血液流变物理

1、生物物理学生物物理学第七章第七章 血液流变物理血液流变物理第一节第一节 流变物理概述流变物理概述第二节第二节 血液的流变性质血液的流变性质第三节第三节 红细胞的流变性质红细胞的流变性质第四节 临床血液流变学临床血液流变学生物物理学生物物理学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 三大运动定律三大运动定律 4 4 物质的结构物质的结构 6 6 电流电流7 7 物种进化物种进化 8 8 基因基因9 9 热力学四大定律热力学四大定律 10 10 光的波粒二象性光的波粒二象性 著作著作 生物物理学生物物理学 生物物理学生物物理学 生物物理学生物物理学 生物物理学生物物理学生物

2、物理学生物物理学 生物物理学生物物理学生物物理学生物物理学 生物物理学生物物理学生物物理学生物物理学7.1 7.1 流变物理的基本概念流变物理的基本概念流变学流变学(rheology):(rheology):系指研究物体在外力系指研究物体在外力作用下发生变形和流动的科学，它是一作用下发生变形和流动的科学，它是一门介于力学、化学、物理与工程科学之门介于力学、化学、物理与工程科学之间的交叉学科。间的交叉学科。19291929年由年由BinghamBingham（宾汉）（宾汉）和和CrawfordCrawford（克劳福德）提出。（克劳福德）提出。生物流变学（生物流变学（biorheologybio

3、rheology）血液流变学血液流变学（hemorheologyhemorheology）：）：研究血研究血液及其有形成分的流动性与形变规律的液及其有形成分的流动性与形变规律的流变学科。流变学科。生物物理学生物物理学黏滞性黏滞性一、牛顿黏滞定律一、牛顿黏滞定律 层流层流：层流层流湍流湍流湍流湍流7.1.1 7.1.1 牛顿黏滞定律牛顿黏滞定律生物物理学生物物理学着色甘油无色甘油流体作层流时，各层之间有相对滑动，沿管轴流动速度最大，距轴越远流速越小，在管壁上甘油附着，流速为零。生物物理学生物物理学Syvfddddxyv+dvvssff dy生物物理学生物物理学 大小取决于流体的性质，并和温度有关

4、，一般液：气：压强对 的影响不显著。TT生物物理学生物物理学7.1.2 7.1.2 牛顿流体和非牛顿流体牛顿流体和非牛顿流体是常数，遵循牛顿粘性定律的流体为牛顿型流体牛顿型流体，如：水、血浆；不遵循牛顿粘性定律的流体叫非牛顿流体非牛顿流体，如：血液生物物理学生物物理学流体流动时，内摩擦力的存在，引起能量损耗。流流体流动时，内摩擦力的存在，引起能量损耗。流体作湍流时，阻力大流量小，能量耗损增加。体作湍流时，阻力大流量小，能量耗损增加。7.1.3 7.1.3 层流与湍流层流与湍流其其vl 流体的流动状态由雷诺数决定。流体由流体的流动状态由雷诺数决定。流体由层流向湍流过渡的雷诺数，叫做临界雷诺数，层

5、流向湍流过渡的雷诺数，叫做临界雷诺数，记作记作Re e。vdRe对于圆形管道对于圆形管道生物物理学生物物理学7.2.17.2.1血液的组成血液的组成血量：人体内血浆和血细胞的总和。约占体血量：人体内血浆和血细胞的总和。约占体重的重的7%- 8%,7%- 8%,体重为体重为60kg60kg的人，血量约的人，血量约5L5L。7.2 7.2 血液的流变性质血液的流变性质生物物理学生物物理学血浆血浆水（水（90%-92%90%-92%）血浆蛋白血浆蛋白（6.5%-8.5%6.5%-8.5%）小分子物质（小分子物质（2%2%）白蛋白白蛋白球蛋白球蛋白纤维蛋白原纤维蛋白原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为男性血液的比重为1.05171.0517、女性为、女性为1.0521.052。血液略呈碱性，。血液略呈碱性，PHPH值为值为7.357.40; 377.357.40; 37时血浆总渗透压约为时血浆总渗透压约为7.6997.69910105 5帕，即帕，即5.776mmHg5.776mmHg，合，合7.67.6大气压，但胶体渗透压却只有大气压，但胶体渗透压却只有2230 mmHg2230 mmHg。血浆血浆生物物理学生物物理学红细胞约占血细胞的红细胞约占血细胞的95。红细胞中血红蛋白约占。红细胞中血红蛋白约占35。红细胞计数男性约为红细胞

7、计数男性约为5106mm3，女性约为，女性约为4.5106mm3。红细胞比重。红细胞比重1.0891.097，较血浆比重，较血浆比重1.024为大，为大，所以血液静置时，红细胞易沉降，沉降率的升高往往与各所以血液静置时，红细胞易沉降，沉降率的升高往往与各种疾病有关。种疾病有关。白细胞包括中性、嗜酸与嗜碱性粒细胞。大小约为红细胞白细胞包括中性、嗜酸与嗜碱性粒细胞。大小约为红细胞的的54，粒细胞占白细胞总数的，粒细胞占白细胞总数的60一一70，还有一类是单，还有一类是单核细胞，只占核细胞，只占4左右。左右。 正常人每正常人每1mm3血液中约有血液中约有6000一一8500个白细胞，由于数量少使白细

