1、微循環(huán)圖譜監(jiān)測(cè)儀生理學(xué)簡(jiǎn)述摘要： 在人體血液循環(huán)系統(tǒng)中微循環(huán)是輸送O2和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)給組織細(xì)胞并運(yùn)走CO2和代謝產(chǎn)物的最終環(huán)節(jié)，也是最重要的環(huán)節(jié)，因此微循環(huán)的灌注對(duì)于細(xì)胞代謝非常重要，微循環(huán)灌注障礙將引起嚴(yán)重的代謝障礙，嚴(yán)重情況將引起各組織器官的衰竭并導(dǎo)致死亡。但目前對(duì)于微循環(huán)灌注的直接可視化以及定量化監(jiān)測(cè)手段極為有限，特別是對(duì)危重病人如何在床旁快速簡(jiǎn)單地監(jiān)測(cè)微循環(huán)狀況、如何早期發(fā)現(xiàn)休克（微循環(huán)衰竭）對(duì)于提高危重病人的生存率極為關(guān)鍵。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)危重病人無(wú)創(chuàng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)人體微循環(huán)的功能，提高微循環(huán)圖像成像質(zhì)量，探索開(kāi)發(fā)了一種新的微循環(huán)圖譜監(jiān)測(cè)儀器。主要采用了偏光成像的光學(xué)原理，以及圖像生成和處理方法，建

2、立新型有效的監(jiān)測(cè)機(jī)制及裝置。在基礎(chǔ)樣機(jī)研制過(guò)程中，利用基于該原理的偏光圖譜試驗(yàn), 得到了對(duì)比度比較清晰的微循環(huán)圖像。希望完成詳細(xì)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)定型樣機(jī)的驗(yàn)收。關(guān)鍵詞: 圖譜，偏光，微循環(huán)，休克一、 微循環(huán)的重要性：為了理解微循環(huán)的重要性，結(jié)合以下人體血液循環(huán)圖，簡(jiǎn)單說(shuō)明回顧一下人體利用O2的全過(guò)程：人體利用O2需要以下三大過(guò)程：1. 肺部換氣（外呼吸）： 外界和肺泡之間氣體的吸入和呼出2. 血液循環(huán)：1) 肺內(nèi)氣體交換-氧合（肺泡毛細(xì)血管）： 血液和肺泡之間O2和CO2在肺泡毛細(xì)血管內(nèi)外的交換擴(kuò)散：靜脈血->動(dòng)脈血2) 血液循環(huán)主干道（心臟、動(dòng)脈和靜脈） 心臟做為泵動(dòng)力將動(dòng)脈血(O2)帶到

3、身體各組織，將靜脈血(CO2)帶回肺泡毛細(xì)血管3) 微循環(huán)（各組織中的微動(dòng)脈、毛細(xì)血管、微靜脈）:血液中的O2和CO2（以及其他物質(zhì)）與組織細(xì)胞之間的交換擴(kuò)散：動(dòng)脈血->靜脈血3. 組織氧合（細(xì)胞內(nèi)呼吸）： 細(xì)胞線粒體利用O2酵解葡萄糖（三羧酸循環(huán)），產(chǎn)生ATP、CO2、H2O等；無(wú)氧糖酵解將產(chǎn)生乳酸和少量ATP。細(xì)胞是人體構(gòu)成的最小單元，人體代謝最根本上是細(xì)胞的代謝，微循環(huán)是輸送O2和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)給組織細(xì)胞并運(yùn)走CO2和代謝產(chǎn)物的最終環(huán)節(jié)，也是最重要的環(huán)節(jié)，因此微循環(huán)的灌注對(duì)于細(xì)胞代謝非常重要，微循環(huán)灌注障礙（休克）將引起嚴(yán)重的代謝障礙，嚴(yán)重情況將引起各組織器官的衰竭并導(dǎo)致死亡。關(guān)于休克(

4、Shock)：根據(jù)文獻(xiàn)，休克的定義為各種強(qiáng)烈致病因素作用于機(jī)體，使其循環(huán)功能急劇減退，組織微循環(huán)灌流嚴(yán)重不足，以致重要生命器官機(jī)能，代謝嚴(yán)重障礙的全身性危重病理過(guò)程。（吳偉康主編：病理生理學(xué)（2003年3月）第一版）休克是一種急性的綜合征。在這種狀態(tài)下，全身有效血流量減少，微循環(huán)出現(xiàn)障礙，導(dǎo)致重要的生命器官缺血缺氧。即是身體器官需氧量與得氧量失調(diào)。休克不但在戰(zhàn)場(chǎng)上，同時(shí)也是內(nèi)外婦兒科常見(jiàn)的急性危重病癥。1960年代，Lillehei提出，休克的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是微循環(huán)衰竭。從微循環(huán)和線粒體角度，最新的病理生理定義是：Microcirculatory and Mitochondrial Distress

