国内长期以来，对钾钠检测一直有着偏见。在上世纪90年代之前，为了检测样品中的钾和钠的浓度，使用了火焰光度法。由于该方法需要使用火焰，去加热燃烧样品，使内含的钾和钠接受火的能量，钾或钠原子在原子能级上得到升级。可是火焰给予的能力有限，不可能使它们跳跃到其他原子需要的能级，因此，最后将吸收的能量释放出来，形成发射广谱。这样，我们就可以在某个特定波长下检测光强的大小，与标准液的光强度比较，就可以计算出样品中内含的钾或钠的浓度。
由于在90年代前，我们能够使用的能源非常有限，大城市可以是煤气或天然气，有的地方则更差。当时这样的能源气体不稳定，使临床实验室检测钾和钠的光强度跳跃严重！结果极不稳定！因此，给临床实验室一个固有的认识是，火焰光度法的方法很差很落后！在市场上出现了离子选择性电极方法后，钾钠检测的方法，即刻被离子选择性电极方法取代，因为电极方法的检测信号稳定。带给临床实验室的印象就是，离子选择性电极方法比火焰光度法先进！火焰光度法必须淘汰！因为这样，今天已经在国内再也见不到临床实验室检测钾钠在使用火焰光度法！
可是，真的是世界上在检测钾钠的可靠方法就是离子选择性电极方法？为什么国际公认的钾钠检测参考方法依然是火焰光度法？很多问题，我们临床实验室，包括国内生产离子选择性电极仪器的厂商，都在说，火焰光度法落后了！我记得在20年前，医疗器械行业在建立钾钠检测的仪器标准时，讨论会上一边倒！除了我之外，都一致同意以离子选择性电极方法为钾钠检测的参考方法！概念之模糊和错误，已经无法纠正了！
首先，在历史上，确实先有火焰光度法。而且今天在所有医学教科书上写的钾钠的参考范围，就是由火焰光度法确定的。前面我已经说了，火焰光度法确实是检测了钾钠两个原子，在经历火焰的能量后，再将摄入的能力释放。这样过程被检测的释放光强度与样品中的钾和钠的原子含量呈比例。以往使用的火焰光度计确实很落后，对检测结果的可靠性影响非常严重！但是，今天的火焰光度计已经有了巨大变化！尤其是，对检测样品的稀释液不再仅仅是蒸馏水，而是含有氯化锂的溶液。借用锂在火焰中也经历了一场能源摄入和释放的过程，火焰光度法现在以锂原子与钾原子在检测样品中的浓度比例、或以锂原子与钠原子的浓度比例，来检测钾或钠原子的量。因此，尽管火焰不稳定，但是钾和钠对于稀释液中锂原子的比例不变，这样，检测两个原子在释放能量时的比值保持了不变，新型的火焰光度检测了这个两个原子释放量的相对比例，这样尽管火焰不稳定，但相对比值保持不变，火焰光度计的检测成为非常稳定！这就是今天新的火焰光度计的形象！确保了检测样品中可以被吸收能力、转而又释放能量的各个元素被准确检测。由于火焰光度法检测的某个元素的原子数量，自然，是检测了该元素的真实浓度。所以，火焰光度法是参考方法。
可是离子选择性电极方法，对临床样品检测的是离子活度！不是离子浓度。化学上很明确，只有理想的溶液内（即无限稀释的溶液、不含有任何诸如蛋白、脂肪之类的大分子的液体），方可确保离子活度等于离子浓度。我们人体的血清、血浆都不是理想溶液，被检测的离子活度肯定小于离子浓度。因此，可以讲，对绝大多数的病人，他们今天采用离子选择性电极方法检测钾钠的结果，肯定比火焰光度法要低。
可是偏偏又遇到了临床的问题，在一些病人样品的检测结果，却出现了火焰光度法的检测结果会低于离子选择性电极的检测结果。这是什么问题呢？这就是在干扰研究中弄清楚的水取代作用所致。
图1 理想溶液的离子选择性电极检测
图2 血液样品在离子选择性电极下的表现
