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微量元素檢測的方法學分析
點擊次數：2895 發布時間：2010-6-13
準確檢測微量元素在人體中的含量 是醫學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果分析都需專業人士來操作，步驟相當復雜，污染嚴重，且出結果時間長。這也正是醫院在人體微量元素檢測方面無法普及的重要原因之一。隨著醫療水平的不斷提高，微量元素與人體健 康的關系得到了充分的認識，人們更加關心如何補充微量元素，如何排除有害元素。微量元素在人體內是一個平衡過程，微量元素的缺乏和過量都會對人體產生不良影響。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務工作者亟須解決的課題。
目前我國的各級醫療保健單位，尤其是婦幼保健單位、兒童醫院、綜合醫院等，已經將人體元素（鉛、鋅、銅、鈣、鎂、鐵等）檢測作為常規項目。如何選擇一種適合的儀器，是醫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醫患糾紛的自我保護，選擇一種能夠準確而且規范的測量儀器zui為重要；其次應考慮操作流程簡便性、設備使用安全性和穩定性；還要考慮受檢者經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；zui后，也要考慮到儀器的技術*性和利用率，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：同位素稀釋質譜法、分子光譜法、原子發射光譜法、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：
• 用血量較大
• 需要前處理，操作復雜，澄清血清耗時長
• 檢測血清，而血清受近期飲食等因素影響極大，從而使數據缺乏客觀準確性 • 試劑成本較高
• 檢測元素種類受限制
• 靈敏度達不到臨床檢測的要求
• 重復性差
2 電化學分析法的特點：
（ 目前尚有部分基層醫院和非正規醫療機構采用，常稱之為電位溶出法或溶出伏安法等）
• 儀器價格較低
• 可以用于痕量的測量，但誤差較大
• 測定多種元素時，重復性差
• 對環境和實驗人員污染嚴重
• 很難將保養到*條件
• 前處理極其繁雜耗時
• 整個實驗很難控制，結果非常不穩定
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，已基本被現代更*、更準確的方法所取代。其中應用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原子蒸汽對其產生吸收，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系可用郎伯 - 比耳定律 A=abc 來表示。公式中， A 是吸光度， a 是吸光系數， 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、高 ; 選擇性好、干擾少 ; 速度快，易于實現自動化 ; 可測元素多、范圍廣 ; 結構簡單、成本低等特點，也正因為如此，該法的發展也相當迅速。
原子吸收光譜法技術原理
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，國內大規模的應用是在上世紀 90 年代開始，應用zui廣泛的是冶金、地質勘探、質檢監督、環境檢測、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”。隨著臨床醫學的進步，zui近開始應用于醫療衛生領域。 原子吸收光譜分析在醫學上的應用，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 , 各大醫院均采用此方法 , 是*淘汰生化法（鋅原卟啉法、雙硫腙法、其它比色法等）、電化學法的方法。
1 原子吸收光譜儀的發展進程
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。 目前國內所見到的原子吸收光譜儀按照技術發展的水平，大致可分為三代：
*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 、 北京東西分析儀器有限公司早期的單火焰型等 ）
第二代：火焰原子吸收光譜儀 外置石墨爐（日立的 Z180-80 、瑞利的 WFX 120A 、普析的 AAS990 、 博暉的 BH2100 等 ）
第三代：一體化的火焰 內置石墨爐原子吸收光譜儀（此為當前的主流產品，上的大公司和國內的 北京東西分析儀器有限公司 掌握此技術。（代表：日立公司的 Z5000 ，島津公司的 AA6800 、 PE 公司的 AA800 、 北京東西分析儀器有限公司 AA7000 系列 、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，所以對系統的抗干擾等技術要求較高，為防止石墨爐對整個系統的影響，第二代原子吸收光譜儀采用了外置石墨爐。隨著科技的發展，世界上各大廠家開始實現了 *整體化設計 , 將全部分光檢測系統、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，并實現火焰和石墨爐的自由轉換 ， 北京東西分析儀器有限公司 和世界同步，具有自主知識產權的 AA-7000 系列原子吸收光譜儀采用了的電路設計和制造，*實現了火焰、石墨爐一體化。
2 關于火焰原子吸收多元素測定的技術，主要有兩類：
2.1 順序多元素測定；如美國 VARIAN 公司的 Spectr AA220FS ， 北京東西分析儀器有限公司的 AA7010 等
2.2 同時多元素測定：從技術上看要實現火焰 AAS 多元素比較容易，但實現石墨爐 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的發展為 AAS 儀器技術的發展帶來了改進，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，一般只有兩個數量級，而且 多元素燈的發光強度一般都較單元素燈弱，需要有專業的技術調整，才能很好的應用。
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 關于石墨管的技術
在石墨爐原子吸收中，石墨管的技術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改進，如鍍鈀、鍍銠、、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 , 其實驗干擾非常大 , 無法檢測高溫元素 , 在原子吸收領域已經被淘汰。目前使用的是熱解石墨管（ PGT ） ，它具有很好的耐氧化性能，工作溫度高，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，使用壽命明顯地優于其他石墨管，可使用 2000 次以上。
三 微量元素檢測的質量控制
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、外界因素都可能影響其結果的可靠性 , 所以質量控制在微量元素分析過程中非常重要。
質量控制包括分析前的質量管理、分析時的質量管理及統計質量控制。而現在一些實驗人員往往忽視了理論學習和分析前的質量管理 , 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量控制手段所無法控制的，得到結果就偏差巨大。（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地兒童血鉛事件。檢測結果*錯誤，zui后醫院巨額賠償，領導撤職）
醫院在開展微量元素檢測工作時應該注意以下問題：
• 了解相關的法律、法規，采用國家標準的儀器和實驗方法。隨著醫保制度改革的進行和新的《醫療事故處理條例》的頒布實施，醫院在給患者提供醫療服務時，一定要注意標準化和規范化。關于血鉛檢測，國家衛生部在 2000 年就實行了標準化。 （WS/T 174-1999）
• 實驗人員要具備相應的理論。
• 不要檢測頭發
雖然頭發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點。但是 頭發是人體末端，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。現代社會各種污染隨處存在，頭發裸露在外，受到人體所到過的各種環境污染，在目前 , 尚沒有任何一種標本預處理的方法能區別頭發中的微量元素是內源性的還是外源性的。 此外，不同部位的頭發中微量元素的含量也不一樣，頭發微量元素水平還與性別、皮膚顏色深淺、洗發的經常性、頭發的處理（染、燙，等）等許多不易控制的因素有關。 測試結果離散性大。因此 , 目前不認為頭發中的微量元素對反應體內的微量元素含量有任何實用價值。
• 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，各儀器廠家在技術上都可以實現微量血檢測，可是衛生部的標準要求在采樣時還是要采靜脈血，這樣做有如下優點： ① 盡可能防止皮膚表面污染和組織液滲入 ②測試結果異常可及時復查③符合衛生部的標準，避免產生醫療糾紛時自己處于被動地位。
采血時要*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、*抗凝等。