8、胞的压积超过红细胞个白细胞，由于数量少使白细胞的压积超过红细胞压积的压积的0.9。血小板体积小，直径只有血小板体积小，直径只有23m，是园盘状与椭球状。，是园盘状与椭球状。在人体在人体l mm3血液中约有血液中约有10万一万一30万个，血小板含量不超万个，血小板含量不超过红细胞压积的过红细胞压积的0. 3。血细胞和血小板血细胞和血小板生物物理学生物物理学7.2.27.2.2血液黏度的实验研究血液黏度的实验研究 黏度是血液的重要力学性质，也是血黏度是血液的重要力学性质，也是血液流变学研究的重要内容之一，血液黏度液流变学研究的重要内容之一，血液黏度对于机体的生理和病理变化均具有重要意对于机体的生理

9、和病理变化均具有重要意义。义。生物物理学生物物理学血液具有非牛顿流体的流变性质，主要表现在以下血液具有非牛顿流体的流变性质，主要表现在以下几个方面：几个方面：一、压力一、压力流量曲线流量曲线2048612105101520血浆血浆血液血液p/cmHgQ(l/s)生物物理学生物物理学二、切变率与黏度曲线生物物理学生物物理学1.红细胞压积红细胞压积（红细胞比容）：如前所述，在血细胞中，红细胞约占细胞总数的95。血液黏度与红细胞压积有密切的关系。在同样的切变率下，全血和红细胞悬浮液的黏度都随红细胞压积的增高而增大。影响血液黏度的因素影响血液黏度的因素生物物理学生物物理学2.红细胞的变形性：红细胞的变

10、形性： 静息状态下静息状态下，正常红细胞，正常红细胞呈双凹圆盘形，直径约为呈双凹圆盘形，直径约为78m，较大的，较大的表面积与体表面积与体积比决定了红细胞在不增加表面积的情况下，就可发积比决定了红细胞在不增加表面积的情况下，就可发生相当大的变形。另一方面在一定的切变串范围内，生相当大的变形。另一方面在一定的切变串范围内，还会发生红细胞主截面的法线方向趋于流场涡旋方向还会发生红细胞主截面的法线方向趋于流场涡旋方向的取向效应，使黏度随切变率升高而减少。的取向效应，使黏度随切变率升高而减少。生物物理学生物物理学三、红细胞的聚集三、红细胞的聚集： 红细胞的聚集是低切变率下影响血液黏度的主要因素。在静息

11、状态下，红细胞在血浆中聚集形成叠连，并形成某种空间网状结构。当切应力达到一定值时，就会克服屈服应力，从而破坏红细胞的空间网络结构使血液流动，但红细胞的叠连依然存在。随着切应力的逐渐增加，叠连逐渐裂解，尺度变小。当切应力达到0.2Nm-2时，叠连几乎全部裂解为单个红细胞。这一过程在宏观上表现为表观黏度随切变率的增高而迅速下降。生物物理学生物物理学四、血浆黏度：四、血浆黏度： 血浆黏度的大小决定于血浆蛋白的含量、分子的形状及大小。蛋白的分子量越大、含量越高，则血浆黏度越大。链状蛋白分子比球形蛋白分子的影响大，纤维蛋白原对血液黏度的影响最大。血浆蛋白一方面影响血液的黏度，另一方面，它还影响着红细胞的

12、聚集。血纤维蛋白原、球蛋白对红细胞有桥连作用及降低红细胞腥表面电荷之间的静电斥力的作用，促进聚集；而白蛋白带负电，加强排斥作用，削弱聚集。生物物理学生物物理学 五、渗透压和五、渗透压和pH值值： 渗透压和pH值对血液黏度的影响，主要因为它们会引起红细胞的聚集和红细胞变形性的改变。pH值降低，可使红细胞膜变硬，红细胞的变形能力下降。低渗可使细胞外水分内沉，体积增大，表面积与体积比减小，变形性降低；高渗使红细胞内的水分外流，细胞内黏度增高，也导致红细胞的变形性降低。而红细胞变形性的降低，使得红细胞之间不易形成结合紧密的叠连，从而影响了红细胞的聚集。生物物理学生物物理学六、温度六、温度：一般液体的黏

13、度随温度的升高而降低，但血液的情况非常复杂。温度对其黏度的影响有赖于红细胞的聚集、变形及血浆黏度等多因累对温度变化的反应。血浆黏度一般随温度的升高而降低。温度对红细胞聚集的影响，一般认为，温度增高，将导致红细胞的聚集增高，从而使低切变率下血液的黏度升高。温度对红细胞变形性的影响较为复杂，37左右，红细胞有最佳变形性，温度的过高和过低，都将对红细胞的变形性产生显著影响。在49时，红细胞将丧失变形能力。由温度引起的红细胞变形性不同程度的下降，会导致血液黏度不同程度的升高。生物物理学生物物理学 七、管径七、管径：全血黏度还与它流过的管子的口径有关。当管子的口径下降到小于1mm时，血液的表现黏度随管子

