電解質(zhì)分析儀檢定過程中的基質(zhì)效應(yīng)變化規(guī)律研究

崔宏恩， 姚紹衛(wèi)， 封志明， 張 超

(江蘇省計量科學(xué)研究院， 江蘇 南京 210023)

1 引 言

電解質(zhì)檢測是臨床生化檢驗項目之一。目前各臨床實驗室除了采用常規(guī)生化分析儀測定電解質(zhì)濃度之外還使用獨立的電解質(zhì)分析儀測定K+、Na+、Cl-電解質(zhì)，且很多醫(yī)院均在使用離子選擇電極法(ISE)檢測K+、Na+、Cl-電解質(zhì)[1]。基質(zhì)效應(yīng)是指樣本中除分析物以外，所有其它成分在分析過程中所介導(dǎo)的分析誤差，影響分析物定量測定的準(zhǔn)確性[2]。因基質(zhì)效應(yīng)而導(dǎo)致的檢測結(jié)果的偏差稱為基質(zhì)偏差。獨立的電解質(zhì)分析儀一般使用儀器自帶的水溶液基質(zhì)的定標(biāo)液進(jìn)行定標(biāo)，而生化分析儀的電解質(zhì)模塊一般使用血清基質(zhì)的校準(zhǔn)品進(jìn)行定標(biāo)。一般同臺儀器上是不能同時操作的，應(yīng)使用各自匹配的校準(zhǔn)液標(biāo)定后方可檢測。在實際工作中經(jīng)常發(fā)生血清樣本在獨立的電解質(zhì)分析儀上面進(jìn)行檢測和類似水溶液基質(zhì)的少量腦脊液樣本在生化分析儀上進(jìn)行檢測的情況發(fā)生[3]。而血清與水溶液組成相差較大，存在基質(zhì)效應(yīng)會造成一定的基質(zhì)偏差，但是基質(zhì)效應(yīng)的大小如何變化，相關(guān)文獻(xiàn)則少見報道。

2 材料與方法

2.1 材 料

2.1.1 儀器與試劑

MEDICAL公司Easylyte Plus電解質(zhì)分析儀及配套試劑盒和水溶液基質(zhì)定標(biāo)液。HITACHI公司LABOSPECT 008全自動生化分析儀及配套試劑和血清補(bǔ)償基質(zhì)校準(zhǔn)品。兩種儀器電解質(zhì)測定的原理均為離子選擇電極法(ISE)。

2.1.2 測試用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)

測試用的電解質(zhì)分析儀檢定用標(biāo)準(zhǔn)溶液BW301為水溶液基質(zhì)，人血清無機(jī)成分電解質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW(E)090794、GBW(E)090795、GBW(E)090796為人血清基質(zhì)，兩類標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)均來自深圳市凱特生物醫(yī)療電子科技有限公司。

實驗用去離子水水質(zhì)≤1.0 μS/cm；檢定用移液器經(jīng)過國家計量部門校準(zhǔn)。

2.2 方 法

電解質(zhì)分析儀用水溶液基質(zhì)定標(biāo)液品分別對K+、Na+、Cl-進(jìn)行項目校準(zhǔn)，分別使用BW301和GBW(E)090794、GBW(E)090795、GBW(E)090796進(jìn)行測定，記錄數(shù)據(jù)。全自動生化分析儀實驗參數(shù)均嚴(yán)格按照試劑盒要求設(shè)定。用配套校準(zhǔn)品分別對K+、Na+、Cl-進(jìn)行項目校準(zhǔn)，分別使用BW301和GBW(E)090794、GBW(E)090795、GBW(E)090796進(jìn)行測定，記錄數(shù)據(jù)。

2.3 統(tǒng)計學(xué)處理

使用Graphpad Prism 6.01統(tǒng)計軟件對以上兩組測定進(jìn)行配對t檢驗及差異性顯著性分析，p<0.01的差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(其中t檢驗，n=6；p<0.01， 用*表示；p<0.001，用**表示；p<0.000 1，用***表示)。對兩類不同基質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)在不同濃度下測試水溶液基質(zhì)標(biāo)定過的電解質(zhì)分析儀和人血清基質(zhì)標(biāo)定過的生化分析儀因基質(zhì)效應(yīng)所產(chǎn)生的基質(zhì)偏差的大小(mean+SEM)進(jìn)行統(tǒng)計分析，以人血清基質(zhì)標(biāo)定過的生化分析儀測試結(jié)果為參照。

