肝脏撞击伤后血液黏弹性变化及对机体影响的实验研究

　　作者：孙士锦，麻晓林，徐世荣

　　摘要：目的 探讨兔肝脏撞击伤后血液黏弹性变化的特点及其临床意义和对机体的影响，为临床在肝损伤后早期采用降黏措施提供实验研究依据。方法 建立兔肝脏撞击伤的动物模型，分别在伤前、伤后10、30、60、120分钟及死亡即时等几个时相点各抽血2ml，24小时内全部送检并完成测定，并按血液黏弹性计算方法得出结果。结果 肝撞击伤后当时间一定，血液黏度(η)随剪切率的增大而降低;当剪切率一定，η随时间的延长而升高。剪切率(ω)一定，血液黏度分量(η')、血液弹性分量(G')随时间的延长而升高;时间一定，η'随ω的增大先降低后升高，在ω为1.627时增大到最高峰后再降低;G'随ω的增大先升高，在ω为3.000时，增大到最高峰后再降低。结论 在家兔肝撞击伤后的早期抗休克救治过程中，积极输血扩容的同时，还应采取措施降低血液黏度及黏弹性，以达到改善微循环，有效纠正组织缺血缺氧的不良状况，防止全身并发症的发生。

　　关键词：肝脏;撞击伤;血液黏弹性;兔

　　Experimental study on characteristics of blood viscoelasticity changes and mechanism of affecting the body after hepatic impact injury in rabbits

　　SUN Shijin,MA Xiaolin,XU Shirong

　　(Trauma Center,Institute of Surgery Research,Daping Hospital,Third Military Medical University,Chongqing,400042,China)

　　Abstract：Objective To investigate characteristics of blood viscoelasticity changes,the clinical significance and mechanism of affecting the body after hepatic impact injury in rabbits,and to provides an experimental foundation for clinical reducion of posttraumatic abnormal blood viscosity earlier.Methods The model of hepatic impact injury in rabbits was established with 2 steel balls falling down to the xiphoid process of rabbits.Blood(2ml)were taken respectively before injury,10，30，60，120min after injury and moment of death,and all of which were collected in heparinized tubes.All samples were measured within 24h.The finial results were calculated by the blood viscoelasticity calculation method.Results After hepatic impact injury in rabbits,blood viscosity decreased while shear rate's increased at the same time;and it increased with time at the same shear rate.The levels of blood viscosity(η')and elasticity(G') increased with time at the same shear rate;and at the same time，the level of η' increased with shear rates increased after shorttime of decrease,and it reached its peaks when ω was 1.627;the level of G' increased as shear rates increased,and it reached its peaks when ω was 3.000.Conclusion Besides earlier antishock measures,it is one of the major measure for comprehensive treatment after hepatic impact injury to reduce posttraumatic abnormal blood viscosity,so as to improve hemorrheological status of the terminal circulation of tissues,protect and maintain organ function,and prevent the complications.

　　Key words：liver;impact injury;viscoelasticity;rabbit

　　肝创伤后的大出血、休克及严重的合并伤严重危及患者生命。文献报道肝损伤的死亡率高达14%～40%[1]，严重肝脏创伤的死亡率可高达31%～76%[2]。本研究通过检测家兔肝撞击伤后的血液黏弹性，以了解其变化特点及其可能对机体产生的影响，为临床的救治提供一定的客观依据。

　　材料与方法

　　1 主要仪器设备

　　1.1 自制BIMV型生物撞击机,主要由钢球、钢管、动物固定台、高度调节器等组成。

　　1.2 检测血液黏弹性仪器系统：(1)julabo C(日本);(2)julab5(日本);(3)LOWShear 30 contraves(日本);(4)Rheoprogramer 30 contraves(日本);(5)YEW TYPE 3086Y RECORDER(国产)。

