ICP-MS測定全血8種微量元素的方法學(xué)建立與性能評價

張亞梅 高 靜

摘? ?要：目的? 建立使用NexION300Q系列電感耦合等離子體質(zhì)譜儀直接測定全血中鈣、鎂、銅、鋅、鐵、鉛、硒和錳的分析方法，并驗(yàn)證和評價其方法學(xué)性能。方法? 選取2018年1月～2月在綿陽市中心醫(yī)院就診的需檢測微量元素的患者共524例，采集空腹靜脈血1～2 ml，采用0.50%TritonX-100和0.50%HN03對血樣稀釋50倍離心后直接用等離子體質(zhì)譜儀進(jìn)行分析。參照美國臨床和實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會（CLSI）的相關(guān)文件，對鈣、鎂、銅、鋅、鐵、鉛、硒和錳的檢測低限、精密度和正確度進(jìn)行驗(yàn)證，其結(jié)果與衛(wèi)生部臨檢中心公認(rèn)的質(zhì)量目標(biāo)進(jìn)行比較。結(jié)果? 該方法各元素的標(biāo)準(zhǔn)曲線的相關(guān)系數(shù)均>0.99，各元素的檢測低限均<6.90%，重復(fù)精密度均<3.09%，期間精密度均<6.68%，鈣、鎂、銅、鋅、鐵和鉛的正確度在5.70%以內(nèi)。結(jié)論? 用ICP-MS同時測定稀釋后全血中鈣、鎂、銅、鋅、鐵、鉛、硒和錳的方法學(xué)性能滿意，結(jié)果可靠，可以滿足臨床要求。

關(guān)鍵詞：ICP-MS;微量元素;性能評價

中圖分類號：R446.11? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2018.21.050

文章編號：1006-1959（2018）21-0170-03

The Methodological Establishment and Performance Evaluation of Eight Trace Elements in Whole Blood by ICP-MS

ZHANG Ya-mei，GAO Jing

（Department of Clinical Laboratory，Mianyang Central Hospital，Mianyang 621000，Sichuan，China）

Abstract：Objective? To establish an analytical method for the direct determination of calcium， magnesium， copper， zinc， iron， lead， selenium and manganese in whole blood by using NexION300Q series inductively coupled plasma mass spectrometer， and to verify and evaluate its methodological performance.Methods? A total of 524 patients with trace elements in the Mianyang Central Hospital from January to February of 2018 were selected. Try to collect 1～2 ml of fasting venous blood. Blood samples were diluted 50-fold with 0.50% TritonX-100 and 0.50% HN03 and analyzed directly by plasma mass spectrometry. Refer to the relevant documents of the American Society for Clinical and Laboratory Standards（CLSI） to verify the detection limit， precision and accuracy of calcium， magnesium， copper， zinc， iron， lead， selenium and manganese. The results are related to the Ministry of Health. The quality objectives recognized by the inspection center are compared.Results? The correlation coefficient of the standard curve of each element in the method was >0.99， the detection limit of each element was <6.90%， the repeat precision was <3.09%， the precision during the period was <6.68%，the correctness of calcium， magnesium， copper，zinc iron and lead is within 5.70%.Conclusion Simultaneous determination of calcium， magnesium， copper， zinc， iron， lead， selenium and manganese in whole blood after diluted by ICP-MS is satisfactory， and the results are reliable and can meet the clinical requirements.

Key words：ICP-MS;Trace elements;Performance evaluation

電感耦合等離子體質(zhì)譜法（inductivelycoupledplasma-massspectrometry，ICP-MS）是目前較熱門的一種元素分析技術(shù)之一?？蛇M(jìn)行血液、尿液中多元素同時分析，但其具體檢材的選取，樣本的前處理方法和干擾及校正等均有所不同。我科結(jié)合本實(shí)驗(yàn)室實(shí)際情況，以0.50%TritonX-100和0.50%HN03作為基體，采用專用微量元素測定管離心后直接測定全血中常用的8種微量元素，其具體方法及性能評價報(bào)道如下。

