超声驻波分离体外循环余血的血液流变学及成分分析
http://www.100md.com
体外循环杂志 1999年第2期第1卷
李景文；龙村；郑红
关键词：超声驻波；血细胞分离；血液流变学
摘要：
目的
目的：从血液流变学和血细胞成分两方面来评价超声驻波血细胞分离机的安全性。
方法：10例心脏瓣膜替换术患者，采其体外循环结束后的机器余血，分别用超声驻波血细胞分离机和离心式洗血球机洗涤分离。测定血液流变学参数、血细胞比容及电解质成分的变化。
结果：经两种处理的血液与原血相比，表现为变形性降低、高粘度、高血细胞比容，血液成分也有改变，两组的游离血红蛋白及电解质浓度有差别。
结论：超声驻波血细胞分离方法安全、可靠，优于离心分离法。
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随着心外科的发展，血源紧张的矛盾日益突出。体外循环后将余血回输给患者是解决矛盾的有效措施。科学的方法是将余血中的血细胞成分分离，然后回输给患者。为此，本实验从血液流变学和血液成分方面比较了超声驻波分离和离心分离血细胞的方法。
材料与方法
随机选择10例心脏瓣膜替换术患者，男7例，女3例。芬太尼安氟醚静吸复合麻醉，Stockert体外循环机，膜式氧合器，中度低温平流灌注。乳酸林格液、血定安、血代等预充。平均体外循环时间86分钟，平均升主动脉阻断时间65分钟。
采集体外循环结束后余血，平均分成两份，一份余血用北京创格科技集团试制的超声驻波血细胞分离机洗涤和分离红细胞，定为超声组(B组)；另一份余血用美国Haemonetics公司生产的Cell Saver系列产品进行离心和红细胞洗涤，定为离心组(D组)；为进一步比较机械原因对红细胞完整性的破坏，将上述分离后的血液再进行倍时分离，定为倍时超声组(C组)和倍时离心组(E组)。未处理余血组作为A组。以上操作均在采血后立即进行。
, 百拇医药
血液流变学测定采用世帝科学仪器公司的LG-B-190型红细胞变形仪和LG-N-3型血液粘度仪。应用激光衍射仪测定红细胞变形指数，悬浮介质为浓度15%、粘度25cp的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)磷酸缓充液。应用旋转式测量方法，测定全血高切粘度、全血低切粘度。用血气仪测定血细胞比容，钾、钠、钙电解质；用苯息酊法测定游离血红蛋白。
所有数据用SPSS/PC统计软件处理，得出各项变量均值及标准差，组间t检验比较，p<0.05有显著性差异。
结 果
红细胞变形指数：低切变率下B、C、D、E组下降，和A组比较有明显差异(p<0.05)；中切变率下C、E组下降，和A组比较有明显差异(p<0.05)，B、D组有下降趋势；高切变率下5组无明显差异，B、C、D、E组有下降趋势，C、E组下降更明显。见表1。
粘度：全血高切粘度B、C、D、E组均明显升高，和A组比较有明显差异(p<0.05)；全血低切粘度C、E组明显升高，和A组比较有明显差异(p<0.05)，B、D组有升高趋势。
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游离血红蛋白、血液成分、电解质见表2。
表1 5组血液流变学参数比较(x±s)
组别
变形指数
100/S
变形指数
500/S
变形指数
1000/S
全血高切
粘度(cp)
全血低切
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粘度(cp)
A组
0.31±0.03*
0.47±0.03**
0.53±0.05
2.42±0.20*
7.02±0.96**
B组
0.21±0.04
0.42±0.02
0.47±0.04
3.47±0.44
, 百拇医药
11.65±1.54
C组
0.19±0.03
0.37±0.03
0.46±0.04
4.02±0.72
16.53±3.13
D组
0.22±0.03
0.43±0.04
0.48±0.05
3.23±0.53
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11.23±2.48
E组
0.20±0.05
0.38±0.04
0.46±0.05
5.09±0.85
15.80±1.83
注：A组和B、C、D、E组比*p<0.05；A组和C、E组比**p<0.05。A组：未处理余血组；B组：超声组；C组：倍时超声组；D组：离心组；E组：倍时离心组
表2 5组血液成分的比较
组别
