第二节临床生化方法的建立

第二节　临床生化方法的建立

　　一、方法建立的原理确定

　　临床生化方法按其传统分类可分为光谱法、层析法、电泳法、酶法、电化学法、分子生物学和免疫化学法等，些方法的建立首先要根据其技术的原理（详见前面有关章节）和被测物质的物理化学性质来确定其方法建立的原理，例如光度法测定的对象是各种有色物质，有色物质溶液的颜色深浅与其浓度有一定的关系，浓度大时色深，浓度小时色浅，比较颜色的深浅即可测知待测物质的浓度。为此，首先要知道待测物质本身是否有色，若本身无色，能与何种物质在什么条件下呈色，弄清后即可与一已知浓度的标准品作比较，然后分别测出两者的吸光度，从郎伯-比耳定律可得知：

　　由于分析的物质相同，处理也一样，故K值相同，再因为测定时用同样比色皿（L₁＝L₂），所以光度法中测得未知液与标准液吸光度的比值就等于其浓度的比值。（A₁/A₂＝C₁/C₂）。如C₁为未知物浓度，则可得到计算公式如下：

　　C₁＝A₁×C₂/A₂

　　只要再乘以测定时标本的稀释倍数，即为通常光度法测定的通用的计算公式，但此公式只有在测定时空白管为零的条件下才适用。

　　二、方法建立时的条件选择

　　在方法建立的原理确定后，尚需根据其原理来选择合适的条件，以保证所建的方法可靠。下面以光度法为例介绍其条件选择的主要环节。颜色反应是光度分析的基础，因此，用作光度测定的颜色反应至少要具备以下几条：反应有较高的特异性，从而干扰小；反应产生的有色物质吸光系数要大，大者灵敏度高；有色产物的离解度要小，小则稳定；此外，还要求有色产物有恒定的组成成分，使产生的颜色稳定。由于影响颜色反应的因素很多，如温度、pH、试剂浓度、反应的时间等等。这些因素在建立新方法时都要逐项试验，确定最佳实验条件。

　　（一）选择合适的吸收光谱

　　实际上就是测定颜色反应产生的光吸收曲线。方法是在整个可见光区（400-700nm）以10nm（在接近最大吸收波长范围还应再细分）间隔。分为十几个点测定其在不同波长时的吸光度，然后以吸光度为纵坐标，波长为横坐标绘成光吸收曲线。在条件许可的情况下，应采用双光束分光光度计在可见光区进行波长扫描，结果较为可靠。同时，还应以同法分别测定其空白液和标准物颜色产物的吸收曲线。测定光吸收曲线的目的是找出最大吸收波长，作为光度法波长选择的依据。因为在最大吸收波长测定，可获得最大灵敏度，且能更符合比耳定律。然而在实际使用中，不能单纯考虑灵敏度高，还要考虑在测定浓度范围能否符合比耳定律，并能在光度计准确区域内（吸光度0.2-0.85之间）读出读数。有时由于测定的最大吸收波长并不是所要测定物质的特性吸收波长，即同时存在具有相似最大吸收的干扰物质，为了保证实验的特异性，常改用特有而非最大吸收波长进行测定。例如用磷钼酸测定血糖，选用波长420nm，溶液对此波长的吸收比其它波长光线的吸收都低，其目的是使参考值有一个较低的吸收，这样可允许在相同情况下对高出参考值的血糖也能得到准确的读数。因为在这项测定中，高血糖是常见的变化方向。

　　（二）测定方法适用的浓度范围

　　根据光吸收定律，溶液的吸光度应与溶液的浓度成正比。但由于有色物质的电离、水解、缔合等原因当溶液稀释或增浓时，有色物质颜色的深浅并不按比例降低或增高，因而也就不符合光吸收定律。测定方法适用的浓度范围是指分析的浓度范围在直线线性段，浓度与吸光度之比为一常数，此时直线上任何一点的斜率tanθ相等，即：

　　tanθ＝A1/C1＝A2/C2＝A3/C3＝……＝An/Cn＝K

　　此处K即为校正常数，可用于结果计算。

　　通常稀溶液都是符合比耳定律的，但在浓度过高和过低时往往都不呈直线，说明低浓度部分亦有仪器的灵敏度和方法的检测能力限制，所以，具体的测定就宜选择在直线段浓度范围内进行。以此还可用于确定标本的用量，使具有临床意义的标本测定结果都落在直线范围内。

