质控图在测定血液中乙醇含量时的应用

刘玉波,王爱民,陈顺琴,黄 江,王 杰,罗 鹏*,朱发泽

(1.贵州医科大学 法医学院,贵阳 550004;2.贵州医科大学 法医司法鉴定中心,贵阳 550004)

乙醇是一种脑脊髓功能障碍性毒物,对脑脊髓的结构和功能具有严重的损害作用。研究表明,饮酒后,由于乙醇的麻醉作用,人的中枢神经活动会变得迟钝,并延及运动神经和末梢神经,使手足活动迟缓,生理机能减退,视力、听力等感知能力下降[1]。长期大量饮酒会造成心、脑、肝、肾、周围神经的损害,并出现乙醇中毒,幻觉、人格障碍等精神症状[2]。近年来,酒后驾车和乙醇中毒事件日益增多,人体中乙醇含量的测定是诊断和治疗乙醇中毒性疾病及对酒后引发的交通事故和刑事案件分析裁定的重要依据。我国交通法规定,驾驶员在其血液中乙醇质量浓度为0.20～0.80 g·L－1时的驾驶行为为酒后驾车,乙醇质量浓度不小于0.80 g·L－1的驾驶行为为醉酒驾车。“酒驾”“醉驾”是当前道路交通事故的主要肇事原因之一,也是备受人们关注的热点之一,每年因“酒驾”或“醉驾”引发的交通事故屡见不鲜。因此,血液中乙醇含量的准确测定显得尤为重要。

血液中乙醇含量的测定方法主要有GA/T 1073－2013《生物样品血液、尿液中乙醇、甲醇、正丙醇、乙醛、丙酮、异丙醇和正丁醇的顶空-气相色谱检验方法》[3]、GA/T 842－2019《血液酒精含量的检验方法》[4]及GB 19522－2010《车辆驾驶人员血液、呼气酒精含量阈值与检验》[5],相关文献研究也特别多[6-14]。以上方法均采用标准曲线法定量,一旦标准曲线失效,检测系统也会失效,而质控图作为核查检测系统有效性的方法之一[15-20],具有直观、简便的特性,主要用于评估检测数据是否处于受控状态,在分析测试的质量控制中应用极为广泛,但还未发现其在血液中乙醇含量测定的质量控制中应用的报道。鉴于此,本工作建立了血液中乙醇含量测定的质控图,以期为相关检测的质量控制提供参考。

1 试验部分

1.1 仪器与试剂

Bruker Scion-456型气相色谱仪,配有氢火焰离子化检测器(FID)、SHS-40 型自动顶空进样器、20 mL顶空瓶;GA-2000A 型低噪声空气泵;SPH-300型高纯氢气发生器;ME 204型电子分析天平;Direct-Q®3UV 型超纯水系统。

乙醇标准储备溶液:10 g·L－1,介质为水。

乙醇标准溶液系列:质量浓度分别为0.1,0.2,0.4,0.8,1.0,2.0,3.0 g·L－1,于4 ℃保存。

叔丁醇内标溶液:40 mg·L－1,称取叔丁醇0.04 g,用水溶解并定容至1 L 容量瓶中,配制成质量浓度为40 mg·L－1的叔丁醇内标溶液。

乙醇质控溶液:取10 g·L－1的乙醇标准储备溶液1.0 mL,置于10 mL 容量瓶中,用水稀释至刻度,得1.0 g·L－1的乙醇质控溶液。

叔丁醇为分析纯;试验用水为去离子水。

1.2 仪器工作条件

1)自动顶空条件 炉温65 ℃;样品瓶加热平衡时间10 min,定量环温度105 ℃,传输管线温度110℃;加压时间0.1 min,定量环充满时间0.1 min,定量环平衡时间0.1 min,进样时间1 min,进样量1 mL。

2)气相色谱条件 DB-ACL1色谱柱(30 m×0.32 mm,1.8μm);进样口温度150 ℃;分流进样,分流比为5∶1;载气为氮气,纯度大于99.999%;流量2.0 mL·min－1;检测器温度250℃;尾吹气流量25 mL·min－1,氢气流量35 mL·min－1,空气流量300 mL·min－1。柱升温程序:初始温度40 ℃,保持5 min;以60 ℃·min－1速率升温至100 ℃,保持3 min。

1.3 试验方法

分别取乙醇标准溶液系列0.1 mL,置于20 mL顶空瓶中,再加入0.5 mL 叔丁醇内标溶液,盖上瓶盖,迅速用封口钳将其密封,混匀,按仪器工作条件测定,同时测定乙醇质控溶液。

按照试验方法分析乙醇标准溶液系列和乙醇质控溶液,连续试验20 d。按照GA/T 842－2019绘制标准曲线,结果显示,乙醇的质量浓度在0.1～3.0 g·L－1内与其对应的峰面积与叔丁醇峰面积比值呈线性关系,其他线性参数和质控数据见表1。