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游离血红蛋白(mg/L)
血钠(mmol/L)
血钾(mmol/L)
血钙(mmol/L)
红细胞比容(%)
血小板(×108/L)
A组
243±18**
137.4±2.0
4.5±0.6*
1.17±0.09*
0.21±0.05*
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98.6±8.9*
B组
45±8△
152.8±2.4
1.7±0.4
0.33±0.10
0.39±0.07
38.9±8.5
C组
81±10
157.1±2.2
1.6±0.2
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0.25±0.08
0.45±0.08
32.6±5.4
D组
87±6▲
154.5±2.5
1.4±0.2
0.30±0.09
0.38±0.05
36.1±5.3
E组
165±11
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156.3±2.7
1.4±0.3
0.27±0.07
0.42±0.04
35.4±6.5
注：A组和B、C、D、E组比*p<0.05；A组和B、D组比**p<0.05；B组和D组比较△p<0.05 ; C组和D组比较▲p<0.05。A组：未处理余血组，B组：超声组，C组：倍时超声组，D组：离心组，E组：倍时离心组。
讨 论
超声驻波是超声干涉波的特殊形式。当超声驻波场与生物组织间相互作用时，超声驻波场通过力场作用，使血管中红细胞作定向运动[1]。许多实验都证明[2]：在超声驻波中，血沉增大几千倍。产生这种现象是由于下降过程中红细胞所受的粘滞力减小到相当程度所致。有报道[3]：超声驻波场中，阻碍血沉的粘滞力主要发生在血细胞-血浆形成的“格栅”界面上和血浆内部，而条纹中的红细胞作整体沉降并不受到粘滞力的作用，所以比红细胞自然沉降所受的粘滞力总和要小得多，故在超声驻波场的作用下可使血细胞和血浆成份迅速分离。为此有人设计制造了超声驻波血细胞分离装置。
, 百拇医药
红细胞经分离后，其功能是否受到影响，对血液分离装置的实用性至为重要。红细胞的变形性是决定血液流动性、红细胞寿命及微循环有效灌注的重要因素。研究证实红细胞的几何形状、细胞内液的粘度和细胞膜的粘弹性直接影响红细胞的变形性[4]。经两种方法分离后，红细胞的变形性都有所下降，数值和分离时间成有相关性。离心分离组下降的原因可能与离心造成的机械作用使细胞膜的粘弹性下降有关。超声分离组下降的原因可能与超声驻波的机械效应、空化效应、辐射热效应等有关。为防止空化效应，本装置对超声驻波功率和频率进行优化选定，还对介质进行处理。为防止辐射热效应，采用的超声驻波密度远低于治疗量，作用时间也短。从结果可见，超声驻波对人血红细胞的变形性影响与离心分离法无明显差异。从标志血细胞破坏程度的游离血红蛋白的含量来看，无论是正常分离，还是倍时延长，超声分离组都低于离心分离组。原因是离心分离法对原来的游离血红蛋白祛除量少于超声分离或者是离心分离法新产生的多。离心分离法使血钾、血钙浓度降低，而超声驻波分离法对血钾、血钙浓度的影响甚微。
血液粘度影响微循环灌注，两种方法分离后，提高了血细胞比容及血液的粘度，回输给患者，对改善血液携氧能力和提高血红蛋白是非常有利的[5]。以前有报道，经超声驻波处理后的血液，红细胞氧离曲线和携氧能力不受影响，血红蛋白与氧结合和释放的能力将保持正常。
, 百拇医药
经离心分离的血液回输给患者的临床效果早有报道[6]，但超声驻波分离的血液用于临床却很少报道。从本实验可见，超声驻波分离法对分离后人血细胞的变形性虽稍有影响，但血细胞的生化参数、生理功能并未受到超声辐射的影响。故早日应用于临床是其今后的努力方向。
总之，超声驻波血细胞分离方法具有和离心分离法相同的安全性，将为临床自体血液回收、血浆制品的制备提供新的手段。
参考文献
1 Mary Dyson.Nature，1971, 232: 572-573.
2 Vashon Baker N.Nature, 1972, 239: 398-399.
3 Gail ter Haarl.Ultrasound in Med and Biol, 1978, 4: 111-123.
4 钱冠清. 血液流变学的生理病生理影响. 中国微循环杂志, 1995, 6: 120-121.
5 严宗毅, 魏茂源, 于天文等. 血液流变学. 第二版. 哈尔滨: 黑龙江科学技术出版社, 1993: 150-165.
