質控圖在測定血液中乙醇含量時的應用

劉玉波,王愛民,陳順琴,黃 江,王 杰,羅 鵬*,朱發澤

(1.貴州醫科大學 法醫學院,貴陽 550004;2.貴州醫科大學 法醫司法鑒定中心,貴陽 550004)

乙醇是一種腦脊髓功能障礙性毒物,對腦脊髓的結構和功能具有嚴重的損害作用。研究表明,飲酒后,由于乙醇的麻醉作用,人的中樞神經活動會變得遲鈍,并延及運動神經和末梢神經,使手足活動遲緩,生理機能減退,視力、聽力等感知能力下降[1]。長期大量飲酒會造成心、腦、肝、腎、周圍神經的損害,并出現乙醇中毒,幻覺、人格障礙等精神癥狀[2]。近年來,酒后駕車和乙醇中毒事件日益增多,人體中乙醇含量的測定是診斷和治療乙醇中毒性疾病及對酒后引發的交通事故和刑事案件分析裁定的重要依據。我國交通法規定,駕駛員在其血液中乙醇質量濃度為0.20～0.80 g·L－1時的駕駛行為為酒后駕車,乙醇質量濃度不小于0.80 g·L－1的駕駛行為為醉酒駕車。“酒駕”“醉駕”是當前道路交通事故的主要肇事原因之一,也是備受人們關注的熱點之一,每年因“酒駕”或“醉駕”引發的交通事故屢見不鮮。因此,血液中乙醇含量的準確測定顯得尤為重要。

血液中乙醇含量的測定方法主要有GA/T 1073－2013《生物樣品血液、尿液中乙醇、甲醇、正丙醇、乙醛、丙酮、異丙醇和正丁醇的頂空-氣相色譜檢驗方法》[3]、GA/T 842－2019《血液酒精含量的檢驗方法》[4]及GB 19522－2010《車輛駕駛人員血液、呼氣酒精含量閾值與檢驗》[5],相關文獻研究也特別多[6-14]。以上方法均采用標準曲線法定量,一旦標準曲線失效,檢測系統也會失效,而質控圖作為核查檢測系統有效性的方法之一[15-20],具有直觀、簡便的特性,主要用于評估檢測數據是否處于受控狀態,在分析測試的質量控制中應用極為廣泛,但還未發現其在血液中乙醇含量測定的質量控制中應用的報道。鑒于此,本工作建立了血液中乙醇含量測定的質控圖,以期為相關檢測的質量控制提供參考。

1 試驗部分

1.1 儀器與試劑

Bruker Scion-456型氣相色譜儀,配有氫火焰離子化檢測器(FID)、SHS-40 型自動頂空進樣器、20 mL頂空瓶;GA-2000A 型低噪聲空氣泵;SPH-300型高純氫氣發生器;ME 204型電子分析天平;Direct-Q?3UV 型超純水系統。

乙醇標準儲備溶液:10 g·L－1,介質為水。

乙醇標準溶液系列:質量濃度分別為0.1,0.2,0.4,0.8,1.0,2.0,3.0 g·L－1,于4 ℃保存。

叔丁醇內標溶液:40 mg·L－1,稱取叔丁醇0.04 g,用水溶解并定容至1 L 容量瓶中,配制成質量濃度為40 mg·L－1的叔丁醇內標溶液。

乙醇質控溶液:取10 g·L－1的乙醇標準儲備溶液1.0 mL,置于10 mL 容量瓶中,用水稀釋至刻度,得1.0 g·L－1的乙醇質控溶液。

叔丁醇為分析純;試驗用水為去離子水。

1.2 儀器工作條件

1)自動頂空條件 爐溫65 ℃;樣品瓶加熱平衡時間10 min,定量環溫度105 ℃,傳輸管線溫度110℃;加壓時間0.1 min,定量環充滿時間0.1 min,定量環平衡時間0.1 min,進樣時間1 min,進樣量1 mL。

2)氣相色譜條件 DB-ACL1色譜柱(30 m×0.32 mm,1.8μm);進樣口溫度150 ℃;分流進樣,分流比為5∶1;載氣為氮氣,純度大于99.999%;流量2.0 mL·min－1;檢測器溫度250℃;尾吹氣流量25 mL·min－1,氫氣流量35 mL·min－1,空氣流量300 mL·min－1。柱升溫程序:初始溫度40 ℃,保持5 min;以60 ℃·min－1速率升溫至100 ℃,保持3 min。

1.3 試驗方法

分別取乙醇標準溶液系列0.1 mL,置于20 mL頂空瓶中,再加入0.5 mL 叔丁醇內標溶液,蓋上瓶蓋,迅速用封口鉗將其密封,混勻,按儀器工作條件測定,同時測定乙醇質控溶液。

按照試驗方法分析乙醇標準溶液系列和乙醇質控溶液,連續試驗20 d。按照GA/T 842－2019繪制標準曲線,結果顯示,乙醇的質量濃度在0.1～3.0 g·L－1內與其對應的峰面積與叔丁醇峰面積比值呈線性關系,其他線性參數和質控數據見表1。

表1 線性參數和質控數據Tab.1 Linearity parameters and quality control data

2 結果與討論

2.1 色譜行為

按照儀器工作條件對含40 mg·L－1叔丁醇和1.0 g·L－1乙醇標準溶液進行分析,乙醇與叔丁醇的色譜圖見圖1。

圖1 乙醇和叔丁醇的色譜圖Fig.1 Chromatogram of ethanol and tert-butyl alcohol

2.2 質控數據可靠性的檢驗

2.2.1 數據頻率分布圖

以每組4個數據的設定將質控數據按照從小到大順序分成5組,以最大值、最小值和組距確定組界限值。其中最大值和最小值為1.032,0.952 g·L－1,以極差與組數的比值計算組距(0.016 g·L－1),以最小值0.952 g·L－1減去0.000 5 g·L－1確認第1組組界下限。將乙醇質控結果落在每組內的個數定為頻數,頻數與總次數的比值定為頻率。各組含量范圍、頻數和頻率結果見表2。

