動脈血液、血氣與乳酸：儲存溫度對檢測結果的影響

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 研究發現，儲存溫度和時間會影響動脈血液樣本中的血氣結果。經過60分鐘，冷藏樣本中的氧氣濃度顯著升高，而室溫儲存的樣本則二氧化碳濃度明顯增高，pH值下降。對於使用塑膠針筒儲存的血液樣本，分析延遲一小時內不需要冷藏，但需注意冷藏可能導致氧氣濃度過高。

樣本儲存溫度與延遲時間對人體動脈血樣中血氣、重碳酸鹽及 pH 值的影響

Effect of Sample Storage Temperature and Time Delay on Blood Gases, Bicarbonate and pH in Human Arterial Blood Samples

Mohammadhoseini E, Safavi E, Seifi S, Seifirad S, Firoozbakhsh S, Peiman S. Effect of Sample Storage Temperature and Time Delay on Blood Gases, Bicarbonate and pH in Human Arterial Blood Samples. Iran Red Crescent Med J. 2015;17(3):e13577. Published 2015 Mar 20. doi:10.5812/ircmj.13577

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4441774/

Abstract

Results of arterial blood gas analysis can be biased by pre-analytical factors, such as time interval before analysis, temperature during storage and syringe type.

To investigate the effects of samples storage temperature and time delay on blood gases, bicarbonate and PH results in human arterial blood samples.

2.5 mL arterial blood samples were drawn from 45 patients via an indwelling Intraarterial catheter. Each sample was divided into five equal samples and stored in multipurpose tuberculin plastic syringes. Blood gas analysis was performed on one of five samples as soon as possible. Four other samples were divided into two groups stored at 22°C and 0°C. Blood gas analyses were repeated at 30 and 60 minutes after sampling.

PaO2 of the samples stored at 0°C was increased significantly after 60 minutes (P = 0.007). The PaCO2 of the samples kept for 30 and 60 minutes at 22°C was significantly higher than primary result (P = 0.04, P < 0.001). In samples stored at 22°C, pH decreased significantly after 30 and 60 minutes (P = 0.017, P = 0.001). There were no significant differences in other results of samples stored at 0°C or 22°C after 30 or 60 minutes.

In samples stored in plastic syringes, overestimation of PaO2 levels should be noted if samples cooled before analysis. In samples stored in plastic syringes, it is not necessary to store samples in iced water when analysis delayed up to one hour.

Keywords: Blood Gas Analysis, Bicarbonate, Temperature

摘要

動脈血氣分析結果可能受到前分析因素的影響，如分析前的時間間隔、儲存時的溫度以及使用的針筒種類。

探討儲存溫度與時間延遲對人體動脈血樣中血氣、重碳酸鹽及 pH 值結果的影響。

從 45 名患者的動脈內留置導管中抽取 2.5 mL 動脈血樣，並將每個樣本分為五等分，存放於多用途結核菌塑膠針筒中。對其中一份樣本進行即時血氣分析，其餘四份樣本則分為兩組，分別存放於 22°C 和 0°C 環境下。血氣分析在取樣後 30 分鐘與 60 分鐘再次進行。

0°C 儲存的樣本在 60 分鐘後 PaO2 顯著增加（P = 0.007）。22°C 儲存的樣本在 30 分鐘與 60 分鐘後的 PaCO2 明顯高於初始結果（P = 0.04，P < 0.001）。22°C 儲存的樣本 pH 值在 30 分鐘與 60 分鐘後顯著下降（P = 0.017，P = 0.001）。在 0°C 或 22°C 儲存 30 分鐘或 60 分鐘後，其他結果無顯著差異。

儲存在塑膠針筒中的樣本若在冷卻後分析，應注意 PaO2 水準可能會被高估。在塑膠針筒中的樣本，若分析延遲不超過一小時，無需將樣本存放於冰水中。

關鍵詞：血氣分析，重碳酸鹽，溫度

背景

動脈血氣（ABG）分析在評估危重病患的臨床狀況中至關重要。然而，分析結果可能會受到前分析因素的影響，例如分析前的時間間隔、儲存時的溫度及針筒的種類。然而，動脈血氣分析中可接受的儲存溫度和採樣與分析之間的延遲時間尚未確定 (1)。根據有限的研究，分析延遲可能會因細胞代謝而導致動脈氧分壓（PaO2）下降，動脈二氧化碳分壓（PaCO2）上升 (2, 3)。雖然建議使用冰保存，但若在30分鐘內進行血氣分析，則無需將血樣存放於冰中 (4)。
儘管大多數研究顯示玻璃針筒在保存樣本，尤其是 PaO2 檢測上，優於塑膠針筒 (1, 5-7)，但目前塑膠高密度聚丙烯針筒仍是採集動脈血樣的主流。許多國家也提供預先肝素化的塑膠針筒，進一步提升其相較於玻璃針筒的普及性。