图1为一杯氯化钠稀溶液。在插入电极通电后，溶液中的钠离子和氯离子，会按照异性相吸的原理，各自向阴阳电极泳动，形成电流。
图2为人血清样品经水稀释后，插入电极通电的情况。同样，溶液里的钠离子和氯离子依然向各自的阴阳电极移动，形成电流。但是，需要注意的是，样品内的蛋白和脂肪，它们不溶于水。在检测的溶液中，它们像一个漂浮在检测溶液里的“大胖子”。尽管在离子选择性电极检测结果说明，该样品内含有的离子浓度与前面那个理想溶液一样。是一个正常结果。但是，注意我画图的表现：蛋白和脂肪的大胖子在溶液中，“占有”了相当的体积，挤掉原先在血浆中部分水的体积。尽管检测结果与标准液一样。但那是包含蛋白和脂肪在内的这杯水内所有离子浓度的平均水平。真正在水中的钠离子和氯离子的浓度，要比没有蛋白和脂肪胖子的水实际浓度要高！造成这样情况的是因为实际样品中含有的蛋白和脂肪占有的体积所致！这就是：水取代作用的结果。
因此，今天的离子选择性电极方法，对含有蛋白和脂肪的样品的检测结果偏高了！为了解决离子选择性电极方法的检测结果，按照火焰光度法的检测结果予以校正。美国临床和实验室标准研究院早于1989年，发布了C29-P如何对离子选择性电极的检测结果予以校正的文件。
火焰光度法的原理：钾、钠原子接受火焰的热能而被处于激发态。激发态的原子不稳定，必须迅速回到基态，放出能量，发射出元素特有的波长辐射谱线，利用此原理进行光谱分析。按照样品用量、稀释度和发射光强度的关系，计算出样品内含有的钾、钠浓度。至今，火焰光度法是临床实验室钾、钠的参考方法。
离子选择性电极法（ISE）的原理：钾、钠离子在血浆的水相中，被选择性电极检测时，检测的是离子的活度。按理，单位血浆或血浆体积内的离子浓度应＞离子活度。可是，实验结果说明：实际检测结果反而是离子的活度结果大于离子浓度！原因何在？？问题是血浆。
在无机化学中指出：只有在理想溶液中，离子的活度系数近于1（即无限稀释的水溶液），此时，离子活度才近于离子浓度。可是，血浆或血清是含有各种蛋白、脂肪的胶体溶液，不是一个理想溶液。可以将血浆分为血浆的水部分和悬浮于血浆内的脂肪和蛋白。这些蛋白和脂肪的体积挤掉了部分血浆水的体积。血浆内的所有离子均在血浆的水相中。若血浆内的脂肪或蛋白越多，占有的体积越大，则虽然血浆的平均钾、钠离子浓度不变（单位血浆体积内的离子浓度），但是，血浆的水体积减少，相应的血浆水内的离子浓度增大。这样的样品（肥胖人群或高蛋白血症的病人的样品）内，被脂肪和蛋白占有的体积明显，造成血浆水内的离子浓度增高。对这样的样品的检测，出现了火焰光度法的离子浓度结果低于离子选择性电极法的活度。原因在于水内离子浓度明显增高下，虽然活度小于浓度，但是，因血浆水内离子浓度增高，使我们理解的平均血浆体积下的活度大于了浓度。出现的这个现象，被称为“水取代作用”。
不要忘记：检验界对钾、钠检测，火焰法早于离子选择性法。至今临床上对于病人的水盐代谢观察和临床治疗均以火焰法结果为准。这是抹不了的事实。因此，不论离子选择性电极法是直接法还是间接法，国际上规定：以火焰光度法为钾、钠检测的参考方法，所有的离子选择性结果向火焰法结果靠拢。这就是美国CLSI C29-A2标准的内容。
CLSI C29-A2（2000年）钠、钾离子选择性电极系统对于火焰光度法的标准化（Standardization ofSodium and Potassium Ion-Selective Electrode Systems to the Flame PhotometricReference Method）对含有直接离子选择性电极的仪器进行标准化，使含有正常血浆水（即脂肪和蛋白）的标本内钾、钠浓度可以能证实为，和参考方法（火焰光度法）一致。
