Cơ sở lý thuyết chung về xét nghiệm điện giải

1. Cơ sở chung của máy xét nghiệm điện giải.

1.1. Tổng quan về chức năng của máu

Máu là một tổ chức quan trọng của cơ thể sống. Nó không chỉ có ý nghĩa về mặt sinh học, lý học mà còn có ý nghĩa về bệnh lý. Những thay đổi về chỉ số hoá lý và các thành phần hoá học của các chất trong máu đều phản ánh những rối loạn chức năng của cơ quan hoặc bộ phận nào đó trong cơ thể. Tuy nhiên, khi cơ thể trở lại trạng thái khoẻ mạnh thì thành phần hoá học của máu cũng nhanh chóng được khắc phục; ở các tình trạng bệnh lý đặc biệt tức là trong tình trạng rối loạn chức phận của các cơ quan cơ thể dẫn đến sự thay đổi thành phần hoá học của máu. Do đó, các xét nghiệm hoá sinh về máu đóng vai trò quan trọng trong lâm sàng, giúp cho thầy thuốc chẩn đoán, theo dõi và điều trị bệnh.

Bình thường khi cơ thể khoẻ mạnh không có rối loạn về bệnh lý thì bên trong và ngoài màng tế bào luôn luôn có sự cân bằng về điện tích nhưng chỉ cần những rối loạn nhỏ như co cơ hay sau khi phẫu thuật… các bệnh về tim mạch thì sự cân bằng này sẽ bị phá vỡ làm cho nồng độ các ion tự do trong máu như Ca++, li+, Na+, Cl-, Mg++… có thể tăng hay giảm đột ngột. Có nhiều phương pháp đã được đề nghị để xác định nồng độ các chất trong dịch cơ thể. Đó là phép đo trọng lượng, đo độ đục, đo độ phát xạ ngọn lửa, hấp thụ nguyên tử và điện cực chọn lọc ion. Hiện nay chỉ có 2 phương pháp được dùng trong phòng xét nghiệm của bệnh viện. Đó là quang phổ phát xạ ngọn lửa và đo điện cực chọn lọc ion. Tuy nhiên phương pháp quang phổ phát xạ ngọn lửa bộc lộ rất nhiều hạn chế (độ an toàn, tính chính xác không cao) máy xét nghiệm điện giải ra đời đã gần như đáp ứng hoàn toàn được các yêu cầu của một xét nghiệm điện giải.

1.2. Nguồn gốc sai số

Các sai số có thể xảy ra trong quá trình xét nghiệm thường là do bệnh nhân , trong khâu lấy bệnh phẩm, và quá trình làm xét nghiệm.

a. Bệnh nhân
– Tuổi và giới tính
– Stress
– Nhiệt độ
– Thức ăn đưa vào cơ thể
– Điều trị thuốc
– Sự biến đổi theo từng cá thể

b. Mẫu đo máu
Chỉ có thể có được kết quả xét nghiệm với chất lượng cao khi nhận được bệnh phẩm được lấy tốt nhất. Cần phải lưu ý đến một số yếu tố khi lấy máu xét nghiệm

* Chất chống đông và chất bảo quản.
– Lấy huyết tương để làm xét nghiệm thì cần phải có chất chống đông. Cẩn thận khi chọn chất đông
– Chất chống đông EDTA thường được dùng để lấy máu xét nghiệm huyết học chứ không dùng để lấy máu đo Ca hay K
– Chọn lọc một lượng dư thừa Heparin trong mẫu máu động mạch có thể làm sai lệch đáng kể kết quả đo khí máu. Để đo khí máuthì chỉ nên dùng heparin làm chất chống đông và lithium đã trở thành chất chông đông chuẩn để đo khia máu. EDTA hay citirat có thể làm thay đổi Ph đáng kể của mẫu máu
– Heparin có thể gây sai số do pha loãng mẫu máu đo khí nhưng có thể khắc phục bằng cách làm đông khô Heparin trong bơm tiêm.

* Lưu giữ máu
– Khoảng thời gian ngắn trước khi máu được phân tích có thể làm chất lượng mẫu máu
– Máu để đo khí máu nếu không được giữ trong nước đá sẽ bị giảm chất lượng đáng kể trong vòng 15 phút. Lưu giữ ở nhiệt độ phòng sẽ làm giảm đáng kể PH, PCO2 và tăng PO2
– Máu lấy để đo Glucô không có chất bảo quản sẽ bị giảm chất lượng khoảng 7% trong giờ đầu sau khi lấy máu. Càng dài thì càng làm hỏng máu
– Chậm tách hồng cầu khỏi huyết thanh sẽ làm cho các thành phần trong hồng cầu thoát ra huyết thanh hoặc huyết tương. Điều này đặc biệt quan trọng khi đo kali và máu phải được li tâm, tránh có sự chậm trễ quá đáng