3 結(jié) 果

使用水溶液基質(zhì)的定標(biāo)液對電解質(zhì)分析儀校準(zhǔn)后的測量結(jié)果和使用人血清基質(zhì)的定標(biāo)液對生化分析儀校準(zhǔn)后的測量結(jié)果經(jīng)配對進(jìn)行t檢驗和對基質(zhì)偏差統(tǒng)計分析，結(jié)果如下。圖1是使用BW301測試電解質(zhì)分析儀和生化分析儀時K+的t檢驗結(jié)果，圖2是使用BW301測試電解質(zhì)分析儀和生化分析儀時K+的基質(zhì)偏差結(jié)果。

圖1 使用BW301測試時K+的t檢驗結(jié)果

圖2 使用BW301測試時K+的基質(zhì)偏差結(jié)果

從圖1和圖2可以看出:使用水溶液基質(zhì)的BW301在不同濃度下分別測試水溶液基質(zhì)標(biāo)定的電解質(zhì)分析儀和人血清基質(zhì)標(biāo)定的生化分析儀的K+結(jié)果(t檢驗，n=6；*，p<0.01；***，p<0.000 1)，具有統(tǒng)計學(xué)差異，有明顯的基質(zhì)效應(yīng)。當(dāng)K+標(biāo)準(zhǔn)值≥4.5 mmol/L時，電解質(zhì)分析儀與生化分析儀的測試結(jié)果相比有一個正向偏差; 當(dāng)K+標(biāo)準(zhǔn)值≤3.0 mmol/L時，電解質(zhì)分析儀與生化分析儀的測試結(jié)果相比有一個負(fù)向偏差; 當(dāng)K+的濃度在4.0 mmol/L左右時，可以忽略基質(zhì)效應(yīng)的影響?；|(zhì)偏差隨樣品K+濃度的增加而增大。

圖3是使用BW301測試電解質(zhì)分析儀和生化分析儀時Na+的t檢驗結(jié)果，圖4是使用BW301測試電解質(zhì)分析儀和生化分析儀時Na+的基質(zhì)偏差結(jié)果。從圖3和圖4可以看出:使用水溶液基質(zhì)的BW301在不同濃度下分別測試水溶液基質(zhì)標(biāo)定的電解質(zhì)分析儀和人血清基質(zhì)標(biāo)定的生化分析儀的Na+結(jié)果(t檢驗，n=6；***，p<0.000 1)，具有統(tǒng)計學(xué)差異，有明顯的基質(zhì)效應(yīng)。電解質(zhì)分析儀與生化分析儀的測試結(jié)果相比有一個負(fù)向偏差，基質(zhì)偏差隨樣品Na+濃度的增加而增大。

圖3 使用BW301測試時Na+的t檢驗結(jié)果

圖4 使用BW301測試時Na+的基質(zhì)偏差結(jié)果

圖5是使用BW301測試電解質(zhì)分析儀和生化分析儀時Cl-的t檢驗結(jié)果，圖6是使用BW301測試電解質(zhì)分析儀和生化分析儀時Cl-的基質(zhì)偏差結(jié)果。從圖5和圖6可以看出:使用水溶液基質(zhì)的BW301在不同濃度下分別測試水溶液基質(zhì)標(biāo)定的電解質(zhì)分析儀和人血清基質(zhì)標(biāo)定的生化分析儀的Cl-結(jié)果(t檢驗，n=6；***，p<0.000 1)，其中Cl-標(biāo)準(zhǔn)值為80 mmol/L時的p值為0.448>0.01 ,Cl-標(biāo)準(zhǔn)值為100 mmol/L時測定Cl-的p值為0.074>0.01,不具有統(tǒng)計學(xué)差異，可以忽略基質(zhì)效應(yīng)的影響。其他濃度下p值均<0.000 1，具有統(tǒng)計學(xué)差異，有明顯的基質(zhì)效應(yīng)，電解質(zhì)分析儀與生化分析儀的測試結(jié)果相比有一個負(fù)向偏差。基質(zhì)偏差隨樣品Cl-濃度的增加而減小。

