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编号:10271142
颅脑创伤后血液表观粘度的变化
http://www.100md.com 《中国血液流变学杂志》 1999年第1期
     作者:刘海鹏 谢伯林 王正国 尹志勇 朱佩芳 陈海斌 张可成 徐世荣

    单位:刘海鹏 谢伯林 王正国 尹志勇 朱佩芳 陈海斌 第三军医大学野战外科研研究所四室 (重庆 400042);张可成 第三军医大学新桥医院神经外科 (重庆 400037);徐世荣 重庆大学生物工程研究院 (重庆 400044)

    关键词:创性性脑损伤;表观粘度;乘幂函数;红细胞压积

    中国血液流变学杂志990102 摘 要 目的:观察颅脑创伤后血液粘度的变化。方法:以PBⅠ-Ⅱ型损伤装置制成兔中度颅脑创伤,采集伤后1h,6h,24h的血样,用Low Shear30测量表观粘度,同时测红细胞压积。比较创伤组和对照组的表观粘度、还原粘度、乘幂函数系数及计算的红细胞压积为40%时的表观粘度。结果:乘幂函数描述血液表观粘度可有效地消除红细胞压积的影响。颅脑创伤后1h其血液粘度即明显增加,伤后6h持续增加,伤后24h较伤后6h明显下降。与对照组相比,颅脑创伤后血液粘度的增加在低切下更为明显。结论:乘幂函数描述血液表观粘度是可行有效的方法,颅脑创伤后血液粘度的变化可能在继发性脑损伤中起一定作用,提示可用降低血液粘度的药物治疗颅脑创伤。
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    THE CHANGES OF THE BLOOD APPARENT VISCOSITY

    FOLLOWING TRAUMATIC BRAIN INJURY

    Liu Haipeng et al

    (Department of 4,The Research institute of Surgery,Daping Hospital,The Third Military Medical University,Chongqing,400042.P.R.CHINA)

    Abstract Objective:The changes of the blood apparent viscosity following traumatic brain injury were observed.Methods:The moderate brain trauma of rabbits was produced with the PBI-Ⅱ type injury device.The blood samples at 1hr,6hr and 24hr following brain trauma were collected.The apparent viscosity was measured with the Low Shear 30,and the hematocrit was measured at the same time.The apparent viscosity,reductive viscosity,coefficient of the power function and the calculative apparent viscosity while the hematocrit was 40%,were compared.Results:the blood apparent viscosity described by the power function is effective in eliminating hematocrits interference.and The blood viscosity is significantly increased at 1hr after brain trauma,it is increased continually at 6hr, the blood viscosity at 24hr is distinctly decreased than at 6hr.It is more increased after brain trauma at low shear than control group.Conclusion:The power function method is a feasible and effective method to describe the blood apparent viscosity.The changes of the blood viscosity after brain trauma may play a role in the occurrence of the secondary brain damage,which indicated that the traumatic brain inury can be treated with the drugs which can decrease the blood viscosity.
, 百拇医药
    Keywords traumatic brain injury,apparent viscosity,妏ower function,hematocrit

    创伤性脑损伤(traumatic brain injury,TBI)仍是青壮年死残的主要原因[1]。目前对于TBI及继发性损害已有了较为深入的研究,但对TBI后血液流变特性有何变化尚未见报道。此外红细胞压积对血液粘度的影响是非线性的,则还原粘度法并不能有效地消除红细胞压积的影响。本研究拟以乘幂函数描述血液表观粘度,探讨血液粘度在颅脑创伤后的变化。

    1 材料与方法

    1.1 实验动物及分组:家兔10只,体重2.0±0.3kg,雌雄各半,随机分为创伤组(6只)对照组(4只)。

    1.2 颅脑创伤的制造[2]:动物以戊巴比妥纳30mg/kg静脉注射麻醉。麻醉成功后,局部剃毛,消毒,颅骨正中切开,以牙钻在中线左侧2mm,前囟后2.5mm处钻孔,并扩大成直径5mm的骨窗。注意保持硬膜的完整。其后将动物置于PBⅠ-Ⅱ型致伤装置上,使冲击管口距离表面4mm,调整气源压力为600kPa,致伤时间50ms,然后致伤,致伤程度为中度颅脑损伤,对照组仅作开颅术,不进行致伤。
, 百拇医药
    1.3 血液表观粘度的测量:于伤后1h、6h、24h采血,将约0.8ml血标本注入Low shear30流变测定仪的Coutte氏小室中,小室内温度保持在37±0.1℃,分别在0.01607,0.0549,0.1874,0.639,2.19,7.46,25.5,87.0(s-1)切变率下测量表观粘度。所采血样同时测红细胞压积。

