血氣分析儀與自動生化分析儀檢測開顱術后兒童電解質的對比分析

陳光強 達瓦 孫秀梅 徐 明 周建新

1）首都醫科大學附屬北京天壇醫院，北京100070 2）拉薩市人民醫院，西藏 拉薩850000

對于開顱術后患者，電解質紊亂是常見并發癥［1］，其中鈉離子是細胞外液的主要陽離子，對維持細胞外液的滲透壓起重要作用。血鈉正常生理水平為135～145 mmoL/L，低鈉血癥患者會出現惡心、嘔吐、乏力，嚴重時還會導致意識障礙，高鈉血癥也會出現精神癥狀，同時血鈉水平波動過快也會導致并發癥，如血鈉水平升高過快會導致滲透性脫髓鞘綜合征，而降低過快會造成腦水腫，尤其對于神經外科患者，血鈉異常波動會導致不良預后［2］。鉀離子主要分布細胞內液，對維持心肌和神經肌肉活動至關重要，正常生理水平為3.5～5.5 mmoL/L，嚴重高鉀和低鉀血癥都會導致心律失常，甚至心跳驟停［3］。因此，臨床工作中需定期監測患者電解質以指導電解質的攝入從而維持水電解質平衡。目前，監測電解質的最常用的方法分為兩種，間接和直接離子選擇電極法［4］，兩種方法的原理均是基于不同類型和不同濃度的離子可使離子選擇電極產生不同的電極電位，通過測量參比電極和測量電極之間的電位變化從而定量分析標本中離子濃度，區別在于間接法測量前需要將血漿（或血清）樣品進行稀釋，而直接法則直接測量完整未稀釋的血樣［5］。醫院中心實驗室的自動生化分析儀采用的是間接法，而直接法多用于床旁監測分析儀，如血氣分析儀。近年來血氣分析儀在重癥監護室、急診室和手術室等到廣泛應用，其不但可以提供酸堿度、二氧化碳分壓和氧分壓等指標，還能夠測量離子、血紅蛋白、肌酐水平等，減少血液標本的浪費；此外，與位于中心實驗室的自動生化分析儀相比，血氣分析儀減少了運輸環節，可在科室內直接進行檢測，操作簡單且耗時短，可為臨床醫師快速提供信息以便提出針對性治療，尤其適用于病情變化迅速的急危重患者［6］。但目前研究發現在不同人群中血氣分析儀與中心實驗室監測的電解質水平具有一定差異，給臨床工作者造成了困擾［7-20］。

本研究前瞻性觀察并應用血氣分析儀和自動生化分析儀監測神經外科術后患兒的鈉和鉀離子水平，以評價兩種方法檢測數據的一致性，從而指導臨床醫師日常工作中兩種測量方式是否可以互相替代。

1 資料和方法

1.1 一般資料 前瞻性觀察2019-09—2020-08 收治于首都醫科大學附屬北京壇醫院重癥醫學科需監測動脈血氣分析并需使用自動生化分析儀監測電解質的神經外科開顱術后兒童患者（年齡＜18 歲），共連續納入100 例患者。收集患者近期實驗室檢查中總蛋白、白蛋白和甘油三酯水平，不需要格外干預采集其他血液樣本。其中男47 例，女53 例；年齡1～18（6.9±4.9）歲；總蛋白水平（60.4±6.9）g/L，白蛋白水平（37.2±4.3）g/L，甘油三酯水平（1.0±0.4）mmol/L。

1.2 標本采集和檢測 臨床護士按照標準程序進行使用動脈采血器（BD PresetTM3 mL動脈采血器）進行動脈采血3 mL，其中2 mL動脈血立即注入含有乙二胺四乙胺二鉀（K2EDTA）的抗凝真空管內，余1 mL密封于動脈采血器內并立即使用血氣分析儀（GEM Primier 3000）進行自動分析并打印報告，一般于10 min內可完成。裝有2 mL動脈血的抗凝真空管立即通過氣動物流傳輸系統傳輸到檢驗科，檢驗科進行標本接收后，使用自動生化分析儀（雅培CIL6200）檢測血清鈉和鉀離子濃度，一般于60 min 內可以完成檢測并發布報告。血氣分析儀和自動生化分析儀均按照標準在規定時間內進行校準，保證測量結果的準確性。

