[doc] 成人肾小球血管结构参数

[doc] 成人肾小球血管结构参数 成人肾小球血管结构参数 物医学工程日黛1990,7(4):273,275B/omedJ.. E.’’,., 成人肾小球血管结构参数 真莹 (机电韶55所) 真炳攸 (海军医学专科学搜) 摘要 以形态学和数学的,研究了10例正常成人肾的肾小球结构参数,在扫描电镜和光镜下测量了 300个肾小球直径,50个肾小球的面结点数,结点间距,毛细血管直径以及不同直径毛细血管比侧, 并进行了相应计算.实验结果l正常成人肾小球直径平均为159.74?10.21mI每个肾小球约有340个 结点,620支毛细血管J一个肾小球毛细血管总长度约为17.300p.m,总面积500,0001~mz,总容积 1260,000p.m.J毛细血管容积约占肾小球容积的eo.从入球小动脉到出球小动脉血汽平均经过9次 毛细血管结点.本文讨论了诸参数的可信性和意义. 关?诃肾小球鳍点毛细血管. 1.前曹 1982年Lambert等人花费了繁重劳动对大 鼠的两个肾小球进行了立体再造后测量,并基 于所测数据建立了肾小球网络模型【1).显然, 两个肾小球的数值不具有普遍性,所给出的数 值在两个肾小球之间已显出较大的不同.另 外,大鼠的参数应用于人也须验证.为了深入 了解人肾小球的流体力学和建立精确的理论模 型,首先应对人肾小球血管结构参数有深刻的 认识,为此本文进行如下报道. 2.和方法 成年男性10例,年龄介于l9到26岁之间, l0例均系急性脑剖伤死亡,死后2小时内取 得肾脏,无病变.共得肾脏l0个,其中8倒用 树脂灌注,作成血管铸型,进行扫描电镜观 察【2—4J另2例取组织块,石蜡包埋切片,H? E. 染色后用光镜观察,并用目镜测微器测量. 以上lO倒共测量了300个肾小球的直径, 50个肾小球的表面结点数,结点间距,毛细血 管直径,毛细血管间距以及不同直径毛细皿管 比例等从测得的值计算出一个肾小球的结点 数,毛细血管数和毛细血管的长度,面积容积 等各个参数的总平均值. 3.结果 3.1.实测数据(表1,2) Fig. 1-Scanningelect~onmi~rophotographsofvascularcastofratglomer~us. Afferentarteriol~(A】-Efferentarteriole(E]Ilnter]obulararteriole(1]-spacebe~eenlobuli(?) CapaillriesI1:thicker}2:middle}3:~hinner. 《生物医学工程学杂志第7卷 Table1 SIlrfa?ParametersofAdultHumallt Glomerulus Node~ . 蛊嚣嚣 Range145.6—187(80—90)×225—3114—18 耻叫.?9-+2.3)27-6?.? 0…?{ ?DerYedfrom血ehalfsLiJ*face 成人肾小球的组织学扫描电镜图和目镜测 微器测得的肾小球血管结构参数,参看图1和 表1,表2. Table2 Diameter,ProportionandDistance ofCapillaries Diameter(pm)Number(percent) Thick Middle n-m Average 12.7?1.3929.6B?4.38(33.1) 9.05?07730.12?542(33.6) 5.93士0.5129.B4士3.65(33.3) d]st~ceoftheabove;16.36?1.20 3.2.基本计算 (1).单个肾小球毛细血管结点总数计 算 在肾小球所占空间内,毛细结点的分布是 不连续的,但可以认为是随机的,将其看作为 若干同心球壳分布,其平均周期u等于毛细血 管问隔,同时还认为各同心球壳的结点面密度 相同.由此,肾小球的总结点数N总可由式(1) 求出: N(u+<u.>)R/u (R/u+1)(2R/u+1)(1) 其中N袁为肾小球表面结点数,u为毛细血 管平均问距,<Au>为方差,R为肾小球平 均半径 已知lR=159.7?10.2,N衰=171?4.6 u=16.4.?u=1.2 所以肾小球平均结点数为338?10个. (2).单个肾小球的毛细血管总数计算 肾小球毛细血管数由结点数及其间的联接 方式而定,可以定义为一个图[“.肾小球可 分为3,5个毛细血管小叶,平均4.0?0.7 个.设想把入球小动脉和出球小动脉分别拉向 两侧,其直接分支分别为小叶的两极,此时小 叶呈梭形的立体网,网眼为菱形.如果把平面 菱形网眼网络看作Y联接集【6],则这种立体 网可看作的联接集,其中结点的配置为: 1,3,7,15,……,(2一1) 于是一个小叶的结点数N=f为, N叶=C1+3+7+l5+…+(2”一1)] ×2一(2一1) =3×2一2n一3(2) 代入N的实测值84.(用近似数值解法) 则?=5,0 显然,这种结点配置的形联接的小叶毛 细血管数为3(N叶一2),等于156?支’ 则一个肾小球的毛细血管数为624?16支. 3.3.引伸计算 (1).一个肾小球的毛细血管总长度, 可由单个毛细血管长度(长结点间距)×毛细 血管总数求得,代入已知数值得17219.1? 44m. (2).由毛细血管数,毛细血管直径和 长度不难求出一个肾小球的毛细血管的总面积 和容积,结果见表3. Table5. CapillaryAreaandvolume 0lHulnaIlGIomertllus (3)肾小球平均容积为2,134,222.53 ?557.28pm,单个肾小球毛细血管容积占肾 小球容积的5911. 