微孔过滤测定红细胞变形性的方法与仪器
作者：牛新乐 严宗毅
单位：北京大学力学与工程科学系北京 100871
关键词：微孔过滤；红细胞变形性；过滤仪；滤膜；压差
中国血液变学杂志000201 摘要 本文介绍了国际上近些年来所用的六种主要微孔过滤方法，并结合每种方法对应的商品化仪器，在考虑到膜孔堵塞信息重要性的情况下，分别对其原理、装置、滤膜、变形性表达等方面的特点和不足进行了比较，比较发现，恒定的压差、竖直放置的金属镍膜、采用平均过孔时间(或相对过孔阻力)及堵孔红细胞比例两个参数表达变形性的不同方面，对红细胞变形性的测定和表达比较合适。
中图分类号 R318.01
TECHNIQUES AND DEVIES OF MICROPORE
, http://www.100md.com
FILTRATION FOR ASSESSING RBC DEFORMABILITY
Niu Xin-le Yan Zong-yi
(Department of Mechanics and Engineering Science,Peking University,Beijing 100871)
Abstract Six major micropore filtration methods used intermationally these years are introduced with their typical commercial filtrometers.Taking into account the pore-clogging phenomenon,an fundamental factor embodying important information on the RBC deformability during filtration,their principles,devices,filters,the expression of deformability are compared and discussed in detail.After those comparisons,it is found that constant driving pressure,Nickel filters fixed vertically,along with parameters(average transit time or relative reranist resistance and the proportion of pore-clogging cells)which reflect different aspects of deformability,are suitable to assess and express the RBC deformability in micropore filtration tests.
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Keywords Micropore filtration RBC deformability Filtrometer Filters Driving pressure
红细胞变形性对血液循环有显著影响，测定红细胞变形性有重要临床价值[1，2]。微孔过滤法是目前最常用的测定红细胞变形性的方法。其原理是使红细胞悬浮液在压力作用下流过微孔滤膜，通过测量滤膜对流动的影响来考察红细胞通过微小孔道的变形能力。因此这一方法可看成是红细胞通过微循环系统和脾脏的体外模拟实验，在血液学和生理学基础研究方面也有重要意义[3]。
早期的方法主要侧重于红细胞平均变形性的测定。1986年国际标准化委员会血液流变学专家组指出：“微循环中，少数异常红细胞难以通过毛细血管的入口、分支等关键部位。这种细胞对体内循环有不成比例的作用。它在体外孔道过滤实验中可能对结果有决定性的影响。为研究红细胞变形这一方面的问题，有必要发展相应的仪器。[4]”这种少数变形性很差的红细胞在微孔过滤实验中容易造成滤膜膜孔堵塞。近年来，采用不同方法的微孔过滤实验结果[5-9]均表明，膜孔堵塞现象反映了红细胞变形性的另一更重要的方面。因此，微孔过滤实验有了广阔的前景，在理论、方法、仪器及临床应用上都值得进一步的研究。
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早在五、六十年代就有人用过滤的方法评估红细胞变形性[10,11]，之后不断有新的过滤方法出现并逐步得到改进[12-18,7,19-27]，并形成了一系列的商品化仪器。按照实验中控制条件的不同，微孔过滤法可分为三大类。(1)等流量法：保持流量不变，测量跨膜压差的连续变化；(2)等压差法：保持跨膜压差不变，测量流量的连续变化；(3)变压差变流量法：跨膜压差和流量按一定的关系均连续变化，下文中将要介绍的初始流量法、等负压法、U型管法及竖直管法均属于这一类。
