血气分析仪与自动生化分析仪检测开颅术后儿童电解质的对比分析

陈光强 达瓦 孙秀梅 徐 明 周建新

1）首都医科大学附属北京天坛医院，北京100070 2）拉萨市人民医院，西藏 拉萨850000

对于开颅术后患者，电解质紊乱是常见并发症［1］，其中钠离子是细胞外液的主要阳离子，对维持细胞外液的渗透压起重要作用。血钠正常生理水平为135～145 mmoL/L，低钠血症患者会出现恶心、呕吐、乏力，严重时还会导致意识障碍，高钠血症也会出现精神症状，同时血钠水平波动过快也会导致并发症，如血钠水平升高过快会导致渗透性脱髓鞘综合征，而降低过快会造成脑水肿，尤其对于神经外科患者，血钠异常波动会导致不良预后［2］。钾离子主要分布细胞内液，对维持心肌和神经肌肉活动至关重要，正常生理水平为3.5～5.5 mmoL/L，严重高钾和低钾血症都会导致心律失常，甚至心跳骤停［3］。因此，临床工作中需定期监测患者电解质以指导电解质的摄入从而维持水电解质平衡。目前，监测电解质的最常用的方法分为两种，间接和直接离子选择电极法［4］，两种方法的原理均是基于不同类型和不同浓度的离子可使离子选择电极产生不同的电极电位，通过测量参比电极和测量电极之间的电位变化从而定量分析标本中离子浓度，区别在于间接法测量前需要将血浆（或血清）样品进行稀释，而直接法则直接测量完整未稀释的血样［5］。医院中心实验室的自动生化分析仪采用的是间接法，而直接法多用于床旁监测分析仪，如血气分析仪。近年来血气分析仪在重症监护室、急诊室和手术室等到广泛应用，其不但可以提供酸碱度、二氧化碳分压和氧分压等指标，还能够测量离子、血红蛋白、肌酐水平等，减少血液标本的浪费；此外，与位于中心实验室的自动生化分析仪相比，血气分析仪减少了运输环节，可在科室内直接进行检测，操作简单且耗时短，可为临床医师快速提供信息以便提出针对性治疗，尤其适用于病情变化迅速的急危重患者［6］。但目前研究发现在不同人群中血气分析仪与中心实验室监测的电解质水平具有一定差异，给临床工作者造成了困扰［7-20］。

本研究前瞻性观察并应用血气分析仪和自动生化分析仪监测神经外科术后患儿的钠和钾离子水平，以评价两种方法检测数据的一致性，从而指导临床医师日常工作中两种测量方式是否可以互相替代。

1 资料和方法

1.1 一般资料 前瞻性观察2019-09—2020-08 收治于首都医科大学附属北京坛医院重症医学科需监测动脉血气分析并需使用自动生化分析仪监测电解质的神经外科开颅术后儿童患者（年龄＜18 岁），共连续纳入100 例患者。收集患者近期实验室检查中总蛋白、白蛋白和甘油三酯水平，不需要格外干预采集其他血液样本。其中男47 例，女53 例；年龄1～18（6.9±4.9）岁；总蛋白水平（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 标本采集和检测 临床护士按照标准程序进行使用动脉采血器（BD PresetTM3 mL动脉采血器）进行动脉采血3 mL，其中2 mL动脉血立即注入含有乙二胺四乙胺二钾（K2EDTA）的抗凝真空管内，余1 mL密封于动脉采血器内并立即使用血气分析仪（GEM Primier 3000）进行自动分析并打印报告，一般于10 min内可完成。装有2 mL动脉血的抗凝真空管立即通过气动物流传输系统传输到检验科，检验科进行标本接收后，使用自动生化分析仪（雅培CIL6200）检测血清钠和钾离子浓度，一般于60 min 内可以完成检测并发布报告。血气分析仪和自动生化分析仪均按照标准在规定时间内进行校准，保证测量结果的准确性。