　　2 动物模型的建立

　　2.1 实验动物 新西兰兔12只(由第三军医大学大坪医院实验动物中心提供)，雌雄不限，体重3.1～4.5kg，平均3.5kg，将其随机编号为1～12。实验动物用速麻安(0.2ml/kg)肌肉注射麻醉后取仰卧位，固定，上腹部备皮，股静脉插管。然后将其固定于自制的BIMV型生物撞击机下，采用2个重362.8g、直径44.0mm的钢球自撞击机钢管1m高处自由下落对动物上腹部剑突处撞击致伤。

　　2.2 撞击过程的动力学参数 撞击动能E=mgh≈7.111J,g=9.8m/s2，撞击速度V=2gh≈4.427m/s，撞击动量MV≈3.212kg.m/s，自由落体运动时间T≈0.452秒。

　　2.3 伤后观察 (1)生命体征：实验动物均在麻醉状态下，观察其致伤前后不同时相点呼吸、心率、股动脉搏动等生命体征的变化。(2)实验动物解剖：按实验要求，对伤后12只家兔死亡后进行大体解剖，详细检查和记录肝脏损伤的类型、特点、严重度以及有无心、肺、胃肠道等脏器的合并损伤，照相留取资料，并参照有关脏器损伤分级标准进行定级。

　　2.4 血液黏弹性测定[3]

　　2.4.1 血液样本的采集：通过股静脉插管，分别在致伤前、伤后10、30、60、120分钟及死亡即时等5～6时相点各抽血2ml，于肝素抗凝管，血标本均在实验当日24小时内全部送检，完成测定。

　　2.4.2 检测步骤及方法：通过检测血液黏弹性仪器系统按有关操作程序进行检测、记录、并得出应力――应变椭圆曲线。

　　2.4.3 血液黏弹性计算方法：黏弹性计算：计算损失角(相位差)=arccos(b/a);根据测得的读数值，计算黏性分量η'和弹性分量G'：η'=1/sin(δ)×读数×校正值(ηrep%)(η'的单位为mPa.s);G'=1/cos(δ)×读数×校正值×ω(G'的单位为mPa.s);弹性分量η"=G'/ω;损耗模量G”=ω×η';黏弹性“读数”=(|+最大值|+|-最大值|)/2;ηrep%和 查DZη表中对应挡位下的值，其中ηrep%为Rangeζ列下的值。按定义，复数模量G=G'+ιG";复数黏度η =η'-ιη"，其中：储存模量G'和η"表征血液的弹性;损耗模量G"和动力黏度η'表征血液的黏性。

　　3 统计学处理

　　所测数据以均数±标准差(±s)表示，均数比较采用t检验，应用SPSS 10.0统计软件进行统计分析，P<0.05为差异显著，P<0.01为差异非常显著。

　　结果

　　1 动物模型伤情特点

　　1.1肝损伤的特点：损伤类型主要有肝脏单纯性裂伤、星芒状裂伤、肝叶断裂、肝实质广泛裂伤合并大血管损伤，腹腔内失血量约40～200ml不等。按Moore的肝损伤分级标准进行分级[4]，Ⅲ级1例(8.33%)，Ⅳ级1例(8.33%)，Ⅴ级10例(83.34%)。

　　1.2 合并损伤：(1)肺损伤：肺损伤的发生率为100%(12/12)，损伤的类型有肺实质散在的点、片状出血、广泛挫伤为主，多为双侧同时损伤，一般分布在肺的中、下叶和肺门附近，部分动物发生肺弥漫性出血、血肿及肺裂伤。其中左右肺同时损伤7例;单纯右肺损伤3例;左肺损伤2例;肺裂伤2例，均位于右肺下叶。(2)心脏损伤：2例(16.67%)，损伤类型为心包膜下出血及心耳淤血。

