微量元素檢測的方法學分析

準確檢測微量元素在人體中的含量是任何理論研究與臨床應用的前提和基礎，如果沒有準確地檢測，根本談不上研究與應用。雖然從20世紀70年代就開始了微量元素研究，但它畢竟是一個新興學科，檢測微量元素的手段還比較陳舊和落后，無論從采樣到測試前處理到測試直到結(jié)果分析都需專業(yè)人士來操作，步驟相當復雜，污染嚴重，且出結(jié)果時間長。這也正是醫(yī)院在人體微量元素檢測方面無法普及的重要原因之一。隨著醫(yī)療水平的不斷提高，微量元素與人體健康的關(guān)系得到了充分的認識，人們更加關(guān)心如何補充微量元素，如何排除有害元素。微量元素在人體內(nèi)是一個平衡過程，微量元素的缺乏和過量都會對人體產(chǎn)生不良影響。因此如何準確快速、方便地檢測人體微量元素含量就成為醫(yī)務工作者亟須解決的課題。

　　目前我國的各級醫(yī)療保健單位，尤其是婦幼保健單位、兒童醫(yī)院、綜合醫(yī)院等，已經(jīng)將人體元素（鉛、鋅、銅、鈣、鎂、鐵等）檢測作為常規(guī)項目。如何選擇一種適合的儀器，是醫(yī)院管理者在采購過程中面臨的首要問題。出于對病人健康的高度責任感和可能出現(xiàn)醫(yī)患糾紛的自我保護，選擇一種能夠準確而且規(guī)范的測量儀器最為重要；其次應考慮操作流程簡便性、設備使用安全性和穩(wěn)定性；還要考慮受檢者經(jīng)濟承擔能力和受影響程度，滿足其希望能夠又準又快又便宜地完成檢測的要求；最后，也要考慮到儀器利用率高，保證投資收益。

　　下面就微量元素檢測的方法學做一介紹

一  傳統(tǒng)的微量元素檢測的方法

　　目前可用于人體微量元素檢測的方法有：同位素稀釋質(zhì)譜法、分子光譜法、原子發(fā)射光譜法、原子吸收光譜法、X射線熒光光譜分析法、中子活化分析法、生化法、電化學分析法等。但在臨床醫(yī)學上廣泛應用的方法主要為生化法、電化學分析法、原子吸收光譜法這幾種。下面簡單介紹一下生化法、電化學分析法這兩種檢驗方法的主要特點：

1   生化法（鋅原卟啉法、雙硫腙法、其它比色法等）的特點：

l         用血量較大

l         需要前處理，操作復雜，澄清血清耗時長

l         檢測血清，而血清受近期飲食等因素影響極大，從而使數(shù)據(jù)缺乏客觀準確性

l         試劑成本較高

l         檢測元素種類受限制

l         靈敏度達不到臨床檢測的要求

l         重復性差

2   電化學分析法的特點：

（目前尚有部分基層醫(yī)院和非正規(guī)醫(yī)療機構(gòu)采用，常稱之為電位溶出法或溶出伏安法等）

l         儀器價格較低

l         可以用于痕量的測量，但誤差較大

l         測定多種元素時，重復性差

l         對環(huán)境和實驗人員污染嚴重

l         很難將保養(yǎng)到最佳條件

l         前處理極其繁雜耗時

l         整個實驗很難控制，結(jié)果非常不穩(wěn)定

　　雖然上述的兩種方法均可以在臨床測定人體微量元素中應用，但由于其自身的種種弊端，已基本被現(xiàn)代更先進、更準確的方法所取代。其中應用最為廣泛的是原子吸收光譜法。

二  原子吸收光譜分析法的介紹

　　所謂原子吸收光譜法(Atomic Absorption Spectroscopy ) 又稱為原子吸收分光光度法，通常簡稱原子吸收法（AAS），其基本原理為：從空心陰極燈或光源中發(fā)射出一束特定波長的入射光，在原子化器中待測元素的基態(tài)原子蒸汽對其產(chǎn)生吸收，未被吸收的部分透射過去。通過測定吸收特定波長的光量大小，來求出待測元素的含量。原子吸收光譜分析法的定量關(guān)系可用郎伯-比耳定律，A-abc來表示。a式中，A是吸收度，a是吸光系數(shù)，b是吸收池光路長度，c是被測樣品濃度。該法具有靈敏度高、精確高;選擇性好、干擾少;速度快，易于實現(xiàn)自動化;可測元素多、范圍廣;結(jié)構(gòu)簡單、成本低等特點，也正因為如此，該法的發(fā)展也相當迅速。