1.3 收集指標 記錄血氣分析儀和自動生化分析儀報告的血清鈉和血清鉀水平。

1.4 統計學方法 采用軟件SPSS 20.0 進行統計分析，計量資料采用均數±標準差（±s）表示。使用配對樣本t 檢驗比較兩種方法檢測血鈉和血鉀水平的差異，并使用Pearson相關系數評價變量之間的相關性。應用Bland-Altman分析法分析兩種方法監測的血鈉和血鉀的一致性，在Bland-Altman 分析法的散點圖中，標注兩者差值的均值以及均值±1.96倍標準差的可信區間［21］。以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩種方法檢測血鈉一致性和相關性 自動生化分析儀檢測的鈉離子水平為126.3～184.0（139.5±8.8）mmol/L，血氣分析儀檢測為123.0～179.0（137.2±8.5）mmol/L，兩種方法比較有顯著性差異（P＜0.001），血鈉水平的最大差異為8 mmol/L，最小為0（表1）。兩方法檢測的血鈉水平呈顯著正相關（r=0.996，P＜0.001），回歸方程為Y＝0.935X+6.890（圖1）。Bland-Altman 分析法提示兩種方法檢測血鈉水平差值的均值為 2.2 mmol/L，95%的可信區間為 6.7～2.2 mmol/L（圖1）。

2.2 兩種方法檢測血鉀一致性和相關性 自動生化分析儀檢測的100 例患兒血鉀離子水平為2.5～5.2（4.0±0.4）mmol/L，血 氣 分 析 儀 檢 測 為2.0～4.7（3.7±0.4）mmol/L（表1），兩種方法比較有顯著性差異（P＜0.001），血鉀水平的最大差異為0.97 mmol/L，最小為0，兩方法檢測的血鉀呈正相關（r=0.859，P＜0.001），回歸方程為Y＝0.825X+0.463（圖2）。Bland-Altman 分析法提示兩種方法檢測血鉀水平的差值的均值為 0.2 mmol/L，95%的可信區間為（ 0.6～0.2 mmol/L）（圖2）。

表1 血氣分析儀和自動生化分析儀檢測的鈉和鉀水平Table 1 The level of sodium and potassium measured by blood gas analyzer and automatic biochemical analyzer

圖1 血氣分析儀和自動生化分析儀檢測血鈉相關性和一致性 A示血氣分析儀和自動生化分析儀檢測血鈉相關性，Pearson相關系數為0.996（P＜0.001）；B 示血氣分析儀和自動生化分析儀檢測血鈉的一致性分析的散點圖，實線代表差異的均值為2.2 mmol/L，虛線代表均值±1.96倍標準差的95%可信區間為 6.7～2.2 mmol/LFigure 1 The correlation and agreement of sodium levels measured by blood gas analyzer and automatic biochemical analyzer. A shows the correlation between blood gas analyzer and automatic biochemical analyzer detecting blood sodium,the Pearson correlation coefficient is 0.996 （P＜0.001）. B shows the scatter diagram of the consistency analysis of blood gas analyzer and automatic biochemical analyzer detecting blood sodium, and the line represents the mean value of the difference 2.2 mmol/L, and the dotted line represents the 95% confidence interval of the mean ±1.96s the standard deviation of 6.7-2.2 mmol/L

圖2 血氣分析儀和自動生化分析儀檢測血鉀相關性和一致性 A示血氣分析儀和自動生化分析儀檢測血鉀相關性，Pearson相關系數為0.859（P＜0.001）；B 示血氣分析儀和自動生化分析儀檢測血鉀的一致性分析的散點圖，實線代表差異的均值為 0.2 mmol/L，虛線代表均值±1.96倍標準差的95%可信區間為 0.6～0.2 mmol/LFigure 2 The correlation and agreement of potassium levels measured by blood gas analyzer and automatic biochemical analyzer. A shows the correlation between blood gas analyzer and automatic biochemical analyzer, and the Pearson correlation coefficient is 0.859 （P＜0.001）. B shows the scatter diagram of the consistency analysis of blood potassium analyzer and automatic biochemical analyzer. The solid line represents the mean value of the difference 0.2 mmol/L, and the dotted line represents the 95% credibility of the mean plus or minus 1.96s the standard deviation is 0.6-0.2 mmol/L

3 討論

本研究觀察了兩種不同方法和設備（即血氣分析儀和自動生化分析儀）檢測血鈉和血鉀水平的一致性，結果發現兩種不同方法檢測的血鈉和血鉀水平具有明顯的相關性（r=0.996和r=0.859）；一致性分析示不同方法檢測的血鈉水平差異（95%的可信區間）為2.2 mmol/L（ 6.7～2.2 mmol/L），血鉀的差異（95%的可信區間）為 0.2 mmo/L（ 0.6～0.2 mmol/L）。

