皮试仪在β－内酰胺类抗生素过敏试验中的临床应用进展

张升平，牟灵英，唐红梅，代会贞，杨寒冰

（1.潍坊医学院 护理学院，山东 潍坊 261031；2.潍坊医学院附属医院 急诊科）

β－内酰胺类抗生素是目前临床应用最广泛的一类抗生素［1］，包括青霉素及其衍生物、头孢菌素、单酰胺环类、碳青霉烯类和青霉烯类酶抑制剂等。此类抗生素具有杀菌活性强、毒性低、适应证广及临床疗效好的优点，但在临床应用过程中，发生过敏反应的概率较高［2］。据欧洲过敏反应监测网络的报道：2002－2010年，青霉素、阿莫西林、头孢菌素类药物引起的过敏反应在总的药物引起的严重不良反应中占42.6%［3－4］；在严重不良反应中，过敏性休克危害最大。临床上通常采用药物过敏试验的方法来降低抗生素过敏反应的发生率，过敏试验的常规方法为皮内注射法［5］。近年来，越来越多的医院和科室使用皮试仪进行药物过敏试验［6－8］，并且由于其无创、无痛、简便、高效的优点得到了患者和医护人员的广泛认可。现将皮试仪在β－内酰胺类抗生素过敏试验中的临床应用进展综述如下。

1 皮试仪简介

1.1 发展历程 我国于1958年诞生了第一台利用药物电子渗透原理制成的青霉素皮试仪［9］。早期的青霉素皮试仪采用的是直流电导入技术，因药液滴在重复使用的纱布上，而使药物的渗透性受到一定的影响［10］，且适用范围仅为青霉素皮肤过敏试验（简称皮试）。随着医学技术的发展，特别是在1999年10月的全国青年科技工作者大型护理学术年会暨第四届护理科技进步奖大会上，皮试仪的研发人员与相关专家就皮试仪的临床应用价值、市场上出现的问题和相关的改进意见进行了深入探讨［11］，之后皮试仪得到了迅速的发展。目前，临床上普遍使用的皮试仪有两种：上海伊部电器有限公司生产的QY－1A系列青霉素过敏快速皮试仪和广州伟杰科技发展有限公司生产的华康牌快速过敏皮试仪。另外还有一种由中国中医科学院中医基础医学研究所研制的ZY－1型多功能快速过敏皮试仪，它可以对中药注射剂进行皮试［12］。

1.2 结构 皮试仪的结构主要包括脉冲发生器、内置电源、皮肤电极、微电脑自动控制系统。脉冲发生器提供离子导入的动力；内置电源为备用电源在无交流电时使用；皮肤电极作为输出端绑于受试部位，将离子导入皮肤；微电脑自动控制系统进行智能控制，使皮试过程自动进行，并对整个过程进行监控，遇到故障马上报警。新型皮试仪不仅可以进行青霉素皮试，还可用于多种药物过敏试验，包括头孢类抗菌素、精制破伤风抗毒素、普鲁卡因等药物。

2 皮试仪使用原理

2.1 离子导入

2.1.1 导入途径 皮试仪是使用脉冲电场将药物离子或中性药物粒子经电极导入皮肤，导入途径有2个：一是经皮肤角质层和表皮进入真皮毛细血管内吸收；二是通过毛囊、皮脂腺和汗腺渗入皮肤［13］。其中离子导入皮肤的主要入口是汗腺管，这已经由有色金属粒子实验所证实［14］。这实际上是一个通过离子导入法进行透皮给药的过程［15］。

2.1.2 作用机制 （1）电场力作用：皮肤的角质层由不良导体角蛋白、不导电的脂质及导电的附属器（汗腺、毛囊、皮脂腺等）组成，电阻较大，但皮肤附属器占整个皮肤面积的比例比较小，而角质层下的细胞外液和血液含有电解质，具有高度的导电性。因此相对来说，角质层是几乎所有物质渗透进入皮肤的屏障［16］。当皮肤上加有电压后，皮肤电压主要是在角质层两侧产生电压差，这个由电场力形成的电压差即为药物通过皮肤转运的主要动力。在电场作用下，离子型药物通过导电性通道转运进入皮内，主要遵循化学电离理论。阳离子药物可由阳极排斥透过皮肤，阴离子药物可由阴极排斥透过皮肤［15］，中性粒子不直接受电场力的作用。（2）电渗作用［17］：当在皮肤上施加电流时，皮肤两侧液体将产生定向移动，这种现象叫做电渗作用［18］，又称之为电渗流。电渗流有利于离子或中性分子及大分子物质的孔道途径转运。这里的“孔道”是个广义的概念，包括毛囊、汗腺、皮脂腺等皮肤附属器，皮肤中结构缺损的部位等。就大分子物质而言，其扩散系数小，电渗流对大分子物质的影响显著［19］。（3）电流诱导：在离子导入过程中，诱导皮肤通透性增加［20］。最后，脉冲电流的使用又防止了皮肤在直流电场下发生极化的现象，有效避免了皮肤极化对抗电场的情况，使电流可以很好地透过皮肤。

