综述：人血的流动特性：从历史角度探讨其起源、测量方法及临床应用

《ADVANCES IN COLLOID AND INTERFACE SCIENCE》：The yielding behaviour of human blood: A historical perspective to origins, measurements and clinical applications

血液的屈服应力源于红细胞（RBCs）形成的网络结构，其值在10^-3至100 Pa之间。健康与疾病状态下血液屈服应力差异显著，可辅助临床诊断。研究回顾了1960年代至今的测量技术发展，包括现代流变仪和传统临床方法，并分析了技术标准不一、样本量不足等挑战。

　　在人体血液的流变学研究中，粘度和流动特性是重要的研究领域。血液不仅是一种复杂的流体，而且具有独特的非牛tonian特性，这使其在流动过程中表现出不同于普通液体的行为。这种行为主要源于血液中各种成分之间的相互作用，特别是红细胞（RBCs）的网络结构。红细胞通过相互之间的吸引作用形成稳定的结构，从而在受到剪切力时表现出类似固体的特性，即所谓的“屈服应力”（yield stress）。屈服应力的定义是，当施加的剪切应力达到某个临界值时，材料才会开始流动。对于血液而言，这个临界值通常较低，但仍然可以作为衡量血液状态的重要指标。

在日常生活中，许多常见的流体如番茄酱、花生酱、酸奶和蛋黄酱等都表现出屈服应力特性。这些材料在受到一定剪力之前不会流动，而一旦剪力超过临界值，它们就会表现出类似液体的流动特性。同样，血液也具有类似的特性，但其屈服应力的数值范围更小。健康的血液通常具有较低的屈服应力，而在某些疾病状态下，如心血管疾病、脑血管疾病、高血压、镰状细胞贫血、系统性硬化等，屈服应力会显著升高。此外，接受麻醉或服用阿司匹林的患者，或因手术导致体内炎症增加的人，其血液的屈服应力也会发生变化。这些变化可能与血液成分的改变有关，例如红细胞的体积分数、血浆蛋白的浓度以及红细胞的形状和变形能力的变化。

研究表明，红细胞的网络结构是血液屈服应力的主要来源。这种网络结构的形成依赖于红细胞之间的相互作用力，这些力在静止状态下可以维持红细胞的聚集状态，而在受到剪切力时，网络结构会被破坏，从而使得血液开始流动。通过缩放分析，科学家可以预测血液的屈服应力与红细胞之间的相互作用力之间的关系。这种分析不仅有助于理解血液流动的机制，也为临床研究提供了新的视角。在某些情况下，屈服应力的变化可能与疾病的严重程度相关，因此，利用屈服应力作为疾病诊断的指标具有潜在的应用价值。

然而，尽管屈服应力的研究已经持续了数十年，但目前仍然缺乏一个全面的综述，系统地总结从1960年代至今血液屈服应力测量的历史发展、技术演变以及其在临床研究中的应用。本文旨在填补这一空白，通过回顾相关研究，分析血液屈服应力的物理起源，并探讨其在疾病检测中的潜在价值。同时，我们也指出了在实际应用中所面临的一些挑战，例如不同测量技术所得出的屈服应力值存在较大差异，或者样本数量不足等问题。

为了更深入地理解血液屈服应力的特性，我们需要首先了解血液的基本组成。血液主要由红细胞、白细胞、血小板和血浆组成。红细胞在血液中占据最大的体积比例，通常在44%到45%之间，这一比例被称为“血细胞比容”或“Hematocrit”（HC）。血浆则占血液体积的约54%到55%，其中含有大量的水、蛋白质（如纤维蛋白原、白蛋白、免疫球蛋白）以及一些溶质。白细胞和血小板则构成了血液中的中间层，占血液体积的约1%。这些成分之间的相互作用是血液表现出屈服应力的关键因素。

