即时检验(POCT)技术具有简便、快速、准确、方便等特点,近年来广泛应用于临床各个领域,在围手术期的应用包括动脉血气检测,凝血功能检测,心肌标志物检测,输血相关指标检测,甲状旁腺激素监测等。以POCT技术为基础的围手术期移动实验室会在不久的将来得到广泛的应用,为降低围手术期死亡率发挥重要作用。现就POCT技术在围手术期的应用进展作一综述,便于临床医生更多地了解POCT 技术,并推广应用于临床。
引用本文: 刘乐, 魏新川, 何雪梅, 刘进. 即时检验技术围手术期应用. 华西医学, 2015, 30(2): 393-396. doi: 10.7507/1002-0179.20150116 复制
即时检验(POCT),根据英文字面可以从空间和时间两方面理解,即在患者发病现场进行的检验——“床旁检验”和在患者发病的时刻进行的检验——“即时检验”。2007年,美国临床生物化学协会在其制定的“POCT循证医学指南”中,将POCT 定义为“在接近患者治疗地点,由未接受临床实验室学科训练的临床人员或患者进行的临床检验(自我检测)”[1]。
1957年,Edmonds以干化学纸片检测血糖及尿糖,随后Ames公司将其商品化并很快得到普遍应用,POCT的发展由此开始[2]。由于POCT具有操作简便、快速、效率高、成本低、试剂稳定且便于携带、适于非专业人员使用等特点,因此可以在临床实验室之外任何场所开展进行,并能够迅速得到检验结果。现POCT技术已广泛应用于医院急诊室、重症监护病房、手术室、各病区及野战外科等科室。目前POCT的应用领域包括:血气、血糖、乳酸、电解质、胆红素、心肌标志物、凝血指标、糖尿病个人监测、感染性疾病相关指标、术中甲状旁腺激素、肾功能和生殖系统指标等内容。
随着麻醉技术的日益发展,麻醉医师要更多介入围手术期疾病治疗抢救的全过程,帮助降低外科病死率。手术患者病情变化突然、危急,并且患者无法随意移动,一旦发生严重并发症需要迅速寻找病因并了解机体现状,及时快速在手术室内进行检验、诊断、治疗。POCT技术成为手术室中移动实验室的基础,广泛应用于动脉血气检测、凝血功能检测、心肌标志物检测、输血相关指标检测、甲状旁腺激素(PTH)监测等方面[3]。
1 血气、血糖、乳酸
POCT动脉血气检测在手术室应用于危重患者或大型手术中的严重电解质紊乱,酸碱失衡,失血,呼吸衰竭及血糖变化的预防及监测。自50年代末丹麦的Poul Astrup研制出第1台血气分析仪以来,血气分析技术一直在急性呼吸衰竭诊疗、外科手术、抢救与监护过程中发挥着至关重要的作用[4]。现代POCT血气分析仪使用不同的分析包(片)可行多种全血项目检测,包括血气分析、血糖、血浆乳酸等。
便携式血糖仪自19世纪70年代问世后,被临床和家庭大量应用[5]。使用便携式血糖仪对糖尿病患者围手术期血糖实时监测,维持血糖正常水平,可有效预防糖尿病相关的急性并发症降低手术风险。
血浆乳酸是机体组织缺氧和低灌注的重要标志之一。血浆乳酸监测在围手术期的应用包括休克患者的监测,心肺转流下心内直视手术患者的监测,产科手术患者的监测,颅脑手术患者的监测等[6]。便携式微量乳酸测定仪可快速、简便和比较准确的测量血浆内乳酸水平,大大推动了乳酸监测在围手术期的广泛应用[7]。
目前手术室中常用的血气分析仪有GEMPrimer 3000血气分析仪和I-STAT便携式血气分析仪。GEMPrimer 3000血气分析仪可检测的项目包括pH值、气体、电解质、压积、葡萄糖和乳酸等9项及20项计算项目。90 s即可得到检测结果,数据精确度高,与传统血气分析仪有良好的相关性。不足之处主机体积较大,便携性较差。I-STAT便携式血气分析仪较轻便,方便转移携带,采血量少,无需抗凝,可外接红外热敏打印机打印数据。目前POCT血气分析仪在国外已经成为手术室中一个必备设备,也逐渐进入国内大中型医院,广泛应用于围手术期患者监测,为临床工作提供了重要的辅助诊断及治疗服务。