　　2 血液黏弹性的变化

　　(1)血液黏性分量η’的变化：剪切率(ω)一定，η’随时间的延长而升高，二者呈正相关;时间一定，η’随ω的增大先降低后升高，在ω为1.627时增大到最高峰后再降低(见表1、图1)。(2)血液弹性分量G’的变化：ω一定， G’随时间的延长而升高，二者呈正相关;G’随ω的增大先升高，在ω为3.000时增大到最高峰后再降低(见表2、图2)。

　　图1 不同时间血液η’的变化(略)

　　图2 不同时间血液G’的变化(略)

　　表1 血液黏性分量η’(mPa.s)的变化(略)

　　与伤前相比：P>0.05,*P<0.05,**P<0.01

　　表2 血液弹性分量G'(mPa.s)的变化(略)

　　与伤前相比：P>0.05,*P<0.05,**P<0.01

　　讨论

　　血液黏弹性是血液流变学研究中一个重要而复杂的课题。血液不仅具有黏性，而且具有弹性，即它是黏弹性流体。1980年Bureau等[5]发现血液在较低剪切率范围内具有黏弹性和触变性，并测得完整的“8”字型滞后环曲线。证实血液在低剪切率下具有黏弹性，以正弦震荡剪切流作用于标本，可以测定血液的黏弹性。所以，血液黏弹性测定的原理是在动力学条件下，加在血液上的应力与其产生的应变之间有一个相位差δ，它表示在运动过程中血液所储存的弹性位能与黏性引起的能量耗散的比值。通过测得的应力应变椭圆曲线，可求出滞后相位δ，然后即可求得G’、G”和η’、η”。

　　血液中红细胞的钱缗状串联可随切变率而解聚，切变率由零增加到最大值，然后又返回至零时，其红细胞的流动曲线呈现出滞环，其应变力需要一定时间才能达到平衡值。所以，生理状态下的血液黏弹性并不总是恒定的，它受多种因素的影响，但其变化均在正常范围内波动。当处于创伤(烧伤)、脱水、心血管疾病、糖尿病等多种状态下，血液黏弹性则表现出明显的异常增高，给机体带来诸多不利的影响。血液在全身流动，各组织、器官的病变都会反映到血液中，自然也会在血液流变学指标上或多或少有所体现[6，7]。动力黏度η'和损耗模量G"表征血液的黏性。黏性分量η’与血液流动过程中的能量消耗有关,η’值越大，血液流动时消耗能量越多，η’主要影响血液中切变率段的黏弹性。G"在一定取值范围内影响中高切变率段的转折切变率点，是血液表现黏度在中高切变率段的转折点，代表了红细胞在何种切变率下产生变形和取向，即对全血而言，主要表征红细胞的变形和取向。G'和η"表征血液的弹性，与血液内部结构能量的变化有关，G'和η”是血液中红细胞聚集程度和红细胞刚性的敏感指标，即对全血而言，主要表征红细胞的聚集特性，主要是对血液的低切变率段的特性起作用。其区别在于G'主要表征红细胞在何种条件下聚集，主要影响其转折切变率点，而η”主要表征红细胞在同一切变率下的聚集能力的强弱，主要影响低切变率段的幅值[8,9]。

