血液流變學(xué)實(shí)驗室技術(shù)的國際指南與血液流變學(xué)研究新進(jìn)展

廖福龍 陳然 孫京昇 左大鵬 張曼

國際臨床血液流變學(xué)界重視方法學(xué)的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化，國際血液學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化委員會（ICSH）血液流變學(xué)專家組曾于1986年發(fā)表對臨床血液流變學(xué)研究方法的指導(dǎo)意見[1]。該文獻(xiàn)包括血液黏度及紅細(xì)胞變形性的測定，指導(dǎo)性意見涉及臨床研究對照組、采血方法的標(biāo)準(zhǔn)化、血樣在實(shí)驗室中的處置、樣品的血液學(xué)指標(biāo)測定、流變學(xué)儀器的評價以及具有血液流變學(xué)活性的藥物評價。多年來，該指導(dǎo)性意見增強(qiáng)了流變學(xué)測定的可靠性,并改善了不同流變學(xué)實(shí)驗室結(jié)果的可比性。

國際臨床血液流變學(xué)會（ISCH）和歐洲臨床血液流變學(xué)與微循環(huán)學(xué)會（ESCHM）一起重新修訂了1986年國際血液學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化委員會所制定的有關(guān)血液黏度與血細(xì)胞變形性測定的指導(dǎo)意見。新指南包括的技術(shù)有血液流變學(xué)的血樣采集技術(shù)、血樣儲存、血液與血漿黏度測量以及血液黏彈性測量、紅細(xì)胞聚集性測量、紅細(xì)胞可變形性測量、白細(xì)胞流變性測量、研究設(shè)計與統(tǒng)計學(xué)處理等。本文概述并解析新指南有關(guān)血液黏度測量技術(shù)的內(nèi)容。

血液黏度計的分類與工作原理

為了正確地檢測血液和血漿黏度，有必要澄清黏度和與血液黏度相關(guān)的基本概念。這是做好儀器設(shè)計和正確使用恰當(dāng)?shù)膬x器完成檢測工作的前提和基礎(chǔ)。

牛頓黏性定律與旋轉(zhuǎn)式黏度計。η=τ/ D，其中，η為表觀黏度，簡稱黏度。在國際單位制中，η以Pa·s（帕斯卡·秒）為單位，對于血液黏度，常用mPa·s 為黏度單位。τ為剪應(yīng)力，單位是mPa。D為剪切率，單位是s-1。旋轉(zhuǎn)黏度計可以通過控制旋轉(zhuǎn)速度測量剪切應(yīng)力；也可以通過控制剪切應(yīng)力測量旋轉(zhuǎn)速度?？傊?，是控制一個參數(shù)來測量另一個參數(shù)，再計算出該控制條件下的黏度。η=K·剪應(yīng)力/旋轉(zhuǎn)速度，等式中的K是儀器的系數(shù)，對于一種產(chǎn)品的某一個傳感器（錐-板或同心圓筒），K是一個固定的系數(shù)。這個K可用標(biāo)準(zhǔn)油標(biāo)定得出。

血液黏度有關(guān)參數(shù)的含義

泊肅葉公式與毛細(xì)管黏度計。泊肅葉（Poiseuille）采用玻璃毛細(xì)管,并以水代替血液（當(dāng)時沒有抗凝劑），在體外研究了水流過毛細(xì)管的規(guī)律，經(jīng)后人進(jìn)一步整理，形成 Poiseuille 公式，即在直、長、圓毛細(xì)管中，流體的流量 Q 與管半徑 R、管長 L、流體黏度η以及毛細(xì)管兩端壓力差P 的關(guān)系：Q=π R4P/8 ηL。

毛細(xì)管中的液體流動時，剪切率和剪應(yīng)力在管徑的不同位置是不一樣的，管子中心處剪切率為零，管壁處的剪切率最高。剪應(yīng)力的情況與此對應(yīng)。對于牛頓流體，壁面處的剪切率為4Q/π R3；壁面處的剪應(yīng)力為 PR/2L 。

血液不是牛頓流體，在不同的D下，η的大小不同。一般而言，正常血液在越低的D下，η越大；然而在較高的D下，η逐漸趨于一個平穩(wěn)數(shù)值。血液黏度與血細(xì)胞壓積關(guān)系密切，壓積升高，黏度升高。

血液黏度和血漿黏度測量的進(jìn)一步規(guī)范化。2009年新指南有關(guān)血液黏度的規(guī)范與1986年的基本精神一致，但有幾點(diǎn)新的認(rèn)識與提法：在強(qiáng)調(diào)旋轉(zhuǎn)黏度計應(yīng)包括1-200（s-1）剪切率的同時，提出高剪切最好可以測量到300-400 （s-1），又如，提出儀器的高靈敏度是測量低剪切血液黏度的必要條件，為此有必要確定儀器的可測量的最低剪應(yīng)力與（血液黏度相似的標(biāo)準(zhǔn)牛頓油時的變異系數(shù)（小于5%）可以反映）。此外，不再推薦用黏度相關(guān)參數(shù)測量紅細(xì)胞可變形性與聚集性，建議用專用儀器測量。

