摘要本文介绍了国际上近些年来所用的六种主要微孔过滤方法，并结合每种方法对应的商品化仪器，在考虑到膜孔堵塞信息重要性的情况下，分别对其原理、装置、滤膜、变形性表达等方面的特点和不足进行了比较，比较发现，恒定的压差、竖直放置的金属镍膜、采用平均过孔时间(或相对过孔阻力)及堵孔红细胞比例两个参数表达变形性的不同方面，对红细胞变形性的测定和表达比较合适。

中图分类号R318.01

TECHNIQUES AND DEVIES OF MICROPORE

FILTRATION FOR ASSESSING RBC DEFORMABILITY

Niu Xin-leYan Zong-yi

(Department of Mechanics and Engineering Science,Peking University,Beijing 100871)

AbstractSix major micropore filtration methods used intermationally these years are introduced with their typical commercial filtrometers.Taking into account the pore-clogging phenomenon,an fundamental factor embodying important information on the RBC deformability during filtration,their principles,devices,filters,the expression of deformability are compared and discussed in detail.After those comparisons,it is found that constant driving pressure,Nickel filters fixed vertically,along with parameters(average transit time or relative reranist resistance and the proportion of pore-clogging cells)which reflect different aspects of deformability,are suitable to assess and express the RBC deformability in micropore filtration tests.

Keywords Micropore filtrationRBC deformabilityFiltrometerFiltersDriving pressure

红细胞变形性对血液循环有显著影响，测定红细胞变形性有重要临床价值^［1，2］。微孔过滤法是目前最常用的测定红细胞变形性的方法。其原理是使红细胞悬浮液在压力作用下流过微孔滤膜，通过测量滤膜对流动的影响来考察红细胞通过微小孔道的变形能力。因此这一方法可看成是红细胞通过微循环系统和脾脏的体外模拟实验，在血液学和生理学基础研究方面也有重要意义^［3］。

早期的方法主要侧重于红细胞平均变形性的测定。1986年国际标准化委员会血液流变学专家组指出：“微循环中，少数异常红细胞难以通过毛细血管的入口、分支等关键部位。这种细胞对体内循环有不成比例的作用。它在体外孔道过滤实验中可能对结果有决定性的影响。为研究红细胞变形这一方面的问题，有必要发展相应的仪器。^［4］”这种少数变形性很差的红细胞在微孔过滤实验中容易造成滤膜膜孔堵塞。近年来，采用不同方法的微孔过滤实验结果^［5-9］均表明，膜孔堵塞现象反映了红细胞变形性的另一更重要的方面。因此，微孔过滤实验有了广阔的前景，在理论、方法、仪器及临床应用上都值得进一步的研究。

早在五、六十年代就有人用过滤的方法评估红细胞变形性^［10,11］，之后不断有新的过滤方法出现并逐步得到改进^{［12-18,7,19-27］}，并形成了一系列的商品化仪器。按照实验中控制条件的不同，微孔过滤法可分为三大类。(1)等流量法：保持流量不变，测量跨膜压差的连续变化；(2)等压差法：保持跨膜压差不变，测量流量的连续变化；(3)变压差变流量法：跨膜压差和流量按一定的关系均连续变化，下文中将要介绍的初始流量法、等负压法、U型管法及竖直管法均属于这一类。

本文将介绍国际上近年来所用的六种主要微孔过滤方法，并结合每种方法对应的典型商品化仪器，在考虑到膜孔堵塞信息重要性的情况下，分别对其原理、装置、滤膜、变形性表达等方面的特点和不足进行比较。

1等流量法

图1a是等流量法的原理示意图。红细胞悬浮液或缓冲液在泵的推动下，按给定的流量通过滤膜，压差由压力传感器测出并记录下来，得到压差P随时间t的变化曲线如图1b所示。由于悬浮液中少数变形性很差的红细胞在过滤过程中造成滤膜膜孔不断堵塞，因而压差逐渐增大。另外，随着压差增加，一部分因堵塞而滞留在膜孔中的红细胞还会被释放出来，这种堵塞——释放效应会使悬浮液的P-t曲线在开始很短一段时间内呈现不太规律的变化。图1b国T_f是过滤总时间，P_f是T_f时刻的悬浮液的压差，P₀是初始时刻的悬浮液压差，由外推法求出。P_b是同一流量下的缓冲液压差。这一方法通常采用两个参数表达红细胞变形性：初始相对压差P₀/P_b；初始与结束时刻悬浮液压差比P_f/P₀；基于这一方法的常见商品化仪器是法国产的SEFAM Erythrometer。使用核孔滤膜。

