2肺液體黏度的測(cè)量方法

適用于肺液體黏度測(cè)量的經(jīng)典方法有毛細(xì)管法、旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)等。近年來(lái)出現(xiàn)的磁性微流變儀，粒子追蹤微流變儀等新技術(shù)，由于其所需樣品量小、測(cè)量范圍廣等突出的特點(diǎn)，在肺內(nèi)液黏度測(cè)量上有著廣闊的應(yīng)用前景。

2.1毛細(xì)管黏度計(jì)

毛細(xì)管黏度計(jì)也稱(chēng)為管型黏度計(jì)，常見(jiàn)的是U形玻璃管黏度計(jì)。U形玻璃管一個(gè)臂中有精確的窄孔（毛細(xì)管），在毛細(xì)管的上部是測(cè)量球，測(cè)量球的上下部分存在兩個(gè)校準(zhǔn)標(biāo)記；另一個(gè)臂的下端有一個(gè)儲(chǔ)液球。在使用中，液體被吸入測(cè)量球中，然后液體向下流過(guò)毛細(xì)管進(jìn)入儲(chǔ)液器。液體在兩個(gè)標(biāo)記之間通過(guò)的時(shí)間是黏度（η）的量度。毛細(xì)管黏度計(jì)的原理是基于Poiseuille定律:

式中：r為毛細(xì)管半徑；t為液體流經(jīng)毛細(xì)管的時(shí)間；L為毛細(xì)管長(zhǎng)度；Vt為t時(shí)間內(nèi)液體所流過(guò)的體積；Δp為液體上下液面的壓力差。毛細(xì)管黏度計(jì)使用方便，但它受剪切速率限制（一次只能測(cè)量對(duì)應(yīng)一個(gè)剪切速率的黏度），并不適合肺液體或者黏液等非牛頓液體黏度的測(cè)量。

2.2旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)

旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)分為兩種基本類(lèi)型：一種為同軸圓柱體型，另一種為圓錐?平板型。圓柱黏度計(jì)的主要缺點(diǎn)是所需樣品量較大，如商業(yè)化的Wells?Brookfield圓柱黏度計(jì)，盡管其使用了專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的小樣本適配器，但仍需要2——16mL樣本量。因此，臨床試驗(yàn)中很少使用圓筒黏度計(jì)來(lái)測(cè)量肺液體黏度。錐板型黏度計(jì)主要包括一個(gè)平板和一個(gè)圓錐，圓錐的錐角一般在0?8°——3°，近似于平板，圓錐緊貼平板放置，兩者間留有微小的間隙。測(cè)試時(shí)，少量被測(cè)液體（一般只需要0?5——2?0mL）放置在錐與板形成的狹窄間隙內(nèi)。基于測(cè)得的扭矩（剪切應(yīng)力）和角速度（剪切速率），被測(cè)液體的黏度可表示為：

式中：M為扭矩；θ為錐角；r為圓錐體的半徑；ω為角速度。錐板式黏度計(jì)已被廣泛應(yīng)用于肺液體流變學(xué)特性的測(cè)量。Baldry等使用錐板式黏度計(jì)測(cè)量的結(jié)果表明，在不同剪切速率下，使用相同痰液樣本可以獲得相似結(jié)果。同樣，King等使用錐板式黏度計(jì)研究小牛肺表面活性劑水?dāng)U散物的體積剪切黏度。結(jié)果表明，肺表面活性劑表現(xiàn)出復(fù)雜的非牛頓流體特性，低剪切速率下具有較高的黏度。

2.3磁性微流變儀

磁性微流變儀主要用于小樣品量液體黏度的測(cè)量，故十分適合對(duì)呼吸道黏液流變特性進(jìn)行分析。在顯微鏡載物臺(tái)上放置底部透明的容器，里面盛放待測(cè)液體并放入小鋼球（直徑50——150μm）。通過(guò)調(diào)節(jié)電磁場(chǎng)梯度振蕩使球體發(fā)生位移，并用高分辨率視頻顯微鏡監(jiān)測(cè)小球軌跡，借助小球位移與磁力的關(guān)系曲線確定黏液的黏度】.磁性微流變儀的主要優(yōu)點(diǎn)是所需的樣品體積小，僅需2——5μL.然而，磁性微流變儀也存在某些缺點(diǎn)，如樣本量非常小而導(dǎo)致快速脫水的危險(xiǎn)，可能影響?zhàn)ひ毫髯冃再|(zhì)。King等研究認(rèn)為，磁性微流變儀的精度可能低于其他流變裝置，這使得它可能更適合研究藥物干預(yù)或疾病對(duì)黏液流變學(xué)的影響。2?4粒子追蹤微流變儀粒子追蹤微流變儀可用來(lái)刻畫(huà)復(fù)雜流體的線性黏彈特性，具有類(lèi)似傳統(tǒng)體積流變學(xué)測(cè)量的精度，同時(shí)測(cè)量所需的樣品量可小至皮升到微升數(shù)量級(jí)。實(shí)驗(yàn)裝置主要包括光源、膠體探針、光學(xué)顯微鏡、快速COMS相機(jī)和專(zhuān)門(mén)軟件等。在低黏性流體中加入膠體探針，通過(guò)快速COMS相機(jī)獲得流體中膠體探針的布朗熱運(yùn)動(dòng)視頻。然后使用專(zhuān)門(mén)軟件對(duì)膠體探針的質(zhì)心位置進(jìn)行逐幀匹配，以識(shí)別每個(gè)粒子并生成其軌跡，依據(jù)膠體探針軌跡進(jìn)一步計(jì)算單個(gè)粒子的均方位移（meansquareddisplacements，MSD）。對(duì)MSD進(jìn)行分析可以得出流體的線性黏度隨時(shí)間或頻率的函數(shù)，進(jìn)而計(jì)算出待測(cè)液的黏度。Dawson等利用多粒子追蹤技術(shù)測(cè)量了囊性纖維化患者痰液在微米尺度上的有效黏度，結(jié)果發(fā)現(xiàn)CF痰液微觀黏度比宏觀黏度低1個(gè)數(shù)量級(jí)，表明CF患者痰液黏彈性的增強(qiáng)與粒子傳輸微觀不均一性的增加相關(guān)。但基于粒子追蹤表征黏液微觀黏度時(shí)，可能由于膠體探針與黏液間的黏附作用使得測(cè)量值高于實(shí)際值。