由于血液黏度是宏觀血液流變學(xué)的基本指標(biāo)，黏度計的質(zhì)量成為血液流變學(xué)臨床應(yīng)用的重要保障。2007年出版的《血液流變學(xué)與血流動力學(xué)手冊》說得好：旋轉(zhuǎn)式黏度計的敏感度與精確度主要依賴于它的力矩測量系統(tǒng)（敏感度與動態(tài)過程）以及精確的旋轉(zhuǎn)速度。在考察血液黏度計質(zhì)量的時候，需要遵循這一重要原則。眾所周知，Contraves LS-30是國際臨床血液流變學(xué)界公認(rèn)的好黏度計。之所以好是因為具有超群的測量敏感度。荷蘭血液流變學(xué)家Matrai A.曾說：LS-30有無與倫比的測量敏感度，這是其他黏度計都比不上的。

的確，敏感度是黏度計的一個核心技術(shù)指標(biāo)。Contraves LS-30的高敏感度是如何獲得的？就在于它的剪應(yīng)力檢測結(jié)構(gòu)：一條30厘米長的細(xì)應(yīng)力懸絲。其他國際知名黏度計多采用軸承作為傳感器的支撐結(jié)構(gòu)，而軸承是有自身摩擦阻力的，而且軸承的摩擦阻力還隨使用時間有所變化。高級的黏度計采用空氣軸承，使自身摩擦阻力減小到一個不隨時間變化的恒定值。然而，應(yīng)力懸絲的優(yōu)點(diǎn)恰恰是沒有自身摩擦阻力。采用空氣軸承的國際知名流變儀HAAKE RV100/CV100的敏感度仍然低于采用懸絲結(jié)構(gòu)的Contraves LS-30。因此，采用細(xì)長懸絲檢測剪應(yīng)力的黏度計容易顯示測量敏感度上的優(yōu)勢。Contraves LS-30已經(jīng)停產(chǎn)了，它的后繼者proRheo LS-300問世了，其剪應(yīng)力測量下限遠(yuǎn)優(yōu)于ICSH關(guān)于血液黏度測定指南（1986）所要求的10 mPa的下限。

最小可測到的剪應(yīng)力是旋轉(zhuǎn)黏度計敏感度的標(biāo)志。了解一臺旋轉(zhuǎn)黏度計剪應(yīng)力測定范圍與最小可測剪應(yīng)力，可以采用兩個5%的判斷標(biāo)準(zhǔn)，即黏度的測量誤差和測量的變異系數(shù)都小于5%時才屬于可測量到的剪應(yīng)力。對于一臺國產(chǎn)懸絲結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)黏度計試用了這個方法，用一系列不同黏度的標(biāo)準(zhǔn)牛頓油以及水作為黏度已知的標(biāo)準(zhǔn)液，在37℃下對該黏度計進(jìn)行實(shí)測。結(jié)果表明，該黏度計的剪應(yīng)力測量范圍是10-2000mPa，最小可測量到的剪應(yīng)力在7-9 mPa 。實(shí)測說明這個雙5%的判據(jù)對于評價旋轉(zhuǎn)黏度計剪應(yīng)力測定范圍與最小可測剪應(yīng)力有實(shí)用價值。

黏度計產(chǎn)品的評價。北京市藥品監(jiān)督管理局醫(yī)療器械技術(shù)審評中心最近進(jìn)行了有關(guān)“血液流變儀/血液黏度計產(chǎn)品技術(shù)審評規(guī)范”的課題研究，包括北京、外省市旋轉(zhuǎn)黏度計生產(chǎn)企業(yè)以及北京市醫(yī)療器械檢測中心在內(nèi)的十家單位參加了此次測試工作。各單位每天用黏度計分別對5種標(biāo)準(zhǔn)油進(jìn)行兩組（上下午）檢測，共連續(xù)測試5天；每組檢測各加樣1次標(biāo)準(zhǔn)油；每次加樣后連續(xù)檢測6組數(shù)據(jù)。測試溫度條件為37℃，剪切率選1，5，10，50，100和200 s-1。審評中心對檢測結(jié)果分析后認(rèn)為，今后對旋轉(zhuǎn)黏度計產(chǎn)品的評價可以采用4種標(biāo)準(zhǔn)油分別在3個剪切率（1，10，200 s-1）下進(jìn)行，各測定值的黏度偏差和變異系數(shù)以同時小于5%為合格。這種評價方式符合2009年國際血液流變學(xué)實(shí)驗室技術(shù)新指南，并可以大致分析出產(chǎn)品可測量的最小剪應(yīng)力。結(jié)果分析還表明，對于黏度計產(chǎn)品的旋轉(zhuǎn)速度和溫度的控制也需要進(jìn)行檢測。