14、口径的减少而降低。这一现象称为Fahraeus-Lindqvist效应。生物物理学生物物理学 八、管壁效应八、管壁效应: Corpley等人的研究指出，当用毛细管黏度计测量血液的表观黏度时，若在玻璃毛细管的内表面涂一层薄薄的纤维蛋白，则所测得的表观黏度低于用毛细管测得的值。对于壁面效应有以下三种解释：(1)滑移模型 (2)静电模型 (3)表面化学观点。生物物理学生物物理学 九、抗凝剂九、抗凝剂：血液非常容易凝固，所以采血时必须加入适量、适当的抗凝剂。抗凝剂有两大类，第一类如柠檬酸盐、草酸盐等，它们会引起红细胞收缩。第二类如肝素、乙烯二氨基四醋酸等，对红细胞的大小及形状等均无影响。所以，第一类抗

15、凝剂会增加黏度，而第二类则对黏度不产生任何影响。生物物理学生物物理学影响血液黏度的诸因素及其相互之影响血液黏度的诸因素及其相互之间的关系间的关系血浆蛋白血浆蛋白血浆黏度血浆黏度渗透压、渗透压、pH值值RBC聚集聚集管壁管径管壁管径红细胞压积红细胞压积RBC表面电荷表面电荷RBC变形变形抗凝剂抗凝剂全血黏度全血黏度温度温度切变率切变率生物物理学生物物理学7.2.3 7.2.3 血液的触变性和粘弹性血液的触变性和粘弹性触变性的概念触变性的概念：凝胶被摇振后液化，当其静止凝胶被摇振后液化，当其静止后又恢复成凝胶，这种现象称为后又恢复成凝胶，这种现象称为触变性触变性。触变流体的特征触变流体的特征：(1

16、)当有机械扰动施加于该系当有机械扰动施加于该系统，能引起等温结构的改变；统，能引起等温结构的改变；(2)机械扰动撤除机械扰动撤除后一定时间，此系统恢复其原有的结构状态；后一定时间，此系统恢复其原有的结构状态；(3) 流体的流动曲线具有滞后环。流体的流动曲线具有滞后环。生物物理学生物物理学血液触变性产生的原因血液触变性产生的原因 血液由血细胞与血浆组成。在低剪切率或静止状态下，红细胞之间会发生桥联(bridging)，聚集成钱串状(rouleaux)，小的钱串状有23个红细胞叠在一起。大的钱串状可由几十个红细脑聚集而成，并且钱串状与钱串状还能相互交联形成三维网络结构，此结构的形成，使红细胞有效体

17、积增大，造成了全血表观粘度的增加，当血液受到较大程度剪切时，钱串状结构将被解聚，剪切率越高，解聚程度越大，所测表观粘度就越低；当剪切停止时，解聚的红细胞又重新聚集成钱串状。此过程 可用下式来表示：钱串状红细胞钱串状红细胞单个红细脑单个红细脑剪切应力剪切应力剪切停止剪切停止生物物理学生物物理学黏弹性的概念黏弹性的概念：物体同时具有黏性和弹性。物体同时具有黏性和弹性。黏弹性的特点黏弹性的特点：(1)1)当物体突然发生应变时，若应当物体突然发生应变时，若应变保持一定，则相应的应力将随时间的增加而下变保持一定，则相应的应力将随时间的增加而下降，这种现象称为应力松弛。降，这种现象称为应力松弛。 (2)

18、(2)若令应力保持若令应力保持一定，物体的应变随时间的增加而增大，这种现一定，物体的应变随时间的增加而增大，这种现象称为蠕变。象称为蠕变。(3)(3)对物体作周期性的加载和卸载，对物体作周期性的加载和卸载，则加载卸载时的应力则加载卸载时的应力应变曲线不重合，这种应变曲线不重合，这种现象称为滞后。现象称为滞后。生物物理学生物物理学 红细胞是血液中最多的一种血细胞。红细胞的主要生理功能是运输氧气和二氧化碳。红细胞生理功能的实现必须依赖正常的红细胞形态和流变学特性。 本节主要讨论微观血液流变学，研究有形成分红细胞的形态结构，力学行为，变形性和聚集性形态结构，力学行为，变形性和聚集性。7.3 7.3

19、红细胞的流变性质红细胞的流变性质生物物理学生物物理学7.3.1 7.3.1 红细胞的形态结构红细胞的形态结构 红细胞呈双凹圆盘形，无核，携氧能力强，直径7.5-8.5m，最小厚度0.81m，周边最大厚度2.57m；体积约94(m)3，表面积134 (m)2 ，表面积与体积比值较大，有利于红细胞的可塑变形和气体交换。 平均血红蛋白液浓度约330g/L，其黏度约67 mPas。膜的厚度约为710 nm。思考：为什么红细胞能保持双凹圆盘形态？生物物理学生物物理学7.3.2 7.3.2 红细胞的变形性红细胞的变形性 红细胞在外力作用胞在外力作用下其形状红细胞在外力作用胞在外力作用下其形状变化的能力称为

20、变化的能力称为红细胞的变形性红细胞的变形性。 生理学意义生理学意义：红细胞的变形性在血液循环：红细胞的变形性在血液循环以及保证组织和器官的代谢活动中，具有以及保证组织和器官的代谢活动中，具有重要作用。如果没有红细胞的变形性，红重要作用。如果没有红细胞的变形性，红细胞这些重要的生理功能就无法实现。红细胞这些重要的生理功能就无法实现。红细胞的变形性降低，血阻和血液黏度增加，细胞的变形性降低，血阻和血液黏度增加，引起组织缺血缺氧。引起组织缺血缺氧。生物物理学生物物理学 1红细胞膜的黏弹性红细胞膜的黏弹性 与细胞膜的成分及其在膜中的结构和排与细胞膜的成分及其在膜中的结构和排列有关。列有关。红细胞脂质含