1.3 收集指标 记录血气分析仪和自动生化分析仪报告的血清钠和血清钾水平。

1.4 统计学方法 采用软件SPSS 20.0 进行统计分析，计量资料采用均数±标准差（±s）表示。使用配对样本t 检验比较两种方法检测血钠和血钾水平的差异，并使用Pearson相关系数评价变量之间的相关性。应用Bland-Altman分析法分析两种方法监测的血钠和血钾的一致性，在Bland-Altman 分析法的散点图中，标注两者差值的均值以及均值±1.96倍标准差的可信区间［21］。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两种方法检测血钠一致性和相关性 自动生化分析仪检测的钠离子水平为126.3～184.0（139.5±8.8）mmol/L，血气分析仪检测为123.0～179.0（137.2±8.5）mmol/L，两种方法比较有显著性差异（P＜0.001），血钠水平的最大差异为8 mmol/L，最小为0（表1）。两方法检测的血钠水平呈显著正相关（r=0.996，P＜0.001），回归方程为Y＝0.935X+6.890（图1）。Bland-Altman 分析法提示两种方法检测血钠水平差值的均值为 2.2 mmol/L，95%的可信区间为 6.7～2.2 mmol/L（图1）。

2.2 两种方法检测血钾一致性和相关性 自动生化分析仪检测的100 例患儿血钾离子水平为2.5～5.2（4.0±0.4）mmol/L，血 气 分 析 仪 检 测 为2.0～4.7（3.7±0.4）mmol/L（表1），两种方法比较有显著性差异（P＜0.001），血钾水平的最大差异为0.97 mmol/L，最小为0，两方法检测的血钾呈正相关（r=0.859，P＜0.001），回归方程为Y＝0.825X+0.463（图2）。Bland-Altman 分析法提示两种方法检测血钾水平的差值的均值为 0.2 mmol/L，95%的可信区间为（ 0.6～0.2 mmol/L）（图2）。

表1 血气分析仪和自动生化分析仪检测的钠和钾水平Table 1 The level of sodium and potassium measured by blood gas analyzer and automatic biochemical analyzer

图1 血气分析仪和自动生化分析仪检测血钠相关性和一致性 A示血气分析仪和自动生化分析仪检测血钠相关性，Pearson相关系数为0.996（P＜0.001）；B 示血气分析仪和自动生化分析仪检测血钠的一致性分析的散点图，实线代表差异的均值为2.2 mmol/L，虚线代表均值±1.96倍标准差的95%可信区间为 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

图2 血气分析仪和自动生化分析仪检测血钾相关性和一致性 A示血气分析仪和自动生化分析仪检测血钾相关性，Pearson相关系数为0.859（P＜0.001）；B 示血气分析仪和自动生化分析仪检测血钾的一致性分析的散点图，实线代表差异的均值为 0.2 mmol/L，虚线代表均值±1.96倍标准差的95%可信区间为 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 讨论

本研究观察了两种不同方法和设备（即血气分析仪和自动生化分析仪）检测血钠和血钾水平的一致性，结果发现两种不同方法检测的血钠和血钾水平具有明显的相关性（r=0.996和r=0.859）；一致性分析示不同方法检测的血钠水平差异（95%的可信区间）为2.2 mmol/L（ 6.7～2.2 mmol/L），血钾的差异（95%的可信区间）为 0.2 mmo/L（ 0.6～0.2 mmol/L）。