本文将介绍国际上近年来所用的六种主要微孔过滤方法，并结合每种方法对应的典型商品化仪器，在考虑到膜孔堵塞信息重要性的情况下，分别对其原理、装置、滤膜、变形性表达等方面的特点和不足进行比较。
1 等流量法
图1a是等流量法的原理示意图。红细胞悬浮液或缓冲液在泵的推动下，按给定的流量通过滤膜，压差由压力传感器测出并记录下来，得到压差P随时间t的变化曲线如图1b所示。由于悬浮液中少数变形性很差的红细胞在过滤过程中造成滤膜膜孔不断堵塞，因而压差逐渐增大。另外，随着压差增加，一部分因堵塞而滞留在膜孔中的红细胞还会被释放出来，这种堵塞——释放效应会使悬浮液的P-t曲线在开始很短一段时间内呈现不太规律的变化。图1b国Tf是过滤总时间，Pf是Tf时刻的悬浮液的压差，P0是初始时刻的悬浮液压差，由外推法求出。Pb是同一流量下的缓冲液压差。这一方法通常采用两个参数表达红细胞变形性：初始相对压差P0/Pb；初始与结束时刻悬浮液压差比Pf/P0；基于这一方法的常见商品化仪器是法国产的SEFAM Erythrometer。使用核孔滤膜。
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a b
图1 等流量法的原理及其变形性表达
(a.原理示意图 b.压差P—时间t曲线)
等流量法在80年代初应用较为普遍。其最大的问题是过滤过程中压差变化幅度过大，有时甚至达几十厘米水柱，红细胞变形性因此也有相当大的变化，难以准确测定。而且压差不断升高造成的堵塞——释放效应使实验曲线比较复杂，不便于理论分析；虽然两个变形性参数在一定程度上分别反映了红细胞变形性的两个主要方面：平均变形性和堵孔信息，但对红细胞个体来说，很不具体和直观，不便于定量比较。同时，严格控制流量恒定、精确并时时测量压差都会增加仪器的造价，使得SEFA Erythrometer的价格明显高于同时期其它类型过滤仪的价格，仪器的重复性也较差。80年代后期以来等流量法已不多见。
2 等压差法
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采用等压差法的最常见商品化过滤仪是St.George Filtrometer。图2a是其原理示意图[21]。压差由缓冲液储槽内液面与水平滤管间的高度差确定。使用时打开阀门，使滤室内充满缓冲液；关闭阀门，悬浮液或缓冲液由下至上注满水平滤管；打开阀门，过滤开始，流量由水平滤管上等间距的光电管测算出。对于悬浮液，由于滤膜不断堵塞，流量将随滤过体积V的增加而逐渐减少，如图2b所示。图中Vf是滤过的总体积，Q0、Qf分别是悬浮液在过滤初始和结束时刻的流量，Qb是同一压差下过滤缓冲液时的流量。St.George Filtrometer采用两个参数分别表示平均变形性和堵孔信息：相对过孔时间RCTT=(Qb/Q0-1)/Hct+1，式中Hct为悬浮液的红细胞压积，堵孔率CR=(1-Qf/Q0)/Vf，这种过滤仪由英国生产，使用核孔滤膜。
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a b
图2 等压差法的原理及其变形性表达
(a.原理示意图 b.流量Q—滤过体积V的曲线)
等压差是近年来应用最为广泛的微孔过滤法，基于这一原理的St.George Filtrometer也是目前应用最广泛的过滤仪之一。与其它方法相比，等压差法最大的优点在于，滤过过程中压差恒定，从而红细胞变形性保持不变，便于准确测定变形性。St.George filtrometer的另一个显著优点在于滤膜竖直放置，减少了血沉作用对过滤的影响。同时，St.George filtrometer采用细长毛细管和光电管测量流量，既保证了相当的精度，又避免了过于复杂、昂贵的装置。
该过滤仪试图用相对过孔时间这一具体直观的参数来定量表达红细胞平均变形性。其目前所用的表达式是：Matrai[22]由Blackshear[21]的理论模型得出的的。我们已在另文[28]中指出，这一理论模型中存在错误，正确的相对过孔时间表达式应为RCTT=(Qb/Q0-1)Vc/(Hct[(Vc+Vp])+1，式中Vc、Vp分别是单个红细胞和膜孔的平均体积。另外，堵孔率CR表示单位体积悬浮液造成的滤膜堵塞比例，对红细胞个体堵孔性能的表达不够具体。而且这一仪器在操作上比较繁琐。
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3 初始流量法