圖5 使用BW301測試時Cl-的t檢驗結(jié)果

圖6 使用BW301測試時Cl-的基質(zhì)偏差結(jié)果

圖7 使用GBW(E)測試時K+的t檢驗結(jié)果

圖8 使用GBW(E)測試時K+的基質(zhì)偏差結(jié)果

圖7、圖8分別是使用GBW(E)測試電解質(zhì)分析儀和生化分析儀時K+的t檢驗結(jié)果和基質(zhì)偏差結(jié)果。從圖7和圖8可以看出:使用人血清基質(zhì)的GBW系列標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)在不同濃度下分別測試水溶液基質(zhì)標(biāo)定的電解質(zhì)分析儀和人血清基質(zhì)標(biāo)定的生化分析儀的K+結(jié)果(t檢驗，n=6；***，p<0.000 1)，當(dāng)K+的標(biāo)準(zhǔn)值為7.02時，p值為0.762(>0.01)不具有統(tǒng)計學(xué)差異，可以忽略基質(zhì)效應(yīng)的影響;其他濃度的p值均<0.000 1，具有統(tǒng)計學(xué)差異，有明顯的基質(zhì)效應(yīng)，電解質(zhì)分析儀與生化分析儀的測試結(jié)果相比有一個負(fù)向偏差。基質(zhì)偏差隨樣品K+濃度的增加而增大。

圖9是使用GBW(E)測試電解質(zhì)分析儀和生化分析儀時Na+的t檢驗結(jié)果，圖10是GBW(E)測試電解質(zhì)分析儀和生化分析儀時Na+的基質(zhì)偏差結(jié)果。從圖9和圖10可以看出使用人血清基質(zhì)的GBW系列標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)在不同濃度下分別測試水溶液基質(zhì)標(biāo)定的電解質(zhì)分析儀和人血清基質(zhì)標(biāo)定的生化分析儀的Na+結(jié)果(t檢驗，n=6；***，p<0.000 1)，具有統(tǒng)計學(xué)差異，具有明顯的基質(zhì)效應(yīng)。電解質(zhì)分析儀與生化分析儀的測試結(jié)果相比有一個負(fù)向偏差，基質(zhì)偏差隨樣品Na+濃度的增加而增大。

圖9 使用GBW(E)測試時Na+的t檢驗結(jié)果

圖10 使用GBW(E)測試時Na+的基質(zhì)偏差結(jié)果

圖11是使用GBW(E)測試電解質(zhì)分析儀和生化分析儀時Cl-的t檢驗結(jié)果，圖12是GBW(E)測試電解質(zhì)分析儀和生化分析儀時Cl-的基質(zhì)偏差結(jié)果。從圖11和圖12可以看出使用人血清基質(zhì)的GBW系列標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)在不同濃度下分別測試水溶液基質(zhì)標(biāo)定的電解質(zhì)分析儀和人血清基質(zhì)標(biāo)定的生化分析儀的Cl-結(jié)果(t檢驗，n=6；*，p<0.01；***，p<0.000 1)，其中Cl-標(biāo)準(zhǔn)值為113.2 mmol/L時的p值為0.011 5>0.01，其他濃度下p值均<0.01，具有統(tǒng)計學(xué)差異，具有明顯的基質(zhì)效應(yīng)。當(dāng)Cl-標(biāo)準(zhǔn)值≤113.2 mmol/L時電解質(zhì)分析儀與生化分析儀的測試結(jié)果相比有一個正向偏差，當(dāng)Cl-標(biāo)準(zhǔn)值為133.5 mmol/L時電解質(zhì)分析儀與生化分析儀的測試結(jié)果相比有一個負(fù)向偏差?；|(zhì)偏差隨樣品Cl-濃度的增加而減小。

圖11 使用GBW(E)測試時Cl-的t檢驗結(jié)果

圖12 使用GBW(E)測試時Cl-的基質(zhì)偏差結(jié)果

綜上結(jié)果分析，結(jié)合圖1、圖2、圖7、圖8，電解質(zhì)分析儀與生化分析儀的測試結(jié)果相比，基質(zhì)偏差隨樣品K+濃度的增加而增大。結(jié)合圖3、圖4、圖9、圖10，電解質(zhì)分析儀與生化分析儀的測試結(jié)果相比，基質(zhì)偏差隨樣品Na+濃度的增加而增大。結(jié)合圖5、圖6、圖11、圖12，電解質(zhì)分析儀與生化分析儀的測試結(jié)果相比，基質(zhì)偏差隨樣品Cl-濃度的增加而減小。

4 討 論

電解質(zhì)分析儀和生化分析儀的測試結(jié)果表明基質(zhì)效應(yīng)引起的偏差隨著測試樣品K+和Na+濃度的增加而增大，隨著測試樣品Cl-濃度的增加而減小。

使用水溶液基質(zhì)電解質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)作樣品和使用人血清基質(zhì)電解質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)作樣品分別測試水溶液基質(zhì)標(biāo)定后的電解質(zhì)分析儀和人血清基質(zhì)標(biāo)定后的生化分析儀的測試結(jié)果所表現(xiàn)出的基質(zhì)效應(yīng)引起的偏差變化趨勢是一樣的。使用電解質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)驗證電解質(zhì)分析儀和生化分析儀的系統(tǒng)示值誤差時需要保持基質(zhì)的一致性，基質(zhì)不一致時需要根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)支撐在校準(zhǔn)曲線里做修正。