2 心脏标志物
心肌肌钙蛋白、肌红蛋白、肌酸激酶同工酶是国际上认可的急性心肌梗死特异性诊断指标[8]。目前多用于急诊抢救和临床鉴别诊断中,判断心肌梗死,避免漏诊。B型钠尿肽或非活性的N末端前钠尿肽是心脏衰竭时较好的心脏标志物,能反映心室容积扩大、心室超负荷和心脏功能有无损伤及损伤程度[9]。上述诊断急性心肌梗死的几个关键性标志物都已被开发成可供POCT设备使用的产品,可以在15 min内得到结果。目前心肌标志物的POCT技术主要应用于急诊领域,尚未普遍应用于围手术期。POCT心脏标志物检测能有效缩短心脏标志物的检测周转时间,将可能应用于合并心脏疾病患者术中监测、术中急性心力衰竭的鉴别诊断、心脏衰竭病情程度的判断等。
3 凝血功能
临床常用的凝血指标包括凝血酶原时间(PT)、活化部分凝血酶原时间(APTT)、国际标准化比率(INR)、纤维蛋白原(FIB)、凝血因子、D-二聚体等。
目前手术室中凝血POCT检测技术应用最广泛的是活化凝血时间(ACT),常用于体外循环手术中肝素抗凝的监测,通过POCT技术定量测定ACT,动态评估患者全身肝素化状态,可以指导麻醉医师合理个体化使用肝素及拮抗药物,降低围手术期出血风险[10]。国外研究表明行经皮冠状动脉介入治疗(PCI)时将ACT控制在330 s以上能够降低PCI术后3年内的肌坏死发生率[11]。
ACT并非是肝素监测的唯一之选,APTT的POCT测定也越来越多地应用于肝素抗凝监测中。CoaguChek(德国罗氏诊断公司)和Hemocron(美国ITC公司)两个品牌的系列产品可以测定包括APTT、PT、FIB、凝血因子和INR在内的多项常规凝血指标[12]。但由于肝素抗凝监测受到很多因素的干扰,POCT与自动化仪器之间APTT相关性不很理想。PT在围手术期主要应用于诊断凝血功能障碍,国外有报道表明CoaguChek XS Plus POCT凝血仪检测PT值与常规实验室检测结果是等价的,表明POCT技术将可能应用于外科手术中发生凝血异常时及时对PT的检测,指导合理输血[13]。
INR是监测抗凝药物使用效果的重要指标,近期国内有研究显示POCT罗氏凝血仪与STACompact全自动凝血分析仪检测患者的INR存在良好的相关性。能够满足口服抗凝药患者的INR监测[14]。这对于评价术前使用口服抗凝剂预防血栓栓塞性疾病的患者有很大帮助。
D-二聚体可反映纤维蛋白溶解功能,是诊断深静脉血栓、肺栓塞、弥漫性血管内凝血的关键指标。D-二聚体的POCT检测由于其快速、灵敏度高、阴性预报值高,重复性良好等特点,已应用于急诊科辅助诊断,也将逐步应用于围手术期疑有纤溶系统疾病患者的快速诊断筛查。
凝血机能的总体评价是指记录血液从凝集到纤溶的全过程,能全面地提供关于患者凝血机能各方面的基本信息。目前主要有血栓弹力描记术(TEG)、改良血栓弹力描记术(ROTEM),声凝分析仪(Sonoclot)和血小板功能分析等。TEG是凝血管理中重要的即时检测手段,反应血凝块形成、稳定、溶解等一系列动态演变过程,在预测术后出血及血小板输注方面明显优于传统实验室检测[15]。TEG指导的输血方案使成分用血更加合理,但结果变异度较大,且参数复杂,检测时间较长,这可能是目前临床应用较少的原因。