21、量红细胞脂质含量不同会引起细胞不同会引起细胞膜性质上的差异。膜性质上的差异。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离子比值离子比值增加，增加，细胞内钙积累使变形性降低；胆固醇磷细胞内钙积累使变形性降低；胆固醇磷脂之比值增加，红细胞变形性降低。脂之比值增加，红细胞变形性降低。影响红细胞变形性的内在因素影响红细胞变形性的内在因素生物物理学生物物理学2.红细胞的内黏度红细胞的内黏度 红细胞的细胞质粘度红细胞的细胞质粘度称为红细胞的称为红细胞的内粘度内粘度，它是决定红细胞变形性的又一重要因素。它是决定红细胞变形性的又一重要因素。内黏度决定于红细胞内血红蛋白的浓

22、度和内黏度决定于红细胞内血红蛋白的浓度和理化特性，正常红细胞平均血红蛋白浓度理化特性，正常红细胞平均血红蛋白浓度为为330g/L，内粘度约为，内粘度约为7mPas。血红蛋白。血红蛋白浓度增高时，内黏度也增高。此外，正常浓度增高时，内黏度也增高。此外，正常红细胞的血红蛋白浓度与细胞年龄有关，红细胞的血红蛋白浓度与细胞年龄有关，老化和未成熟的红细胞变形性降低。老化和未成熟的红细胞变形性降低。生物物理学生物物理学 3红细胞的几何形状红细胞的几何形状 红细胞特有的几何形状使红细胞表面积与体积之比明显不同于其它血细胞，它是决定红细胞变形性的重要因素。如果要使红细胞膜表面积增加2一3，就可使红细胞膜破坏。

23、和表面积和体积比Si（球形指数）相关，表示式：V2/3SSi=4.84正常红细胞的正常红细胞的S Si i为为0.70.7，S Si i越大，变形性越小。越大，变形性越小。生物物理学生物物理学1.1.流场中的切变率流场中的切变率正常红细胞延伸量随切应力的增大而增大，当切正常红细胞延伸量随切应力的增大而增大，当切应力超过该值，则细胞延伸量减小。应力超过该值，则细胞延伸量减小。影响红细胞变形性的外在因素影响红细胞变形性的外在因素生物物理学生物物理学2.2.介质粘度对红细胞变形的影响介质粘度对红细胞变形的影响 实验表明，在相同的剪切力下，悬浮介质的粘度越大，细胞的变形也越大。生物物理学生物物理学3.

24、 3. 红细胞浓度红细胞浓度 Goldsmith以不同浓度比的正常红细胞与血影细胞的混合悬液进行实测，发现随细胞浓度的增加、红细胞的变形和定向也增加，而细胞在流场中自身的旋转率下降，这是因为细胞浓度增加时，细胞之间的间隙变窄，使细胞之间的剪切力增高而引起细胞变形增大。生物物理学生物物理学4.4.血管内径血管内径 红细胞变形与血管内径有很大关系，红细胞可通过内径为2.9m的毛细管而不溶血。实验表明，毛细管中随流速增加或管径变小，红细胞变形性增加，此外红细胞在通过不同管径时会产生不同特点的变形。生物物理学生物物理学5.5.pH值与渗透压值与渗透压 pH值与渗透压是影响红细胞变形的常见因素，值与渗透

25、压是影响红细胞变形的常见因素，pH值降低可引起红细胞球形化及膜弹性的减值降低可引起红细胞球形化及膜弹性的减弱。实验表明弱。实验表明pH值降至值降至6.6时，红细胞的硬度时，红细胞的硬度可明显增加。渗透压改变可引起红细胞形状及可明显增加。渗透压改变可引起红细胞形状及内粘度的改变。研究发现，渗透压升高或降低内粘度的改变。研究发现，渗透压升高或降低均可使红细胞变形性减弱。均可使红细胞变形性减弱。生物物理学生物物理学6.6.温度温度 膜磷脂能以凝胶相或溶胶相两种相态存在。相变温度以上，膜易变性，相变温度以下，变形性降低。即37，红细胞变形性最大，温度过高过低变形性降低。生物物理学生物物理学6.3.2

26、6.3.2 红细胞的聚集性红细胞的聚集性 红细胞在低切变率下，形成聚集体的性质称红细胞的聚集性聚集性。生物学意义：（1）可引起低切变率下血液黏度升高，血液流动阻力增加；（2）可引起毛细血管临界半径增大，微循环郁滞，流速下降。并促进红细胞再聚集，恶性循环。生物物理学生物物理学一、大分子的桥联作用一、大分子的桥联作用 悬浮液中某些大分子的存在是红细胞聚集的前提。纤维蛋白原、球蛋白、高分子量的葡聚糖及高浓度的肝素等均可使红细胞显著聚集，聚集过程中，这些大分子作为一种双交联剂而起作用。 Jan认为起桥联作用的大分子应包括桥联段与扩展段两部分，桥联段可通过静电力、范德华力、氢键等非特异性力吸附于细胞表面

