白细胞的流变特性

1、医用物理学 第四章 分子动理论Hemorheology 白细胞的流变性医用物理学 第四章 分子动理论1. 形态和功能形态和功能一一. .形态形态未变形的白细胞呈未变形的白细胞呈球形，膜表面有突球形，膜表面有突起状或皱褶。起状或皱褶。直径在直径在720m之间之间 医用物理学 第四章 分子动理论疾病情况下疾病情况下: :如炎症，白细胞如炎症，白细胞数目数目明显增加；明显增加； 伤寒、严重败血症，白细胞数量明显减少。伤寒、严重败血症，白细胞数量明显减少。 药物、放射线、感染、毒素等均可使粒细胞减少药物、放射线、感染、毒素等均可使粒细胞减少 典型表现为头晕、乏力，肢体酸软，食欲减退，典型表现为头晕、乏

2、力，肢体酸软，食欲减退，精神萎靡、低热，属祖国医学精神萎靡、低热，属祖国医学“虚劳虚劳”范畴。范畴。 医用物理学 第四章 分子动理论WBC数与年龄有关，年龄越小，数越少，数与年龄有关，年龄越小，数越少，15岁岁 时达正常值；时达正常值； 与时相有关，下午与时相有关，下午2：00最多，凌晨最低；最多，凌晨最低； 运动有关，激烈运动时增加，停止运动数小时运动有关，激烈运动时增加，停止运动数小时 后恢复原水平后恢复原水平在粗大血管中，在粗大血管中，WBC在全血中所占比例很小，在全血中所占比例很小，对全血的流变性影响可忽略，在小（微）血管中，对全血的流变性影响可忽略，在小（微）血管中，WBC对血液循环

3、的影响十分显著对血液循环的影响十分显著医用物理学 第四章 分子动理论二二. .分类分类0.55%01%5070%2040%38%根据其形态差异根据其形态差异和细胞质内有无和细胞质内有无特有的颗粒可分特有的颗粒可分为两大类五种细为两大类五种细胞。胞。 医用物理学 第四章 分子动理论 三三. .功能功能 防御外来侵袭防御外来侵袭, ,执行免执行免疫与吞噬作用疫与吞噬作用, ,参与炎症参与炎症反应。在炎症、伤口愈合反应。在炎症、伤口愈合和其它生理过程中起重要和其它生理过程中起重要作用。作用。由骨髓产生到完成生理功能分两个时期：由骨髓产生到完成生理功能分两个时期：（1 1）循环于血液中）循环于血液中非

4、活动期非活动期（2 2）穿过血管壁进入组织间隙完成生理功能）穿过血管壁进入组织间隙完成生理功能 活动期活动期医用物理学 第四章 分子动理论 一、一、WBC的趋边流动的趋边流动 （flowing to Blood wall)v 2 WBC的流变特性的流变特性医用物理学 第四章 分子动理论影响白细胞趋边流动的因素：影响白细胞趋边流动的因素：1.1.切变率对白细胞趋边流动的影响切变率对白细胞趋边流动的影响体内观察结果：体内观察结果： 毛细血管中毛细血管中 较高，趋边流动不明显；较高，趋边流动不明显；毛细血管后静脉中，毛细血管后静脉中， 较低，趋边流动明显。较低，趋边流动明显。用抗凝人血，通过用抗凝人

5、血，通过d=69m的毛细管，结果表明：的毛细管，结果表明：低切时，白细胞主要出现在最外层，靠管壁流动；低切时，白细胞主要出现在最外层，靠管壁流动；切变率增加切变率增加WBC向管轴集中，与体内观察同。向管轴集中，与体内观察同。体外实验观察结果：体外实验观察结果： WBCWBC 医用物理学 第四章 分子动理论2.红细胞浓度和聚集对白细胞趋边流动的影响红细胞浓度和聚集对白细胞趋边流动的影响通过实验发现：血流速度为通过实验发现：血流速度为1.2mm/s时，时，H=0% ， 有有99%白细胞在细管中心区流动；白细胞在细管中心区流动；H=10%，有有34%白细胞趋边流动；白细胞趋边流动；H=40%，有有4