ROTEM是改良的计算机化TEG,提供与TEG 相似的临床信息,比TEG 测试所需时间更短,但检测结果不能直接转换。有报道指出ROTEM 指导下的输血方案能合理有效地选择输血治疗策略,避免不必要输血[16]。Sonoclot是采用超声检测血栓的粘弹性的一种检测方法,除了预测出血以外,也用于血小板功能评估,目前用于指导输血的研究不多。
由于目前缺乏相关的前瞻性研究,以上凝血相关检测项目的准确性和精密度欠缺,临床使用中存在一定争议,还有待于大型临床试验的结论。但是POCT的时效性在围手术期凝血功能检测方面仍然拥有广阔的应用前景,将最终实现早期诊断,早期止血,预防栓塞,总体评价凝血和纤溶的目标。
4 POCT输血相关应用
输血治疗是围手术期常用的治疗手段。POCT可在手术过程中迅速测得血细胞比容及血红蛋白水平,及时严格地把握输血时机。也有研究表明手术室中POCT法监测PT水平可减少手术患者术中血浆的输注,降低医疗费用及相关并发症[17]。
输血前检测乙型肝炎表面抗原、丙型肝炎病毒抗体、人类免疫缺陷病毒抗体、梅毒螺旋体抗体4项传染病在急诊输血时用传统的酶联免疫吸附方法检测需2~3 h,POCT技术则只需30 min即可得到结果。提高了输血前检测的时效性,指导医务人员在急诊手术或进行创伤性、侵入性等诊疗活动中有针对性地做好防护,预防职业暴露的发生,可作为紧急或特殊情况下输血相关传染病的检测方法,但存在漏检和误报风险[18]。目前尚未广泛应用于围手术期。
5 PTH检测技术
甲状旁腺紧邻甲状腺被膜,甲状腺手术时容易受到损伤而导致低钙血症的发生,特别是甲状腺全切除术后低钙血症的发生率较高。快速PTH测定(RPTH)在临床上应用的报道最早见于20世纪80年代末。随着该项技术的改进使得无放射性RPTH可以在手术室内应用,预测术后低钙血症的发生。
通过激素水平的动态检测来指导内分泌相关手术不仅限于PTH,促肾上腺皮质激素和生长激素被发现可用于经蝶垂体瘤切除术。胃泌素、生长激素、胰岛素和睾酮也都被发现有同样的利用价值[19]。
6 POCT在手术室外的应用
POCT在手术室外同样得到较广泛应用。在院内常见于重症监护病房,目前常用的检测项目主要是床旁血气分析、血糖、血乳酸、心肌损伤标志物等。除此之外,POCT也广泛应用于战时快速检验、生物战剂快速检测、重大自然灾害、野外生产作业、出入境检疫、社区医疗、医师诊所、家庭监测、感染相关疾病检测等领域。
7 展望
现阶段国内医院的检验科或中心实验室是完全离开患者而独立集中的所谓盒子样实验室结构[20]。而手术室作为医疗工作的重要组成部分,其特殊性使得传统的检验方式和工作流程难以在围手术期检测中获得应用,而日益发展的POCT 技术将占据重要领地。以POCT技术为基础组建移动实验室(站)将为围手术期危重患者的诊断治疗提供非常重要的平台,将有可能在降低围手术期死亡率、手术并发症等方面发挥重要作用。
POCT技术自身也存在待解决的问题,如因方法学、样本、操作人员、自然条件、检验设备和试剂试纸的保存等条件受到限制,使POCT检测结果与在中心实验室由专业人员使用高精度设备所得结果有所偏差。POCT技术面临的挑战除了技术平台的扩大,数据管理,质量监控,人员培训外,还集中在检验结果准确性以及降低医疗成本等方面。当前关于POCT的成本效益争议不断,虽然POCT不需要专用的空间、不需要大型设备、也不需要专业技术人才,可节省大量卫生资源,然而POCT不能完全替代中心实验室。