27、；扩展段必须有足够的长度才能保证被吸附于另一个红细胞表面而使聚集发生。影响红细胞聚集的因素影响红细胞聚集的因素生物物理学生物物理学 二、红细胞表面电荷的影响二、红细胞表面电荷的影响 一般认为凡是能使红细胞或桥联分子表面负电荷减小的因素均有利于聚集的发生，而使表面负电荷增加的因素又将减弱红细胞间的聚集性。生物物理学生物物理学三、血液流场切应力的影响 低剪切率条件下，剪切增加了红细胞间相互接触的机会，使聚集体容易形成，而且可形成边底交联、结合紧密、包裹血浆较少的聚集体；随着剪切率的增加，剪切破坏聚集体的作用越来越大，此时剪切主要有利于聚集体的解聚，起解聚作用。这种双重效应使红细胞聚集在一定切变率范

28、围内达最大，而后随剪切力增加，聚集体逐渐减小，直至聚集体完全解聚、红细胞定向、变形。生物物理学生物物理学红细胞的聚集方程：Wa= Wb - We - Wm Ws Wa表示净聚集能；表示净聚集能； Wb表示相邻红细胞膜上高分子桥的表示相邻红细胞膜上高分子桥的桥连能；桥连能； We 表示表面的静电排斥能；表示表面的静电排斥能； Wm表示红细胞表示红细胞的应变能；的应变能； Ws 表示引起红细胞解聚的切应力所做的功。表示引起红细胞解聚的切应力所做的功。 红细胞是否聚集是上面方程综合作用的结果。红细胞是否聚集是上面方程综合作用的结果。除此之外还受红细胞变形能力，血浆渗透压、除此之外还受红细胞变形能力，

29、血浆渗透压、pH值和温度等方面的影响。值和温度等方面的影响。生物物理学生物物理学1.密度高、年老的红细胞较年轻、密度低的红细胞能形成更大程度的聚集，而要使这些聚集解聚，需要更大的剪切力；2.一定黏度范围内，血液黏度大，细胞变形性大，聚集性小。细胞体积小，聚集速度降低；3.红细胞变形性的降低，使红细胞聚集倾向降低；4.红细胞聚集对pH的依赖性主要决定于红细胞的形态学上的改变，部分是由于红细胞变形性改变，还与高分子的相互作用有关。红细胞变形性和聚集性的关系红细胞变形性和聚集性的关系生物物理学生物物理学7.4 7.4 临床血液流变学临床血液流变学是以血液流动性和黏性为研究重点，血液流变学的基本概念和

30、基本理论与临床实践向结合的一门新兴边缘学科。生物物理学生物物理学结果分析通过实验室直接测量的参数有：（1）粘度（2）红细胞比积（3）血沉生物物理学生物物理学结果分析在这基础上，血液流变仪通过数学公式计算出来的参数有：（1）全血还原粘度（2）血沉方程K值（3）红细胞聚集指数（4）红细胞电泳指数（5）红细胞变形指数 （6）红细胞刚性指数生物物理学生物物理学全血粘度 血液粘度的测定，在缺血性和出血性脑中风的鉴别诊断，疗效观察，预后判断有重要的意义。在出血性脑中风时，以全血粘度和红细胞压积降低最明显，它预示将要有出血性血管疾病的发生。在缺血性脑中风时，全血粘度、血浆粘度及其他血液流变学检验指标均增高。

31、其中红细胞压积和全血粘度升高，是造成缺血性血管病的主要原因。生物物理学生物物理学全血粘度的报告方式一般包括高、中、低切变率下的粘度。血液粘度是衡量血液内磨擦或流动阻力的指标，受诸多因素的影响。这些因素在一定范围内波动，因此血液粘度也有一定波动范围。生物物理学生物物理学【正常参考值】：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生物物理学生物物理学临床意义： 增高：血液粘度增高会引起血流阻力增加，使血流速度减慢，最后导致血流停滞，直接影响脏器血液供应，导致疾病。全血粘度增高常见 原因：生物物理学生物物理学 1.血浆

32、蛋白异常：如巨球蛋白血症、多发性骨髓瘤、先天性高纤维蛋白血症等，由于血浆中蛋白的含量异常增高，使血浆粘度增高，进 而使全血粘度增高；另外，血浆蛋白的增加还可导致红细胞的聚集，从而造成全血粘度的增高。 生物物理学生物物理学 2红细胞数量增多：原发性或继发性真性红细胞增多症、肺心病、白血病、高原环境、长期缺氧等造成红细胞增多的疾病，均可伴有血 液粘度的增高。 生物物理学生物物理学 3红细胞质异常：如红细胞聚集性增加、膜的流动性和稳定性下降等可使得血液在流动时阻力增加，属此类型血液粘度增高最典型的疾 病为心肌梗塞、冠心病；此外还可见于脑梗塞、糖尿病、血栓闭塞性脉管炎、肺梗塞、视网膜动静脉栓塞、镰状红

33、细胞贫血、异常血红蛋 白病、球形细胞增多症等。生物物理学生物物理学 4其他疾病：如雷诺征、高脂血症、肿瘤等。生物物理学生物物理学降低：从引起血液粘度降低的原因来看，主要与红细胞比积的减少有关，可分为病理性和生理性低血粘度两大类。 生物物理学生物物理学 1病理性低血粘度：主要是几种出血性疾病引起，如出血性脑中风、上消化道出血、鼻出血、功能性子宫出血等。这些疾病的特点是血 液粘度降低与红细胞比积的减少成平行关系，是机体失血后组织内水分向血管内转移而使血液稀释的结果。生物物理学生物物理学 因此，这类疾病又叫出血性低 血粘症。另外，尚有一些疾病，如各种贫血症、尿毒症、肝硬化腹水症、急性肝炎等，也表现有