1材料與方法

1.1儀器? NexION300Q系列電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，美國PE公司;西門子變頻風(fēng)機(jī)，LabTECH循環(huán)水機(jī)，HAMILTONmicrolab600系列自動稀釋儀，杭州天創(chuàng)檢驗(yàn)用純水機(jī)，梅塞爾高純氬（Ar>99.99%）。

1.2試劑? 硝酸UP級為蘇州晶瑞化學(xué)有限公司;曲拉通TritonX-100化學(xué)純?yōu)槌啥际锌讫埢ぴ噭S;鈣、鎂、銅、鋅、鐵、鉛、硒和錳標(biāo)準(zhǔn)溶液，調(diào)諧液，內(nèi)標(biāo)溶液均為美國PE公司;超純水，全血質(zhì)控物為美國伯樂。

1.3樣本采集與處理? 選取2018年1月～2月在綿陽市中心醫(yī)院就診的需檢測微量元素的患者共524例，采集空腹靜脈血1～2 ml于BD公司提供K2EDTA抗凝微量元素專用真空靜脈采血管中。取100 μl勻的全血樣本或質(zhì)控品，加入4900 μl本稀釋液至BD公司提供微量元素專用測定管中，4000 r/min離心10 min備用。

1.4標(biāo)準(zhǔn)液制備方法? 先配制銅鋅及鉛、硒和錳儲存液，然后分別各取2 ml和1 ml，再取鐵，鈣，鎂原液分別為10 ml，2 ml，1 ml;于50 ml溶量瓶，加入硝酸1 ml，用超純水加至50 ml。

1.5樣本稀釋液配制方法? 取超級純HNO3 10 ml，曲拉通（TritonX-100）10 ml，用超純水加至2000 ml。

1.6標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的制備? 取1 ml任意混勻全血，加入49 ml樣本稀釋液，混勻備用制成標(biāo)準(zhǔn)工作曲線基質(zhì)液。將該基質(zhì)液與標(biāo)準(zhǔn)液按照不同梯度濃度分別加入即可配制出系列標(biāo)準(zhǔn)液，配制完成后4000 r/min離心10 min備用。

1.7儀器工作基本條件? 霧化器流量：0.90 L，輔助氣流量：1.2 L，ICP射頻功率1150 W，交流四級桿偏置電壓：-12.50 V;校準(zhǔn)方法采用標(biāo)準(zhǔn)加入模式，分別選用鍺和鉍為內(nèi)標(biāo)元素。

1.8測定? 當(dāng)儀器真空度達(dá)到要求時，用調(diào)諧液調(diào)整儀器各項(xiàng)指標(biāo)，使儀器靈敏度、氧化物、雙電荷、分辨率等各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到測定要求，引入內(nèi)標(biāo)，內(nèi)標(biāo)液通過三通管引入。觀測內(nèi)標(biāo)靈敏度，符合要求后，將制備好的系列標(biāo)準(zhǔn)溶液、稀釋后的樣本溶液等分別測定。在高值后均用清洗液清洗1 min。

1.9方法評價? 參加實(shí)驗(yàn)操作的人員必須進(jìn)行儀器的操作培訓(xùn)，熟練掌握儀器的操作和保養(yǎng)，熟悉性能驗(yàn)證方案。所有項(xiàng)目測定前均應(yīng)待標(biāo)準(zhǔn)工作曲線相關(guān)系數(shù)>0.99后，再進(jìn)行室內(nèi)質(zhì)控樣本測定，質(zhì)控在控后，嚴(yán)格按照本實(shí)驗(yàn)室制定的操作規(guī)程進(jìn)行操作。

1.9.1檢測低限驗(yàn)證? 參考CLSIEP17-A文件[1]，用稀釋用超純水作為空白樣本，重復(fù)測定20次，得到的均值（x）+3SD，即空白限（LOB）。