为了避开堵塞现象，hass提出只过滤微量血样的初始流量法[17]，原理如图3a所示。管内液面在重力作用下逐渐下降(如图3b所示)。用光电管分别测出同一体积的悬浮液和缓冲液液面通过AB段所需时间Ts、Tb，定义过滤指数IF=(Ts/Tb-1)/Hct有来表示红细胞变形性。采用这一方法的常见仪器是法国生产的Hemorheometer，也使用核孔滤膜。
a b
图3 初始流量法的原理及其变形性表达
(a.原理示意图 b.液面高度H—时间t曲线)
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Hemorheometer结构简单、操作方便，价格也比较低，而且由于避开了较为复杂的堵孔现象，测量结果有很好的重复性，它和St.George filtrometer成为两种使用最广泛的过滤仪。初始流量法成功地避开了堵孔现象，但随着人们日益发现堵孔信息的重要性，这一方法的不足也就显而易见。另外，IF这一人为定义的指标其微观物理意义并不很确切，如果假设红细胞过孔过程中只存在粘性作用，过滤指数IF表示与缓冲液相比，红细胞过孔时相对粘度的增量[29]。但在红细胞过孔过程中，红细胞膜中的弹性变形起着更重要的作用，因此IF用于表达红细胞变形性并不十十分合适。关于这一点，作者将于另文进一步讨论。
4 等负压法
等负压法的原理如图4所示。悬浮液或缓冲液除了在重力驱动下通过滤膜外，还受到滤膜下方一定程度的负压作用。分别记下同一体积的悬浮液和缓冲液全部通过滤膜所需时间Ts、Tb，同样定义过滤指数IF=(Ts/Tb-1)/Hct来表示红细胞变形性。
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a b
图4 等负压法的原理及其变形性表达
(a.原理示意图 b.液面高度H—时间t曲线)
等负压法装置简单、操作方便，是早期常见的实验室方法之一。国产的商品化仪器亦采用核孔滤膜，其价格相对低廉，被国内的临床检测所广泛使用。在变形性表达上，虽然采用了与初始流量法相似的过滤指标，但由于在等负压法中存在显著的堵塞现象，因此这一指标把平均变形性和堵孔信息揉合在一起，没有明确的物理含义。为弥补这一缺点，严宗毅等人提出了等负压法的双参数理论模型，利用该模型提供的近似方法，成功地得到了红细胞悬浮液与缓冲液的相对过孔阻力，以及堵孔红细胞的比例这一定量反映堵孔信息的参数。但是等负压法中压差变化也很大，约为10厘米水柱，使变形性在过滤过程中有较大变化；而且采用人工计时，精度差。因此这一方法的使用在逐渐减少。
, http://www.100md.com 5 U型管法
MF4 filtrometer是这一方法的典型仪器，主要由一个具有U型双臂的细玻璃管构成(如图5a[7])。悬浮液或缓冲液由液面高的一边通过滤膜流到另一边，通过用光电法对液面高度的连续检测，经微机处理后得到滤膜对悬浮液的相对流导随压差的变化曲线(如图5b)。这里流导是流量与压差之比，相对流导是与滤膜对缓冲液的流导相比而言。图中P0是过滤初始时刻的压差，Cr0和Crf分别是初始和结束时刻滤膜对悬浮液的相对流导，Crf由外推法求出。MF4 filtrometer采用初始流导Cr0表示平均变形性，定义初始堵孔率ICR=N0(1-Crf/Cr0)/(Vf[RBC])式中Vf是滤过的总体积，N0为滤膜上的膜孔总数，[RBC]为单位体积悬浮液中的红细胞数目。ICR的含义是指红细胞群体中造成滤膜膜孔堵塞的个体所占比例。这一过滤仪由德国生产，采用德产的金属镍膜作滤膜。
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a b
图5 U型管法的原理及其变形性表达
(a.原理示意图 b.相对流导Cr—压差曲线)
理论模型[30]和实验结果[7]均表明，U型管法过滤过程中相对流导和压差呈线性关系。MF4 filtrometer在实验中记录这一线性的实验曲线，不仅可以通过最小二乘法得到最精确的参数值，而且便于理论分析。该过滤仪的滤膜为金属镍膜，在表现几何特性，重复使用性，尤其在检测由病理、物理、化学因素引起的变形性改变方面都显著优于目前普遍使用的核孔滤膜这里所用的初始堵孔率参数就是堵孔红细胞比例，给出了最直观、具体的堵孔信息。而且采用微机采集、处理实验数据，提高了仪器的自动化程度。
和其它变压差的过滤方法一样，U型管法同样无法避免过滤过程中由于压差改变而造成的变形性变化。尽管MF4 filtrometer的压差只有2厘米水柱的变化，但已经使堵孔红细胞比例随过滤过程而改变了40%[7]。该过滤仪采用初始流导这一既不具体又不直观的参数表示平均变形性也是它明显的不足之处。
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6 L型管法
