第八节 检验结果的分析前变量和生物学变异

检验结果的临床应用与检验项目的总随机变异关系密切，判断一个检验结果是否异常，或有无明显变化，需根据该项目总随机变异的大小。一个检测结果的总随机变异由3部分组成：分析变异、分析前变量、个体内生物学变异，本节重点介绍分析前变量和生物学变异。临床实验室人员在应用检验结果时必须要考虑到分析前变量和生物学变异对实验室检查及对结果解释的影响。

一、分析前变量

分析前变量（preanalytical variable）是指自采样开始至样品分析期间各环节，包括取样、运输、离心、储存等环节或因素。包括可控变量和不可控变量。

（一）可控变量

可控变量（controllable variable）是指通过改变可以得到控制的分析前变量，主要包括以下一些情况：

1.生理学变量

（1）体位：

长期以来，人们忽视了患者体位变化对生化检测结果的影响。当患者由卧位变为直立或坐位时，机体内的水分由血管内移至组织间隙，使不能通过血管的大分子物质浓度升高。与仰卧相比，坐位时多数大分子物质的浓度升高5%~15%（表1-18）。为了减轻由于体位的变化产生的影响，建议门诊患者坐15分钟后再采血。

（2）长时间卧床：

长时间卧床时，血浆和细胞外液的体积减少，血浆1，25-二羟维生素D₃、25-羟维生素D₃、天冬氨酸氨基转移酶、钾等降低，而尿素、钙等增加。

（3）运动：

运动时肾上腺素、去甲肾上腺素、糖皮质激素、促肾上腺皮质激素和生长激素升高，而胰岛素降低。剧烈运动会产生一定程度的血管内溶血，使血浆中结合珠蛋白水平降低。为了减少由于运动引起的分析前变异，建议患者在试验前一晚上避免剧烈活动并在采血前避免长距离行走、跑步或爬楼。

运动员有较高的骨骼肌相关的酶活性，如CKMB。通过运动减肥可增加血清中HDL-Ch，降低LDL-Ch水平。

（4）昼夜节律变化：

某些分析项目有时间节律的变化。例如：皮质醇一般在早上6点左右出现峰值，晚上和午夜降低；促甲状腺激素峰值出现在深夜，中午时最低；生长激素在清晨最低，睡眠中升高。一般情况，激素均存在时间节律变化，但不必为不同的时间制定不同的参考范围，而需要统一采集标本的时间。

（5）旅行：

跨时区旅行时，儿茶酚胺增加，皮质醇减少，而且血糖和甘油三酯的水平也会增加。航天员执行太空发射任务后会引起血浆体积的减少、许多内分泌激素的增加。

2.饮食

饮食影响一些分析物的测定结果。非素食者的饮食是高蛋白或高嘌呤，其尿酸、尿素和氨的水平比素食者高。富含鱼油的饮食会降低血清中甘油三酯和极低密度脂蛋白（VLDL）的水平，可能是鱼油具有抑制VLDL和甘油三酯合成的能力。摄入咖啡因会影响一些分析物的结果，咖啡因抑制磷酸二酯酶的活性，使cAMP水平增高，cAMP活化甘油三酯脂酶导致游离脂肪酸浓度增加3倍，游离脂肪酸竞争白蛋白分子结合位点，取代结合在白蛋白上的药物或激素，从而影响游离药物或激素浓度的测定。

3.生活方式

吸烟与饮酒会影响生化检验结果。如在1小时内抽4支香烟，血浆中肾上腺素、醛固酮、皮质醇、胆固醇、甘油三酯、LDL-Ch、葡萄糖、尿素浓度会升高。少量饮酒并不会引起生化检验指标的明显改变。大量酒精会引起血糖升高20%~50%，谷氨酸氨基转移酶（γ-GT）等酶活性升高，长期大量饮酒会导致肝脏损伤、转氨酶活性增加。

4.药物和毒物

对生化检验结果的影响包括两个方面，一是影响分析方法，即药物本身或其代谢物干扰化学反应，如维生素C是一种还原剂，它会影响葡萄糖氧化酶法测定血糖；另外，药物可以通过其生理、药理及毒理作用改变生化检验指标的值，如口服含黄体酮成分的避孕药可引起血清胆固醇升高，很多药物影响肝功能试验。

5.精神状态

在劳动、寒冷、饥饿、精神刺激等情况下，交感神经兴奋，通过下丘脑刺激垂体前叶产生促肾上腺皮质激素、肾上腺皮质激素分泌过多。情绪激动、精神紧张时儿茶酚胺、肾上腺素分泌异常。