在过去的几十年里，许多研究文章已经探讨了血液的流变学特性。这些研究不仅揭示了血液在不同剪切条件下的行为，还分析了其在疾病状态下的变化。然而，随着科学技术的进步，新的测量技术和分析方法不断涌现，使得对血液屈服应力的研究更加深入和精确。本文将系统地回顾这些技术的发展历程，并分析其在临床研究中的应用前景。

血液屈服应力的测量方法主要包括几种实验技术，这些技术在过去的几十年中经历了显著的发展。早期的研究主要依赖于一些简单的实验装置，如流变仪（rheometer）和剪切应力测量设备。随着技术的进步，出现了更加先进的测量方法，如微流变学技术（micro-rheology）、流变学模型（如幂律模型、宾汉塑性模型、卡松模型、赫斯-布克利模型等）以及一些光学和显微技术，如干涉反射显微镜（IRM）、光学镊子（OT）和原子力显微镜（AFM）。这些方法各有优缺点，适用于不同的研究场景。例如，微流变学技术可以在微观尺度上研究血液的流动特性，而光学镊子则可以用于测量红细胞的变形能力。

在临床研究中，血液屈服应力的测量具有重要的应用价值。许多研究表明，屈服应力的变化可能与疾病的严重程度相关，因此，利用屈服应力作为疾病诊断的指标具有潜在的临床意义。例如，在心血管疾病患者中，屈服应力通常较高，这可能与红细胞的聚集状态、血浆蛋白的浓度以及红细胞的变形能力有关。同样，在因手术导致体内炎症增加的患者中，屈服应力也可能升高。因此，通过测量血液的屈服应力，可以为疾病的早期诊断和治疗提供有价值的参考。

然而，尽管血液屈服应力的研究已经取得了一定的进展，但在实际应用中仍然存在一些挑战。首先，不同测量技术所得出的屈服应力值存在较大的差异，这可能影响结果的准确性和可比性。其次，样本数量的不足也可能限制研究的统计意义和临床适用性。此外，血液屈服应力的测量还受到多种因素的影响，如红细胞的形状、血浆蛋白的浓度以及剪切速率等。因此，在进行血液屈服应力测量时，需要考虑到这些因素对结果的影响，并选择合适的测试方法。

为了更全面地了解血液屈服应力的测量方法，我们需要回顾近年来的发展。现代的测量技术如流变仪、微流变学技术、光学镊子和原子力显微镜等，为研究血液的流动特性提供了更高的精度和更广泛的应用范围。这些技术不仅能够测量血液的屈服应力，还可以用于研究其在不同条件下的行为变化。例如，通过微流变学技术，可以研究血液在不同剪切速率下的流变特性，而光学镊子则可以用于测量红细胞的变形能力。

在临床研究中，血液屈服 stress 的测量方法需要满足一定的要求，如准确性、快速性和成本效益。传统的测量方法如流变仪虽然能够提供较为准确的数据，但其设备昂贵且操作复杂，难以在临床环境中广泛应用。因此，近年来发展了一些新的测量技术，如基于微流变学的测量方法和基于光学显微技术的测量方法，这些方法不仅能够提供较为准确的数据，还具有较高的成本效益和操作简便性，适合在临床环境中使用。

此外，血液屈服应力的测量还需要考虑到不同疾病状态下血液成分的变化。例如，在心血管疾病患者中，红细胞的体积分数可能会发生变化，血浆蛋白的浓度也可能升高，这些变化都可能影响血液的屈服应力。因此，在进行血液屈服应力测量时，需要综合考虑这些因素，并选择合适的测试方法。

总之，血液屈服应力的研究不仅有助于理解血液的流动特性，也为疾病的诊断和治疗提供了新的视角。尽管目前仍然存在一些挑战，但随着科学技术的进步，新的测量技术和分析方法不断涌现，使得血液屈服应力的研究更加深入和精确。未来，随着研究的深入，血液屈服应力的应用范围可能会进一步扩大，为临床研究和疾病诊断提供更多的支持。