在延遲分析時，將塑膠針筒中的動脈血樣冷卻仍是首選方法；然而，儲存溫度與時間對 ABG 結果的影響尚未充分描述 (5)。據我們所知，尚無研究確定準確結果所需的延遲時間與溫度範圍。

目的

本研究旨在探討儲存溫度與延遲時間對人體動脈血樣中血氣、重碳酸鹽及 pH 值的影響。

患者與方法

這是一項多階段實驗研究，從心臟外科加護病房（ICU）中連續選取 50 名具有動脈內留置導管的患者。該研究於 2012 年 1 月至 12 月在伊瑪目霍梅尼醫院（德黑蘭大學醫學院的轉介教學醫院，位於伊朗德黑蘭）進行。以 95% 的置信水準和 5% 的誤差範圍計算，預期至少需要 35 例患者。體溫超過 37.5°C 的發燒患者，以及血紅素低於 10 或高於 15 的患者被排除在研究之外。

由於背景疾病和心臟外科 ICU 的規定，這些患者已經擁有動脈導管，故無需進行額外的侵入性操作來獲取血樣。該研究已獲德黑蘭大學醫學院倫理委員會批准（代碼：130/2031），並取得了患者或其親屬的知情同意。

取得知情同意後，從每位患者的動脈內留置導管中抽取 2.5 mL 的動脈血樣。為了減少肝素對測量結果的干擾，前 8 至 10 mL 的血液被丟棄。每份樣本分為五等分，並存放於多用途結核菌塑膠針筒中。為避免與氣泡平衡，我們儘量移除樣本中的氣泡。僅使用少量肝素塗抹針筒內壁。血氣分析使用 AVL 995 血氣分析儀（美國紐約州波西米亞市 Block Scientific Inc.）進行，由一名經驗豐富的技術員操作。

其中一份樣本在取樣後盡快進行血氣分析（運送至實驗室的時間小於三分鐘）。其餘四份樣本根據儲存方法分為兩組，一組存放於 22°C（室溫），另一組存放於 0°C（冰水）。血氣分析分別在取樣後 30 分鐘和 60 分鐘進行。為避免設備誤差，每次分析前均校準血氣分析儀，包括初次分析以及 30 分鐘與 60 分鐘後的分析。對於每份樣本，測量動脈氧分壓（PaO2）、動脈二氧化碳分壓（PaCO2）和 pH 值。HCO3 則由血氣分析儀根據 Henderson-Hasselbalch 方程計算。結果與立即分析的樣本進行比較。

統計分析使用 SPSS 16 for Windows（SPSS, Inc.，美國芝加哥，伊利諾州）。結果以平均值 ± 標準差表示。使用重複測量檢驗（單向 ANOVA 及 Bonferroni 事後檢驗）來評估冰水或室溫儲存樣本在 30 分鐘和 60 分鐘後的基線差異。統計顯著性設為 P < 0.05。

結果

由於凝血形成，五份樣本被丟棄。本研究共納入 45 名患者（表 1）。這些患者在心臟手術後入住 ICU，包括 32 例冠狀動脈繞道移植術、4 例心臟移植、8 例心臟瓣膜置換術以及 1 例心臟黏液瘤。

表 1. 參與研究患者的基線特徵 a

動脈血氣分析在取樣後 30 分鐘和 60 分鐘的結果，與初始結果的比較見表 2 和表 3。

表 2. 儲存在 22°C 下樣本於 30 分鐘和 60 分鐘後的動脈血氣分析變數（平均值 ± 標準差）a 表 3. 儲存在 0°C 下樣本於 30 分鐘和 60 分鐘後的動脈血氣分析變數 a

與立即分析的樣本相比，儲存在 0°C 下的樣本於 30 分鐘和 60 分鐘後的 PaO2 較高，但在 60 分鐘後顯著增加（P = 0.007）。儲存在 22°C 下的樣本於 30 分鐘和 60 分鐘後的 PaO2 均無顯著下降（P = 0.223，P = 0.175）。

在儲存在 0°C 的 45 份樣本中，有 32 份樣本在 60 分鐘後 PaO2 增加；其中 7 份樣本的 PaO2 增幅超過 5 mmHg。這些患者的血紅素和體溫與其他人相比並無顯著差異（血紅素 1.49 ± 0.90，體溫 37.03 ± 0.39）。

儲存在 0°C 下的樣本於 30 分鐘或 60 分鐘後 PaCO2 無顯著變化。然而，儲存在 22°C 下的樣本於 30 分鐘和 60 分鐘後的 PaCO2 顯著高於初始結果（P = 0.042，P < 0.001），但 60 分鐘後的變化幅度在臨床上並不重要。

儲存在 0°C 的樣本其 pH 無統計上顯著變化。儲存在 22°C 的樣本 pH 在 30 分鐘和 60 分鐘後顯著下降（P = 0.017，P = 0.001），但變化幅度（< 0.1）在臨床上不具重要性。無論儲存條件如何，pH 在第一小時內的變動不超過 0.02。HCO3 結果在所有樣本中於 30 分鐘和 60 分鐘後略有增加，但無統計學顯著性，且變化幅度（< 0.5）在臨床上無重要性。