文件叙述了如何制备在标准化程序检测中使用的混合血清。没有条件的实验室可以从美国国家标准和测试研究院（NIST）那里购买。推荐C-29A2的目的是，每个新的直接电极法，在报告病人结果时，它的准确度必须以火焰光度法对这些标准混合血清的检测予以证实。
直接ISE结果和稀释样品的结果不一致，有多种原因，首要的和血浆水的变异有关。为避免混淆，我们建议：将直接电位法的结果调整到，和检测血浆浓度的方法结果一致。使用直接ISE的所有仪器须内设数学处理，使结果相当于“火焰光度法”模式。
对于体液内钠、钾离子的测定结果，多年来以物质浓度（mmol/L）表示。在临床上已经以此建立了钠、钾的参考区间，并用于临床应用。报告浓度的分析系统，有火焰原子发射光谱（flame atomic emission spectrometry，FAES）和样品稀释的离子选择性电极系统，以后也将在直接离子选择性电极法中要求报告浓度。使用离子选择性电极法测定钠、钾的新系统，若以离子活度报告结果，将对临床应用带来明显问题的后果。也会出现更基础的问题。离子电极是对溶液中离子的热力学活度的响应。理论上，它们不检测体液如血浆内和活度有复杂关系的浓度。所以，结果应表达为离子活度。但是，在实践中有许多困难。因为，特别如血浆这样复杂的体液，这些离子活度至今还不能确定为某个量。
1994年CAP（美国病理学会）的C-4化学调查中，有47％的参加者使用ISE方法检测钠。其余的1％使用FP。稀释的ISE方法为“间接”方法。直接和间接方法间，钠和钾的结果差异主要因电解质的排除作用。这个作用因血浆中脂肪和蛋白的溶剂替代作用所致。钠离子几乎完全被排除在血浆的水中。
因为在正常标本中水的体积分数约93％，间接ISE和FP将产生的结果低于直接ISE结果的7％。所有检测血浆中钠浓度的方法和样品的总体积有关，和样品的水相无关。随着疾病使血浆水体积分数改变，直接和间接方法间的差异也将改变。直接和间接方法间差异的另外原因是，这些离子被无机和有机配体的结合，主要是碳酸氢盐。这个结合和血浆水的影响（7％）相比很小（1～2％）。
具有不正常脂肪和蛋白水平的标本，稀释的方法学提供的结果，和未稀释样品的检测有偏移。具有不正常的血浆水、碳酸氢盐、或氢离子浓度的标本，以未稀释样品的离子选择性电极，和火焰光度法报告的结果有差异。以未稀释样品的离子选择性电极得到的结果，能更准确地反映这些离子在血浆水中的病理生理状态，所以较火焰光度法报告的结果在临床上更有价值。因蛋白浓度使钠结果的差异可以高达17 mmol/L（总蛋白～160 g/L），因脂肪浓度的差异据报告为26 mmol/L。（甘油三酯为～127.6 mmol/L）。若两种技术都能使用报告结果，一定要很明确，结果是对未稀释标本的ISE的，还是对稀释的标本的ISE或FP的。因为某些样品内含的脂肪、蛋白、或碳酸氢盐等浓度不正常，依据分析方法，会给临床上提供重要的电解质差异。若使用样品稀释的ISE或FP报告这些不正常的样品结果时，会使临床造成误解的风险。