　　（三）观察影响颜色反应的因素

　　影响颜色反应的主要因素有：溶液pH的影响、杂质的影响、反应的温度和时间、以及颜色的稳定性等。这些都是光度法测定误差的主要来源。都需要通过实验来观察并控制在一个适宜的范围内。从而保证方法的准确性和精密性。

　　⒈溶液pH的影响有些溶液的颜色对pH值的改变非常灵敏。例如白蛋白在pH4左右可与溴甲酚绿结合后由黄色变成绿色，绿色的深浅与白蛋白浓度成正比，但是溴甲酚绿本身是pH指示剂，当pH5.4时即由黄色转变成绿色，在pH3.8时又由绿色变为黄色。在白蛋白与溴甲酚绿结合颜色反应中，如pH控制不好就很容易出现误差，又如每种酶都有各自的最适pH，酶促反应中，只有在其最适pH时才能发挥充分的催化活性。因此，在建立方法时可在不同pH值条件下（其它条件不变）令其反应，以观察颜色反应的吸光度变化，从而选择合适的pH值范围来保证颜色反应，以求较高的灵敏度和较好的线性。有时还需用相应的pH缓冲液来维持反应的pH，以利颜色反应的正常进行。

　　⒉杂质的影响由于临床生化标本中除含待测物质外，还含有许多非测定物质，成分十分复杂，它们有的可与有色产物作用，使产生的颜色逐渐退去，有的与待测物质相类似，也能缓慢地与显色试剂生成有色化合物或沉淀，有的本身是有色的等，都会影响被测物溶液的颜色。试验方法是将各种可疑物质的纯溶液作标本单独进行测定，如产生颜色反应，这说明该方法的特异性不高。如果将待测物质混入可疑物质作标本测定，改变了被测物质与试剂间的反应，这是干扰（具体方法见第三节）。为此就需要进一步改进方法，或设立标本空白，或将标本作适当处理，除去干扰物，或加入合适的干扰物掩蔽剂等，以提高方法的特异性。

　　⒊反应的温度和时间有些有色物质能迅速反应生成，另一些有色物质须经过相当长时间后反应才能完全。提高反应的温度可以加速化学反应，缩短反应的时间。因此，如果在不恰当的温度和时间内进行比色，将会造成相当大的误差。这可以在不同的温度下（如设定25℃，30℃，37℃）令其反应，通过检测吸光度来观察各自反应终点时间（一般达到反应终点，随后测定的吸光度不再变化），以选定适宜临床应用的反应最佳温度和时间。

　　⒋稳定性试验待测物质经显色反应产生的有色物稳定与否，关系到测定结果的可靠性。某些有色物质虽然生成很快，但却不太稳定，放置后色泽会逐步消退或起变化，有些干扰物虽不能与被测物质同时发生颜色反应，但当放置一段时间后也能缓慢地与试剂显色，使溶液颜色加深。因此，在方法建立的同时作稳定性试验很有必要。试验的方法是用被测标本、标准溶液、空白溶液按方法要求进行显色反应后，即刻及室温放置不同时间，分别测定其吸光度，根据其吸光度的变化确定方法稳定的时间范围。一般要求有色溶液能稳定二小时以上就能满足临床应用的需要。必要时还要加以注明。