（二）不可控变量

不可控变量（noncontrollable variable）指不能改变的一些分析前变量，具体如下：

1.生物学影响

（1）年龄：

年龄对检验结果有很大影响，因此临床上常用不同的参考范围来区别，特别应区分新生儿、儿童、成人及老年等几个不同阶段。健康的生长期儿童的骨骼生长和发育表现为成骨细胞分泌碱性磷酸酶增加，因此，生长期儿童的碱性磷酸酶的活性比健康成人大约高3倍。新生儿出生后RBC被大量破坏，间接胆红素生成增加，而新生儿肝中缺乏葡糖醛酸转移酶，不能将间接胆红素转变成水溶性的结合胆红素，表现为血清中总胆红素和间接胆红素水平增加。年龄可以影响肾功能，表现在肌酐清除率的变化，肌酐清除率每隔10年会渐渐减少。抗利尿激素的水平与年龄相关，研究表明53~87岁的健康人抗利尿激素水平比21~51岁的健康人明显增高。甲状腺水平明显地受到年龄的影响，促甲状腺素水平在老年人群（平均年龄79.6岁）比青年人群（平均年龄39.4岁）高38%，而老年组血清三碘甲腺原氨酸水平比青年组低11%。

另外，女性围绝经期血清内许多生化检验指标也会出现明显改变（表1-19）。

（2）性别：

在15~55岁之间，女性总胆固醇（TC）和低密度脂蛋白（LDL）的水平比男性稍高，而高密度脂蛋白（HDL）的水平在15~55岁的男性和女性没有差异。和肌肉有关的分析项目如肌酐和肌酸激酶，男性的水平明显高于女性的水平。但是，运动量大的女性，其肌肉质量增加，肌酐及CK和男性相比没有差异。由于这些项目有性别差异存在，有时需要对不同的性别制定不同的参考范围。

（3）种族：

不同的种族生化检验结果存在差异，如黑人的总蛋白、CK、LD、γGT、ALP等比白人高。另外，糖和脂类物质的代谢在黑人和白人之间也存在差异。

2.环境因素

（1）海拔高度：

在海平面与较高的海拔高度相比较，血清中某些成分的水平会发生变化。例如与海平面相比，C反应蛋白在3 560m高度时升高65%。一些分析物的浓度因高度增加而减少，如血浆中的肾素、转铁蛋白、尿肌酐、雌三醇及肌酐清除率等。当患者在两个差别很大的海拔高度做相同的检查时，对于结果的分析应该考虑高度的影响。

（2）气温：

环境温度影响体液的组成。高温环境导致血浆容量增大，可使血浆蛋白下降10%。另外，出汗会导致盐分和水的丢失。

（3）居住地：

居住的地理位置也会影响体液组成，如微量元素等。血液中碳氧血红蛋白浓度在交通拥挤地区较高。

3.周期性变化

（1）季节变化：

由于夏季暴露于日光中的时间较长，因而维生素D的水平会升高；总胆固醇水平在冬季比夏季增高2.5%，三碘甲腺原氨酸水平在冬季比夏季增高20%。因此，当患者在不同的季节检查这些项目时，应考虑季节变化带来的影响。

（2）月经周期：

在月经周期的三个不同时期，和生殖有关的多种激素发生不同的变化，因此，雌二醇、促卵泡激素、黄体生成素的参考范围在月经周期的各阶段（即卵泡期、中期、黄体期）不同。

4.医疗状况下

（1）肥胖：

血清胆固醇、甘油三酯、β-脂蛋白的浓度与肥胖呈正相关。肥胖时，皮质醇分泌增加。另外，大部分急性时相反应蛋白也会升高。

（2）失明：

由于失明，下丘脑-垂体轴的刺激减弱，因此出现垂体功能减退症和肾上腺功能减退症。血浆皮质醇浓度下降，尿中17-酮类固醇、17-羟皮质类固醇降低。

（3）妊娠：

妊娠时血容量增加导致血液稀释，使微量元素的测定结果明显降低；在妊娠后期，胎盘产生雌激素和绒毛膜促生长激素，使血清葡萄糖的水平升高；妊娠期代谢需求增加使脂肪动员增加，血清载脂蛋白AⅠ、AⅡ、甘油三酯和总胆固醇（特别是LDL-Ch）大大增加。妊娠时胎盘生成热稳定碱性磷酸酶、甲胎蛋白、铜蓝蛋白、急性时相蛋白和凝血因子，使相应的检查结果升高。由于妊娠是特殊的生理过程，对于孕妇的检测结果应充分考虑妊娠的影响。

（4）发热：

发热会导致激素分泌，如胰岛素，还会影响蛋白质、脂类代谢。血液中钠、氯、钾、钙、磷、镁出现降低，而尿素、尿酸会升高。

（5）休克和创伤：

发生休克或创伤时会引起一系列生化改变。如血清皮质醇浓度大大升高。作为休克的反应，脂代谢发生变化。外科手术会引起多种酶活性的增加，如CK的酶活性增加76%，另外，天冬氨酸氨基转移酶、乳酸脱氢酶同工酶-1/5的活性也会增加。