现代医学便捷、快速、低成本的要求将促进POCT技术的不断发展。但由于POCT是较新的领域,检测项目有限,并且操作由非检验专业人员完成,因此有效地使用POCT技术需要将临床与检验结果密切结合,加强操作培训,重视POCT的组织管理和质量管理。目前POCT在国内的应用项目相对较少,在手术室主要应用于血糖监测及血气分析,但按照目前的发展趋势,以POCT技术为基础建立的移动实验室(站)将很快在围手术期患者抢救中发挥极其重要的作用。
即时检验(POCT),根据英文字面可以从空间和时间两方面理解,即在患者发病现场进行的检验——“床旁检验”和在患者发病的时刻进行的检验——“即时检验”。2007年,美国临床生物化学协会在其制定的“POCT循证医学指南”中,将POCT 定义为“在接近患者治疗地点,由未接受临床实验室学科训练的临床人员或患者进行的临床检验(自我检测)”[1]。
1957年,Edmonds以干化学纸片检测血糖及尿糖,随后Ames公司将其商品化并很快得到普遍应用,POCT的发展由此开始[2]。由于POCT具有操作简便、快速、效率高、成本低、试剂稳定且便于携带、适于非专业人员使用等特点,因此可以在临床实验室之外任何场所开展进行,并能够迅速得到检验结果。现POCT技术已广泛应用于医院急诊室、重症监护病房、手术室、各病区及野战外科等科室。目前POCT的应用领域包括:血气、血糖、乳酸、电解质、胆红素、心肌标志物、凝血指标、糖尿病个人监测、感染性疾病相关指标、术中甲状旁腺激素、肾功能和生殖系统指标等内容。
随着麻醉技术的日益发展,麻醉医师要更多介入围手术期疾病治疗抢救的全过程,帮助降低外科病死率。手术患者病情变化突然、危急,并且患者无法随意移动,一旦发生严重并发症需要迅速寻找病因并了解机体现状,及时快速在手术室内进行检验、诊断、治疗。POCT技术成为手术室中移动实验室的基础,广泛应用于动脉血气检测、凝血功能检测、心肌标志物检测、输血相关指标检测、甲状旁腺激素(PTH)监测等方面[3]。
1 血气、血糖、乳酸
POCT动脉血气检测在手术室应用于危重患者或大型手术中的严重电解质紊乱,酸碱失衡,失血,呼吸衰竭及血糖变化的预防及监测。自50年代末丹麦的Poul Astrup研制出第1台血气分析仪以来,血气分析技术一直在急性呼吸衰竭诊疗、外科手术、抢救与监护过程中发挥着至关重要的作用[4]。现代POCT血气分析仪使用不同的分析包(片)可行多种全血项目检测,包括血气分析、血糖、血浆乳酸等。
便携式血糖仪自19世纪70年代问世后,被临床和家庭大量应用[5]。使用便携式血糖仪对糖尿病患者围手术期血糖实时监测,维持血糖正常水平,可有效预防糖尿病相关的急性并发症降低手术风险。
血浆乳酸是机体组织缺氧和低灌注的重要标志之一。血浆乳酸监测在围手术期的应用包括休克患者的监测,心肺转流下心内直视手术患者的监测,产科手术患者的监测,颅脑手术患者的监测等[6]。便携式微量乳酸测定仪可快速、简便和比较准确的测量血浆内乳酸水平,大大推动了乳酸监测在围手术期的广泛应用[7]。
目前手术室中常用的血气分析仪有GEMPrimer 3000血气分析仪和I-STAT便携式血气分析仪。GEMPrimer 3000血气分析仪可检测的项目包括pH值、气体、电解质、压积、葡萄糖和乳酸等9项及20项计算项目。90 s即可得到检测结果,数据精确度高,与传统血气分析仪有良好的相关性。不足之处主机体积较大,便携性较差。I-STAT便携式血气分析仪较轻便,方便转移携带,采血量少,无需抗凝,可外接红外热敏打印机打印数据。目前POCT血气分析仪在国外已经成为手术室中一个必备设备,也逐渐进入国内大中型医院,广泛应用于围手术期患者监测,为临床工作提供了重要的辅助诊断及治疗服务。
2 心脏标志物
