《Biophysical Reviews》：Laser-optic techniques for assessing blood microrheology in health and disease
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血液微流变学与微循环是一个广阔的研究领域，聚焦于血液通过小血管和毛细血管时的特性。在循环系统的这一部分，红细胞（red blood cells, RBCs）决定血流参数，进而影响氧气运输和组织供应的效率。多种病理状态，如心血管疾病、糖尿病、疟疾和镰状细胞病，会
血液微流变学与微循环是一个广阔的研究领域，聚焦于血液通过小血管和毛细血管时的特性。在循环系统的这一部分，红细胞（red blood cells, RBCs）决定血流参数，进而影响氧气运输和组织供应的效率。多种病理状态，如心血管疾病、糖尿病、疟疾和镰状细胞病，会改变红细胞参数，严重损害微循环。红细胞的可逆聚集与变形能力是主导血液流变学和微循环的主要细胞特性之一。本综述讨论了五种用于血液微流变学和微循环体外研究的方法：光镊（optical tweezers）、流动室耦合显微镜（flow chamber-coupled microscopy）、激光聚集测定法（laser aggregometry）、激光衍射法（laser diffractometry，即ektacytometry）以及流式细胞术（flow cytometry）。这些技术能够在测量过程中不显著损伤细胞的情况下评估有价值的细胞特性。其中一些方法用于单细胞尺度的研究，而另一些方法则提供数千个细胞的汇总参数。研究人员探讨了这些技术在研究红细胞聚集和变形性方面的潜力，并回顾了近期进展和当前局限性。
**光镊技术**
光镊（optical tweezers, OT）可实现对单个活细胞的无机械接触捕获，光力范围通常为0.1–100 pN。在红细胞膜特性研究中，可采用单光阱拖拽细胞测量伸长指数，或通过双光阱拉伸细胞获得剪切模量与松弛时间，亦可通过光阱形成膜 tethers 评估膜力学特性。旋转与折叠动力学可用于表征细胞变形能力，例如疟疾感染红细胞折叠时间显著改变。光镊还可定量测量红细胞间聚集力及红细胞与内皮细胞间的黏附力，揭示纤维蛋白原浓度、病理状态等因素对细胞相互作用的影响。该技术的主要优势是无机械接触、样品制备简单，但处理速度较慢且对操作技能要求高。
**红细胞与血小板的激光聚集测定法**
激光聚集测定法基于分析血液样品散射光强度的变化，通过前向散射增强或后向散射减弱判断聚集程度。商用仪器如LORCA（激光辅助光学旋转细胞分析仪）采用Couette结构，测量静态聚集参数（AMP、T1/2、AI）；RheoScan装置可在流动和静态条件下测量临界剪切应力（critical shear stress, CSS）及聚集指数；Rheodyn SSD则通过锥板结构测量M和M1参数。血小板聚集测定主要采用浊度法（Born法）和波动法，前者通过透光率变化计算聚集程度与速率，后者基于散射光波动分析颗粒平均半径。这些方法在临床诊断中具有重要价值。
**光学显微镜结合流动室与人工智能**
流动室方法通过显微镜观察剪切流作用下的细胞，可测量单细胞伸长指数与松弛时间，并获取细胞变形性分布，对异常变形性亚群具有较高灵敏度。流动室可与微流控芯片结合，模拟毛细血管网络，并引入神经网络算法（如Cellpose、Omnipose）提升图像分析速度和准确性。类似方法包括微流控、过滤技术、流变镜、定量相位显微镜和电阻脉冲传感。
**激光衍射法**
激光衍射法（laser diffractometry, LD）基于激光束在红细胞悬液上产生的衍射图样分析，通过剪切应力诱导细胞伸长并计算伸长指数（elongation index, EI）。该方法可快速处理大量细胞，适用于临床，并且无需复杂设备。通过线性回归可计算屈服强度和红细胞内黏度（viscosity of intracellular content, VIC）。局限性在于仅提供平均值，对异常亚群检测能力有限，但可通过分析衍射图样中的色散参数部分克服。商用仪器包括LORCA、Rheoscan、Rheodyn SSD及MIZAR。
**流式细胞术**
流式细胞术通过测量激光照射单细胞产生的前向散射（FSC）和侧向散射（SSC）来评估细胞大小、内部结构等特性，并可结合荧光检测进行免疫分型、DNA含量分析及细胞分选。多色细胞术（polychromatic cytometry, PC）和光谱细胞术（spectral cytometry）分别通过滤光片或光谱解混实现多参数检测。该方法可用于红细胞抗体检测、微粒分析、形态评估和渗透脆性研究。阻抗流式细胞术（impedance flow cytometry, IFC）可在低氧条件下实时测量单细胞电学特性，用于镰状细胞病研究。局限在于颗粒检测下限约200 nm，且不同仪器间标准化不足。
**血液微流变学与微循环的综合评估**
上述方法在操作尺度上存在差异：光镊研究单细胞过程，流动室分析数百至数千细胞，而激光衍射法平均数百万至数十亿细胞参数。多模态方法结合不仅能提供额外疾病生物标志物，还能深入理解病理机制。聚集研究的各个阶段需通过不同技术互补：光镊适用于初期成对聚集，流动室可观察后续小聚集块相互作用，激光聚集测定法则适合研究后期大聚集体的形成。