2.2 试验药物 皮试仪利用脉冲电离子导入技术，通过正负两个电极通电，使电流在溶液中分布［21］，从而使带正电荷的正极吸收电子、吸引阴离子并排斥阳离子，带负电荷的负极释放电子、吸引阳离子并将阴离子斥入皮肤。青霉素在水中溶解后主要的致敏基团带负电荷，因此，在负极的青霉素致敏基团被斥入皮肤，而正极的基团则被吸引到电极上。负极为试验电极，在负极发生还原反应，溶液带负电，排斥阴离子。而正极为对照电极，在正极发生还原反应，溶液带正电，吸引阴离子排斥阳离子。试验电极上的青霉素致敏基团进入皮肤，用以检测患者是否存在药物过敏反应；而对照电极则是非致敏离子进入皮肤，其他条件一致，形成对照。两个电极因为通电吸引大量带异种电荷的离子，通电结束后仍可黏附在电极上，因此须及时清理电极，防止对皮试效果产生影响。

3 试验液的相关参数

3.1 试验液的溶媒 最早最常用的皮试液溶媒是5%的葡萄糖溶液，因其可以减轻皮试时的疼痛感而被广泛应用。但后经研究［22］证实，青霉素在5%的葡萄糖溶液中极易分解，故而被放弃使用。之后，临床上应用无菌注射用水或生理盐水进行皮试液的配制。但有研究［23］发现，无菌注射用水因其渗透压较低，皮试时易出现局部水肿而表现为假阳性。因此，临床上传统皮试法多使用生理盐水配制皮试液。但使用皮试仪进行快速过敏试验时，若以生理盐水作为溶媒，可能导致试验电极竞争离子增多，从而显著降低药物的透皮转运［24］；同样对照电极也不宜使用生理盐水，因为对照电极得电子会使氯离子失电子形成氯气，在水溶液中形成具有强氧化性的次氯酸，会对皮肤产生腐蚀作用。因此，使用皮试仪进行皮肤试验时应选用注射用水作为溶媒。

实际上，皮试仪说明书中指出，头孢菌素类皮肤试验时，对照电极不使用药物；而厂家指导时建议使用药物。一般来说，由于对照电极只使用注射用水时，无离子电离，使负载过大，会导致两端电极集聚电荷过多，造成试验电极得电子产生超氧负离子自由基，对皮肤造成强烈刺激［25］，并出现假阳性反应；对照电极失电子产生氢离子和氧气，对皮肤也有较强刺激而导致假阳性反应。而在对照电极加药或者加生理盐水也可能发生药物或者氯化钠的电解反应。药物在对照电极发生失电子反应，形成阳离子和中性粒子。一方面可以减少酸的形成，从而使对照电极阳性反应降低；另一方面如果形成较多具有抗原决定簇的中性粒子甚至阳离子，会使这些粒子在对照电极被导入皮肤产生阳性反应。这两种作用相反，作用于不同药物产生的效果也不同。根据实际情况，我们认为在皮试仪使用过程中，青霉素皮试的对照电极只加水不加药，头孢菌素皮试的对照电极则应加药物。另外，一些研究［26］表明，某些头孢菌素的降解产物中含有阳离子及含有带头孢菌素的抗原决定簇R基团，可能导致试验电极发生假阴性反应以及对照电极产生阳性反应。青霉素皮试时对照电极用注射用水，头孢菌素皮试时对照电极用药物，可以杜绝以上情况的发生。

3.2 试验药液的浓度 传统皮试法中，青霉素试验液的浓度为200～500U／ml，头孢菌素试验液的浓度为250～500μg／ml。考虑到配制的便利性，200U／ml的青霉素试验液及500μg／ml的头孢菌素试验液应用最为普遍［27－29］。皮试仪试验液的配置方法与浓度则按厂方提供的建议：青霉素为10 000U／ml，头孢菌素为10 000μg／ml。韦敏燕等［30］的研究证实，将10 000U／ml的青霉素制剂加入药物电极后5min，皮肤内残药量达到与传统皮试方法相当的浓度，可见当青霉素浓度为10 000U／ml时其药物浓度适宜、消耗较少、起效时间较快。试验液浓度过高虽然可以节省时间，但容易造成浪费；反之，试验液浓度过低则会延长电渗时间，还可能达不到传统皮试法的浓度，造成皮试假阴性。韦敏燕等［31］的另一项研究结果证实，将浓度为10 000μg／ml的头孢菌素试验液离子导入5min后，皮肤内头孢唑啉钠存储量高于皮内注射0.1ml的500U／ml头孢菌素的皮肤残留量。目前尚未发现其他皮试仪试验液浓度的研究文献。