心肌肌钙蛋白、肌红蛋白、肌酸激酶同工酶是国际上认可的急性心肌梗死特异性诊断指标[8]。目前多用于急诊抢救和临床鉴别诊断中,判断心肌梗死,避免漏诊。B型钠尿肽或非活性的N末端前钠尿肽是心脏衰竭时较好的心脏标志物,能反映心室容积扩大、心室超负荷和心脏功能有无损伤及损伤程度[9]。上述诊断急性心肌梗死的几个关键性标志物都已被开发成可供POCT设备使用的产品,可以在15 min内得到结果。目前心肌标志物的POCT技术主要应用于急诊领域,尚未普遍应用于围手术期。POCT心脏标志物检测能有效缩短心脏标志物的检测周转时间,将可能应用于合并心脏疾病患者术中监测、术中急性心力衰竭的鉴别诊断、心脏衰竭病情程度的判断等。
3 凝血功能
临床常用的凝血指标包括凝血酶原时间(PT)、活化部分凝血酶原时间(APTT)、国际标准化比率(INR)、纤维蛋白原(FIB)、凝血因子、D-二聚体等。
目前手术室中凝血POCT检测技术应用最广泛的是活化凝血时间(ACT),常用于体外循环手术中肝素抗凝的监测,通过POCT技术定量测定ACT,动态评估患者全身肝素化状态,可以指导麻醉医师合理个体化使用肝素及拮抗药物,降低围手术期出血风险[10]。国外研究表明行经皮冠状动脉介入治疗(PCI)时将ACT控制在330 s以上能够降低PCI术后3年内的肌坏死发生率[11]。
ACT并非是肝素监测的唯一之选,APTT的POCT测定也越来越多地应用于肝素抗凝监测中。CoaguChek(德国罗氏诊断公司)和Hemocron(美国ITC公司)两个品牌的系列产品可以测定包括APTT、PT、FIB、凝血因子和INR在内的多项常规凝血指标[12]。但由于肝素抗凝监测受到很多因素的干扰,POCT与自动化仪器之间APTT相关性不很理想。PT在围手术期主要应用于诊断凝血功能障碍,国外有报道表明CoaguChek XS Plus POCT凝血仪检测PT值与常规实验室检测结果是等价的,表明POCT技术将可能应用于外科手术中发生凝血异常时及时对PT的检测,指导合理输血[13]。
INR是监测抗凝药物使用效果的重要指标,近期国内有研究显示POCT罗氏凝血仪与STACompact全自动凝血分析仪检测患者的INR存在良好的相关性。能够满足口服抗凝药患者的INR监测[14]。这对于评价术前使用口服抗凝剂预防血栓栓塞性疾病的患者有很大帮助。
D-二聚体可反映纤维蛋白溶解功能,是诊断深静脉血栓、肺栓塞、弥漫性血管内凝血的关键指标。D-二聚体的POCT检测由于其快速、灵敏度高、阴性预报值高,重复性良好等特点,已应用于急诊科辅助诊断,也将逐步应用于围手术期疑有纤溶系统疾病患者的快速诊断筛查。
凝血机能的总体评价是指记录血液从凝集到纤溶的全过程,能全面地提供关于患者凝血机能各方面的基本信息。目前主要有血栓弹力描记术(TEG)、改良血栓弹力描记术(ROTEM),声凝分析仪(Sonoclot)和血小板功能分析等。TEG是凝血管理中重要的即时检测手段,反应血凝块形成、稳定、溶解等一系列动态演变过程,在预测术后出血及血小板输注方面明显优于传统实验室检测[15]。TEG指导的输血方案使成分用血更加合理,但结果变异度较大,且参数复杂,检测时间较长,这可能是目前临床应用较少的原因。
ROTEM是改良的计算机化TEG,提供与TEG 相似的临床信息,比TEG 测试所需时间更短,但检测结果不能直接转换。有报道指出ROTEM 指导下的输血方案能合理有效地选择输血治疗策略,避免不必要输血[16]。Sonoclot是采用超声检测血栓的粘弹性的一种检测方法,除了预测出血以外,也用于血小板功能评估,目前用于指导输血的研究不多。