34、低血粘度，但这类血液粘度降低与出血无关，而与慢性消耗性病理过程有关。因此，这类疾病叫做非出血性低血粘症。生物物理学生物物理学 2生理性低血粘综合征：这一类型的特点是血液粘度的降低出现于人体正常生理过程的某一阶段。例如，妇女在月经期以及妊娠期所见的血液粘度低下均属于此类型。生物物理学生物物理学血浆粘度血浆粘度主要是血浆的蛋白成分所形成，血浆蛋白对血浆粘度的影响决定于血浆蛋白质的含量。其中以结构不对称并形成网状结构能力大的纤维蛋白原对血浆粘度影响最大，其次是球蛋白分子，还有脂类等。 生物物理学生物物理学【正常参考值】 1.591.61 mpa.s其增高最典型疾病有巨球蛋白血症、多发性骨髓瘤、高脂血

35、症、球蛋白增多症、高血压等。而在测出血浆粘度高的同时，测定血浆中的各种化学成分，又可从血浆粘度增高中进一步区分出巨球蛋白增多型.生物物理学生物物理学全血还原粘度在血液粘度检测中 ,除直接测定全血粘度、血浆粘度外，又引入了全血还原粘度。因为血液粘度受红细胞压积（红细胞比容）的影响，红细胞是影响全血粘度最主要的因素 ，在各种剪切率下，全血粘度随HCT的增加而增大。生物物理学生物物理学为了消除HCT（红细胞比容）的影响，便于比较不同血样的粘度，既引入了全血还原粘度（RV）的概念 。全血还原粘度是指红细胞压积为1时的全血粘度值，也称单位压积粘度。这样使血液粘度都校正到单位HCT的基础上进行比较，来说明

36、由于红细胞自身流变性质的变化对于血液粘度影响的 大小。生物物理学生物物理学临床意义： 1. 若全血粘度和全血还原粘度都增高，说明血液粘度大，而且与红细胞自身流变性质变化有关，有参考意义。 2. 若全血粘度高，而全血还原粘度正常，说明HCT高（血液稠）而引起血液粘度大，但RBC自身流变性质并无异常。生物物理学生物物理学 3. 若全血粘度正常，而全血还原粘度高，说明HCT低（血液稀）但RBC自身的流边性质异常（对粘度贡献过大），说明全血粘度还是高，也有参考意义。 4. 若全血粘度和全血还原粘度都正常，说明血液粘度正常。生物物理学生物物理学红细胞压积（HCT）测定 红细胞在整个血液中所占的容积，反映

37、红细胞的浓度。血液粘度依赖于HCT，是HCT的函数。血液粘度随HCT的增高而增高。而血液粘度与HCT的关系又随剪切率的不同而有所不同。即剪切率越低，血液粘度随着HCT增高而增高越显著。生物物理学生物物理学红细胞主要的功能是运输氧气和排出二氧化碳。因此，HCT的变化不仅影响血液粘度和流量。而且亦影响氧气的运输量，在给定的血流速度下，HCT增高导致红细胞的氧运输量的增加，则有利于组织和器官的供氧，但是，HCT的增高同时又要引起血液粘度的增高。在灌注压不变的情况下，血液粘度的增高又要导致血流量的减少。而血流量的减少最终又导致氧的运输量减少。这两个因素的最适宜配合应该使得HCT和粘度的比值为最大值，这

38、时的HCT实际上就是使氧气运输为最高的压积值，它一般低与正常压积值。 生物物理学生物物理学正常参考范围：（温氏法）男：0.400.54 女：0.370.47生物物理学生物物理学临床意义： 1 增高：临床实践证实，真性RBC（红细胞）增高症、肺心病、充血性心衰、 先心病 、高山病 、烧伤 、脱水等疾病患者均有HCT增高。HCT值能反映病情的程度，可作为疗效判断的一项重要指标，其有地区差异性，如高山地区健康人的HCT比平原地区高。生物物理学生物物理学 2. 降低：贫血、白血病、恶性肿瘤、尿毒症、肝硬化腹水、失血性贫血等疾病，另外，妇女妊娠，月经期也有所下 降。生物物理学生物物理学与血液流变性的关系

39、：1）HCT是影响全血粘度的决定因素之一，HCT增高常导致全血粘度增高，影响心、脑血流量及微循环灌注。由于HCT增高而导致 全血粘度增高，常表现为高粘滞综合症（即高浓稠血症和高粘血症）。生物物理学生物物理学 血液淤滞，出现微循环障碍时必须及时纠正，以免引发血栓严重后 果，现有很多资料表明高压积与血管阻塞密切相关高压积在心脑血管疾病的发病预测上有一定的意义。生物物理学生物物理学2）缺血性脑血管疾病与HCT的关系：有人统计HCT在.036-.048时，脑梗塞发病率为18.3%，HCT在0.46 0.50时，其发病率为43.6%，而HCT在0.51以上者脑梗塞的发生率增加到63.6%，所以随着HCT