6、7%白细胞趋边流动。白细胞趋边流动。低切下，红细胞浓度越高，趋边越明显。低切下，红细胞浓度越高，趋边越明显。炎症时，血浆成份改变，红细胞更易聚集，白细炎症时，血浆成份改变，红细胞更易聚集，白细胞更易趋边流动。胞更易趋边流动。医用物理学 第四章 分子动理论二、白细胞的粘附性二、白细胞的粘附性(adhesiveness) 白细胞粘附在小血管内壁的现象白细胞粘附在小血管内壁的现象粘附机制与化学因素有关也与流体力学因素有关粘附机制与化学因素有关也与流体力学因素有关医用物理学 第四章 分子动理论粒细胞在血管内约有一半粘附在小血管壁上，粒细胞在血管内约有一半粘附在小血管壁上，另一半参与血液循环。另一半参与

7、血液循环。 大血管中，血流速度快，管壁切应力大；大血管中，血流速度快，管壁切应力大； 小血管中，血流速度慢，管壁切应力小；小血管中，血流速度慢，管壁切应力小； 细静脉中，血流速度、管壁切应力更小，细静脉中，血流速度、管壁切应力更小， 粘附力约为粘附力约为4103N/cm2医用物理学 第四章 分子动理论白细胞粘附在血管壁白细胞粘附在血管壁管径管径 流阻流阻 微循环障碍微循环障碍炎症时、血脂 时白细胞粘附性白细胞释放反应通过多种途径损伤血管细胞动脉粥样硬化、血栓形成医用物理学 第四章 分子动理论后细静脉管段切边率后细静脉管段切边率最低，白细胞粘附率最低，白细胞粘附率 ，更易在此处渗，更易在此处渗出

8、！出！ 毛细血管的管径最小，白细胞易接近血毛细血管的管径最小，白细胞易接近血管，是否易渗出管，是否易渗出医用物理学 第四章 分子动理论三、白细胞的聚集三、白细胞的聚集 白细胞活化刺激物可引起白细胞快速可逆的白细胞活化刺激物可引起白细胞快速可逆的聚集。其聚集体为几个白细胞组成的团块。聚集。其聚集体为几个白细胞组成的团块。白细胞聚集阻塞下游小血管白细胞释放毒性物质损伤血管壁某些缺血性疾病及心肌损伤医用物理学 第四章 分子动理论四、白细胞的变形性四、白细胞的变形性(deformability) 1.1.主动变形主动变形： 无外力作用，消耗自无外力作用，消耗自 身能量，自发变形。身能量，自发变形。 如

9、炎症时，白细胞在如炎症时，白细胞在该处毛细血管处主动变形，渗出血管进入组织间该处毛细血管处主动变形，渗出血管进入组织间隙，集中到炎症反应区，用伪足包裹微生物形成隙，集中到炎症反应区，用伪足包裹微生物形成吞噬体（中性粒细胞、单核细胞）。吞噬体（中性粒细胞、单核细胞）。医用物理学 第四章 分子动理论医用物理学 第四章 分子动理论巨噬细胞吞食细菌巨噬细胞吞食细菌医用物理学 第四章 分子动理论2.被动变形：被动变形： 研究表明：白细胞的研究表明：白细胞的内内红细胞红细胞内内的的2000倍倍 球形指数球形指数Si红细胞；红细胞； 短暂受力时，表现弹性响应。短暂受力时，表现弹性响应。可见，可见，白细胞的刚

10、性白细胞的刚性红细胞。红细胞。 另外，白细胞的变形性还受环境条件影响另外，白细胞的变形性还受环境条件影响外力作用下发生的变形外力作用下发生的变形速度比红细胞慢但比主动变形速度比红细胞慢但比主动变形快，所需应力较大变形后的恢快，所需应力较大变形后的恢复慢。复慢。医用物理学 第四章 分子动理论正常和病理情况下的白细胞流变特性正常和病理情况下的白细胞流变特性引起可比较的变形所需的切应力（引起可比较的变形所需的切应力（102Pa） 200C 370C中性粒细胞中性粒细胞 15 12淋巴细胞淋巴细胞 20 18慢性粒细胞白血慢性粒细胞白血 14 1病时的粒细胞病时的粒细胞急性粒细胞白血急性粒细胞白血 2