4.讨论 用本文所建立的方法可得到肾小球关键性 参数,即单个肾小球毛细血管结点数和毛细血 管数.由此,可进而计算出单个肾小球的毛细 血管总长度,总面积,总容积以及血流途径等 第4期真莹真炳坎一成人肾小球血管结构参数27 等.无疑,这些参数对研究单个肾小球的血流 速度,流量,滤过率以及进一步建立理论模型 都有重要意义. 4.1,要判断本文所得参数,结点数和毛 细血管数的可信性,需进行检验.为此,我们 用同样的方法测定了大鼠肾小球(n=25),测 得R=66.?2,2m,u=11.7?l,1,N表= 113,6?2.3,小叶数为4,由此计算每个肾小 球总结点数为272个,毛细血管支数为495这 一 数值和Lambect等报导的两个大鼠肾小球再 造实测值(结点数分别为358和291,毛细血管 数分别为548和435)接近(I].因此可认为本文 所采用的方法是可信的,有实际使用的价值. 4.2,作者曾测量了成人肾小球的入球小 动脉和出球小动脉:长入球小动脉型的入球小 动脉长度851,3?167,3m,直径29,7? l,6m,出球小动脉的直径21.1?1.1m.短 入球小动脉型的入球小动脉长l96,4? 9.3m,直径27,6?1.1m,出球小动脉直 径18.2?O.9m【2).本文求得从入球小动脉到 出球小动脉血流平均流经9个毛细血管结点, 即纵向平均流经8个毛细血管长度,约220~tm. 横向流经的最大毛细血管数约为180支.总截面 积约12000~tm,为入球小动脉截面积的15,17 倍.依PoiseuilI定理[7],?P=8ucI/zR’, 血流阻力.c音,计算表明,横向最大毛细血 管数处的血流阻力I/?R1/13x10小于入 球小动脉的阻力R1/50000).由此可认 为,肾小球内毛细血管可不同时开放,即具有 一 定的可调性. 4.3.本文测得个肾小球毛细血管面积 约为500,000~tm,如成人每肾有l50万肾单位, 那么两肾的肾小球毛细血管总面积为1.5m. 如果肾小球毛细血管面积的1/2,2/3为滤 过区,则单个肾小球的有效滤过面积为250,00 C8]真炳杖.小肠绒毛血丛构筑”.摒.{. 19B15:93, [4]真炳伎等大肾血管构筑厦血管和肾小瞥相互 关系一扫描电镜观察”解耆l牛报198e,l7:, [5]卢开澄.图论厦其应用.靶享.清华大学出版社, 19B1,13—80. (B]诸建韧.”凡体胆皆抚化伺题初探”.生蜥医学 工程学杂志,198B}329 [7]商祖幕.生物啻E体力学.北寓.科学出版社? 19?.:t~24|553—6e6. 278《生物医学工程学杂志第7卷 StructuralParametersofRenalGlomerulusinHuman ZhenYing (55ElectronInsttiute) AbStract Togetthestructuralparameters ofthehumanrenalglomerulus,the morphologica1az/dma拙emetica1me— thodswereused. 10normalkidneys ofadulthumanwereused. The diameterof300renalglomeruli wasestimated. Thenumberofthe surfacecapillary nodedistanceand ~odes,theinter thecapillarydia— meterof50glomeruliweremeasured underscanningelectronmicroscopy andlightmicroscopyandestimated byformulasdevelopedThediameter ofglomerularinnormalhuman wasl59.74?10.21um.Onthe average,thereweraabout340capi- llarynodesand620capilaricsin Keywordstglomerulus,capillary,node ZhenBingyou (TheNavalMedicalCollege) eachglomenlus. Thetotallengthof capillariesineachglomecaluswas aboutl7300um,coveringaaarea about500000umgwiththevolume of1281260000um.accordingto thecalulation.Thecapillaryvolume wasabout60ofarenaIglomeru— lus. Thebloodflowoftheglomeru- lus,ontheaverage,goesthrough9 capillarieslongitudinal1yfromthe afferentarteria1totheefferentar— terlal.andthemaxiumnumberof capillariesthroughwhichtheblood passestransverselyabout140. Thesignificanceofthefindingswas discussed