    1.4 血液表观粘度的表示

    1.4.1 还原粘度表示[3]。根据

    (1)

    计算各组不同时相每个血样的还原粘度

    1.4.2 乘幂函数表示[4]
, 百拇医药
    由于乘幂函数与血液表观粘度吻合最好,即表观粘度可用乘幂函数表示:

    ηa=a()-b

    (2)

    根据测得表观粘度数据采用回归分析计算出乘幂函数的系数a,b。其后根据下式计算a1和b1:

    b1=b/Ht

    (3)

    为便于比较,又根据式(4)计算红细胞压积为40%处的乘幂系数a和b
, 百拇医药
    a=a1×0.40-15.356

    b=b1×0.40

    (4)

    也可据式(2)计算红细胞压积为40%时在低切(0.1874),中切(2.19),高切(25.5)等切变率下的表观粘度值。

    2 结 果

    2.1 两组不同时相在低切(0.1874),中切(2.19),高切(25.5)下的表观粘度及还原粘度的比较。见表1。

    表1 两组所测表观粘度和还原粘度的三点法比较 组 别

    表观粘度
, 百拇医药
    还原粘度

    0.1874

    2.19

    25.5

    0.1874

    2.19

    25.5

    操作组

    伤后1h

    11.40±4.47

    5.10±2.08

    2.53±1.15*
, 百拇医药
    48.40±19.05*

    21.56±8.53*

    10.83±4.80*

    伤后6h

    16.64±9.48

    6.34±3.64

    3.40±1.34*

    72.07±34.63*

    27.36±13.88*

    15.05±5.64**
, 百拇医药
    伤后24h

    14.54±8.22

    4.24±2.25

    2.12±0.43

    51.88±24.03

    15.54±6.04

    8.17±1.43**

    对照组

    伤后1h

    7.10±2.38

    3.04±0.83

    1.31±0.29
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    28.79±6.99

    12.39±2.27

    5.36±0.77

    伤后6h

    7.95±2.35

    2.84±1.11

    1.46±0.68

    33.53±8.49

    12.04±4.45

    6.12±2.60

    伤后24h

    9.20±1.98
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    3.38±0.47

    1.77±0.36

    34.42±3.56

    12.72±0.36

    6.63±0.74

    *与对照组比p<0.05 **与对照组相比p<0.01

    2.2 损伤组及对照组乘幂函数及消除红细胞压积后的系数比较。见表2。表2 两组各时相乘幂系数及消除红细胞压积后的系数比较 组 别

    a

    b

    a1
, 百拇医药
    b1

    a(40%)

    b(40%)

    损伤组

    伤后1h

    7.64±2.38*

    0.36±0.04

    98.42±11.95**

    1.55±0.11*

    24.01±4.78**

, 百拇医药     0.62±0.04*

    伤后6h

    13.52±2.10**

    0.41±0.08

    128.36±11.62**

    1.81±0.42

    35.99±4.65**

    0.73±0.17

    伤后24h

    7.33±3.77

    0.41±0.10
, 百拇医药
    86.76±4.19**

    1.50±0.22*

    19.35±1.68**

    0.63±0.09*

    对照组

    伤后1h

    3.98±1.16

    0.34±0.03

    79.93±2.51

    1.40±0.08

    16.61±1.00
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    0.56±0.03

    伤后6h

    4.15±1.46

    0.35±0.03

    82.98±3.79

    1.51±0.18

    17.84±1.52

    0.61±0.07

    伤后 24h

    5.24±1.10

    0.34±0.02

    78.12±4.65
, 百拇医药
    1.28±0.15

    15.89±1.86

    0.51±0.06

    *与对照组比p<0.05 **与对照组相比p<0.01

    2.3 两组不同时相红细胞压积为40%时,在低切(0.1874),中切(2.19),高切(25.5)等切变率下计算的表观粘度值。见表3。表3 两组不同时相红细胞压积为40%时计算的表观粘度值 组 别