* Tan máu
– Tan máu do lấy máu không tốt làm tăng các thành phần của hồng cầu (kali, Phosphat, AST, LD v …v) trong huyết thanh và huyết tương và làm tăng Hemoglobin
– Hemoglobin có thể gây nhiễu trong một vài phương pháp phân tích mà độ hấp thụ được đo ở bước sóng gần với độ hấp thụ tối đa của Oxyhemoglobin (410, 540, 580 nm)

* Thành phần có trong máu
– Bệnh phẩm máu có thể chứa các mức bất thường chất phân tích mà bình thường chỉ có ở mức thấp
– Thí dụ có thể tăng lipít máu và làm kết quả của Na giảm đi nếu đo bằng phương pháp quang kế ngọn lửa.
– Mức bilirubin cao có thể làm cho một số phương pháp có thể có vấn đề
– Acetoacetat trong máu bệnh nhân tiểu đường có toan máu do chất xetôn ảnh hưởng đáng kể đến việc đo creatinin bằng phản ứng Jafe

* Máy phân tích
– Đào tạo đội ngũ kỹ thuật viên có tầm quan trọng tốt để có được kết quả xét nghiệm chất lượng cao. Hiện nay nhiều máu tương đối dễ vận hành tuy nhiên đội ngũ cán bộ kỹ thuật viên cần được huấn luyện đầy đủ về vận hành và hiểu biết về máy và các phương pháp xét nghiệm.
– Đã chứng minh được là các phòng xét nghiệm lớn làm tốt công việc hơn các phòng xét nghiệm nhỏ
– Tất cả các phương pháp đều có sai số ngẫu nhiên. Có thể làm giảm những sai số này bằng việc lựa chọn cẩn thận máy và các phương pháp làm xét nghiệm. Cần chú ý đến những chi tiết như tài liệu về các bước của phương pháp, tiêu chuẩn hoá đúngvà việc sử dụng các phương pháp được đơn giản hoá sẽ làm giảm các sai số ngẫu nhiên.
Như vậy sai số có thể xảy ra từ khâu lấy máu làm xét nghiệm và ghi kết quả. Điều quan trọng là nhà sinh hoá lâm sàng cần hiểu rõ những sai số đó nằm ở khâu nào và có thể nhận ra các sai số đó và hiệu chỉnh lại khi có sai số.

1.3 . Cơ sở tính toán của xét nghiệm điện giải

Máy điện giải là thiết bị điện tử sử dụng để đo nồng độ của các chất điện giải như: Na+, K+, Ca++, Cl-, Li+… … Trước đây khi máy điện giải chưa được phát triển để đo nồng độ các chất người ta thường sử dụng phương pháp quang kế ngọn lửa phát xạ với hơi đốt là axetilen, propan hoặc bu tan (đốt- đo quang) tuy nhiên phương pháp này có nhiều nhược điểm (do phải sử dụng hơi đốt nên dễ gây cháy nổ, khă năng chính xác không cao…). Máy điện giải) ra đời hoạt động dựa trên ứng dụng của điện cực chọn lọc (ISE )

[Hình: 9799d6d90132bffae5b16ebfee14d2ec_4612966...honloc.png]
Hình 1.1. Điện cực chọn lọc ion.

Nguyên lý hoạt động của điện cực chọn lọc ion phụ thuộc vào tương tác giữa các ion chuyển động tự do trong mẫu với vật liệu làm cảm biến (hình 1.1).

Màng chọn lọc ion có tác dụng ngăn cách giữa dung dịch mẫu và dung dịch chất điện ly, trong đó nồng độ của dung dịch chất điện ly đã biết còn nồng độ của dung dịch mẫu là chưa biết. Màng chon lọc ion có cấu trúc đặc biệt, nó phản ứng với những chất nằm trong dung dịch chất điện ly mà có mặt trong dung dịch mẫu. Màng hoạt động như một bộ trao đổi ion. Nồng độ dung dịch điện cực là 1 giá trị đã biết, được xác định bởi thế bên này màng chọn lọc ion. Giá trị thế của mẫu ở bên kia màng là một giá trị chưa biết (ta đang cần đo). Để xác định giá trị chênh lệch điện thế giữa bên trong và bên ngoài màng người ta sử dụng một dụng cụ đo điện Galvanic với các điện cực Calomel. Bằng cách sử dụng một dung dịch chuẩn, một đường kết nối điện giữa mẫu và điện cực được thiết lập, thế chuyển tiếp được hình thành tại lớp tiếp giáp giữa mẫu và dung dịch chuẩn. Giá trị của thế chuyển tiếp này được tính toán dựa trên cơ sở nồng độ của các ion có trong dung dịch chuẩn.
Mối tương quan trong mô hình được mô tả bằng biểu thức Nernst :