L型管法是由竖直管法[31]发展而来，主要由一个L型的细长玻璃管构成(如图6a)。悬浮液或缓冲液在重力作用下通过竖直放置的滤膜，跨膜压差由压力传感测量，数据由微机自动采集、处理，微机由此计算出类似图3b的液面高度H随时间t的变化曲线，以及流量Q随压差P的变化曲线(如图6b)。变形性便由这一P-Q曲线表示。
a b
图6 L型管法的原理及其变形性表达 (a.原理示意图 b.流量QC—压差P曲线)
基于这一方法的典型仪器是日本产的Sokken filtration system，其滤膜采用日产的镍网，这是目前性能最好的金属镍膜。高精度、高响应度的压力传感器使测量结果更为精确。此外滤膜竖直放置及微机的使用也是其特点。但是流量——压差曲线不能具体、直观地表达变形性，无法对变形性定量评定和比较；压差变化也比较大，在10厘米水柱左右；该仪器的价格也显著高于其它产品。目前这一方法主要在日本使用。
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通过以上对多种微孔过滤方法及其仪器的比较，我们认为，恒定的压差、竖直放置的金属镍膜采用平均过孔时间(或相对过孔阻力)及堵孔红细胞比例两个参数表达变形性，对变形性的测定和表达比较合适。
最后指出，近十多年来，国外发展了一种不象上述仪器那样直接记录压力或者流量的变化的细胞过孔分析仪(Cell Transit Analyzer，简称CTA)。它采用只含30个孔的核孔滤膜，在1分钟内记录上千个红细胞通过膜孔时膜两侧电导的变化，不仅可测出红细胞的平均过孔时间，还能给出大量红细胞过孔时间的分布，以反映其个体差异。这是一种很有发展前景的核孔过滤仪器，只是目前造价还相对较高。有关CTA，本文第二作者已有另文专门介绍[32，33]。
国家自然科学基金资助项目
参考文献
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(2000年5月20日收稿), http://www.100md.com
单位：北京大学力学与工程科学系北京 100871
关键词：微孔过滤；红细胞变形性；过滤仪；滤膜；压差
中国血液变学杂志000201 摘要 本文介绍了国际上近些年来所用的六种主要微孔过滤方法，并结合每种方法对应的商品化仪器，在考虑到膜孔堵塞信息重要性的情况下，分别对其原理、装置、滤膜、变形性表达等方面的特点和不足进行了比较，比较发现，恒定的压差、竖直放置的金属镍膜、采用平均过孔时间(或相对过孔阻力)及堵孔红细胞比例两个参数表达变形性的不同方面，对红细胞变形性的测定和表达比较合适。
中图分类号 R318.01
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FILTRATION FOR ASSESSING RBC DEFORMABILITY
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Abstract Six major micropore filtration methods used intermationally these years are introduced with their typical commercial filtrometers.Taking into account the pore-clogging phenomenon,an fundamental factor embodying important information on the RBC deformability during filtration,their principles,devices,filters,the expression of deformability are compared and discussed in detail.After those comparisons,it is found that constant driving pressure,Nickel filters fixed vertically,along with parameters(average transit time or relative reranist resistance and the proportion of pore-clogging cells)which reflect different aspects of deformability,are suitable to assess and express the RBC deformability in micropore filtration tests.
