关于超声驻波作用时间对血液沉降的影响

作者：巨宏博　罗致诚　杨继庆　屈学民　王斯刚　马红艳　姚暴英

【关键词】 超声处理
　　关键词: 超声处理;红细胞;聚集;血沉
　　摘 要:目的 研究超声驻波不同作用时间对血液沉降过程的影响. 方法 对14份血液样品用功率密度Ⅰ=1.05W・cm-2 的超声驻波场分别作用0～200s各不相等的时间，观察红细胞沉降现象并记录沉降指标. 结果 驻波场沉降曲线与自然沉降曲线有相似之处;驻波加速血沉的作用具有最小时间阈;存在驻波作用的“饱和时间”;一定条件下超声间歇作用于血样不会产生“时间累积效应”. 结论 超声驻波场对血液沉降的加速作用具有时间依赖性.
　　
　　Keywords:sonication;erythrocyte;aggregation;blood sedi-mentation
　　
　　Abstract:AIM To study the effect of different exposure time in the ultrasonic standing wave field（USWF）on the process of erythrocyte sedimentation.METHODS Erythro-cyte sedimentation of14blood samples，which were conti-nously or interruptedly exposed with the given USWF（1.76MHz，1.05W・cm-2 ）for different time between0and200s，was investigated.RESULTS Ability of accelerat-ing the sedimentation with USWF was related with the acous-tic radiation time，and there existed a minimum threshold time TH and a saturation time TS ;i.e.，the USWF could ac-celerate the sedimentation only between the TH and TS .Moreover，we also found that the interrupted ultrasound could not cause an accumulative effect.CONCLUSION Ex-tent of the effect of standing wave field on the sedimentation process is dependent on the exposure time.
　　
　　0 引言
　　
　　血沉值的大小一般用血浆上清液的高度表示.自然发生的沉降，其过程相当缓慢.医学临床的血沉检验一般是记录1h时的血浆高度，而有些研究人员却往往需要对血样的沉降情况观察记录十几个小时甚至更久以获取更丰富的信息.然而，血液样品在适当的超声驻波场中却能快速地发生沉降-其速度远远大于自然沉降的速度［1-4］ .关于自然沉降过程与超声驻波沉降过程之间的内在联系，目前尚无定论，因此，我们通过实验现象，分析探讨同一声源、不同的作用时间对血液沉降过程的影响规律，以期为进一步的研究工作奠定基础.
　　
　　1 材料和方法
　　
　　1.1 血样 西京医院血液研究所血站当日采集的健康人空腹肘静脉血，肝素钠抗凝.用自身血浆将血细胞比容调整到合适大小备用.
　　
　　1.2 仪器 Fig1是实验装置排列示意图（俯视）.超声源:由中国医学科学院提供.超声源的电声换能器为锆钛酸铅PZT压电陶磁片，圆形，直径20mm，共振频率1.76MHz.该超声源的输出功率可调，本实验中声功率密度采用1.05W・cm-2 ;水池:透明有机玻璃制成.长（x）、宽（y）、高（z）分别为300，80和100mm，在该水池中的水有恒温及声耦合之作用.样品室:主体由透明有机玻璃制成.长（x）、宽（y）、高（z）分别为11，3和80mm，其中与声场垂直的、两个3mm宽的侧面主要用声透明材料聚乙烯薄膜制成而不用有机玻璃，另两个宽11mm的侧面标有对称的毫米刻度线（沿z方向）用以定量观察记录样品的沉降情况.反射板:是一块80mm×100mm，光滑平整的不锈钢薄板，竖直放置在水槽中且垂直于声传播方向，适当调整其左右位置就能在它和电声换能器之间的水中建立驻波场.
　　
　　图1 略
　　
　　1.3 方法 将血细胞比容30%的血液35mL混匀并等分为14份分别加入样品室（血样总高度75mm）.这14份血样依次标记为S1 -S14 .然后将S1 放入水槽中反射板的后方无超声区，观察并记录红细胞自然沉降的过程;再将S2 -S14 依次放入水槽中反射板前方的超声区，并分别作用不同时间的超声驻波，观察并记录这些血样发生红细胞“驻波沉降”的过程.
　　2 结果
　　
　　通常，我们把一定量的血样在一定条件下发生红细胞沉降时上清液高度与时间之间的关系曲线［5-7］ 称为“（红细胞）沉降曲线”.Fig2是本实验中S1 自然沉降的沉降曲线;Fig3是S2 受超声场持续作用的驻波沉降曲线.观察发现:驻波开始作用8～10s，血样中就形成了一系列竖直、相互平行、明暗相间且沿声场（x）方向均匀排列的“格栅”（grating）.这些格栅条纹的明带主要由血浆组成而暗带主要由红细胞组成.相邻一组明暗条纹的宽度之和等于超声波波长的一半（0.42mm）.驻波作用达到44s之前，血浆上清液的高度增加并不明显.从44～160s，血球暗带迅速向下沉降从而导致上清液的高度出现快速、持续地增加;160s之后，上清液的高度不再发生明显增加.
　　
　　样品S3 ～S7 :超声分别作用10，15，20，25和30s后停止;它们的沉降曲线与Fig2一致（略）.样品S8 -S13 :超声分别作用50，70，100，120，140和150s后停止;S8 -S13 的共同特点是驻波作用期间的沉降情况与S2 相应时间的沉降情况一致而驻波停止作用后沉降速率减小，但单位时间内的平均沉降速率仍大于相应时刻S1 的沉降速率.样品S14 :驻波作用20s，停止80s，再作用20s;其沉降情况与S1 无异.　　 　　图2 － 图3 略
　　
　　3 讨论
　　
　　自然沉降曲线Fig2中的oa段称之为Ⅰ相或“延迟相”（delay phase），而把ab段称之为Ⅱ相或“快速相”（fast phase）.在Ⅰ相，红细胞逐步靠拢，先形成缗钱状（rouleaux）桥联体尔后再形成较松软的球形聚集体（spherical aggregation）.这一过程是Ⅱ相发生的必要条件.从Fig3看出，受驻波持续作用的S2 的沉降曲线也可划分为延迟相（OA段）和快速相（AB段）.如果把A，B两点所对应的时间分别记为tA 和tB （对S2 而言，t
A =30s，tB =160s），则实验结果表明:当驻波作用时间t小于tA 时，它对整个沉降过程并无加速作用（样品S
3 -S7 ）;这说明过于短暂的声辐射压力（acoustic radiation pressure）还不能促使红血球形成稳定的球聚体［8-10］ .换言之，tA 是形成有效聚集体的最小时间阈.当驻波作用时间大于tA 但小于tB 时，则驻波场对沉降过程有一定的加速作用（样品S8 -S12 ）;这种加速的原因之一是驻波停止作用之前已有相当数量的红细胞发生沉降，致使未沉降部分的红细胞比容减小，因此即使停止驻波作用，其后的沉降过程也能较快地发生.当驻波作用的时间大于tB 时（样品S13 ），将会发生所谓的“完全沉降”现象:进一步施加驻波将无助于发生更进一步的沉降;这说明驻波沉降具有“时间饱和性”.样品S14 的沉降结果说明驻波这种间歇性的作用不会产生时间累积效应.
　　参考文献:
　　
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