    表观粘度

    0.1874

    2.19

    25.5

    损伤组
, 百拇医药
    伤后1h

    68.40±16.31**

    14.73±2.79*

    3.21±0.65

    伤后6h

    125.84±41.60**

    20.50±3.74**

    3.82±1.92

    伤后24h

    56.46±12.47*

    11.80±1.07
, 百拇医药
    2.57±0.59

    对照组

    伤后1hr

    42.55±3.98

    10.70±0.60

    2.71±0.26

    伤组6h

    49.29±5.43

    11.12±1.32

    2.57±0.69

    伤后24h

    37.79±7.78
, 百拇医药
    10.62±0.88

    3.04±0.32

    *与对照组比p<0.05 **与对照组相比p<0.01

    3 讨 论

    3.1 红细胞压积对血液粘度的影响及消除

    由于血液是非牛顿流体,其表观粘度ηa随切变率而变化,呈曲线[5]

    ηa=f() (5)

    所以所测粘度值为一组不同切变率下的数值,但因数据量过大而无法比较,则一般采用低切,中切,高切处各选一点进行比较。
, 百拇医药
    经三点法比较血液表观粘度表明,损伤组仅在伤后1h和6h时,在切变率为25.5(s-1)下,其表观粘度值高于对照组(P<0.05),而其余各点无明显差异。由于红细胞压积对血液粘度有明显的影响,则本实验又用还原粘度进行比较,结果表明:损伤组伤后1h、6h时,在三个切变率下其血液粘度均高于对照组(P<0.05),而且伤后6h时血液粘度增高在高切(25.5s-1)下更为明显(P<0.01);损伤组伤后24h,仅在高切下其血液粘度高于对照组(P<0.01)。

    由于经三点可作无穷多条曲线,仅以三点数据无法还原出表观粘度曲线,三点法误差较大,且丢失的信息过多。此外红细胞压积与表观粘度之间并非简单的线性关系。所以本研究又引用乘幂函数来表示表观粘度。尹志勇等的研究表明[4],乘幂函数系数与红细胞压积为线性关系,且乘幂函数法表示血液粘度可消除测试中的随机误差。引入乘幂函数法进行比较,创伤组织仅在伤后1h、6h的系数a明显高于对照组,而系数b和其他情况时的系数a与对照组相差均不显著(P>0.05)。而两组消除红细胞压积后的系数a1、b1相比较,除b1在伤后6h相差不显著外,其余相差均非常显著(P<0.05)。两组计算的红细胞压积为40%时的系数a、b比较的情况与a1、b1的比较基本一致,表明红细胞压积对血液粘度的影响已基本消除。
, 百拇医药
    虽然乘幂函数可有效地消除红细胞压积对血液粘度的影响,但目前还无法确定系数a和b的生理意义,则又根据a、b计算出红细胞压积为40%时在不同切变率下的表观粘度值,计算表观粘度的比较表明,颅脑创伤后各时相点与对照组相比,在低切下血液粘度明显增加,在中切下伤后1h、6h的血液粘度也明显增加,在高切下和中切下伤后24h的血液粘度无明显变化。由于血液有剪切稀化现象,则ηa在切变率增大时,其变化趋势将减小,即此结论较还原粘度法所得结论更为准确、合理。

    3.2 颅脑创伤后的血液粘度变化

    血液粘度之所以重要,在于若其粘度过高时,血管内的血液流动不畅,致使组织供氧或从组织中排除废物的循环作用发生障碍。对于脑来说,供氧和循环尤为重要。

    本组资料表明,颅脑创伤后的血液粘度在伤后1h即明显增加,在伤后6h持续增加,在伤后24h则较伤后6h明显下降,但在低切下仍高于对照组的血液粘度。
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    TBI后早期血液粘度的增加,可能在TBI后继发性脑损害(secondary brain damage,SBD)中起一定作用。提示可用改善血液粘度的药物来治疗TBI.最近在以尼莫地平治疗缺血-再灌注损伤中发现[6],尼莫地平可以明显降低血液粘度,有效地改善缺血-再灌注损伤,而尼莫地平治疗TBI已有很多的实验及临床研究,据此作者认为尼莫地平可改善血液粘度也是其治疗TBI的机理之一。