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Keywords Micropore filtration RBC deformability Filtrometer Filters Driving pressure
红细胞变形性对血液循环有显著影响，测定红细胞变形性有重要临床价值[1，2]。微孔过滤法是目前最常用的测定红细胞变形性的方法。其原理是使红细胞悬浮液在压力作用下流过微孔滤膜，通过测量滤膜对流动的影响来考察红细胞通过微小孔道的变形能力。因此这一方法可看成是红细胞通过微循环系统和脾脏的体外模拟实验，在血液学和生理学基础研究方面也有重要意义[3]。
早期的方法主要侧重于红细胞平均变形性的测定。1986年国际标准化委员会血液流变学专家组指出：“微循环中，少数异常红细胞难以通过毛细血管的入口、分支等关键部位。这种细胞对体内循环有不成比例的作用。它在体外孔道过滤实验中可能对结果有决定性的影响。为研究红细胞变形这一方面的问题，有必要发展相应的仪器。[4]”这种少数变形性很差的红细胞在微孔过滤实验中容易造成滤膜膜孔堵塞。近年来，采用不同方法的微孔过滤实验结果[5-9]均表明，膜孔堵塞现象反映了红细胞变形性的另一更重要的方面。因此，微孔过滤实验有了广阔的前景，在理论、方法、仪器及临床应用上都值得进一步的研究。
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早在五、六十年代就有人用过滤的方法评估红细胞变形性[10,11]，之后不断有新的过滤方法出现并逐步得到改进[12-18,7,19-27]，并形成了一系列的商品化仪器。按照实验中控制条件的不同，微孔过滤法可分为三大类。(1)等流量法：保持流量不变，测量跨膜压差的连续变化；(2)等压差法：保持跨膜压差不变，测量流量的连续变化；(3)变压差变流量法：跨膜压差和流量按一定的关系均连续变化，下文中将要介绍的初始流量法、等负压法、U型管法及竖直管法均属于这一类。
本文将介绍国际上近年来所用的六种主要微孔过滤方法，并结合每种方法对应的典型商品化仪器，在考虑到膜孔堵塞信息重要性的情况下，分别对其原理、装置、滤膜、变形性表达等方面的特点和不足进行比较。
1 等流量法
图1a是等流量法的原理示意图。红细胞悬浮液或缓冲液在泵的推动下，按给定的流量通过滤膜，压差由压力传感器测出并记录下来，得到压差P随时间t的变化曲线如图1b所示。由于悬浮液中少数变形性很差的红细胞在过滤过程中造成滤膜膜孔不断堵塞，因而压差逐渐增大。另外，随着压差增加，一部分因堵塞而滞留在膜孔中的红细胞还会被释放出来，这种堵塞——释放效应会使悬浮液的P-t曲线在开始很短一段时间内呈现不太规律的变化。图1b国Tf是过滤总时间，Pf是Tf时刻的悬浮液的压差，P0是初始时刻的悬浮液压差，由外推法求出。Pb是同一流量下的缓冲液压差。这一方法通常采用两个参数表达红细胞变形性：初始相对压差P0/Pb；初始与结束时刻悬浮液压差比Pf/P0；基于这一方法的常见商品化仪器是法国产的SEFAM Erythrometer。使用核孔滤膜。
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图1 等流量法的原理及其变形性表达
(a.原理示意图 b.压差P—时间t曲线)
等流量法在80年代初应用较为普遍。其最大的问题是过滤过程中压差变化幅度过大，有时甚至达几十厘米水柱，红细胞变形性因此也有相当大的变化，难以准确测定。而且压差不断升高造成的堵塞——释放效应使实验曲线比较复杂，不便于理论分析；虽然两个变形性参数在一定程度上分别反映了红细胞变形性的两个主要方面：平均变形性和堵孔信息，但对红细胞个体来说，很不具体和直观，不便于定量比较。同时，严格控制流量恒定、精确并时时测量压差都会增加仪器的造价，使得SEFA Erythrometer的价格明显高于同时期其它类型过滤仪的价格，仪器的重复性也较差。80年代后期以来等流量法已不多见。
2 等压差法
, 百拇医药