5、 Syndrome (MMDS) 微循環(huán)和線粒體窘迫綜合征：由于微循環(huán)障礙導(dǎo)致局部組織氧供應(yīng)水平降低至不能維持正常線粒體內(nèi)呼吸，線粒體功能被抑制并受損，這是膿毒血癥(Sepsis)和休克的內(nèi)在原因。這時(shí)雖然全身性的血流動(dòng)力學(xué)和氧輸送可能是正常的，但局部組織的氧障礙(Dysoxia)和缺氧仍然持續(xù)存在。二、 微循環(huán)的監(jiān)測(cè)手段：雖然微循環(huán)具有如此重要的作用，但目前對(duì)于微循環(huán)灌注的直接可視化以及定量化監(jiān)測(cè)手段極為有限，特別是對(duì)危重病人如何在床旁快速簡(jiǎn)單地監(jiān)測(cè)微循環(huán)狀況、如何早期發(fā)現(xiàn)休克（微循環(huán)衰竭）對(duì)于提高危重病人的生存率極為關(guān)鍵。由于組織細(xì)胞無(wú)氧糖酵解將產(chǎn)生乳酸，血乳酸監(jiān)測(cè)可以對(duì)休克和組織缺氧情況

6、進(jìn)行間接監(jiān)測(cè)，但血乳酸堆積升高一般發(fā)生在微循環(huán)灌注不足和組織缺氧之后，這時(shí)一般已經(jīng)進(jìn)入了休克中期（休克進(jìn)展期期，微循環(huán)瘀血缺氧期，可逆性失代償期）。由于血乳酸主要通過(guò)肝臟代謝，這時(shí)還需要了解肝臟的代謝情況才能確定血乳酸堆積升高是否是由于組織缺氧引起的。另外還需要結(jié)合動(dòng)脈血?dú)獾戎笜?biāo)才能確定是組織灌注不足還是氧輸送不足。因此，間接性的血乳酸監(jiān)測(cè)無(wú)法在休克早期（休克代償期期，微循環(huán)缺血缺氧期）及時(shí)監(jiān)測(cè)到微循環(huán)灌注不足，并且需要結(jié)合其他各種指標(biāo)才能夠確定微循環(huán)障礙。同時(shí)，血乳酸監(jiān)測(cè)只能反映整體組織缺氧的情況，不能反映各個(gè)局部組織缺氧的具體情況。從整體組織氧攝取的角度，SvO2和ScvO2也可以間接反映

7、組織細(xì)胞的氧合情況，但也只能反映整體組織微循環(huán)的氧合情況，不能反映各個(gè)局部組織氧合的具體情況，而且SvO2和ScvO2是有創(chuàng)的監(jiān)測(cè)方式。胃張力和胃PCO2測(cè)量也是監(jiān)測(cè)組織氧合非常好的手段，但測(cè)量方法(經(jīng)食道)的不方便性和高昂的耗材成本不能被臨床所接受。傳統(tǒng)的顯微鏡微循環(huán)檢測(cè)儀，主要用于人體甲襞微循環(huán)檢查，對(duì)于心腦血管病、高血壓、中風(fēng)、糖尿病、風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎等疾病發(fā)生微循環(huán)改變的早期診斷、病情預(yù)報(bào)、療效判斷和預(yù)后估計(jì)等方面有一定意義，但對(duì)于危重病人的床旁實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)無(wú)法實(shí)現(xiàn)。我們正在研發(fā)的偏光微循環(huán)圖譜儀，通過(guò)最新的光學(xué)原理和復(fù)雜的光學(xué)設(shè)計(jì)，并結(jié)合現(xiàn)代圖像處理和工業(yè)設(shè)計(jì)技術(shù)，可以在床旁以無(wú)創(chuàng)方式直接實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)人體舌下（或其他毛細(xì)血管豐富的部位）的微循環(huán)血流狀況，并可以排除各種光學(xué)干擾，直接可視化觀測(cè)到人體局部部位微循環(huán)血流變化以及形態(tài)學(xué)的真實(shí)情況，包括靜態(tài)圖像和視頻，并可測(cè)量和計(jì)算