本标准的目的是，叙述一个方法，对“正常”血浆使用直接离子选择性电极分析仪测定钠和钾，如火焰光度法报告的那样，以浓度表示（mmol/L）。ISE分析仪对火焰光度法的偏移经标准化后应在±2％之内。这是最大的允许人群差异，不论钠或钾的浓度为多少，只要血浆内的钠为120～160 mmol/L，或钾为2～6 mmol/L。所以，临床实验室将具有相同的参考范围，不论什么仪器或方法学的原理。
本方法需要三个混合血清。可以从NIST获得三个参考材料，或推荐使用（SRM 956a），用于离子选择性电极分析仪向火焰光度法标准化。这些混合血清的钠和钾的浓度（mmol/L）为：
这些材料也可以按照附录介绍的方法，自己配制。
ISE仪器应按照厂商的说明校准和在火焰模式下进行操作（如果这个方式可选的）。FP应按NIST参考方法进行校准。三个混合血清都应由ISE分析仪和FP各自测定。检测时的标本应随机排列作检测，每个仪器对每个浓度作15次重复测定。
为使这个方案被认可，2个仪器的所有水平结果批内变异系数须在≤1.5％。若这个水平的不精密度没有实现，查阅操作手册，解决故障，或询问厂商。FP和ISE分析仪测定的均值，应在钠和钾所有浓度的±1％之内。这将保证，在火焰和ISE间的真实差异的95％的可信限在±2％。
若可以，对病人血清按上述程序作检测，可以在标准化后立即检测，或以后该程序须重复后再确定。这些标本不能超过24小时，而且保存于厌氧状况下，内含下列分析物的浓度在正常范围：
ISE分析仪和FP的校准应按前进行。为准确地检验标准化的功能，至少对30例的病人样品，其分析物浓度尽可能分布于钠（120～160 mmol/L）和钾（2.0～6.0 mmol/L）的分析范围，每个样品在每个仪器上作双份检测。双份检测对于改善估计的精密度是必要的，也有助于检出因样品处理所致的离群点。依据保证技术评价离群点，并重复实验。然后将数据标准化于钠140mmol/L、钾4.0 mmol/L。
对标准化数据的回归分析时，将ISE的第一个数据和FP的第一个数据一一配对。ISE仪器结果为“Y”。每个分析物的斜率应在0.95～1.05之间。若不符合要求，重复上述校准实验。
附录C 以钠为140 mmol/L的线性回归数据正常化（标准化）的示例，以及如何将斜率调整为1、截距调整为0。（以下为文件示例）钠的测定结果如下：（mmol/L）
相关好，r＝0.9998，但是回归线斜率有7％的误差〔1.00-0.93×100〕。截距为12.7 mmol/L。这个数字难以解释，因为检测不是从0开始的。这些相同的数据可以用一种略有不同的方式处理。
钠的生理正常水平为140 mmol/L，居中。将所有ISE和火焰的数据均减去140。就好像将纵横轴移动到140 mmol/L的位置。成为以下数据：
数据的斜率和相关系数和前完全一样，但是，现在原点为140 mmol/L。截距为＋2.7 mmol/L。直接可以解释为两个方法在生理范围处的偏移为＋2.7 mmol/L。然后将斜率和截距分别校正到1和0，使“X”（火焰）结果和“Y”（ISE）强行一致。斜率和截距的纠正因子计算如下：
斜率的校正因子= 1÷0.93 = 1.08
截距的校正因子=（0 － 2.7）÷0.93 =（-2.7）÷0.93 = -2.9
“校正的”Y值等式，依据调整的斜率和截距，为：
“校正的”Y = 1.08 （“未校正”Y）－ 2.9
式中：Y = 原值 － 140
注：这些校正因子只适用于本例的数据。每个实验室和每个人员必须依据自己的数据来确定自己的校正因子。该校正因子应可应用于所有结果。
此篇文章属于转载文章，来源：冯仁丰。
京公网安备11010102003307号