討論

多種前分析因素可能影響動脈血氣分析結果。如果氣泡佔針筒內血液體積的 1% 至 2% 以上，氣泡與血液樣本之間的氣體平衡可能導致動脈 PaO2 的高估或低估 (8-10)。當血液與氣泡之間的氣體張力差距大、攪動增大氣泡表面積，以及採樣與分析之間的時間延長時，這種誤差最為顯著 (11)。
另一個潛在問題是肝素對血液樣本的稀釋。有建議指出，從動脈內留置導管取樣時，應丟棄前 8 至 10 mL 血液，以減少肝素對血液樣本的污染 (10, 12)。若使用肝素化針筒，且抗凝劑溶液量超過血樣體積的 5%，也可能出現類似的誤差。因此，肝素濃度應小於每毫升血液 200 IU (13)。

已有研究表明，血氣張力在儲存過程中可能會發生變化，特別是當血液樣本被收集在塑膠針筒中時。一般認為這些針筒中的動脈血氧張力（PaO2）可能下降，這被歸因於血細胞的持續代謝以及氣體通過針筒壁擴散的可能性 (14)。大多數研究顯示，在保存樣本，特別是 PaO2 測定時，玻璃針筒優於塑膠針筒 (1, 5-7)。

根據奈米材料的組成（計算 O2 分子大小及玻璃與塑膠材料的孔徑和孔密度），Wiwanitkit 得出結論，O2 通過塑膠擴散的可能性比玻璃高出 4 至 150 倍，這可以解釋為什麼玻璃針筒在血氣分析中能更好地保存氧氣 (6)。然而，塑膠針筒在日常使用中更為安全和方便。

在我們的研究中，從臨床角度來看，不論儲存條件如何，儲存於 0°C 或 22°C 的樣本在 60 分鐘內，HCO3、pH、PaCO2 和 PaO2 的結果沒有臨床上顯著的差異。儘管從統計角度來看，冰水儲存的樣本結果變異小於室溫儲存的樣本。然而，一個有趣的現象是，儲存在 0°C 的樣本 PaO2 升高，這與我們的預測相反。

過去的研究認為，白血球代謝的影響比氣體通過針筒壁的擴散更為重要，因此建議將血樣冷卻以減少白血球代謝。

血液冷卻可以減少白血球代謝，但也有兩個重要影響：首先，血液中氧氣的溶解度係數會增加（氧氣溶解度從 37°C 的 21.4 mL O2/L 血漿增加到 4°C 的 39.5 mL O2/L 血漿 (4)）；其次，氧氣與血紅素的親和力增加，導致樣本 PaO2 初始下降。這一現象會增加樣本與環境的氧氣梯度。如果樣本儲存在塑膠針筒等半滲透性容器中，這個梯度可能導致氧氣流入樣本。

當樣本在血氣分析儀中重新加熱至 37°C 時，氧氣的溶解度和氧氣與血紅素的親和力會恢復至原來的數值。任何在冷卻期間增加的氧氣都會釋放，導致分析時 PaO2 水平升高。

通常在等待分析時，將動脈血樣存放於冰中以減少白血球代謝。然而，根據本研究，特別是當使用塑膠針筒儲存樣本時，若樣本在冷卻後進行分析，PaO2 過高的可能性應加以注意。

另一方面，儲存在 0°C 下的樣本於 30 分鐘或 60 分鐘後 PaCO2 無顯著變化，而儲存在 22°C 下的樣本於 30 分鐘和 60 分鐘後的 PaCO2 顯著高於初始結果。這種現象可由白血球在室溫下的代謝解釋。

此外，由於 CO2 分子較大，通過針筒壁擴散的可能性較 O2 分子低。因此，延遲分析後 PaCO2 變化在塑膠針筒與玻璃針筒之間並無明顯差異。

毫無疑問，血氣樣本應盡快送檢進行分析。本研究在有限的案例和短期內進行，雖然研究結果在某些方面出人意料，但其確認仍需進一步的研究。另外，從實際角度來看，這些統計上的顯著變化是否具有臨床重要性，仍然值得探討。

為避免樣本變化，應注意動脈血樣的即時分析。在延遲分析的情況下，若使用塑膠針筒儲存血樣，應了解氣體變化模式。在使用玻璃針筒儲存的樣本中，冷卻樣本以減少白血球代謝是一個合理的選擇，因為玻璃針筒的氧氣透過率較低。然而，在塑膠針筒中儲存的樣本，若冷卻後進行分析，應注意 PaO2 水準可能過高。儘管在室溫下儲存時 PaCO2 可能會輕微上升，但冷卻樣本的 PaO2 變化幅度大於室溫下儲存樣本的 PaO2 變化。因此，在塑膠針筒中儲存的樣本，若分析延遲不超過一小時，無需將樣本存放於冰水中。應進行更多樣本量的研究以驗證這些假設。

參考文獻

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