　　1955年，原子吸收光譜法誕生后，因其強大的生命力，迅速應用于分析化學的各個領域，國內(nèi)大規(guī)模的應用是在上世紀90年代開始，應用最廣泛的是冶金、地質(zhì)勘探、質(zhì)檢監(jiān)督、環(huán)境檢測、疾病控制等。原子吸收光譜分析法（AAS）在疾病控制中心更是作為“金標準”。隨著臨床醫(yī)學的進步，最近開始應用于醫(yī)療衛(wèi)生領域。原子吸收光譜分析在醫(yī)學上的應用，才使得正確檢測各種含量在ppm或ppb級的微量元素成為可能。目前，原子吸收光譜分析檢測微量元素在臨床中得到廣泛的應用,各大醫(yī)院均采用此方法,是徹底淘汰生化法（鋅原卟啉法、雙硫腙法、其它比色法等）、電化學法的首選方法。

1   原子吸收光譜儀的發(fā)展進程

　　原子吸收光譜分析法（AAS）所使用的儀器為原子吸收光譜儀或原子吸收分光光度計。目前國內(nèi)所見到的原子吸收光譜儀按照技術(shù)發(fā)展的水平，大致可分為三代：

第一代：單火焰原子吸收光譜儀（日立的Z500、 沈分廠的WYX-9004、華洋的AA2610、博暉的BH5100）

第二代：火焰原子吸收光譜儀+外置石墨爐（日立的Z180-80、興科天合公司的TH-AAS-Ⅰ、博暉的BH2100）

第三代：一體化的火焰+內(nèi)置石墨爐原子吸收光譜儀（此為當前的主流產(chǎn)品，國際上的所有的大公司和國內(nèi)的少數(shù)公司掌握此技術(shù)。（代表：日立公司的Z5000，島津公司的AA6800、PE公司的AA800、興科天合公司的TH-AAS-Ⅱ、Ⅲ、熱電公司的solaar S等）

　　原子吸收光譜儀按照原子化的方式不同可分為火焰原子吸收和石墨爐原子吸收，石墨爐原子吸收需要瞬間大電流，所以對系統(tǒng)的抗干擾等技術(shù)要求較高，為防止石墨爐對整個系統(tǒng)的影響，第二代原子吸收光譜儀采用了外置石墨爐。隨著科技的發(fā)展，世界上各大廠家開始實現(xiàn)了完全整體化設計,將全部分光檢測系統(tǒng)、火焰、石墨爐和加熱電熱的所有部件集成于同一儀器主體中，并實現(xiàn)火焰和石墨爐的自由轉(zhuǎn)換，興科天合公司和世界同步，具有自主知識產(chǎn)權(quán)的TH-AAS系列原子吸收光譜儀采用了最新的電路設計和制造，徹底實現(xiàn)了火焰、石墨爐一體化。

2   關(guān)于火焰原子吸收多元素測定的技術(shù)，主要有兩類：

2.1 順序多元素測定；如美國VARIAN 公司的Spectr AA220FS等

2.2 同時多元素測定：從技術(shù)上看要實現(xiàn)火焰AAS多元素比較容易，但實現(xiàn)石墨爐AAS多元素測定比較困難，因此國外的廠商主要在此尋求突破，如日立的Z9000、PE的SIMAA6000。

　　多元素同時測定技術(shù)的發(fā)展為AAS儀器技術(shù)的發(fā)展帶來了改進，但是由于較大幅度的提高了儀器成本，在實際應用中需要尋求折中條件，由于AAS法各元素的測量動力學范圍比較窄，一般只有兩個數(shù)量級，而且多元素燈的發(fā)光強度一般都較單元素燈弱，

　　當同一樣品中要測定的各元素濃度范圍差異較大時，為保證測試的靈敏度，則很難同時測量。因火焰原子吸收法檢測元素速度較快，所以在臨床檢測時，應用火焰原子吸收法同時多元素測定并無實際意義。應用石墨爐原子吸收檢測血鉛時，為提高工作效率，可使用自動進樣器。

3   關(guān)于石墨管的技術(shù)

　　在石墨爐原子吸收中，石墨管的技術(shù)的好壞直接影響了測試的靈敏度和重復性以及石墨管的使用壽命，各廠家在此做了許多的技術(shù)改進，如鍍鈀、鍍銠、錐型、平臺、錐型、襯鉭、鎢舟、浸酸等。需要注意的是所謂“鎢舟”并不是什么新技術(shù)。目前使用最為廣泛的是熱解石墨管（PGT），它具有很好的耐氧化性能，升華溫度高，可達3700°C；它還具有良好的惰性，因而不易與高溫元素（如V、Ti、Mo等）形成碳化物而影響原子化；它還具有較好的機械強度，使用壽命明顯地優(yōu)于其他石墨管，可使用2000次以上。

