2肺液體黏度的測量方法

適用于肺液體黏度測量的經(jīng)典方法有毛細管法、旋轉(zhuǎn)黏度計等。近年來出現(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、測量范圍廣等突出的特點，在肺內(nèi)液黏度測量上有著廣闊的應(yīng)用前景。

2.1毛細管黏度計

毛細管黏度計也稱為管型黏度計，常見的是U形玻璃管黏度計。U形玻璃管一個臂中有精確的窄孔（毛細管），在毛細管的上部是測量球，測量球的上下部分存在兩個校準標記；另一個臂的下端有一個儲液球。在使用中，液體被吸入測量球中，然后液體向下流過毛細管進入儲液器。液體在兩個標記之間通過的時間是黏度（η）的量度。毛細管黏度計的原理是基于Poiseuille定律:

式中：r為毛細管半徑；t為液體流經(jīng)毛細管的時間；L為毛細管長度；Vt為t時間內(nèi)液體所流過的體積；Δp為液體上下液面的壓力差。毛細管黏度計使用方便，但它受剪切速率限制（一次只能測量對應(yīng)一個剪切速率的黏度），并不適合肺液體或者黏液等非牛頓液體黏度的測量。

2.2旋轉(zhuǎn)黏度計

旋轉(zhuǎn)黏度計分為兩種基本類型：一種為同軸圓柱體型，另一種為圓錐?平板型。圓柱黏度計的主要缺點是所需樣品量較大，如商業(yè)化的Wells?Brookfield圓柱黏度計，盡管其使用了專門設(shè)計的小樣本適配器，但仍需要2——16mL樣本量。因此，臨床試驗中很少使用圓筒黏度計來測量肺液體黏度。錐板型黏度計主要包括一個平板和一個圓錐，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。測試時，少量被測液體（一般只需要0?5——2?0mL）放置在錐與板形成的狹窄間隙內(nèi)。基于測得的扭矩（剪切應(yīng)力）和角速度（剪切速率），被測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。錐板式黏度計已被廣泛應(yīng)用于肺液體流變學(xué)特性的測量。Baldry等使用錐板式黏度計測量的結(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量，故十分適合對呼吸道黏液流變特性進行分析。在顯微鏡載物臺上放置底部透明的容器，里面盛放待測液體并放入小鋼球（直徑50——150μm）。通過調(diào)節(jié)電磁場梯度振蕩使球體發(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，如樣本量非常小而導(dǎo)致快速脫水的危險，可能影響?zhàn)ひ毫髯冃再|(zhì)。King等研究認為，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刻畫復(fù)雜流體的線性黏彈特性，具有類似傳統(tǒng)體積流變學(xué)測量的精度，同時測量所需的樣品量可小至皮升到微升數(shù)量級。實驗裝置主要包括光源、膠體探針、光學(xué)顯微鏡、快速COMS相機和專門軟件等。在低黏性流體中加入膠體探針，通過快速COMS相機獲得流體中膠體探針的布朗熱運動視頻。然后使用專門軟件對膠體探針的質(zhì)心位置進行逐幀匹配，以識別每個粒子并生成其軌跡，依據(jù)膠體探針軌跡進一步計算單個粒子的均方位移（meansquareddisplacements，MSD）。對MSD進行分析可以得出流體的線性黏度隨時間或頻率的函數(shù)，進而計算出待測液的黏度。Dawson等利用多粒子追蹤技術(shù)測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個數(shù)量級，表明CF患者痰液黏彈性的增強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，可能由于膠體探針與黏液間的黏附作用使得測量值高于實際值。