　　研究表明，当机体遭受创伤后可使损伤因子活化，血管通透性增加，并出现红细胞、血小板的聚集，红细胞变形能力降低，红细胞之间聚集性增强，这些因素都可导致肝脏损伤后血液黏度和微循环流体阻力增加，内脏的血流量减少。而由于血液黏度的增加，血液流动不畅。其流动时消耗的能量增加(即η’增大)，并使红细胞叠连及网络增加(即G’增大)。另外，全血黏弹性增高使血液对血管壁的切应力增加，易使内皮损伤变形、肿胀甚至糜烂;加上红细胞变形能力的下降，伴随着膜的坦克履带式转动抑制，氧不能有效和血红蛋白混合，红细胞不能很好的发挥氧运输功能，加重动脉壁缺氧;全血黏弹性增高意味着红细胞脆性增加，易破裂释放出二磷酸腺苷(ADP)，激活血小板，进而血小板黏附、聚集和释放功能亢进;红细胞黏弹性增加，血管内易发生湍流，加重动脉壁的损伤。这些因素的影响，均可导致微血管和(或)微循环中微血栓形成，造成组织中无灌注区或低灌注区出现，加剧组织缺血、缺氧的程度。因此，影响全身组织血流量的因素不仅有血管的结构和功能方面的因素，而其血液流变学的变化也具有相当重要的影响。由于肝脏的血循环十分丰富，其撞击伤后的失血，一方面造成循环血容量不足，另一方面则影响到全身的血液流变学改变，血液流变性的改变程度又与肝损伤的严重程度密切相关。所以肝损伤后血液黏度和黏弹性的增加对机体的影响是2个方面的：(1)血容量不足或失血性休克造成组织缺血缺氧，由此造成的血液黏度和黏弹性增加又加重了组织的缺血缺氧;(2)缺血组织中代谢的异常变化又可使血液流变性发生异常改变，异常的血液流变性又加剧组织的缺血缺氧。这些病理生理的改变形成恶性循环，若得不到及时纠正，终将导致多器官功能障碍综合征(MODS)的发生。因此，在肝损伤后的早期抗休克过程中，积极输血扩容的同时，还应采取相应的措施，降低血液黏度，增加血液流动性，以达到改善微循环，提高心输出量，改善心脏功能，有效纠正组织的缺血缺氧状况的目的[10]。根据实验结果，创伤后通过降低血液黏度的方法来改善全身或组织中血液的流变性，从而达到保护和维持组织器官功能，在创伤综合治疗中应该得到重视[11,12]。

　　参考文献：

　　[1]Locher S,Osterwalder J.尹群，译.肝、脾和肝脾联合损伤的诊断、治疗及结果[J].德国医学，1996，13：160-162.

　　[2]Muguti GI,Zengeza C.Splenic and hepatic trauma: a three year review[J].Cent Afr Med,1995,41(3)：86-91.

　　[3]蔡绍皙,吴西,刘廷海，等.血液黏弹性测量的标准化及其实验研究[J].生理物理学报,1993,9(1):169-172.

　　[4]Moore EE,Cogbill TH,Jurkovich GJ,et al.Organ injury scaling:spleen and liver(1994 revision)[J].Trauma,1995,38:323-324.

　　[5]Bureau M,Healy JC,Bourgoin D,et al.Rheological hysteresis of blood at low shear rate[J].Biorheology,1980,17:191-203.

　　[6]杨景文,胡余,侯福祥，等.全血黏度、红细胞黏弹性和触变性在下肢深静脉血栓形成发病机制中的作用[J].医学生物力学,1995,10(4):201-204.

　　[7]麻晓林,蒋耀光,杨志焕，等.犬肝脏撞击伤后血液黏弹性变化的实验研究[J].创伤外科杂志,2003,5(4):274-277.

　　[8]王鸿儒.血液流变学[M].北京:北京医科大学中国协和医科大学联合出版社,1997.13-33.

　　[9]尹志勇,蔡绍皙,王正国.血液黏弹性五元模型及其生理意义[J].重庆大学学报,1999,22(2):39-44.

　　[10]何作云，王瑞兴.临床细胞流变学[M].重庆:重庆大学出版社,1997.82-88.

　　[11]吴庆云,王翔,罗向东，等.烧伤后红细胞膜黏弹性改变对心肌局部血流量的影响[J].中华烧伤杂志,2001,17(6):354-356.

　　[12]罗志雄,董仁寿.血液黏度与心输出量的相关性及临床应用研究[J].中国血液流变学杂志,2002,12(1):41-43.

　　(本文编辑：章洛秋)

　　基金项目：高等学校重点实验室访问学者基金资助

　　(第三军医大学大坪医院野战外科研究所全军战创伤中心，重庆 400042;生物力学与组织工程教育部重点实验室(重庆大学)，重庆 400044)