40、的增高，脑梗塞的 发病率也随之升高。生物物理学生物物理学 在患严重脑动脉硬化症又有HCT增高的患者其脑梗塞的发病率明显高于轻微脑动脉硬化的患者，预防脑梗塞的发生，尤其对老年人老说，确定最适的HCT并注意维持是十分重要的，通常认为，78岁以下的老人，适宜HCT在.0410.45， 78岁以上的老人，最适宜的HCT在0.36-.040；当老年人因年龄增加发生动脉硬化，使血管内径狭窄，弹性减低，于血压 下降时，可随迅速减少的血流量而引发脑缺血，因此，此类老年患者的HCT应保持在0.30左右，在血压波动较大时，尤其应警惕脑 血管损伤的发生。生物物理学生物物理学3）HCT与血流量的关系：HCT增高可使血

41、流量减少，血流速度减慢，导致组织器官供血不足，所以HCT的变化岁脑血流量有影响 ，即高HCT上四，血液粘度增加，脑血流量降低。生物物理学生物物理学4）影响血液触变性：在全血的测试中会发现其粘度值随着检测时间的延长而降低。这一特性称为血流触变性。因为血液在静止时红细胞 易呈缗钱状聚集在一起，因此，测试一开始粘度值较高，以后在一定的时间内因红细胞由聚集状态逐渐变成分散状态，粘度也就逐渐减低 ，红细胞压积越高，粘度降低所需的时间也就越长。生物物理学生物物理学红细胞沉降率（ESR）正常参考范围：男：015mm/h 女：020mm/h生物物理学生物物理学临床意义：一般情况下，在血沉增快的疾病中，器质性疾

42、病往往高于功能性疾病；恶性肿瘤高于良性肿瘤；所以在临床上，如能排除生理因素外，血沉增快应视为异常现象，它的诊断特异性虽然不高，但从血流变学角度看，在一定程度上可以反映 RBC的聚集性，因而被临床血液流变学所采用，随着血液流变学的研究和发展，把传统的血沉试验被应用到临床血流变学方面来，作为血流变学的检测指标之一，这样即显示了以往的血沉检验的临床意义，又显示了其独特的血流变学意义。 生物物理学生物物理学血沉测定做为血液流变学诊断指标之一，主要用于观察红细胞的聚集性。红细胞聚集可使血液流动减慢，血流阻力增大，血液粘度增高， 特别是低剪切粘度明显增高，其粘度增高的程度与红细胞的叠连速度及数量有直接关系

43、。这种血液粘度的增高来源于红细胞的聚集能力增强，而红细胞聚集性增强时又表现为血沉增快。生物物理学生物物理学正常红细胞形似一个双凹圆盘状，在微循环中， RBC能进一步变形成子弹头形、降落伞形、或拖鞋形。所以，RBC在体内能根据流场的情况和血管的粗细来改变自己的形状，这就是 RBC的变形性，RBC变形性是描述RBC在流动中形状改变的能力，故也称RBC的变形能力。 生物物理学生物物理学红细胞变形性测定红细胞变形性是指红细胞能够通过比自己直径小的微血管的能力。它主要取决于 3个要素：生物物理学生物物理学（1）红细胞内粘度：它主要受细胞内平均血红蛋白的粘度和血红蛋白物理化学性质的影响。当红细胞内粘度升高

44、时，就使得 红细胞膜坦克履带运动阻力增加，细胞适应流场的能力下降。因而变形性下降。生物物理学生物物理学 （2）红细胞的几何形状：这主要决定于红细胞膜的结构及组成，在红细胞膜的内侧存在着一个骨架蛋白复合物，由收缩蛋白、肌动蛋白、锚蛋白及其它骨架蛋白构成，它们共同构成纤维网状结 构，通过带2.1蛋白和带3蛋白连接到膜的脂质双层。这个复合物可被看成红细胞的壳，红细胞变形时所遇到的抵抗作用主要来自于该 复合物。如果这个复合物是稳定而不易解离，则红细胞难以变形。 生物物理学生物物理学（3）红细胞膜的粘弹性：红细胞膜由骨架蛋白和脂质双层共同构成， 后者具有流动性，可影响红细胞的变形性、膜的坦克履带运动、氧

45、的扩散及膜上酶系统的活动。因此，当红细胞膜的组成和结构发生变化 时，均可影响红细胞变形性。生物物理学生物物理学红细胞变形性作为从血液流变学角度探讨疾病发生、发展及预后的一项重要指标愈来愈受到人民的重视。此外流场的剪切应力、血管直径 、细胞浓度、环境的PH、渗透压以及温度等外部因素对红细胞变形性也有影响。生物物理学生物物理学1 红细胞变形指数（ TK）TK值与HCT无关，仅取决于相对粘度，当红细胞变形性愈差，全血粘度愈大，相对粘度愈大，则TK值亦愈大。正常情况下， TK值约为0.9左右，病理情况下可达1.3以上，TK值愈大，红细胞变形性愈差。 生物物理学生物物理学2 红细胞刚性指数（ IR）毛细

46、血管的管壁区常处于高剪切，在高剪切下，红细胞若变形性好，红细胞有向轴集中的效应，管壁出现血浆层，流动阻力降低使 血液粘度减小，若红细胞无变形性，则红细胞无向轴集中，管壁处也不出现血浆层，血液粘度相对的增高，因此可以用IR（红细胞刚性 指数）的高低来反映红细胞刚性的高低。 IR与HCT无关，红细胞变形性愈差（即红细胞愈硬），血液粘度愈大，刚性指数愈大，红细 胞刚性指数实际上就是高剪切率下的还原粘度。生物物理学生物物理学红细胞变形性测定的临床意义：1） 急性心肌梗塞与红细胞变形性：红细胞变形性的降低是影响微循环血液灌注的重要因素，它不但可阻塞小血管，还可增大临界管径的数值 ，通过逆转现象，使冠状动