6 Deleuze P, Intrator L, Liou A, et al. Complement activation and use of Cell Saver in CPB. ASAIO Tran, 1990, 36: M179-M181., http://www.100md.com
关键词：超声驻波；血细胞分离；血液流变学
摘要：
目的
目的：从血液流变学和血细胞成分两方面来评价超声驻波血细胞分离机的安全性。
方法：10例心脏瓣膜替换术患者，采其体外循环结束后的机器余血，分别用超声驻波血细胞分离机和离心式洗血球机洗涤分离。测定血液流变学参数、血细胞比容及电解质成分的变化。
结果：经两种处理的血液与原血相比，表现为变形性降低、高粘度、高血细胞比容，血液成分也有改变，两组的游离血红蛋白及电解质浓度有差别。
结论：超声驻波血细胞分离方法安全、可靠，优于离心分离法。
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随着心外科的发展，血源紧张的矛盾日益突出。体外循环后将余血回输给患者是解决矛盾的有效措施。科学的方法是将余血中的血细胞成分分离，然后回输给患者。为此，本实验从血液流变学和血液成分方面比较了超声驻波分离和离心分离血细胞的方法。
材料与方法
随机选择10例心脏瓣膜替换术患者，男7例，女3例。芬太尼安氟醚静吸复合麻醉，Stockert体外循环机，膜式氧合器，中度低温平流灌注。乳酸林格液、血定安、血代等预充。平均体外循环时间86分钟，平均升主动脉阻断时间65分钟。
采集体外循环结束后余血，平均分成两份，一份余血用北京创格科技集团试制的超声驻波血细胞分离机洗涤和分离红细胞，定为超声组(B组)；另一份余血用美国Haemonetics公司生产的Cell Saver系列产品进行离心和红细胞洗涤，定为离心组(D组)；为进一步比较机械原因对红细胞完整性的破坏，将上述分离后的血液再进行倍时分离，定为倍时超声组(C组)和倍时离心组(E组)。未处理余血组作为A组。以上操作均在采血后立即进行。
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血液流变学测定采用世帝科学仪器公司的LG-B-190型红细胞变形仪和LG-N-3型血液粘度仪。应用激光衍射仪测定红细胞变形指数，悬浮介质为浓度15%、粘度25cp的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)磷酸缓充液。应用旋转式测量方法，测定全血高切粘度、全血低切粘度。用血气仪测定血细胞比容，钾、钠、钙电解质；用苯息酊法测定游离血红蛋白。
所有数据用SPSS/PC统计软件处理，得出各项变量均值及标准差，组间t检验比较，p<0.05有显著性差异。
结 果
红细胞变形指数：低切变率下B、C、D、E组下降，和A组比较有明显差异(p<0.05)；中切变率下C、E组下降，和A组比较有明显差异(p<0.05)，B、D组有下降趋势；高切变率下5组无明显差异，B、C、D、E组有下降趋势，C、E组下降更明显。见表1。
粘度：全血高切粘度B、C、D、E组均明显升高，和A组比较有明显差异(p<0.05)；全血低切粘度C、E组明显升高，和A组比较有明显差异(p<0.05)，B、D组有升高趋势。
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游离血红蛋白、血液成分、电解质见表2。
表1 5组血液流变学参数比较(x±s)
组别
变形指数
100/S
变形指数
500/S
变形指数
1000/S
全血高切
粘度(cp)
全血低切
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粘度(cp)
A组
0.31±0.03*
0.47±0.03**
0.53±0.05
2.42±0.20*
7.02±0.96**
B组
0.21±0.04
0.42±0.02
0.47±0.04
3.47±0.44
, 百拇医药
11.65±1.54
C组
0.19±0.03
0.37±0.03
0.46±0.04
4.02±0.72
16.53±3.13
D组
0.22±0.03
0.43±0.04
0.48±0.05
3.23±0.53
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11.23±2.48
E组
0.20±0.05
0.38±0.04
0.46±0.05
5.09±0.85
15.80±1.83
注：A组和B、C、D、E组比*p<0.05；A组和C、E组比**p<0.05。A组：未处理余血组；B组：超声组；C组：倍时超声组；D组：离心组；E组：倍时离心组
表2 5组血液成分的比较
组别
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游离血红蛋白(mg/L)