3.3 试验结果的判断

3.3.1 观察时间 传统皮试法要求注药后20min判断试验结果，才能得到较可靠的观察值；但皮试仪说明书中建议结果判断的观察时间为5min。尽管韦敏燕等［30－31］的研究证实，皮试仪导入药液5min后皮肤残药量满足传统皮试法要求，但这仅仅达到了皮肤试验的药液浓度标准，并不能代表可以缩短对机体反应的观察时间，即结果判断的时间。张燕等［32］也指出，快速过敏皮试仪观察时间为20min可以最大限度地降低皮试阳性漏诊率。

3.3.2 判断标准 由于缺乏权威证据的指导，目前对于皮试仪试验结果的判断标准，临床上普遍参考皮试仪说明书。但在临床工作中，我们发现尚存在一些难以判断的情况，如试验电极下的皮肤仅有红晕、周围无充血亦无臂部及全身反应时。对于此类情况，周望梅等［33］提出，若5min后电极下皮肤红晕不消失，可在另一侧前臂上重试1次，若重试结果与第1次相同，且红晕在5min后仍不消失者，可判断为阳性。

4 小结

目前，国外对于β－内酰胺类抗生素过敏试验的研究较少，因为国外的抗生素生产工艺较高、含杂质很少，尤其是头孢菌素在国外的临床应用中不需要进行过敏试验，只是强调有过敏史的患者不能应用。国外在药物过敏试验方面一直追求无痛和方便［34］，研究内容有划痕试验、IgE抗体检验等，但造价均较高，不利推广。我国研制的皮试仪是通过离子导入法透皮给药，在电流强度小于0.5mA时，不会对皮肤的生理结构造成损伤［35］，不仅符合无创、无痛、便捷的原则，而且费用较低。另外，皮试仪不仅可用于药物的过敏试验［12］，还可用于治疗，如局部药液导入治疗皮肤病等。当然，在皮试仪的使用过程中还存在一些问题：如皮试仪说明书中所规定的观察时间可能较短，导致假阴性率增加；试验药物水解后的哪种离子含有致敏基团及离子带电情况；皮试仪是否能将所有致敏基团都导入皮肤；皮试仪透皮导入是否使用了电致孔作用，是否会影响皮试结果；皮试仪对迟发性过敏反应的预测作用如何等，以上这些问题都有待我们进一步研究和探索。

［1］Moreno E，Macias E，Davila I，et al.Hypersensitivity reactions to cephalosporins［J］.Expert Opin Drug Saf，2008，7（3）：295－304.

［2］Torres M J，Blanca M.The complex clinical picture of beta－lactam hypersensitivity：Penicillins，cephalosporins，monobactams，carbapenems，and clavams［J］.Med Clin North Am，2010，94（4）：805－820.

［3］Renaudin J M，Beaudouin E，Ponvert C，et al.Severe drug－induced anaphylaxis：Analysis of 333cases recorded by the Allergy Vigilance Network from 2002to 2010［J］.Allergy，2013，68（7）：929－937.

［4］Macy E，Contreras R.Health care use and serious infection prevalence associated with penicillin “allergy”in hospitalized patients：A cohort study［J］.J Allergy Clin Immunol，2014，133（3）：790－796.

［5］刘连杏，黄芸香，唐慕贞，等.两种不同注射方法在皮内注射中的对比观察［J］.护理实践与研究，2010，7（14B）：29－30.

［6］吴冉冉，骆敏，王文珍.皮试仪与常规皮试假阳性率对比分析［J］.中国误诊学杂志，2011，11（22）：5398－5399.

［7］崔振坤.对快速过敏皮试仪皮试结束后观察时间点的探讨［J］.当代护士：学术版（中旬刊），2011，1（2）：92－93.

［8］魏玉莲.快速过敏皮试仪在骨科临床应用的观察与护理［J］.现代医药卫生，2010，26（11）：1731－1732.

［9］匿名.推介《QY－IA 青霉素过敏快速皮试仪》［J］.解放军护理杂志，2001，18（2）：29－30.