黏度計用戶需要做的工作。用戶需了解所使用黏度計的工作原理、性能指標(biāo)與靈敏度。一臺黏度計的質(zhì)量由它的工作原理和結(jié)構(gòu)決定。國際有關(guān)指南提到兩種工作原理，對于旋轉(zhuǎn)黏度計強(qiáng)調(diào)了穩(wěn)態(tài)測定方式，這些都是需要遵循的原則。用戶也可以采用課題研究中的方法對所使用的黏度計加以測評。

血液黏度與血漿黏度的正確測定涉及多方面的影響因素，包括采血、抗凝、血樣的保存等注意事項，以保證在測定前血樣的經(jīng)歷是標(biāo)準(zhǔn)化的。在測定血液黏度時，基于牛頓黏性定律的旋轉(zhuǎn)式黏度計和基于泊肅葉公式的毛細(xì)管黏度計都可以使用；而血漿黏度測定時，毛細(xì)管黏度計比較適合。由于血液的復(fù)雜非牛頓流體特點(diǎn)，測量中需要根據(jù)有關(guān)國際指南進(jìn)行。

血液流變學(xué)的新進(jìn)展

血液流變學(xué)的發(fā)展趨勢?；仡櫻毫髯儗W(xué)的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀，不難發(fā)現(xiàn)，這個學(xué)科在發(fā)展過程中經(jīng)歷了兩個階段：上世紀(jì)80年代之前的第一階段側(cè)重血液流變性質(zhì)（尤其是血液黏度）；90年代之后的第二階段關(guān)注血流與血管相互作用及其生物學(xué)效應(yīng)（尤其是剪應(yīng)力的生物效應(yīng)）。從第五屆國際生物流變學(xué)與國際臨床血液流變學(xué)聯(lián)合會議（2008年）的內(nèi)容分析，會議顯示了當(dāng)前血液流變學(xué)的發(fā)展特點(diǎn)，即從原來側(cè)重血液黏度與血漿黏度的觀點(diǎn)轉(zhuǎn)向重視血液、血流與血管的相互作用，尤其重視這種相互作用所行使的功能。大會報告提出增加血液黏度的臨床益處就是一個明證。這方面的臨床證據(jù)至少包括：失血性休克時采用黏度較高的血漿擴(kuò)容劑效果較好。II型糖尿病患者的平均動脈壓與血細(xì)胞容積的關(guān)系呈現(xiàn)“U”型分布，治療中血細(xì)胞壓積和血液黏度在一定范圍增加時，出現(xiàn)降壓和降糖療效。適應(yīng)海拔高度引起的紅細(xì)胞增多（血黏度增加），對于氧的攜帶能力提高有限，所引起的明顯改變是血管舒張。貧血傾向（血液黏度降低）尚未影響氧的攜帶能力時，患者出現(xiàn)高血壓傾向。血細(xì)胞壓積輕度急性增高時，血液黏度的改變可以明顯地降低血壓并增加心輸出量，此現(xiàn)象與氧攜帶能力的提高無關(guān)。事實(shí)上，當(dāng)前血液流變學(xué)界正在重新認(rèn)識血液黏度的生物學(xué)意義，人們傾向于認(rèn)為血液黏度升高可能是機(jī)體對于內(nèi)環(huán)境失衡的一種調(diào)整，即血液黏度的增加可以增加血流剪應(yīng)力，從而調(diào)整血管內(nèi)皮細(xì)胞分泌，進(jìn)而影響血管緊張度、凝血傾向、血栓形成、溶栓活性和血管新生等的活性物質(zhì)。因此，在一定條件下和范圍內(nèi)，血液黏度的升高是有益的。

血液流變學(xué)與預(yù)防醫(yī)學(xué)。知名臨床血液流變學(xué)家Dintenfass認(rèn)為，血液流變學(xué)的醫(yī)學(xué)應(yīng)用有兩個主要目的：其一，在心血管病、腫瘤、血液病和其他疾病的診斷中利用血液黏滯諸因素，并在這些疾病的治療中對其嚴(yán)重程度與治療進(jìn)程做出判斷；其二，在預(yù)防醫(yī)學(xué)中采用血液黏滯諸因素。對于后者，可能會出現(xiàn)這樣的情況：在大面積人群的過篩普查中，可能檢查出一些表面上健康但伴有血漿黏度、白血栓黏度或其他血液黏滯因素升高的人。這種情況的出現(xiàn)促使內(nèi)科醫(yī)生去探索并發(fā)現(xiàn)這類無外部表現(xiàn)的血液高黏滯的成因，從而對癌癥、心臟病、外周動脈疾患、異常血紅蛋白病以及某些免疫性疾病做出早期防治。但是，這并不是說血液流變學(xué)檢測可作為診斷疾病的直接判據(jù)。然而，對于醫(yī)生判斷心血管病或腫瘤轉(zhuǎn)移的危險性，以及預(yù)計器官移植的成敗而言，血液流變學(xué)測定則是有幫助的。