临床上监测电解质最常用的方法是依赖中心实验室的自动生化分析仪，但血液采集、传送、分析及报告等多个环节导致耗时相对较长。然而重症患者病情往往变化迅速，快速的实验室检查结果有助于缩短诊治时间并及时采取有效的治疗措施。目前多种品牌血气分析仪均可合并检测酸碱度、氧分压、二氧分压及电解质等多种临床指标，由于其操作简单、可快速获得分析结果的特点，在ICU、急诊和手术中逐渐得到广泛的应用［6］。神经外科术后患儿易出现电解质紊乱，调节电解质的水平时也不宜过快，因此，临床需要多次监测电解质水平，可能会在不同的时间使用不同的方法检测，以便获得更充分的检查结果并避免浪费不必要的血液。此外，对于病情变化迅速的病人需在床旁依赖于血气分析结果快速评估病情变化，但这些前提必须建立血气分析仪测量结果与自动生化分析仪具有良好的一致性。目前对于观察两种不同仪器测量的电解质结果的一致性存在争议，部分研究认为二者差异较大，不能在临床上互相替代［7-16］；也有研究证实二者差异在可接受范围内［17-20］，对临床工作产生一定困扰。但大部分数据来源于回顾性，几篇前瞻性的研究同样得出矛盾的结果［14-19］，在儿童中应用的研究相对更少［16］，难以得到可靠的结果。因此本研究前瞻性观察了100 例神经外科术后患儿应用两种方法检测的电解质水平，结果发现，血气分析仪检测的电解质结果与自动分析仪结果呈正相关（钠离子r=0.996，钾离子r=0.859），两个变量之间的关系强度是可以接受的。一致性分析显示两种方法测量钠离子水平的整体差异为 2.2 mmol/L，钾离子水平的差异为 0.2 mmol/L，与既往报告相似（钠离子水平差异 1.63 mmol/L，钾离子水平 0.25 mmol/L）［11-12］。美国CLIA1988指南接受钠离子水平目标值相比的差异在4 mmol/L以内，而钾离子水平的差异为0.5 mmol/L［21-22］。本研究中两种测定方式结果之间的平均差异的绝对值均在美国CLIA 1988 指南给出的范围内。但进一步考虑到个体差异，其中25%患者的钠离子水平差异绝对值高于4 mmol/L，10%患者的钾离子水平差异高于0.5 mmol/L，尤其对于钠离子水平的差异，最大差异值可达8.0 mmol/L，而对于低钠血症患儿，24 h 血钠水平上升不宜超过8.0 mmol/L，避免出现渗透性脱髓鞘综合征［23］；同样高钠血症患儿也不宜过快降低血钠水平，避免出现脑水肿现象，因此考虑个体内差异时，两种测量方式的差异钠离子水平还是具有一定临床意义，需要引起重视。但对于钾离子水平，两种测量方式差异相对可以接受，但也需警惕个别异常值。

与既往研究相似，血气分析仪测量的电解质水平大部分情况下低于自动生化分析仪的测量结果（本研究中血气分析仪测量的81%患者的钠离子水平，92%患者的钾离子水平低于自动生化分析仪）［8-20］。既往研究提示导致两种方法存在差异的主要原因包括检测仪器和原理不同、样品运输、采血器中使用不同类型的肝素等［24-25］。首先，由于两者测量的技术原理不同，自动生化分析仪采用间接的离子选择电极测量技术，在测量前需对血液样本进行稀释，如果血液样本中的固体成分（如蛋白、血脂等）异常升高，在间接法测量电解质对样本进行稀释时会导致单位血浆含水量减少，从而导致假性低钠血症，此时建议应用直接法进行测量电解质。既往研究也发现白蛋白和甘油三酯会导致两种方法测量电解质存在差异［26-27］。本研究为避免过度干预临床治疗，未同时收集相关数据，但收集了患者研究近期内（3 d 内）的总蛋白、白蛋白和甘油三酯水平，大部分位于正常范围内，对直接法和间接法的测量差异影响可能不大。其次，血气分析时需要保证血液不能凝固，早期研究使用的是液体肝素钠作为抗凝剂［16］，会导致血液样本稀释的同时液体肝素还会直接与阳离子结合，导致测量结果偏低［28］。目前NCCLS指南推荐可靠的方法是采用电解质平衡化的固体冻干粉肝素血气针，本研究中采用的血气针即为美国BD公司生产该类型血气针，可避免抗凝剂导致的误差。此外，自动生化分析仪具有相应成熟的性能验证和质量体系保证检验结果的准确与可靠，但血气分析仪尚无可靠的验证体系，可能导致结果存在部分差异，以上解释也可能是导致本研究两种测量方法存在差异的原因。

应用血气分析仪检测血钠和血钾水平与中心实验室应用的自动生化分析仪结果呈明显正相关，但二者之间仍存在一定差异，尤其对于血钠水平，无法完全互相替代检测结果，以防止其偏差的实验室结果对临床带来误导。但血气分析仪快速得出的实验结果对患者的病情评估仍有一定临床意义，需谨记大部分情况下血气分析仪测量结果低于中心实验室的自动分析仪检测结果。