47、脉阻力加大，因而加重心肌缺血性损伤。 生物物理学生物物理学红细胞变形性是急性心肌梗塞病人心肌损伤和梗塞面积扩大和预后不 良的重要原因之一，故在预防和治疗心肌梗塞过程中，积极改善镁代谢，维持其红细胞内正常浓度可能对提高红细胞变形性、改善微循环 、减少梗塞面积和改善预后等有重要临床意义。 生物物理学生物物理学2） 高血压与红细胞变形性：血液流变性改变在高血压病程中受到越来越多的重视。红细胞变形性的大小显著影响全血粘度、微循环灌注及红 细胞、白细胞、血小板、血管内皮细胞四者之间的相互关系。 生物物理学生物物理学3）缺血性中风与红细胞变形性：红细胞双凹圆盘状及生化特性决定了其在剪切率下易变形，变形程度

48、与剪切应力呈正相关。若红细胞变 形性能力下降，则F-L效应受损，“临界半径”扩大，“逆转效应”提前，微小血管阻力增大，导致 血流量大幅度下降，从而引起组织缺氧，且红细胞变形性与梗塞严重程度有关，重型、梗塞者较轻、中型者降低明显。生物物理学生物物理学4）糖尿病与红细胞变形性：红细胞变形性降低在糖尿病微血管病变的病因与发展中起着重要的作用。曾有人报道，NIDDM患者红细 胞变形性降低。因此红细胞变形性主要取决于红细胞双凹圆盘状细胞内粘度及膜变形性，故其中任何一环出现异常均可导致红细胞变形性 降低。 生物物理学生物物理学红细胞变形性降低时，红细胞难以通过小于自身直径的微血管而发生滞留，使血流阻力增加

49、或微小血管梗塞，血流量减少，微循环有效灌注不足。这不仅造成组织器官缺血缺氧，血管结构也可能受损。因而红细胞变形性降低可能是红细胞膜钠泵活性降低影响糖尿病微血管病变的机制之一。生物物理学生物物理学5)其他疾病：除了心脑血管疾病和糖尿病外，尚有其他一些疾病也可以引起红细胞变形性的改变。如阵发性睡眠性血红蛋白尿症。另外 ，有研究发现在慢性肾功能衰竭病人的血液中，硬化的红细胞数量明显增多，红细胞的变形能力、耐剪切顺应性及红细胞膜的稳定性明显 降低，这些改变与机体长期处于酸中毒、水、电解质紊乱及内毒素增加等环境有密切关系，并可导致和加重微循环障碍。 生物物理学生物物理学因此临床上可通 过纠正酸碱平衡失调

50、、水电解质紊乱来改善红细胞变形性。除了疾病的影响外，红细胞变形性还存在着生理上的改变，随着红细胞年龄的 增加，变形性有降低的趋势，“年轻”细胞与“老化”细胞的变形性差异尤为显著，另外随着个体年龄的增长，其红细胞变形性也逐渐降 低，因此RCD可作为衰老的一个参考指标。生物物理学生物物理学红细胞聚集指数（RE）红细胞聚集指数是反映红细胞聚集程度的一个指标，在低剪切率下，血液表观粘度主要取决于红细胞聚集性，聚集性愈高，聚集程度愈高 。红细胞聚集使血液表观粘度升高，一般而言，血液表观粘度升高程度与红细胞聚集程度之间呈正相关。 生物物理学生物物理学目前用来观察红细胞聚集性的指标很多，如： ESR、血沉方

51、程K值、红细胞电泳时间及电泳率和红细胞聚集指数等。由于红细胞聚集性的强弱，主要体现在低剪切率上，通常也用全 血低切粘度值直接代表红细胞的聚集性，如同用高切粘度代表红细胞的变形性一样。红细胞聚集性增高容易引起血液灌注障碍，也是形成 血栓的一大原因。 生物物理学生物物理学临床上许多疾病可引起红细胞聚集性异常，炎症时免疫球蛋白 lgM增加，促使红细胞聚集性显著增强，血沉显著增加。缺血性心脏病，心肌梗塞患者红细胞聚集指数明显增大。某些恶性肿瘤，其红 细胞聚集指标明显增高。生物物理学生物物理学红细胞形成聚集体，使血液粘度升高，其升高的程度与红细胞聚集程度之间呈正相关，因此，红细胞的聚集性增高，聚集程度增加，促使 血液粘度增加，同时也还可能伴随其他血液流变学指标改变，导致血液阻力增大，血液流动性减弱，甚至使某些毛细血管、微小静脉堵塞 ， 生物物理学生物物理学使循环血液灌注量不足，造成组织或器官缺血、缺氧、组织中酸性代谢产物增加，引起酸中毒，使红细胞聚集进一步增强，变形性减退 ，某些血流变指标相应改变，形成恶性循环。生物物理学生物物理学 血常规检验虽不是什么特异性的实验，也不是多么复杂的实验，但由于血液不断的在全身循环，流经身体各个重要器官，渗透到各组织中，参与人体的新陈代谢，调节和维护人体各处机能活动和内外环境的平衡，