表2 質控數據頻率分布表Tab.2 Frequency distribution of quality control data

以組號為橫坐標,其對應的頻率為縱坐標繪制頻率分布圖,結果見圖2。

圖2 頻率分布直方圖Fig.2 Frequency distribution histogram

由圖2可知,乙醇質控數據的分布呈現中間多兩邊少的規律,在平均值附近的組出現的頻率高,與平均值相差較大的組出現的頻率低,說明質控數據的分布既具有分散性又具有集中趨勢的特點,符合誤差分析要求,可以用來繪制血液中乙醇測定的質控圖。當質控數據量足夠大時,頻率分布曲線將接近于一條平滑曲線,頻率分布也更趨近于正態分布。

2.2.2 相對誤差

計算與平均值相差較大的3 個數據0.966,0.952,1.032 g·L－1的相對誤差,其絕對值均小于5%,表明所有質控數據均滿足GA/T 842－2019的乙醇含量測定要求。說明20組質控數據均是可靠的,可以用于質控圖的繪制。

2.2.3 質控圖的繪制

以貝賽爾公式計算標準偏差(s),控制上限(UCL)、控制下限(LCL)、警告上限(UWL)、警告下限(LWL)、中心線(CL)數值的計算公式分別為,所得結果分別為1.078,0.904,1.049,0.933,0.991 g·L－1,繪制的質控圖見圖3。

圖3 質控圖Fig.3 Quality control profile

2.2.4 質控數據質量的評價

將質控圖分為6 個區域,由上到下分別為A、B、C、C、B和A 區,上、下A 區為UCL、LCL以外的區域,兩個B 區為UCL 和UWL 之間及LCL 和LWL之間的區域,上、下C 區為UWL 和CL 之間及LWL和CL之間的區域。當質控數據處于以下8種情況時,屬于異常狀態:①至少1點落在A 區內;②連續9點處于CL同一側;③連續14點中的相鄰點呈上下交替分布;④連續6點呈遞增或遞減分布;⑤連續3點中有2點落在CL 同一側的B區內;⑥連續5點中有4點落在CL同一側的C 區以外;⑦連續8點落在CL 兩側且無一在B 區內;⑧連續15點落在CL 兩側的C 區內。當系列質控數據存在可疑情況①時,說明結果失控,應分析失控原因;存在可疑情況②、③、④時,說明檢測系統存在系統誤差,應從分析方法、儀器及其所屬設備、試劑等方面查找誤差來源;存在可疑情況⑤、⑥、⑦時,說明檢測人員操作存在問題,需分析原因并重新試驗;存在可疑情況⑧時,說明質控圖所選數據不合理,應重新試驗并建立質控圖。如果系列質控數據不存在這8種異常情況,就說明結果不存在可疑情況,檢測狀態正常。

2.3 質控圖的應用

在實際應用質控圖時,發生了一起異常情況和一起結果失控的情況,本實驗室及時分析了原因并采取了糾正措施,使檢測結果重新恢復正常或受控狀態。

1)結果異常情況 2019年4月連續10次的質控數據0.989,0.988,0.938,0.990,0.943,0.978,0.969,0.962,0.947,0.987 g·L－1落在CL 同一側,屬于異常情況②。應從分析方法、儀器及其所屬設備、試劑等方面查找原因并采取糾正措施,同時還要對這段時間的試驗數據進行驗證,查看其相對誤差的絕對值是否在5%范圍內。

試驗重新制作了標準曲線,并核查了儀器靈敏度以及氫氣發生器、空氣發生器等設備,結果發現氫氣純度不夠,導致氫氣和空氣燃燒生成的氫火焰不能使目標物完全化學電離,信號響應偏低。因此,于2019年4月31日更換氫氣發生器,經過10次連續考察,發現異常情況②已解決,檢測結果恢復正常狀態。

2)結果失控情況 2020年本實驗室新進一名檢測人員,在其能力考核階段,測得血液中乙醇的質控結果為0.891 g·L－1,低于LCL,繼續進行3次重復檢測,所得結果分別為0.901,0.876,0.789 g·L－1,又進行了人員比對試驗,該新進人員和老員工的檢測結果分別為0.893,0.875 g·L－1,均處于失控狀態。對儀器及其所屬設備、試劑等進行了核查,結果發現該新進人員在配制乙醇質控溶液時未檢查乙醇標準儲備溶液的有效期,誤用了已過期的乙醇標準儲備溶液,進而導致質控結果的失控,后重新配制了乙醇標準儲備溶液,質控結果恢復可控狀態。

3 結語

質控圖在血液中乙醇含量檢測的質量控制中發揮了重要作用:可直觀判定分析過程是否處于受控狀態;能及時發現實驗過程中存在的數據波動情況,進而判斷是否存在因人員變動、技術更新、試劑更換、操作失誤、儀器或其所屬設備狀態異常等出現的誤差,保證結果的準確可靠性;可減少方法核查時造成的時間及試劑的耗費,及時發現試驗過程中存在的問題并采取糾正措施加以控制。因此,可將該質控圖推廣至化學實驗室的相關定量分析中,以提高實驗室的質量管理水平。