三  微量元素檢測的質(zhì)量控制

　　因為血鉛等微量元素檢測屬微量分析范疇,而且微量元素在自然界普遍存在，任何細微的內(nèi)、外界因素都可能影響其結(jié)果的可靠性,所以質(zhì)量控制在微量元素分析過程中非常重要。

　　質(zhì)量控制包括分析前的質(zhì)量管理、分析時的質(zhì)量管理及統(tǒng)計質(zhì)量控制。而現(xiàn)在一些實驗人員往往忽視了理論學習和分析前的質(zhì)量管理,迷信廠家夸大其詞的宣傳，片面追求簡便快速，直接采取末梢血來檢測，而這又是分析過程中的質(zhì)量控制手段所無法控制的，得到結(jié)果就偏差巨大。（例如：轟動全國的河南安陽婦幼保健院用北京××公司提供的血鉛檢測儀檢測當?shù)貎和�血鉛事件，最后醫(yī)院巨額賠償，領導撤職）

　　醫(yī)院在開展微量元素檢測工作時應該注意以下問題：

1.         了解相關(guān)的法律、法規(guī)，采用國家標準的儀器和實驗方法。隨著醫(yī)保制度改革的進行和新的《醫(yī)療事故處理條例》的頒布實施，醫(yī)院在給患者提供醫(yī)療服務時，一定要注意標準化和規(guī)范化。關(guān)于血鉛檢測，國家衛(wèi)生部在2000年就實行了標準化。(WS/T 174-1999)

2.         實驗人員要具備相應的理論。

3.         不要檢測頭發(fā)

　　雖然頭發(fā)微量元素測定具有標本收集、輸送方便，適用與任何年齡的兒童等的優(yōu)點。但是頭發(fā)是人體末端，代謝活動低，只能反映某一時間段的變化情況，而不能反映近期變化。現(xiàn)代社會各種污染隨處存在，頭發(fā)裸露在外，受到人體所到過的各種環(huán)境污染，在目前,尚沒有任何一種標本預處理的方法能區(qū)別頭發(fā)中的微量元素是內(nèi)源性的還是外源性的。此外，不同部位的頭發(fā)中微量元素的含量也不一樣，頭發(fā)微量元素水平還與性別、皮膚顏色深淺、洗發(fā)的經(jīng)常性、頭發(fā)的處理（染、燙，等）等許多不易控制的因素有關(guān)。測試結(jié)果離散性大。因此,目前不認為頭發(fā)中的微量元素對反應體內(nèi)的微量元素含量有任何實用價值。

4.         采樣時要防污染

　　既往將耳垂和指尖取血稱毛細管采血，實為小動脈、毛細管和小靜脈血及組織液的混合，國外文獻都改稱“皮膚針刺血”（Skin Puncture Blood）。耳垂和指尖采血的差異已為臨床所熟知，我國逐步摒棄耳垂采血。目前，各儀器廠家在技術(shù)上都可以實現(xiàn)微量血檢測，可是衛(wèi)生部的標準要求在采樣時還是要采靜脈血，這樣做有如下優(yōu)點：①盡可能防止皮膚表面污染和組織液滲入②測試結(jié)果異常可及時復查③符合衛(wèi)生部的標準，避免醫(yī)療糾紛。

　　采血時要徹底清潔靜脈穿刺部位的皮膚,使用無鉛注射器、試管、抗凝劑等;采血后要充分混勻、完全抗凝等。

四  TH-AAS的技術(shù)特長

1.         第三代原子吸收光譜儀，一體化的火焰+內(nèi)置石墨爐，自由切換，和世界領先水平同步，一臺設備即可檢測血中鉛、鋅、銅、鈣、鎂、鐵等元素

2.         符合國家標準，保證結(jié)果的可比性

3.         專用試劑，省去繁雜的樣品的前處理過程，消除污染

4.         快速、簡便，只需將微量血加入試劑中，即可上機

5.         取樣少、準確性好，真正實現(xiàn)微量血測試鉛、銅、鋅、鈣、鎂、鐵等元素

6.         強大的擴展能力，無需任何改造即可檢測50多種元素

　　興科天合公司不但提供了先進的儀器和試劑，還建立了一套完整的微量元素檢測的方案。其中包括理論培訓、儀器、試劑、校準品、操作程序、質(zhì)量控制、保養(yǎng)計劃和學術(shù)交流等各個方面,這樣才能更好地為臨床微量元素檢測提供有力的支持。