由于目前缺乏相关的前瞻性研究,以上凝血相关检测项目的准确性和精密度欠缺,临床使用中存在一定争议,还有待于大型临床试验的结论。但是POCT的时效性在围手术期凝血功能检测方面仍然拥有广阔的应用前景,将最终实现早期诊断,早期止血,预防栓塞,总体评价凝血和纤溶的目标。
4 POCT输血相关应用
输血治疗是围手术期常用的治疗手段。POCT可在手术过程中迅速测得血细胞比容及血红蛋白水平,及时严格地把握输血时机。也有研究表明手术室中POCT法监测PT水平可减少手术患者术中血浆的输注,降低医疗费用及相关并发症[17]。
输血前检测乙型肝炎表面抗原、丙型肝炎病毒抗体、人类免疫缺陷病毒抗体、梅毒螺旋体抗体4项传染病在急诊输血时用传统的酶联免疫吸附方法检测需2~3 h,POCT技术则只需30 min即可得到结果。提高了输血前检测的时效性,指导医务人员在急诊手术或进行创伤性、侵入性等诊疗活动中有针对性地做好防护,预防职业暴露的发生,可作为紧急或特殊情况下输血相关传染病的检测方法,但存在漏检和误报风险[18]。目前尚未广泛应用于围手术期。
5 PTH检测技术
甲状旁腺紧邻甲状腺被膜,甲状腺手术时容易受到损伤而导致低钙血症的发生,特别是甲状腺全切除术后低钙血症的发生率较高。快速PTH测定(RPTH)在临床上应用的报道最早见于20世纪80年代末。随着该项技术的改进使得无放射性RPTH可以在手术室内应用,预测术后低钙血症的发生。
通过激素水平的动态检测来指导内分泌相关手术不仅限于PTH,促肾上腺皮质激素和生长激素被发现可用于经蝶垂体瘤切除术。胃泌素、生长激素、胰岛素和睾酮也都被发现有同样的利用价值[19]。
6 POCT在手术室外的应用
POCT在手术室外同样得到较广泛应用。在院内常见于重症监护病房,目前常用的检测项目主要是床旁血气分析、血糖、血乳酸、心肌损伤标志物等。除此之外,POCT也广泛应用于战时快速检验、生物战剂快速检测、重大自然灾害、野外生产作业、出入境检疫、社区医疗、医师诊所、家庭监测、感染相关疾病检测等领域。
7 展望
现阶段国内医院的检验科或中心实验室是完全离开患者而独立集中的所谓盒子样实验室结构[20]。而手术室作为医疗工作的重要组成部分,其特殊性使得传统的检验方式和工作流程难以在围手术期检测中获得应用,而日益发展的POCT 技术将占据重要领地。以POCT技术为基础组建移动实验室(站)将为围手术期危重患者的诊断治疗提供非常重要的平台,将有可能在降低围手术期死亡率、手术并发症等方面发挥重要作用。
POCT技术自身也存在待解决的问题,如因方法学、样本、操作人员、自然条件、检验设备和试剂试纸的保存等条件受到限制,使POCT检测结果与在中心实验室由专业人员使用高精度设备所得结果有所偏差。POCT技术面临的挑战除了技术平台的扩大,数据管理,质量监控,人员培训外,还集中在检验结果准确性以及降低医疗成本等方面。当前关于POCT的成本效益争议不断,虽然POCT不需要专用的空间、不需要大型设备、也不需要专业技术人才,可节省大量卫生资源,然而POCT不能完全替代中心实验室。
现代医学便捷、快速、低成本的要求将促进POCT技术的不断发展。但由于POCT是较新的领域,检测项目有限,并且操作由非检验专业人员完成,因此有效地使用POCT技术需要将临床与检验结果密切结合,加强操作培训,重视POCT的组织管理和质量管理。目前POCT在国内的应用项目相对较少,在手术室主要应用于血糖监测及血气分析,但按照目前的发展趋势,以POCT技术为基础建立的移动实验室(站)将很快在围手术期患者抢救中发挥极其重要的作用。