1.9.2精密度驗(yàn)證? 參考CLSIEP15-A2文件[2]，選擇質(zhì)控品水平1進(jìn)行驗(yàn)證。每天對質(zhì)控品重復(fù)測定3次，連續(xù)測定5 d，計(jì)算批內(nèi)和批間不精密度（CV1和CV2），分別與衛(wèi)生部臨床檢驗(yàn)中心室間質(zhì)量評價標(biāo)準(zhǔn)給出的1/4和1/3允許總誤差（TEa）進(jìn)行比較。如果CV1和CV2分別小于1/4 TEa和1/3 TEa，則結(jié)果用“滿足要求”表示。

1.9.3正確度驗(yàn)證? 參考CLSIEP15-A2文件[2]，鈣、鎂、銅、鋅、鐵和鉛元素選擇衛(wèi)生部臨床檢驗(yàn)中心2016年第2次，2017年第1次血鉛及全血5元素室間質(zhì)評的質(zhì)控品進(jìn)行驗(yàn)證。每個濃度的質(zhì)控品測定3次，計(jì)算檢測結(jié)果均值與靶值的偏倚（Bias%），與衛(wèi)生部臨床檢驗(yàn)中心室間質(zhì)量評價標(biāo)準(zhǔn)給出的1/2TEa進(jìn)行比較。如果Bias%<1/2TEa，則結(jié)果用“滿足要求”表示。硒和錳元素因衛(wèi)生部臨床檢驗(yàn)中心未開展室間質(zhì)評，故采用加標(biāo)回收的方式來評價其正確度。

2結(jié)果

2.1各元素檢測精密度? 其中Ca的總誤差為絕對值（±0.25 mmol/L），Se，Mn兩元素因衛(wèi)生部臨檢中心未開展此兩項(xiàng)目，沒有參考總誤差，故未作評價。各觀察元素的批內(nèi)和批間不精密度均能滿足分別在1/4總誤差和1/3總誤差范圍內(nèi)的要求，批內(nèi)不精密度最小的為Fe元素，最大的為Se元素;批間不精密度最小的為銅元素，最大的仍然為Se元素，見表1。

2.2各觀察元素的正確度評價與空白限? 各觀察元素中Mg元素的空白限為最低，Se元素為最高;各觀察元素中偏倚最小的為Fe元素，Se、Mn元素因無參考總誤差，故用加標(biāo)回收率來評價其偏倚，其中Se元素為112%，Mn元素為104%，見表2。

3討論

目前采用ICP-MS測定人全血中各種元素的報(bào)道日趨增加，在樣本的前處理方面，有的采用濕消解法[3-5]，有的采用直接稀釋法[6，7]，有多個文獻(xiàn)表明，直接稀釋法雖然有簡單，高效的優(yōu)點(diǎn)，但仍不可能完全消除基質(zhì)的干擾，測定時難以獲得良好的準(zhǔn)確度[8-10]，而且在硝酸和TritonX-100的具體濃度對結(jié)果及儀器的影響上看法也不同[6，7]。本文采用0.50%TritonX-100和0.50%HNO3作為基體，并采用了BD公司的微量元素檢測專用試管，大大減少樣品外污染的可能。采用標(biāo)準(zhǔn)加入法，使標(biāo)準(zhǔn)曲線基質(zhì)與檢測樣本基質(zhì)相同，精密度驗(yàn)證結(jié)果表明標(biāo)準(zhǔn)加入法可以有效的消除基質(zhì)的干擾，并避免了消解法帶來的元素?fù)p失的風(fēng)險(xiǎn)。對于有文獻(xiàn)擔(dān)心有機(jī)質(zhì)含量較多的基體如全血樣品等還可能造成進(jìn)樣錐孔的堵塞問題[10]。本文采用了稀釋后樣本經(jīng)4000 r/min離心10min，用上清液進(jìn)行測量，在實(shí)際工作中極少遇到進(jìn)樣管，霧化器及錐孔堵塞的情況。另外本文還引入了內(nèi)標(biāo)，因在選擇內(nèi)標(biāo)元素時要注意：不能使用樣品中本來就有的元素，內(nèi)標(biāo)元素應(yīng)不容易受到其它離子的干擾，盡量與被測元素性質(zhì)（質(zhì)量數(shù)、電離能）相近。本文選用的鍺和鉍均符合上述條件。經(jīng)驗(yàn)證各元素測定重復(fù)精密度均小于3.09%，結(jié)果均在允許范圍內(nèi)，表明標(biāo)準(zhǔn)加入法和內(nèi)標(biāo)引入的結(jié)合可以很好的校正基體效應(yīng)和儀器的長期及短期漂移。