采用等压差法的最常见商品化过滤仪是St.George Filtrometer。图2a是其原理示意图[21]。压差由缓冲液储槽内液面与水平滤管间的高度差确定。使用时打开阀门，使滤室内充满缓冲液；关闭阀门，悬浮液或缓冲液由下至上注满水平滤管；打开阀门，过滤开始，流量由水平滤管上等间距的光电管测算出。对于悬浮液，由于滤膜不断堵塞，流量将随滤过体积V的增加而逐渐减少，如图2b所示。图中Vf是滤过的总体积，Q0、Qf分别是悬浮液在过滤初始和结束时刻的流量，Qb是同一压差下过滤缓冲液时的流量。St.George Filtrometer采用两个参数分别表示平均变形性和堵孔信息：相对过孔时间RCTT=(Qb/Q0-1)/Hct+1，式中Hct为悬浮液的红细胞压积，堵孔率CR=(1-Qf/Q0)/Vf，这种过滤仪由英国生产，使用核孔滤膜。
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图2 等压差法的原理及其变形性表达
(a.原理示意图 b.流量Q—滤过体积V的曲线)
等压差是近年来应用最为广泛的微孔过滤法，基于这一原理的St.George Filtrometer也是目前应用最广泛的过滤仪之一。与其它方法相比，等压差法最大的优点在于，滤过过程中压差恒定，从而红细胞变形性保持不变，便于准确测定变形性。St.George filtrometer的另一个显著优点在于滤膜竖直放置，减少了血沉作用对过滤的影响。同时，St.George filtrometer采用细长毛细管和光电管测量流量，既保证了相当的精度，又避免了过于复杂、昂贵的装置。
该过滤仪试图用相对过孔时间这一具体直观的参数来定量表达红细胞平均变形性。其目前所用的表达式是：Matrai[22]由Blackshear[21]的理论模型得出的的。我们已在另文[28]中指出，这一理论模型中存在错误，正确的相对过孔时间表达式应为RCTT=(Qb/Q0-1)Vc/(Hct[(Vc+Vp])+1，式中Vc、Vp分别是单个红细胞和膜孔的平均体积。另外，堵孔率CR表示单位体积悬浮液造成的滤膜堵塞比例，对红细胞个体堵孔性能的表达不够具体。而且这一仪器在操作上比较繁琐。
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3 初始流量法
为了避开堵塞现象，hass提出只过滤微量血样的初始流量法[17]，原理如图3a所示。管内液面在重力作用下逐渐下降(如图3b所示)。用光电管分别测出同一体积的悬浮液和缓冲液液面通过AB段所需时间Ts、Tb，定义过滤指数IF=(Ts/Tb-1)/Hct有来表示红细胞变形性。采用这一方法的常见仪器是法国生产的Hemorheometer，也使用核孔滤膜。
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图3 初始流量法的原理及其变形性表达
(a.原理示意图 b.液面高度H—时间t曲线)
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Hemorheometer结构简单、操作方便，价格也比较低，而且由于避开了较为复杂的堵孔现象，测量结果有很好的重复性，它和St.George filtrometer成为两种使用最广泛的过滤仪。初始流量法成功地避开了堵孔现象，但随着人们日益发现堵孔信息的重要性，这一方法的不足也就显而易见。另外，IF这一人为定义的指标其微观物理意义并不很确切，如果假设红细胞过孔过程中只存在粘性作用，过滤指数IF表示与缓冲液相比，红细胞过孔时相对粘度的增量[29]。但在红细胞过孔过程中，红细胞膜中的弹性变形起着更重要的作用，因此IF用于表达红细胞变形性并不十十分合适。关于这一点，作者将于另文进一步讨论。
4 等负压法
等负压法的原理如图4所示。悬浮液或缓冲液除了在重力驱动下通过滤膜外，还受到滤膜下方一定程度的负压作用。分别记下同一体积的悬浮液和缓冲液全部通过滤膜所需时间Ts、Tb，同样定义过滤指数IF=(Ts/Tb-1)/Hct来表示红细胞变形性。
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图4 等负压法的原理及其变形性表达
(a.原理示意图 b.液面高度H—时间t曲线)
等负压法装置简单、操作方便，是早期常见的实验室方法之一。国产的商品化仪器亦采用核孔滤膜，其价格相对低廉，被国内的临床检测所广泛使用。在变形性表达上，虽然采用了与初始流量法相似的过滤指标，但由于在等负压法中存在显著的堵塞现象，因此这一指标把平均变形性和堵孔信息揉合在一起，没有明确的物理含义。为弥补这一缺点，严宗毅等人提出了等负压法的双参数理论模型，利用该模型提供的近似方法，成功地得到了红细胞悬浮液与缓冲液的相对过孔阻力，以及堵孔红细胞的比例这一定量反映堵孔信息的参数。但是等负压法中压差变化也很大，约为10厘米水柱，使变形性在过滤过程中有较大变化；而且采用人工计时，精度差。因此这一方法的使用在逐渐减少。