（6）输血和输液：

输血会影响血液蛋白、电解质。一般情况下，输入脂肪乳剂的患者应在8h后才能采血；输入碳水化合物、氨基酸、蛋白质或电解质的患者在1h后采血。

二、生物学变异

生物学变异（biological variation）又称个体变异（individual variation），它是指在稳定机体状态下，排除已知可能影响因素（例如，疾病、用药、禁食、运动等因素）和已知节律性变化（例如，昼夜或季节性变化等），依然存在着随机变异。

（一）个体变异的类型

个体变异可分为个体间变异和个体内变异两类。任何人的检验结果都会随时间而变化，而在不同个体间结果的均值也不可能是完全相同的数值，这种个体间的差异被称为个体间变异（interindividual variation）。由于个体的内环境稳态点不同导致的变异被称为个体内变异（intraindividual variation）。表1-20表示部分生化检验项目的个体变异。

（二）个体检验结果的总变异

1.个体检验结果的总变异

包括分析前变异、分析变异和个体内变异。如果用标准差（SD）的平方来表示变异的大小，那么，个体检验结果总变异（SD_T2）为：

SD_T2=SD_P2+SD_A2+SD_I2

式中SD_P、SD_A、SD_I分别表示分析前变异、分析变异和个体内变异的标准差。

如果用变异系数（CV）表示，则个体检验结果总的变异系数（CV_T）：

CV_T=（CV_P2+CV_A2+CV_I2）1/2

式中CV_P、CV_A、CV_I分别表示分析前变异、分析变异和个体内变异的变异系数。

检验结果主要用于监测和诊断两种目的。就监测性检验而言，是将某个个体当前的检验结果与以前的检验结果相比较，判断有无变化，其有效性主要与分析灵敏度有关，此时可以忽略分析前变异的影响，因此个体总变异可表示为：

CV_T=（CV_A2+CV_I2）1/2

当CV_A < 0.5CV_I时，由CV_A造成的CV_T增加< 12%，被认为是可以接受的额外个体变异。

对于诊断性检验，是将某个体的检验结果与参考区间相比较，判断有无异常，主要与检验方法的准确度有关。参考区间是基于人群分布，人群总的生物学变异（CV_T）主要由个体内变异（CV_I）和个体间变异（CV_G）构成，因此，人群总的生物学变异可表示为：

CV_T=（CV_I2+CV_G2）1/2

如果取人群分布两端各2.5%（共5%）作为“异常”，则当分析偏差< 0.25（CV_I2+CV_G2）1/2时，被误判为“异常”的人数低于14%，此误判率是可以接受的。

2.个体检验结果总允许误差标准

目前被广泛接受的基于生物学变异检验结果总允许误差标准为：

分析偏差（analytical bias）≤ 0.25（CV_I2+CV_G2）

总允许分析误差（total allowable analytical error）< 1.65×0.50×CV_I+0.25（CV_I2+CV_G2）

干扰率（%）< CV_I-（1.96CV_A+SE）

（其中SE代表系统误差的比例，即不准确度）

（三）评价检验项目个体化程度的指标

对人体生物学变异进行分析和研究，有助于了解不同个体处于不同状况下检测值的变化，以便建立个体化的参考值；另外，也可以将其与检测方法的分析变异相联系，更好地观察检验结果是否可信，从而提高检验质量。

1.个体指数（index of individuality, II）

检验项目的个体指数表示了检验项目的参考值与个体内和个体间生物学变异的关系。它是将个体内变异与个体间变异进行比较的指数。计算公式如下：

II=［CV_A2+CV_I2］1/2/CV_G

（CV_G代表个体内变异系数）

对于大多数分析方法来说，分析变异系数远比个体内变异系数和个体间变异系数小。如果忽略CV_A，那么II=CV_I/CV_G

如果II值小，说明检验项目的个体专一性高，参考区间的参考价值有限，采用参考区间可能误导医生的诊疗；如果II值大，说明检验项目的个体专一性弱，表示该参考区间的参考价值较高。

2.可靠性系数（reliability coefficient, R）

反映个体间变异与群体总变异之间关系。

R=CV2/（CV2+CV2+CV2）

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R值总在0至1之间，越接近于1，则说明此次检测结果越可靠，无需再做重复试验。

3.参考变化值（reference change values, RCV）

评价某一个体一系列检验结果差异显著性的指标。假如忽略分析前变异，那么它可以用下面的公式计算：

RCV=21/2×Z×（CV_A2+CV_I2）1/2

Z与所取标准差有关，如果是2倍标准差，那么它的值就是1.96，因此，

RCV=2.77×（CV_A2+CV_I2）1/2

（黄　玥）