意義。 生物物理學生物物理學血沉測定做為血液流變學診斷指標之一，主要用于觀察紅細胞的聚集性。紅細胞聚集可使血液流動減慢，血流阻力增大，血液粘度增高， 特別是低剪切粘度明顯增高，其粘度增高的程度與紅細胞的疊連速度及數(shù)量有直接關系

43、。這種血液粘度的增高來源于紅細胞的聚集能力增強，而紅細胞聚集性增強時又表現(xiàn)為血沉增快。生物物理學生物物理學正常紅細胞形似一個雙凹圓盤狀，在微循環(huán)中， RBC能進一步變形成子彈頭形、降落傘形、或拖鞋形。所以，RBC在體內(nèi)能根據(jù)流場的情況和血管的粗細來改變自己的形狀，這就是 RBC的變形性，RBC變形性是描述RBC在流動中形狀改變的能力，故也稱RBC的變形能力。 生物物理學生物物理學紅細胞變形性測定紅細胞變形性是指紅細胞能夠通過比自己直徑小的微血管的能力。它主要取決于 3個要素：生物物理學生物物理學（1）紅細胞內(nèi)粘度：它主要受細胞內(nèi)平均血紅蛋白的粘度和血紅蛋白物理化學性質的影響。當紅細胞內(nèi)粘度升高

44、時，就使得 紅細胞膜坦克履帶運動阻力增加，細胞適應流場的能力下降。因而變形性下降。生物物理學生物物理學 （2）紅細胞的幾何形狀：這主要決定于紅細胞膜的結構及組成，在紅細胞膜的內(nèi)側存在著一個骨架蛋白復合物，由收縮蛋白、肌動蛋白、錨蛋白及其它骨架蛋白構成，它們共同構成纖維網(wǎng)狀結 構，通過帶2.1蛋白和帶3蛋白連接到膜的脂質雙層。這個復合物可被看成紅細胞的殼，紅細胞變形時所遇到的抵抗作用主要來自于該 復合物。如果這個復合物是穩(wěn)定而不易解離，則紅細胞難以變形。 生物物理學生物物理學（3）紅細胞膜的粘彈性：紅細胞膜由骨架蛋白和脂質雙層共同構成， 后者具有流動性，可影響紅細胞的變形性、膜的坦克履帶運動、氧

45、的擴散及膜上酶系統(tǒng)的活動。因此，當紅細胞膜的組成和結構發(fā)生變化 時，均可影響紅細胞變形性。生物物理學生物物理學紅細胞變形性作為從血液流變學角度探討疾病發(fā)生、發(fā)展及預后的一項重要指標愈來愈受到人民的重視。此外流場的剪切應力、血管直徑 、細胞濃度、環(huán)境的PH、滲透壓以及溫度等外部因素對紅細胞變形性也有影響。生物物理學生物物理學1 紅細胞變形指數(shù)（ TK）TK值與HCT無關，僅取決于相對粘度，當紅細胞變形性愈差，全血粘度愈大，相對粘度愈大，則TK值亦愈大。正常情況下， TK值約為0.9左右，病理情況下可達1.3以上，TK值愈大，紅細胞變形性愈差。 生物物理學生物物理學2 紅細胞剛性指數(shù)（ IR）毛細

46、血管的管壁區(qū)常處于高剪切，在高剪切下，紅細胞若變形性好，紅細胞有向軸集中的效應，管壁出現(xiàn)血漿層，流動阻力降低使 血液粘度減小，若紅細胞無變形性，則紅細胞無向軸集中，管壁處也不出現(xiàn)血漿層，血液粘度相對的增高，因此可以用IR（紅細胞剛性 指數(shù)）的高低來反映紅細胞剛性的高低。 IR與HCT無關，紅細胞變形性愈差（即紅細胞愈硬），血液粘度愈大，剛性指數(shù)愈大，紅細 胞剛性指數(shù)實際上就是高剪切率下的還原粘度。生物物理學生物物理學紅細胞變形性測定的臨床意義：1） 急性心肌梗塞與紅細胞變形性：紅細胞變形性的降低是影響微循環(huán)血液灌注的重要因素，它不但可阻塞小血管，還可增大臨界管徑的數(shù)值 ，通過逆轉現(xiàn)象，使冠狀動

47、脈阻力加大，因而加重心肌缺血性損傷。 生物物理學生物物理學紅細胞變形性是急性心肌梗塞病人心肌損傷和梗塞面積擴大和預后不 良的重要原因之一，故在預防和治療心肌梗塞過程中，積極改善鎂代謝，維持其紅細胞內(nèi)正常濃度可能對提高紅細胞變形性、改善微循環(huán) 、減少梗塞面積和改善預后等有重要臨床意義。 生物物理學生物物理學2） 高血壓與紅細胞變形性：血液流變性改變在高血壓病程中受到越來越多的重視。紅細胞變形性的大小顯著影響全血粘度、微循環(huán)灌注及紅 細胞、白細胞、血小板、血管內(nèi)皮細胞四者之間的相互關系。 生物物理學生物物理學3）缺血性中風與紅細胞變形性：紅細胞雙凹圓盤狀及生化特性決定了其在剪切率下易變形，變形程度