, http://www.100md.com 5 U型管法
MF4 filtrometer是这一方法的典型仪器，主要由一个具有U型双臂的细玻璃管构成(如图5a[7])。悬浮液或缓冲液由液面高的一边通过滤膜流到另一边，通过用光电法对液面高度的连续检测，经微机处理后得到滤膜对悬浮液的相对流导随压差的变化曲线(如图5b)。这里流导是流量与压差之比，相对流导是与滤膜对缓冲液的流导相比而言。图中P0是过滤初始时刻的压差，Cr0和Crf分别是初始和结束时刻滤膜对悬浮液的相对流导，Crf由外推法求出。MF4 filtrometer采用初始流导Cr0表示平均变形性，定义初始堵孔率ICR=N0(1-Crf/Cr0)/(Vf[RBC])式中Vf是滤过的总体积，N0为滤膜上的膜孔总数，[RBC]为单位体积悬浮液中的红细胞数目。ICR的含义是指红细胞群体中造成滤膜膜孔堵塞的个体所占比例。这一过滤仪由德国生产，采用德产的金属镍膜作滤膜。
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图5 U型管法的原理及其变形性表达
(a.原理示意图 b.相对流导Cr—压差曲线)
理论模型[30]和实验结果[7]均表明，U型管法过滤过程中相对流导和压差呈线性关系。MF4 filtrometer在实验中记录这一线性的实验曲线，不仅可以通过最小二乘法得到最精确的参数值，而且便于理论分析。该过滤仪的滤膜为金属镍膜，在表现几何特性，重复使用性，尤其在检测由病理、物理、化学因素引起的变形性改变方面都显著优于目前普遍使用的核孔滤膜这里所用的初始堵孔率参数就是堵孔红细胞比例，给出了最直观、具体的堵孔信息。而且采用微机采集、处理实验数据，提高了仪器的自动化程度。
和其它变压差的过滤方法一样，U型管法同样无法避免过滤过程中由于压差改变而造成的变形性变化。尽管MF4 filtrometer的压差只有2厘米水柱的变化，但已经使堵孔红细胞比例随过滤过程而改变了40%[7]。该过滤仪采用初始流导这一既不具体又不直观的参数表示平均变形性也是它明显的不足之处。
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6 L型管法
L型管法是由竖直管法[31]发展而来，主要由一个L型的细长玻璃管构成(如图6a)。悬浮液或缓冲液在重力作用下通过竖直放置的滤膜，跨膜压差由压力传感测量，数据由微机自动采集、处理，微机由此计算出类似图3b的液面高度H随时间t的变化曲线，以及流量Q随压差P的变化曲线(如图6b)。变形性便由这一P-Q曲线表示。
a b
图6 L型管法的原理及其变形性表达 (a.原理示意图 b.流量QC—压差P曲线)
基于这一方法的典型仪器是日本产的Sokken filtration system，其滤膜采用日产的镍网，这是目前性能最好的金属镍膜。高精度、高响应度的压力传感器使测量结果更为精确。此外滤膜竖直放置及微机的使用也是其特点。但是流量——压差曲线不能具体、直观地表达变形性，无法对变形性定量评定和比较；压差变化也比较大，在10厘米水柱左右；该仪器的价格也显著高于其它产品。目前这一方法主要在日本使用。
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通过以上对多种微孔过滤方法及其仪器的比较，我们认为，恒定的压差、竖直放置的金属镍膜采用平均过孔时间(或相对过孔阻力)及堵孔红细胞比例两个参数表达变形性，对变形性的测定和表达比较合适。
最后指出，近十多年来，国外发展了一种不象上述仪器那样直接记录压力或者流量的变化的细胞过孔分析仪(Cell Transit Analyzer，简称CTA)。它采用只含30个孔的核孔滤膜，在1分钟内记录上千个红细胞通过膜孔时膜两侧电导的变化，不仅可测出红细胞的平均过孔时间，还能给出大量红细胞过孔时间的分布，以反映其个体差异。这是一种很有发展前景的核孔过滤仪器，只是目前造价还相对较高。有关CTA，本文第二作者已有另文专门介绍[32，33]。
国家自然科学基金资助项目
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(2000年5月20日收稿), http://www.100md.com