血钠(mmol/L)
血钾(mmol/L)
血钙(mmol/L)
红细胞比容(%)
血小板(×108/L)
A组
243±18**
137.4±2.0
4.5±0.6*
1.17±0.09*
0.21±0.05*
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98.6±8.9*
B组
45±8△
152.8±2.4
1.7±0.4
0.33±0.10
0.39±0.07
38.9±8.5
C组
81±10
157.1±2.2
1.6±0.2
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0.25±0.08
0.45±0.08
32.6±5.4
D组
87±6▲
154.5±2.5
1.4±0.2
0.30±0.09
0.38±0.05
36.1±5.3
E组
165±11
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1.4±0.3
0.27±0.07
0.42±0.04
35.4±6.5
注：A组和B、C、D、E组比*p<0.05；A组和B、D组比**p<0.05；B组和D组比较△p<0.05 ; C组和D组比较▲p<0.05。A组：未处理余血组，B组：超声组，C组：倍时超声组，D组：离心组，E组：倍时离心组。
讨 论
超声驻波是超声干涉波的特殊形式。当超声驻波场与生物组织间相互作用时，超声驻波场通过力场作用，使血管中红细胞作定向运动[1]。许多实验都证明[2]：在超声驻波中，血沉增大几千倍。产生这种现象是由于下降过程中红细胞所受的粘滞力减小到相当程度所致。有报道[3]：超声驻波场中，阻碍血沉的粘滞力主要发生在血细胞-血浆形成的“格栅”界面上和血浆内部，而条纹中的红细胞作整体沉降并不受到粘滞力的作用，所以比红细胞自然沉降所受的粘滞力总和要小得多，故在超声驻波场的作用下可使血细胞和血浆成份迅速分离。为此有人设计制造了超声驻波血细胞分离装置。
, 百拇医药
红细胞经分离后，其功能是否受到影响，对血液分离装置的实用性至为重要。红细胞的变形性是决定血液流动性、红细胞寿命及微循环有效灌注的重要因素。研究证实红细胞的几何形状、细胞内液的粘度和细胞膜的粘弹性直接影响红细胞的变形性[4]。经两种方法分离后，红细胞的变形性都有所下降，数值和分离时间成有相关性。离心分离组下降的原因可能与离心造成的机械作用使细胞膜的粘弹性下降有关。超声分离组下降的原因可能与超声驻波的机械效应、空化效应、辐射热效应等有关。为防止空化效应，本装置对超声驻波功率和频率进行优化选定，还对介质进行处理。为防止辐射热效应，采用的超声驻波密度远低于治疗量，作用时间也短。从结果可见，超声驻波对人血红细胞的变形性影响与离心分离法无明显差异。从标志血细胞破坏程度的游离血红蛋白的含量来看，无论是正常分离，还是倍时延长，超声分离组都低于离心分离组。原因是离心分离法对原来的游离血红蛋白祛除量少于超声分离或者是离心分离法新产生的多。离心分离法使血钾、血钙浓度降低，而超声驻波分离法对血钾、血钙浓度的影响甚微。
血液粘度影响微循环灌注，两种方法分离后，提高了血细胞比容及血液的粘度，回输给患者，对改善血液携氧能力和提高血红蛋白是非常有利的[5]。以前有报道，经超声驻波处理后的血液，红细胞氧离曲线和携氧能力不受影响，血红蛋白与氧结合和释放的能力将保持正常。
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经离心分离的血液回输给患者的临床效果早有报道[6]，但超声驻波分离的血液用于临床却很少报道。从本实验可见，超声驻波分离法对分离后人血细胞的变形性虽稍有影响，但血细胞的生化参数、生理功能并未受到超声辐射的影响。故早日应用于临床是其今后的努力方向。
总之，超声驻波血细胞分离方法具有和离心分离法相同的安全性，将为临床自体血液回收、血浆制品的制备提供新的手段。
参考文献
1 Mary Dyson.Nature，1971, 232: 572-573.
2 Vashon Baker N.Nature, 1972, 239: 398-399.
3 Gail ter Haarl.Ultrasound in Med and Biol, 1978, 4: 111-123.
4 钱冠清. 血液流变学的生理病生理影响. 中国微循环杂志, 1995, 6: 120-121.
5 严宗毅, 魏茂源, 于天文等. 血液流变学. 第二版. 哈尔滨: 黑龙江科学技术出版社, 1993: 150-165.
6 Deleuze P, Intrator L, Liou A, et al. Complement activation and use of Cell Saver in CPB. ASAIO Tran, 1990, 36: M179-M181., http://www.100md.com