11、3 1病时的原粒细胞病时的原粒细胞慢性淋巴细胞白慢性淋巴细胞白 21 1血病时的粒细胞血病时的粒细胞原始淋巴细胞原始淋巴细胞 23 1 正常红细胞正常红细胞 3 2医用物理学 第四章 分子动理论结论：结论：dwdR ，变形能力，变形能力红细胞红细胞实验证明：实验证明：白细胞开始变形到通过毛细血管所需时间比红白细胞开始变形到通过毛细血管所需时间比红细胞长细胞长10002000倍，倍，由于变形能力差，线度大于红细胞，流经毛细由于变形能力差，线度大于红细胞，流经毛细管时，常因不能及时变形，致使其缓慢通过毛管时，常因不能及时变形，致使其缓慢通过毛细管或阻塞细微血管入口处细管或阻塞细微血管入口处v医用物

12、理学 第四章 分子动理论五五.白细胞的嵌塞（白细胞的嵌塞（impaction) 白细胞暂时堵塞微血管入白细胞暂时堵塞微血管入口处、分支处或粘附于血管口处、分支处或粘附于血管壁，从而引起血流缓慢或暂壁，从而引起血流缓慢或暂时断流的现象。时断流的现象。v v疾病时白细胞数量变形能力毛细血管内p 大量WBC嵌塞、t 微循环障碍组织缺水缺氧、休克医用物理学 第四章 分子动理论最新发现：急性心肌缺血后，由于缺血区的灌注压急剧降低，数小时后即可出现较多的白细胞浸润并阻塞毛细血管，从而加剧心肌缺血状态。白细胞数量达到20103个/mm3时，小于5m的毛细血管有一半时间嵌塞而使血液滞流！医用物理学 第四章 分

13、子动理论WBC缺血区被激活释放反应、活性物积聚血管收缩管腔狭窄更多毛细管被嵌塞再灌注后部分区域出现“无复流”现象可见白细胞与微循环的关系是双相的：可见白细胞与微循环的关系是双相的：白细胞的流变性影响微循环，微循环灌注状态也白细胞的流变性影响微循环，微循环灌注状态也会影响白细胞的流变特性会影响白细胞的流变特性医用物理学 第四章 分子动理论实验发现：实验发现： 利用白细胞抑制剂或抗白细胞血清治疗心利用白细胞抑制剂或抗白细胞血清治疗心肌缺血可使局部血流量明显增加，改善心肌缺血肌缺血可使局部血流量明显增加，改善心肌缺血和缩小梗死范围。和缩小梗死范围。H WBC悬浮液悬浮液RBC悬浮液悬浮液20医用物理

14、学 第四章 分子动理论总总 结结血小板的流变特性：血小板的流变特性：粘附、聚集、收缩、释放粘附、聚集、收缩、释放涡流对血小板作用：涡流对血小板作用：提供聚集场所提供聚集场所血栓好发部位的流态：血栓好发部位的流态：障碍物处、狭窄处、分支处、弯曲处障碍物处、狭窄处、分支处、弯曲处流态对管壁的作用流态对管壁的作用及对血栓形成的意义及对血栓形成的意义：压力作用、切应力作用、流动分离作用、湍流作用压力作用、切应力作用、流动分离作用、湍流作用医用物理学 第四章 分子动理论总总 结结WBC的流变特性：的流变特性：趋边流动（切变率、趋边流动（切变率、RBC浓度和聚集）、黏附、浓度和聚集）、黏附、聚集、变形（主动变形、被动变形）、嵌塞聚集、变形（主动变形、被动变形）、嵌塞WBC的形态、功能的形态、功能医用