48、與剪切應力呈正相關。若紅細胞變 形性能力下降，則F-L效應受損，“臨界半徑”擴大，“逆轉效應”提前，微小血管阻力增大，導致 血流量大幅度下降，從而引起組織缺氧，且紅細胞變形性與梗塞嚴重程度有關，重型、梗塞者較輕、中型者降低明顯。生物物理學生物物理學4）糖尿病與紅細胞變形性：紅細胞變形性降低在糖尿病微血管病變的病因與發(fā)展中起著重要的作用。曾有人報道，NIDDM患者紅細 胞變形性降低。因此紅細胞變形性主要取決于紅細胞雙凹圓盤狀細胞內(nèi)粘度及膜變形性，故其中任何一環(huán)出現(xiàn)異常均可導致紅細胞變形性 降低。 生物物理學生物物理學紅細胞變形性降低時，紅細胞難以通過小于自身直徑的微血管而發(fā)生滯留，使血流阻力增加

49、或微小血管梗塞，血流量減少，微循環(huán)有效灌注不足。這不僅造成組織器官缺血缺氧，血管結構也可能受損。因而紅細胞變形性降低可能是紅細胞膜鈉泵活性降低影響糖尿病微血管病變的機制之一。生物物理學生物物理學5)其他疾?。撼诵哪X血管疾病和糖尿病外，尚有其他一些疾病也可以引起紅細胞變形性的改變。如陣發(fā)性睡眠性血紅蛋白尿癥。另外 ，有研究發(fā)現(xiàn)在慢性腎功能衰竭病人的血液中，硬化的紅細胞數(shù)量明顯增多，紅細胞的變形能力、耐剪切順應性及紅細胞膜的穩(wěn)定性明顯 降低，這些改變與機體長期處于酸中毒、水、電解質紊亂及內(nèi)毒素增加等環(huán)境有密切關系，并可導致和加重微循環(huán)障礙。 生物物理學生物物理學因此臨床上可通 過糾正酸堿平衡失調(diào)

50、、水電解質紊亂來改善紅細胞變形性。除了疾病的影響外，紅細胞變形性還存在著生理上的改變，隨著紅細胞年齡的 增加，變形性有降低的趨勢，“年輕”細胞與“老化”細胞的變形性差異尤為顯著，另外隨著個體年齡的增長，其紅細胞變形性也逐漸降 低，因此RCD可作為衰老的一個參考指標。生物物理學生物物理學紅細胞聚集指數(shù)（RE）紅細胞聚集指數(shù)是反映紅細胞聚集程度的一個指標，在低剪切率下，血液表觀粘度主要取決于紅細胞聚集性，聚集性愈高，聚集程度愈高 。紅細胞聚集使血液表觀粘度升高，一般而言，血液表觀粘度升高程度與紅細胞聚集程度之間呈正相關。 生物物理學生物物理學目前用來觀察紅細胞聚集性的指標很多，如： ESR、血沉方

51、程K值、紅細胞電泳時間及電泳率和紅細胞聚集指數(shù)等。由于紅細胞聚集性的強弱，主要體現(xiàn)在低剪切率上，通常也用全 血低切粘度值直接代表紅細胞的聚集性，如同用高切粘度代表紅細胞的變形性一樣。紅細胞聚集性增高容易引起血液灌注障礙，也是形成 血栓的一大原因。 生物物理學生物物理學臨床上許多疾病可引起紅細胞聚集性異常，炎癥時免疫球蛋白 lgM增加，促使紅細胞聚集性顯著增強，血沉顯著增加。缺血性心臟病，心肌梗塞患者紅細胞聚集指數(shù)明顯增大。某些惡性腫瘤，其紅 細胞聚集指標明顯增高。生物物理學生物物理學紅細胞形成聚集體，使血液粘度升高，其升高的程度與紅細胞聚集程度之間呈正相關，因此，紅細胞的聚集性增高，聚集程度增加，促使 血液粘度增加，同時也還可能伴隨其他血液流變學指標改變，導致血液阻力增大，血液流動性減弱，甚至使某些毛細血管、微小靜脈堵塞 ， 生物物理學生物物理學使循環(huán)血液灌注量不足，造成組織或器官缺血、缺氧、組織中酸性代謝產(chǎn)物增加，引起酸中毒，使紅細胞聚集進一步增強，變形性減退 ，某些血流變指標相應改變，形成惡性循環(huán)。生物物理學生物物理學 血常規(guī)檢驗雖不是什么特異性的實驗，也不是多么復雜的實驗，但由于血液不斷的在全身循環(huán)，流經(jīng)身體各個重要器官，滲透到各組織中，參與人體的新陳代謝，調(diào)節(jié)和維護人體各處機能活動和內(nèi)外環(huán)境的平衡，