微循環(huán)圖譜監(jiān)測儀生理學簡述摘要： 在人體血液循環(huán)系統中微循環(huán)是輸送O2和營養(yǎng)物質給組織細胞并運走CO2和代謝產物的最終環(huán)節(jié)，也是最重要的環(huán)節(jié)，因此微循環(huán)的灌注對于細胞代謝非常重要，微循環(huán)灌注障礙將引起嚴重的代謝障礙，嚴重情況將引起各組織器官的衰竭并導致死亡。但目前對于微循環(huán)灌注的直接可視化以及定量化監(jiān)測手段極為有限，特別是對危重病人如何在床旁快速簡單地監(jiān)測微循環(huán)狀況、如何早期發(fā)現休克（微循環(huán)衰竭）對于提高危重病人的生存率極為關鍵。為了實現對危重病人無創(chuàng)實時監(jiān)測人體微循環(huán)的功能，提高微循環(huán)圖像成像質量，探索開發(fā)了一種新的微循環(huán)圖譜監(jiān)測儀器。主要采用了偏光成像的光學原理，以及圖像生成和處理方法，建立新型有效的監(jiān)測機制及裝置。在基礎樣機研制過程中，利用基于該原理的偏光圖譜試驗, 得到了對比度比較清晰的微循環(huán)圖像。希望完成詳細設計，實現對定型樣機的驗收。關鍵詞: 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，結合以下人體血液循環(huán)圖，簡單說明回顧一下人體利用O2的全過程：人體利用O2需要以下三大過程：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) 肺內氣體交換-氧合（肺泡毛細血管）： 血液和肺泡之間O2和CO2在肺泡毛細血管內外的交換擴散：靜脈血-動脈血2) 血液循環(huán)主干道（心臟、動脈和靜脈） 心臟做為泵動力將動脈血(O2)帶到身體各組織，將靜脈血(CO2)帶回肺泡毛細血管3) 微循環(huán)（各組織中的微動脈、毛細血管、微靜脈）:血液中的O2和CO2（以及其他物質）與組織細胞之間的交換擴散：動脈血-靜脈血3. 組織氧合（細胞內呼吸）： 細胞線粒體利用O2酵解葡萄糖（三羧酸循環(huán)），產生ATP、CO2、H2O等；無氧糖酵解將產生乳酸和少量ATP。細胞是人體構成的最小單元，人體代謝最根本上是細胞的代謝，微循環(huán)是輸送O2和營養(yǎng)物質給組織細胞并運走CO2和代謝產物的最終環(huán)節(jié)，也是最重要的環(huán)節(jié)，因此微循環(huán)的灌注對于細胞代謝非常重要，微循環(huán)灌注障礙（休克）將引起嚴重的代謝障礙，嚴重情況將引起各組織器官的衰竭并導致死亡。關于休克(Shock)：根據文獻，休克的定義為各種強烈致病因素作用于機體，使其循環(huán)功能急劇減退，組織微循環(huán)灌流嚴重不足，以致重要生命器官機能，代謝嚴重障礙的全身性危重病理過程。（吳偉康主編：病理生理學（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)出現障礙，導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。休克不但在戰(zhàn)場上，同時也是內外婦兒科常見的急性危重病癥。1960年代，Lillehei提出，休克的關鍵環(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 Syndrome (MMDS) 微循環(huán)和線粒體窘迫綜合征：由于微循環(huán)障礙導致局部組織氧供應水平降低至不能維持正常線粒體內呼吸，線粒體功能被抑制并受損，這是膿毒血癥(Sepsis)和休克的內在原因。這時雖然全身性的血流動力學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)測手段：雖然微循環(huán)具有如此重要的作用，但目前對于微循環(huán)灌注的直接可視化以及定量化監(jiān)測手段極為有限，特別是對危重病人如何在床旁快速簡單地監(jiān)測微循環(huán)狀況、如何早期發(fā)現休克（微循環(huán)衰竭）對于提高危重病人的生存率極為關鍵。由于組織細胞無氧糖酵解將產生乳酸，血乳酸監(jiān)測可以對休克和組織缺氧情況進行間接監(jiān)測，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，這時一般已經進入了休克中期（休克進展期期，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肝臟代謝，這時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。另外還需要結合動脈血氣等指標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)測無法在休克早期（休克代償期期，微循環(huán)缺血缺氧期）及時監(jiān)測到微循環(huán)灌注不足，并且需要結合其他各種指標才能夠確定微循環(huán)障礙。同時，血乳酸監(jiān)測只能反映整體組織缺氧的情況，不能反映各個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也可以間接反映組織細胞的氧合情況，但也只能反映整體組織微循環(huán)的氧合情況，不能反映各個局部組織氧合的具體情況，而且SvO2和ScvO2是有創(chuàng)的監(jiān)測方式。胃張力和胃PCO2測量也是監(jiān)測組織氧合非常好的手段，但測量方法(經食道)的不方便性和高昂的耗材成本不能被臨床所接受。傳統的顯微鏡微循環(huán)檢測儀，主要用于人體甲襞微循環(huán)檢查，對于心腦血管病、高血壓、中風、糖尿病、風濕性關節(jié)炎等疾病發(fā)生微循環(huán)改變的早期診斷、病情預報、療效判斷和預后估計等方面有一定意義，但對于危重病人的床旁實時監(jiān)測無法實現。我們正在研發(fā)的偏光微循環(huán)圖譜儀，通過最新的光學原理和復雜的光學設計，并結合現代圖像處理和工業(yè)設計技術，可以在床旁以無創(chuàng)方式直接實時監(jiān)測人體舌下（或其他毛細血管豐富的部位）的微循環(huán)血流狀況，并可以排除各種光學干擾，直接可視化觀測