　　三、方法建立后的临床观察

　　方法建立的目的是为了更好地应用于临床，为疾病的诊断和治疗提供可靠的依据。因此，在方法建立后必须作临床观察试验。

　　（一）正常参考值试验

　　制定参考值（reference values）时，首先要阅读有关资料，依照经典的文献作为研究设计的依据，使设计尽量合理，结果令人信服，有实用价值。1978年，国际临床化学委员会下属的“参考值”理论专家组发表专门文件，推荐出一套有关参考值的概念、定义、建立和使用方案。参考值的建立应包括参考个体、参考人群、参考标本、参考值、参考分布、参考限和参考区间。它们之间的关系如下：

　　具体试验是对选定的一定人群中的健康人，按性别、年龄等分组，每组至少100人，应用所建立方法测定，如所得某体液成分的结果呈正态分析，经统计处理求出均值（X）和标准差（S），然后将X±2S定为正常参考范围。但如胆红素、铁、尿素及碱性磷酸酶等，常呈不对称的偏态分布，需经适当的数据处理，使之接近正态分布的形式，这样就可参照正态分析数据一样来对待。常用的有对数转换法，使每一个数值转换为相应的对数值，用其对数值作图，若呈正态分布，则利用此对数值计算X和S值，最后将结果转换回为相应的自然对数值，求得均值及参考值的上限和下限。确定的参考值要求符合以前的调查报告。

　　（二）临床病例观察试验

　　临床病例观察的目的是指出所建方法的某项试验，对特定疾病的预示值（PV）。预示值为一项诊断试验确定或排队某疾病存在与否的诊断概率。预示值尚可分为阳性预示值（PV⁺）和阴性预示值（PV^－）它们分别表示确定诊断或排除诊断的把握有多大，是诊断试验的评价指标。诊断试验评价指标除预示值外，还有诊断特异性、诊断灵敏度和准确度。这些指标都与疾病的发生率有关。现将有关名词的概念，作简要地介绍。

　　⒈真阳性者（TP）经试验而被正确分类的的数目。

　　⒉假阳性者（FP）经试验而被错误分类的无病试者的数目。

　　⒊真阴性者（TN）经试验而被正确分类的无病试者的数目。

　　⒋假阴性者（FN）经试验而被错误分类的患病试者的数目。

　　⒌诊断灵敏度 患病试者的阳性百分率。

　　⒍诊断特异性 无病试者的阴性百分率。

　　⒎阳性结果的预示值（PV^＋）阳性结果中真阳性者的百分数。

　　⒏阴性结果的预示值（PV^－）阴性结果中真阴性者的百分数。

　　⒐实验的总有效率所有实验结果中正确结果的百分数。

　　在临床应用中，主要以阳性结果的预示值观察实验结果的使用价值。但在固定参考范围的条件下，对不同发病率的人群进行相同指标检测时，所得到的预示值会有很大变化。例如用某方法对某专科病房检测100个标本，发病率为50％，方法诊断灵敏度为95％，诊断特异性为95％。由此数据可知：

　　TP＝50×95％＝47.5人；FN＝50－47.5＝2.5人；

　　TN＝50×95％＝47.5人；FP＝50－47.5＝2.5人；

　　TP＋FP＝50人，TN＋FN＝50人

　　临床对该检测方法的运用满意。经同样方法用于普查，调查某地区发病率为5％，检测1000例中，950人为非病人，50人为病人。

　　TP＝50×95％＝47.5人；FN＝50－47.5＝2.5人；

　　TN＝950×95％＝902.5人；FP＝950－902.5＝47.5人；

　　PV^＋＝47.5/95×100％＝50％

　　PV^－＝902.5/905×100％＝99.7％

　　总有效率＝(47.5+902.5)/(95+905)×100％＝95％

　　临床认为这个检验方法使用价值不高，因为在普查中假阳性率占50％，给进一步诊断带来困难。如可能可调整参数值范围来提高方法的使用价值。一般认为，用于过筛实验的分析方法，希望有最高的灵敏度；用于确诊实验的分析方法，必须有高特异性。

　　（三）质量控制观察

　　方法是用控制物随临床常规标本一起用所建方法测定，连续测定一个月。以观察在实验室常规应用中的准确性和精密性，判断是否满足临床应用的要求，具体做法见第二十一章。