表1 线性参数和质控数据Tab.1 Linearity parameters and quality control data

2 结果与讨论

2.1 色谱行为

按照仪器工作条件对含40 mg·L－1叔丁醇和1.0 g·L－1乙醇标准溶液进行分析,乙醇与叔丁醇的色谱图见图1。

图1 乙醇和叔丁醇的色谱图Fig.1 Chromatogram of ethanol and tert-butyl alcohol

2.2 质控数据可靠性的检验

2.2.1 数据频率分布图

以每组4个数据的设定将质控数据按照从小到大顺序分成5组,以最大值、最小值和组距确定组界限值。其中最大值和最小值为1.032,0.952 g·L－1,以极差与组数的比值计算组距(0.016 g·L－1),以最小值0.952 g·L－1减去0.000 5 g·L－1确认第1组组界下限。将乙醇质控结果落在每组内的个数定为频数,频数与总次数的比值定为频率。各组含量范围、频数和频率结果见表2。

表2 质控数据频率分布表Tab.2 Frequency distribution of quality control data

以组号为横坐标,其对应的频率为纵坐标绘制频率分布图,结果见图2。

图2 频率分布直方图Fig.2 Frequency distribution histogram

由图2可知,乙醇质控数据的分布呈现中间多两边少的规律,在平均值附近的组出现的频率高,与平均值相差较大的组出现的频率低,说明质控数据的分布既具有分散性又具有集中趋势的特点,符合误差分析要求,可以用来绘制血液中乙醇测定的质控图。当质控数据量足够大时,频率分布曲线将接近于一条平滑曲线,频率分布也更趋近于正态分布。

2.2.2 相对误差

计算与平均值相差较大的3 个数据0.966,0.952,1.032 g·L－1的相对误差,其绝对值均小于5%,表明所有质控数据均满足GA/T 842－2019的乙醇含量测定要求。说明20组质控数据均是可靠的,可以用于质控图的绘制。

2.2.3 质控图的绘制

以贝赛尔公式计算标准偏差(s),控制上限(UCL)、控制下限(LCL)、警告上限(UWL)、警告下限(LWL)、中心线(CL)数值的计算公式分别为,所得结果分别为1.078,0.904,1.049,0.933,0.991 g·L－1,绘制的质控图见图3。

图3 质控图Fig.3 Quality control profile

2.2.4 质控数据质量的评价

将质控图分为6 个区域,由上到下分别为A、B、C、C、B和A 区,上、下A 区为UCL、LCL以外的区域,两个B 区为UCL 和UWL 之间及LCL 和LWL之间的区域,上、下C 区为UWL 和CL 之间及LWL和CL之间的区域。当质控数据处于以下8种情况时,属于异常状态:①至少1点落在A 区内;②连续9点处于CL同一侧;③连续14点中的相邻点呈上下交替分布;④连续6点呈递增或递减分布;⑤连续3点中有2点落在CL 同一侧的B区内;⑥连续5点中有4点落在CL同一侧的C 区以外;⑦连续8点落在CL 两侧且无一在B 区内;⑧连续15点落在CL 两侧的C 区内。当系列质控数据存在可疑情况①时,说明结果失控,应分析失控原因;存在可疑情况②、③、④时,说明检测系统存在系统误差,应从分析方法、仪器及其所属设备、试剂等方面查找误差来源;存在可疑情况⑤、⑥、⑦时,说明检测人员操作存在问题,需分析原因并重新试验;存在可疑情况⑧时,说明质控图所选数据不合理,应重新试验并建立质控图。如果系列质控数据不存在这8种异常情况,就说明结果不存在可疑情况,检测状态正常。

2.3 质控图的应用

在实际应用质控图时,发生了一起异常情况和一起结果失控的情况,本实验室及时分析了原因并采取了纠正措施,使检测结果重新恢复正常或受控状态。

1)结果异常情况 2019年4月连续10次的质控数据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 同一侧,属于异常情况②。应从分析方法、仪器及其所属设备、试剂等方面查找原因并采取纠正措施,同时还要对这段时间的试验数据进行验证,查看其相对误差的绝对值是否在5%范围内。

试验重新制作了标准曲线,并核查了仪器灵敏度以及氢气发生器、空气发生器等设备,结果发现氢气纯度不够,导致氢气和空气燃烧生成的氢火焰不能使目标物完全化学电离,信号响应偏低。因此,于2019年4月31日更换氢气发生器,经过10次连续考察,发现异常情况②已解决,检测结果恢复正常状态。

2)结果失控情况 2020年本实验室新进一名检测人员,在其能力考核阶段,测得血液中乙醇的质控结果为0.891 g·L－1,低于LCL,继续进行3次重复检测,所得结果分别为0.901,0.876,0.789 g·L－1,又进行了人员比对试验,该新进人员和老员工的检测结果分别为0.893,0.875 g·L－1,均处于失控状态。对仪器及其所属设备、试剂等进行了核查,结果发现该新进人员在配制乙醇质控溶液时未检查乙醇标准储备溶液的有效期,误用了已过期的乙醇标准储备溶液,进而导致质控结果的失控,后重新配制了乙醇标准储备溶液,质控结果恢复可控状态。

3 结语

质控图在血液中乙醇含量检测的质量控制中发挥了重要作用:可直观判定分析过程是否处于受控状态;能及时发现实验过程中存在的数据波动情况,进而判断是否存在因人员变动、技术更新、试剂更换、操作失误、仪器或其所属设备状态异常等出现的误差,保证结果的准确可靠性;可减少方法核查时造成的时间及试剂的耗费,及时发现试验过程中存在的问题并采取纠正措施加以控制。因此,可将该质控图推广至化学实验室的相关定量分析中,以提高实验室的质量管理水平。