預(yù)防醫(yī)學(xué)應(yīng)該包括血液流變學(xué)。血液流變學(xué)檢測對亞健康狀態(tài)有提示意義，血液流變學(xué)至今仍有用武之地。同時也要把近年血液流變學(xué)本身的發(fā)展納入亞健康的研究與檢測內(nèi)容，例如上面提到的對有關(guān)高黏血癥的新認(rèn)識。亞健康是偏離健康的一種機(jī)體狀態(tài)，在這種狀態(tài)下，人的生活質(zhì)量和工作效率都會受到影響。現(xiàn)代醫(yī)學(xué)應(yīng)對亞健康人群進(jìn)行干預(yù)，防止亞健康狀態(tài)發(fā)展為疾病。這就是中醫(yī)的所謂“治未病”?！包S帝內(nèi)經(jīng)”對機(jī)體心身健康定義的描述中可看出，中醫(yī)所認(rèn)為的健康是一種心身健康的理想狀態(tài)，偏離“陰平陽秘”的狀態(tài)都可視為“亞健康”。現(xiàn)代醫(yī)學(xué)對待亞健康狀態(tài)的理論基礎(chǔ)是精神、神經(jīng)、內(nèi)分泌、免疫相互作用學(xué)說，承認(rèn)心理、社會、環(huán)境在造成亞健康中的主導(dǎo)作用。

當(dāng)前的血液流變學(xué)檢測重在了解機(jī)體總體血流狀態(tài)。回顧中醫(yī)古代實(shí)踐，調(diào)控血液流動（血行）采用了多手段干預(yù)，包括活血化瘀藥與保健運(yùn)動等。盡管古人并不了解藥物與運(yùn)動和血管內(nèi)皮細(xì)胞功能的關(guān)系，但血流誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞生物學(xué)效應(yīng)已不期而至，血行已具有對機(jī)體的調(diào)控功能。

藥物與運(yùn)動定量結(jié)合，調(diào)整血管內(nèi)皮細(xì)胞功能，是關(guān)于中醫(yī)血瘀與血行的一個研究新領(lǐng)域。這類研究屬于新邊緣學(xué)科——生物力藥理學(xué)的領(lǐng)域，因為運(yùn)動引起體內(nèi)生物力學(xué)因素的改變，而生物力學(xué)因素（包括血流剪應(yīng)力）與藥物因素的聯(lián)合作用與單純的藥物作用是不一樣的。華佗認(rèn)為運(yùn)動使“血脈流通,病不得生”，并發(fā)展出五禽戲；這無疑是運(yùn)動具有促進(jìn)血行和活血化瘀功效的一個經(jīng)典注釋。這也使后人認(rèn)識到，運(yùn)動之效可與藥物相當(dāng)。因此，從中醫(yī)保健運(yùn)動與中藥長期并存的歷史來看，樸素的生物力藥理學(xué)實(shí)踐古已有之。展望未來，采用生物力藥理學(xué)途徑研究活血化瘀機(jī)理和本質(zhì)，在缺血性心腦血管疾病、糖尿病和腫瘤等重大疾病的防治中，是值得關(guān)注和實(shí)踐的新途徑，而且符合中醫(yī)“上工治未病”的預(yù)防醫(yī)學(xué)主張。

權(quán)威醫(yī)學(xué)刊物《新英格蘭醫(yī)學(xué)雜志》曾發(fā)表哈佛大學(xué)16936名男畢業(yè)生的長期追蹤調(diào)查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在校期間喜歡參加體育活動學(xué)生的死亡率顯著低于不參加體力活動的學(xué)生。人們在30歲以后，身體的各項生理機(jī)能以每年0.75%～l%的速率下降，不運(yùn)動的人和長期坐著工作的人，生理機(jī)能退化的速率是經(jīng)常鍛煉者的兩倍。醫(yī)學(xué)專家指出，適度、適量的運(yùn)動都能起到鍛煉效果，大約是每周消耗2000千卡熱量的運(yùn)動量，分?jǐn)偟矫刻欤s相當(dāng)于半小時溫和的運(yùn)動。