臨床上監測電解質最常用的方法是依賴中心實驗室的自動生化分析儀，但血液采集、傳送、分析及報告等多個環節導致耗時相對較長。然而重癥患者病情往往變化迅速，快速的實驗室檢查結果有助于縮短診治時間并及時采取有效的治療措施。目前多種品牌血氣分析儀均可合并檢測酸堿度、氧分壓、二氧分壓及電解質等多種臨床指標，由于其操作簡單、可快速獲得分析結果的特點，在ICU、急診和手術中逐漸得到廣泛的應用［6］。神經外科術后患兒易出現電解質紊亂，調節電解質的水平時也不宜過快，因此，臨床需要多次監測電解質水平，可能會在不同的時間使用不同的方法檢測，以便獲得更充分的檢查結果并避免浪費不必要的血液。此外，對于病情變化迅速的病人需在床旁依賴于血氣分析結果快速評估病情變化，但這些前提必須建立血氣分析儀測量結果與自動生化分析儀具有良好的一致性。目前對于觀察兩種不同儀器測量的電解質結果的一致性存在爭議，部分研究認為二者差異較大，不能在臨床上互相替代［7-16］；也有研究證實二者差異在可接受范圍內［17-20］，對臨床工作產生一定困擾。但大部分數據來源于回顧性，幾篇前瞻性的研究同樣得出矛盾的結果［14-19］，在兒童中應用的研究相對更少［16］，難以得到可靠的結果。因此本研究前瞻性觀察了100 例神經外科術后患兒應用兩種方法檢測的電解質水平，結果發現，血氣分析儀檢測的電解質結果與自動分析儀結果呈正相關（鈉離子r=0.996，鉀離子r=0.859），兩個變量之間的關系強度是可以接受的。一致性分析顯示兩種方法測量鈉離子水平的整體差異為 2.2 mmol/L，鉀離子水平的差異為 0.2 mmol/L，與既往報告相似（鈉離子水平差異 1.63 mmol/L，鉀離子水平 0.25 mmol/L）［11-12］。美國CLIA1988指南接受鈉離子水平目標值相比的差異在4 mmol/L以內，而鉀離子水平的差異為0.5 mmol/L［21-22］。本研究中兩種測定方式結果之間的平均差異的絕對值均在美國CLIA 1988 指南給出的范圍內。但進一步考慮到個體差異，其中25%患者的鈉離子水平差異絕對值高于4 mmol/L，10%患者的鉀離子水平差異高于0.5 mmol/L，尤其對于鈉離子水平的差異，最大差異值可達8.0 mmol/L，而對于低鈉血癥患兒，24 h 血鈉水平上升不宜超過8.0 mmol/L，避免出現滲透性脫髓鞘綜合征［23］；同樣高鈉血癥患兒也不宜過快降低血鈉水平，避免出現腦水腫現象，因此考慮個體內差異時，兩種測量方式的差異鈉離子水平還是具有一定臨床意義，需要引起重視。但對于鉀離子水平，兩種測量方式差異相對可以接受，但也需警惕個別異常值。

與既往研究相似，血氣分析儀測量的電解質水平大部分情況下低于自動生化分析儀的測量結果（本研究中血氣分析儀測量的81%患者的鈉離子水平，92%患者的鉀離子水平低于自動生化分析儀）［8-20］。既往研究提示導致兩種方法存在差異的主要原因包括檢測儀器和原理不同、樣品運輸、采血器中使用不同類型的肝素等［24-25］。首先，由于兩者測量的技術原理不同，自動生化分析儀采用間接的離子選擇電極測量技術，在測量前需對血液樣本進行稀釋，如果血液樣本中的固體成分（如蛋白、血脂等）異常升高，在間接法測量電解質對樣本進行稀釋時會導致單位血漿含水量減少，從而導致假性低鈉血癥，此時建議應用直接法進行測量電解質。既往研究也發現白蛋白和甘油三酯會導致兩種方法測量電解質存在差異［26-27］。本研究為避免過度干預臨床治療，未同時收集相關數據，但收集了患者研究近期內（3 d 內）的總蛋白、白蛋白和甘油三酯水平，大部分位于正常范圍內，對直接法和間接法的測量差異影響可能不大。其次，血氣分析時需要保證血液不能凝固，早期研究使用的是液體肝素鈉作為抗凝劑［16］，會導致血液樣本稀釋的同時液體肝素還會直接與陽離子結合，導致測量結果偏低［28］。目前NCCLS指南推薦可靠的方法是采用電解質平衡化的固體凍干粉肝素血氣針，本研究中采用的血氣針即為美國BD公司生產該類型血氣針，可避免抗凝劑導致的誤差。此外，自動生化分析儀具有相應成熟的性能驗證和質量體系保證檢驗結果的準確與可靠，但血氣分析儀尚無可靠的驗證體系，可能導致結果存在部分差異，以上解釋也可能是導致本研究兩種測量方法存在差異的原因。

應用血氣分析儀檢測血鈉和血鉀水平與中心實驗室應用的自動生化分析儀結果呈明顯正相關，但二者之間仍存在一定差異，尤其對于血鈉水平，無法完全互相替代檢測結果，以防止其偏差的實驗室結果對臨床帶來誤導。但血氣分析儀快速得出的實驗結果對患者的病情評估仍有一定臨床意義，需謹記大部分情況下血氣分析儀測量結果低于中心實驗室的自動分析儀檢測結果。