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图1等流量法的原理及其变形性表达

(a.原理示意图b.压差P—时间t曲线)

等流量法在80年代初应用较为普遍。其最大的问题是过滤过程中压差变化幅度过大，有时甚至达几十厘米水柱，红细胞变形性因此也有相当大的变化，难以准确测定。而且压差不断升高造成的堵塞——释放效应使实验曲线比较复杂，不便于理论分析；虽然两个变形性参数在一定程度上分别反映了红细胞变形性的两个主要方面：平均变形性和堵孔信息，但对红细胞个体来说，很不具体和直观，不便于定量比较。同时，严格控制流量恒定、精确并时时测量压差都会增加仪器的造价，使得SEFA Erythrometer的价格明显高于同时期其它类型过滤仪的价格，仪器的重复性也较差。80年代后期以来等流量法已不多见。

2等压差法

采用等压差法的最常见商品化过滤仪是St.George Filtrometer。图2a是其原理示意图^［21］。压差由缓冲液储槽内液面与水平滤管间的高度差确定。使用时打开阀门，使滤室内充满缓冲液；关闭阀门，悬浮液或缓冲液由下至上注满水平滤管；打开阀门，过滤开始，流量由水平滤管上等间距的光电管测算出。对于悬浮液，由于滤膜不断堵塞，流量将随滤过体积V的增加而逐渐减少，如图2b所示。图中V_f是滤过的总体积，Q₀、Q_f分别是悬浮液在过滤初始和结束时刻的流量，Q_b是同一压差下过滤缓冲液时的流量。St.George Filtrometer采用两个参数分别表示平均变形性和堵孔信息：相对过孔时间RCTT=(Q_b/Q₀-1)/Hct+1，式中Hct为悬浮液的红细胞压积，堵孔率CR=(1-Q_f/Q₀)/V_f，这种过滤仪由英国生产，使用核孔滤膜。

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图2等压差法的原理及其变形性表达

(a.原理示意图b.流量Q—滤过体积V的曲线)

等压差是近年来应用最为广泛的微孔过滤法，基于这一原理的St.George Filtrometer也是目前应用最广泛的过滤仪之一。与其它方法相比，等压差法最大的优点在于，滤过过程中压差恒定，从而红细胞变形性保持不变，便于准确测定变形性。St.George filtrometer的另一个显著优点在于滤膜竖直放置，减少了血沉作用对过滤的影响。同时，St.George filtrometer采用细长毛细管和光电管测量流量，既保证了相当的精度，又避免了过于复杂、昂贵的装置。

该过滤仪试图用相对过孔时间这一具体直观的参数来定量表达红细胞平均变形性。其目前所用的表达式是：Matrai^［22］由Blackshear^［21］的理论模型得出的的。我们已在另文^［28］中指出，这一理论模型中存在错误，正确的相对过孔时间表达式应为RCTT=(Q_b/Q₀-1)V_c/(Hct［(V_c+V_p］)+1，式中V_c、V_p分别是单个红细胞和膜孔的平均体积。另外，堵孔率CR表示单位体积悬浮液造成的滤膜堵塞比例，对红细胞个体堵孔性能的表达不够具体。而且这一仪器在操作上比较繁琐。

3初始流量法

为了避开堵塞现象，hass提出只过滤微量血样的初始流量法^［17］，原理如图3a所示。管内液面在重力作用下逐渐下降(如图3b所示)。用光电管分别测出同一体积的悬浮液和缓冲液液面通过AB段所需时间T_s、T_b，定义过滤指数IF=(T_s/T_b-1)/Hct有来表示红细胞变形性。采用这一方法的常见仪器是法国生产的Hemorheometer，也使用核孔滤膜。

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图3初始流量法的原理及其变形性表达