目前國內(nèi)對于使用電感藕合等離子體同時檢測多種元素的報(bào)道也較多，其方法學(xué)評價大多無明確的參照標(biāo)準(zhǔn)[3，5，6，11-13]，本文參照美國臨床和實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會（CLSI）的相關(guān)文件，對整個方法各元素的檢測低限，精密度和正確度均進(jìn)行了系統(tǒng)的驗(yàn)證和評價，除了硒和錳由于衛(wèi)計(jì)委臨檢中心尚未開展此兩項(xiàng)的室間質(zhì)量評價，所以無法對其評價。8種元素中硒元素的最低檢測限，精密度均最大，且其加標(biāo)回收率也高至112%，這與文獻(xiàn)中的報(bào)道一致[4]，究其原因，可能與硒元素受所使用氬氣的純度的干擾有關(guān)系。其余各元素在最低檢測限，精密度和正確度上的性能評價均令人滿意，結(jié)果可靠，能滿足臨床實(shí)驗(yàn)室工作需要。

參考文獻(xiàn)：

[1]Clinical and Laboratory Standards Institude.EP17-AProtocolsfor determination of imits of detection and limits of quantitation：approved guidelines[S].Wayne，PA：CLSI，2004.

[2]Clinical and Laboratory Standards Institude.EP17-A2 User demonstration of performance for precision and accuracy;approved guidelines-second edition[S].Wayne，PA：CLSI，2004.

[3]張欽龍，高舸，劉亞潘.人全血中54種元素同時測定的電感耦合等離子體質(zhì)譜法[J].中華勞動衛(wèi)生職業(yè)病雜志，2015，33（10）：784-786.

[4]翁幼武，鐘義華.ICP-MS法測定人血中微量元素含量[J].新疆醫(yī)學(xué)，2013，43（2）：57-58，65.

[5]王艷，崔國權(quán)，白晶，等.ICP-MS技術(shù)快速測定人全血中的29種元素[J].中國衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)管理CHSM21，2014，21（5）：123-125.

[6]李惠玲，郝風(fēng)桐，馬婧，等.全血中16種元素的電感耦合等離子體質(zhì)譜同時測定[J].中華勞動衛(wèi)生職業(yè)病雜志，2012，30（7）：540-542.

[7]應(yīng)英，湯軻，馮靚.電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）快速檢測全血中鉛和鎘[J].浙江預(yù)防醫(yī)學(xué)，2014，26（3）：32-324.

[8]張素靜，卓先義，馬棟.血液和尿液中元素ICP-MS分析研究進(jìn)展[J].法醫(yī)學(xué)雜志，2012，28（6）：456-460.

[9]王小燕，李玉鋒，李柏，等.稀釋法快速測定人體血液和尿液中多種重金屬元素[J].分析實(shí)驗(yàn)室2010，29 （6）：41-45.

[10]徐賜賢，林少彬，路凱.電感耦合等離子體質(zhì)譜在人體生物樣品分析中的應(yīng)用[J].環(huán)境衛(wèi)生學(xué)雜志， 2013，3（3）：248-255.

[11]湯沖，劉洪濤，郭麗曼，等.廣東省健康人群血液中34種金屬元素含量及年齡差異分析.[J]廣東醫(yī)學(xué)， 2016，16 （37）：2465-2470.

[12]丁春光，朱醇，劉德曄，等.電感耦合等離子體質(zhì)譜方法檢測全血中30種金屬及類金屬元素[J].中華預(yù)防醫(yī)學(xué)雜志，2012，46（8）：745-749.

[13]柳潔，曾麗，何碧英.全血中14種痕量有毒金屬元素的ICP-MS測定方法的研究[J].現(xiàn)代預(yù)防醫(yī)學(xué)， 2008，35（23）：4652-4654.