［10］魏福玲，邵爱琴，刘晓晨.快速过敏皮试仪的应用进展［J］.临床合理用药，2013，6（5）：172－173.

［11］王艳玲.华康®快速过敏皮试仪产品介绍［EB／OL］.［2014－08－16］.http：／／www.zbhaojian.com／news／html／465.html.

［12］赵玉斌，郝哲，谢雁鸣，等.多功能快速过敏皮试仪应用于药物过敏检测的临床效果评价［J］.中国中药杂志，2013，38（18）：3028－3030.

［13］孙晓玲，王冲，郭珍.华康YLM－Ⅱ型快速过敏皮试仪的使用与维护［J］.中国医疗设备，2011，26（1）：109－110.

［14］许景峰.药物经皮离子导入与皮肤电化学的研究进展［J］.解放军药学学报，2003，19（4）：283－285.

［15］Rawat S，Sudha V，Rakesh B，et al.Transdermal delivery by iontophoresis［J］.Indian J Pharm Sci，2008，70（1）：5－10.

［16］Badkar A V，Smith A M，Eppstein J A ，et al.Transdermal delivery of interferon alpha－2Busing microporation and iontophoresis in hairless rats［J］.Pharm Res，2007，24（7）：1389－1395.

［17］Delgado－Charro M B.Iontophoretic drug delivery across the nail［J］.Expert Opin Drug Deliv，2012，9（1）：91－103.

［18］Li S K，Peck K D.Passive and Iontophoretic transport through the skin polar pathway［J］.Skin Pharmacol Physiol，2013，26（4／5／6）：243－253.

［19］Guy R H，Kalia Y N，Delgado－Charro M B，et al.Iontophoresis：Electrorepulsion and electroosmosis［J］.J Control Release，2000，64（1／2／3）：129－132.

［20］Manabe E，Numajiri S，Sugibayashi K，et al.Analysis of skin permeation－enhancing mechanism of iontophoresis using hydrodynamic pore theory［J］.J Control Release，2000，66（2－3）：149－158.

［21］Kalia Y N，Naik A，Garrison J，et al.Iontophoretic drug delivery［J］.Adv Drug Deliv Rev，2004，56（5）：619－658.

［22］余永红.青霉素皮试及过敏反应浅析［J］.中国医药指南，2008，6（22）：75－76.

［23］邓少娟.不同溶媒对青霉素皮试结果的影响［J］.现代中西医结合杂志，2006，15（4）：466.

［24］王浩，侯惠民.LHRH离子电渗透皮给药系统的研究Ⅰ.LHRH的离子电渗透皮吸收［J］.中国医药工业杂志，2000，31（1）：3－7.

［25］廖端芳，黄红林，陈修.电解性氧自由基损伤血管内皮模型建立与应用［J］.医学研究通讯，2004，33（6）：24－25.

［26］胡敏，胡昌勤.LC－MS法分析头孢硫脒降解产物［J］.药学学报，2006，41（10）：1015－1019.

［27］葛海萍，王秋韵，陈娴洁.头孢菌素类药物皮试液浓度适度可行性研究［J］.护理研究，2009，23（增刊）：85－86.

［28］孙冉.头孢菌素类药物皮试亟待规范化［J］.中国现代药物应用，2013，7（3）：125－126.

［29］韩美芳，魏润新，宋荣芳.头孢菌素类药物皮肤敏感试验的探究［J］.中国药业，2010，19（21）：45－47.

［30］韦敏燕，吴传斌.青霉素钠离子导入经皮吸收的研究［J］.中国医药工业杂志，2010，41（7）：518－521.

［31］韦敏燕，吴传斌.头孢唑啉钠离子导入体内外透皮特性的研究［J］.中国药学杂志，2009，44（20）：1555－1559.

［32］张燕，张春红，刘聿秀.快速过敏皮试仪结果观察时间的探讨［J］.护理管理杂志，2012，12（8）：602－603.

［33］周望梅，杨佳彬，游杰.快速过敏皮试仪应用于药物皮试的平行自身对照观察［J］.护理学报，2010，17（6B）：58－59.

［34］Nelson H S，Lopez P，Curran－Everett D.Evaluation of a skin test device designed to be less painful［J］.J Allergy Clin Immunol，2012，130（6）：1422－1423.

［35］梁双.万古霉素经皮离子电渗透的实验研究［D］.天津：天津医科大学，2006.

［36］Yates A B.Management of patients with a history of allergy to beta－lactam antibiotics［J］.Am J Med，2008，121（7）：572－576.