綜上所述，水溶液基質(zhì)校準(zhǔn)品與人血清基質(zhì)校準(zhǔn)品相比較而言，后者的基質(zhì)更接近于新鮮人血清(臨床標(biāo)本)。雖然人血清基質(zhì)定標(biāo)液在制備過程中經(jīng)過過濾、透析或離子交換、添加劑等預(yù)處理后，其基質(zhì)與新鮮人血清基質(zhì)也略有差異，但相比于水溶性基質(zhì)更令人滿意。目前JJG 1051—2009 《電解質(zhì)分析儀檢定規(guī)程》只聲明適用于采用離子選擇電極法測定K+、Na+、Cl-離子濃度的醫(yī)用電解質(zhì)分析儀的首次檢定、后續(xù)檢定和使用中檢驗，規(guī)程中規(guī)定了使用人血清無機(jī)成分電解質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)測試示值誤差項目的方法和范圍，3個檢測項目示值誤差的設(shè)定范圍均為±4.0%[4]，如表1所示，使用人血清基質(zhì)電解質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)測試單獨的電解質(zhì)分析儀時由基質(zhì)效應(yīng)引起的基質(zhì)偏差帶來的示值誤差很多項目指標(biāo)超過±4.0%，希望未來電解質(zhì)分析儀檢定規(guī)程的修訂應(yīng)進(jìn)一步考察基質(zhì)效應(yīng)對檢定結(jié)果的影響，研制出不同基質(zhì)的電解質(zhì)國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)時，應(yīng)依據(jù)ISO 17511的規(guī)定嚴(yán)格考察標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的互換性[5]。

表1 結(jié)果分析 mmol·L-1

檢定過程中，應(yīng)根據(jù)臨床的實際使用情況，在驗證電解質(zhì)分析儀和生化分析儀電解質(zhì)模塊系統(tǒng)示值誤差時應(yīng)選擇與儀器定標(biāo)基質(zhì)一致或接近的電解質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，盡可能真實地反映儀器示值誤差。與此同時，由于基質(zhì)效應(yīng)的存在，在實際檢定過程中線性誤差很容易超出規(guī)程中的技術(shù)范圍，建議規(guī)程修訂時采用線性相關(guān)性代替線性誤差指標(biāo)，這樣可以有效避免基質(zhì)效應(yīng)對線性誤差的影響，儀器的線性相關(guān)性指標(biāo)的應(yīng)用比線性誤差更廣泛也更符合臨床實際情況[6]。另外基質(zhì)效應(yīng)的存在給臨床電解質(zhì)分析儀的室內(nèi)比對和室間質(zhì)評的評價增加了難度[7]，測試臨床樣本時應(yīng)注意調(diào)整電解質(zhì)分析儀器的不同基質(zhì)校準(zhǔn)狀態(tài)，選擇與樣本相對應(yīng)基質(zhì)標(biāo)定后的儀器進(jìn)行測試對于電解質(zhì)濃度的準(zhǔn)確判斷更具有診斷意義。

5 結(jié) 語

本文從多種角度研究了電解質(zhì)分析儀檢定過程中的基質(zhì)效應(yīng)，并對基質(zhì)效應(yīng)的變化規(guī)律進(jìn)行了初步的探索。研究發(fā)現(xiàn)電解質(zhì)分析儀與生化分析儀的測試結(jié)果相比顯示基質(zhì)偏差的變化規(guī)律：基質(zhì)偏差隨著樣品K+和Na+濃度的增加而增大，隨著樣品Cl-濃度的增加而減小;同時發(fā)現(xiàn)K+、Na+、Cl-在特定濃度范圍內(nèi)的基質(zhì)偏差較小，甚至可以忽略。此發(fā)現(xiàn)對于研制基質(zhì)效應(yīng)影響比較小的電解質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和根據(jù)基質(zhì)偏差的變化規(guī)律制定準(zhǔn)確的電解質(zhì)分析儀器的室內(nèi)比對結(jié)果的精準(zhǔn)系列修正值是一個啟發(fā)。另外電解質(zhì)分析儀檢定過程中基質(zhì)效應(yīng)還有其它影響因素，比如不同基質(zhì)成分的非分析物質(zhì)對分析物參與反應(yīng)的影響、試劑的組成成分、測試方法的原理等[8]，至于其作用機(jī)制如何尚需進(jìn)一步的研究驗證。

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