E = E’ x (RT/nF).ln (ai)
Hay : E = E’ x (RT/nF).ln (fi.ci)
Trong đó : E: là thế điện cực đo được.
E’: là suất điện động của dung dịch chuẩn (phụ thuộc vào nhiều hệ số khác nhau như các chất bên trong dung dịch, loại điện cực …).
ai: là độ hoạt động của ion đo.
R: là hằng số chất khí (8,31 J/Kmol).
T: là nhiệt độ (oK).
n : là hoá trị của ion đo.
F : là hằng số Faraday (tương đương 96496 A.s/g).
fi: là hệ số hoạt động.
Ci: là nồng độ của ion đo.

[Hình: eaa8785ab0b71b9d4f1bc05c003c8795_46129779.diengiai.png]

Ngay sau khi mẫu được đo, dung dịch chuẩn có nồng độ ion đã biết được đo để cung cấp giá trị so sánh. Dựa trên cơ sở giá trị mẫu đo và giá trị chuẩn ta có thể tính được nồng độ của mẫu:
E = E’ + S. log(fi.ci)
S là đặc tuyến độ dốc của điện cực (theo lý thuyết : ở 25oC S = 59,16 mV ứng với ion hoá trị 1).
Emẫu = E’ + S. log(fi.cis)
Echuẩn = E’ + S. log(fi.cist)
zE = Eđầu đo – Echuẩn = S.log(cis/cist)
zE là thế chênh lệch giữa điện thế đo của mẫu và dung dịch chuẩn.
cis (cisample) : nồng độ ion cần đo trong mẫu.
cist (cistandard) : nồng độ ion đo trong dung dịch chuẩn.
Từ hệ thức Nernst ta nhận thấy rằng điện cực chọn lọc ion được sử dụng không đo nồng độ ion trực tiếp mà đo độ hoạt động của ion đó. Độ hoạt động của ion biểu thị khả năng tương tác của ion đó với các ion khác.

Nồng độ của ion chỉ được tính toán dựa trên cơ sở giá trị độ hoạt động của ion đo được, mối tương quan này cũng phụ thuộc vào tổng số ion tồn tại trong dung dịch. Do ion Na+ có mặt nhiều trong máu và huyết thanh nên nồng độ ion Na+ được sử dụng để xác định nồng độ của các ion với độ chính xác cao và do đó giá trị thu được có thể sử dụng trong chẩn đoán lâm sàng.

2. Nguyên lý đo của thiết bị xét nghiệm điện giải.

Mẫu máu hoặc nước tiểu cần phân tích được hút, rồi bơm tới một hệ thống ba điện cực nối tiếp nhau: lần lượt các điện cực là điện cực K+, Na+, Cl- (hoặc Li+):

Điện cực Na+ là một ống thuỷ tinh, ống này được làm bằng vật liệu có độ nhạy rất cao với ion Na+. Điện cực K+ là một ống nhựa, ống này chứa chất Valinomycin có tác dụng chọn lọc tất cả các ion K+ có trong dung dịch chảy qua nó. Tương tự như vậy ở điện cực Cl- (hoặc Li+) cũng có chứa chất nhạy với ion Cl- (hoặc Li+). Thế của mỗi điện cực được so sánh với một thế chuẩn và ổn định được tạo ra bởi điện cực chuẩn Ag/AgCl. Mối quan hệ về điện thế chênh lệch được xác định dựa trên hệ thức Nernst đã nêu ở trên.

Để đo được nồng độ của ion trong mẫu bệnh phẩm người ta dùng phương pháp đo tham chiếu. Đầu tiên, máy sẽ đo thế khi mẫu được bơm qua hệ thống các điện cực. Tiếp đến, một dung dịch chuẩn có nồng độ các ion cần đo đã biết được bơm qua các điện cực đó. Độ chênh lệch điện thế giữa hai lần đo được tỷ lệ với nồng độ của ion tương ứng. Do độ chênh lệch điện thế là đo được và nồng độ của ion dung dịch chuẩn là đã biết trước nên máy có thể tính toán được nồng độ của các ion trong mẫu bệnh phẩm theo công thức sau:
zE = Eđầu đo – Echuẩn = S.log(cis/cist)
cis = cist . 10^(zE/S)

 

Nguồn: Tài liệu tham khảo

Chia sẻ bài viết:Share on FacebookShare on Google+Tweet about this on TwitterShare on LinkedInShare on TumblrShare on YummlyBuffer this pagePin on PinterestEmail this to someoneDigg thisShare on VK

Comments

comments

Leave a Reply