    本研究中发现:伤后6h的血液粘度最大,伤后24h的血液粘度已明显下降,这提示如要以改善血液流变的药物治疗TBI,其开始治疗时间应不超过伤后6h。

    3.3 颅脑创伤模型

    颅脑创伤的模型制作已有流体冲击,自由落体。刚性撞击等多种方式[7]。但这些方式都难以更方便地制作局部可控制的创伤模型。本实验中应用的PBI-Ⅱ型损伤装置,采用压缩空气为致伤源,消除了Ⅲ型生物激波管致伤时夹膜所可能产生的误差,再加上专用电磁阀精确控制气体量及致伤时间,则只要驱动压一致,距离及冲击管口径相同,产生损伤的压力即较为恒定。
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    以PBI-Ⅱ型损伤装置进行颅脑创伤还具备以下优点:(1)以计算机程序控制,操作简便,并可直接记录输出压力波形。(2)均一性,重复性好。(3)勿需密封(像流体冲击致伤时)冲击管与颅脑表观的腔。

    此外,以PBI-Ⅱ型损伤装置进行致伤,还可使局部发生脑挫裂伤、出血等,与临床常见的局部损伤一致,并且可以所予损害程度不同制造出不同程度的损伤,所制造的损伤也是可复制的和可测量的。PBI-Ⅱ型损伤装置不仅可用于大鼠的颅脑损伤,还可用于兔、猫、狗等各种实验动物。所以PBI-Ⅱ型损伤装置所致的损伤是一种理想的颅脑创伤模型,不仅局部可控制,而且制造方便。崐此外,本致伤装置还可用于眼、胸腹、脊柱脊髓等多部位的局部损伤的制作。

    本实验通过检测兔中度TBI后的血液粘度,引入乘幂函数来消除RBC压积对血液粘度的影响。结果表明乘幂函数表示血液粘度不仅表达简洁,可降低误差,而且可简单地消除红细胞压积的影响。TBI后血液粘度明显增加,但在伤后24h即逐渐下降。此结果显示血液粘度的变化在SBD发生可能起一定作用,可以改善血液流变的药物治疗TBI,但开始治疗的时间最好不超过伤后6h。
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    由于血液粘度取决于RBC的浓度,可变形性,聚集,血浆粘度等,即血液粘度的影响因素很多,所以TBI后血液粘度增加的原因尚不清楚。这还需要进行微观流变学的研究,以明确血液有形成分,尤其是RBC的物理、化学结构特性及其对伤后血液粘度变化的意义。

    参考文献

    [1] Bareyre F,Wahl F,Mcintosh TK,et al.Time course of cerebral edema after traumatic brain injury in rats,effects of Riluzole and mannitol,Neurotrauma,1997;14(11):839皿(Vp6w6n

    [2] 刘海鹏,王正国,尹志勇,等.颅脑局部冲击伤后的神经行为变化.中国行为医学科科学杂志,1998.

    [3] 王鸿儒.血液流变学.北京:北京医科大学.中国协和医科大科联合出版社,1997.20页.
, 百拇医药
    [4] 尹志勇,蔡绍皙,王正国.血液表观粘度乘幂表示及红细胞压积影响的消除.第三军医大学学报,1998.

    [5] 罔 小天.生物流变学,第2版,北京:科学出版社,1988.P58-93.

    [6] Ichihara S,Tsuda Y,Hosomi N,et al.Nimodipine improves brain energy metabolism and blood rheology during ischemia and reperfusion in the gerbil brain.J Neurol Sci,1996;114(1-2):84

    [7] McIntosh TK,Smith TH,Meaney D,et al.Neuropathological seaquelae of traumatic brain injury:relationship to neurochemical and biomechanical mechanisms.Lab invest,1996;74(2):315

    (1998年9月14日收稿), http://www.100md.com