电感耦合等离子体质谱法与原子吸收光谱法
在测定微量元素中的比较分析
贾永娟，雒琴，刘春冉，倪君君
(北京和合医学诊断技术股份有限公司，北京100079)
摘要：目的采用电感耦合等离子体质谱法(CP-MS.)和原子吸收光谱法5AAS)，分别检测临床患者全血样本中6种微量元素(钙、镁、铁、锌、铜、铅)，并从方法学、检测结果两个方面进行分析和比较，便于医学实验室能够根据自身实际需求选择合适的检测方法。方法分别建立了ICP-MS和AAS检测全血中6种微量元素的前处理方法及仪器分析方法，并从准确度、精密度、灵敏度、线性范围进行方法学的比较。并征集不同性别、不同年龄段的90名志愿者，分别使用两种方法对90例实际临床样本进行检测，使用专业的数据统计软件SPSS20.0对测定结果进行处理。结果ICP-MS和AAS两种方法的准确度、精密度均良好，灵敏度和线性范围也均能满足临床检测要求，90例样本的比对结果显示，两种方法的检测结果呈线性相关(R2>0.97)，且差异无统计学意义(P>0.05)。结论两种方法均能满足临床样本的检测要求，但二者各有优劣势，医学实验室可以根据自身实际需求选择合适的检测方法。
关键词：微量元素；电感耦合等离子体质谱法；原子吸收光谱法；方法比较
中图分类号:TG115.3+37文献标识码：A
A Comparison Between Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry and
Atomic Absorption Spectrometry in the Determination of Trace Elements JIA Yongjuan,LUO Qin,LIU Chunran,NI Junjun
(Beijing Harmony Health Medical Diagnostics Co.,Ltd,Beijing100079,China)
Abstract:Objective To detect six trace elements(Ca,Mg,Fe,Zn,Cu,Pb)in whole blood samples of clinicalpatientsbyinductivelycoupledplasma ma s spectrometry(ICP-MS)andatomicabsorption spectrometry(AAS),and to analyze and compare the results from both methodology and detection results,sothatthe medicallaboratorycanchootheappropriatedetection methodaccordingtoits ownactualneeds.Methods ICP-MS and AAS were established forthe determination ofsixtrace elementsin whole blood samples.The methods were compared in terms of accuracy,precision, nsitivity and linear range.90volunteers of different genders and ages were recruited,and90actual clinicalsamples weretested bytwo methods,andtheresults were analyzed bystatisticssoftware sp s200．Results The accuracy and precision ofICP-MS and AAS were both optimal,and the nsitivityandlinearrangecould meettherequirementsofclinicaldetection．Thecomparisonresults of90
samples showed that there was a linear correlation between the two methods(R2>0.97),and there was no significant difference(P>0.05).Conclusion Our results indicate that both methods can meetthe detecton requrements of clncalsamples,but they have ther own advantages and dsadvantages.Medcallaboratorescanchootheappropratedetecton methodaccordngtother ownactualneeds.
Keywords：Traceelements；Inductvelycoupled plasma ma s spectrometry；Atomcabsorpton spectrometry；Methodcomparson
DOI：10.11748/bjmy.s n.1006-1703.2021.03.034
收稿日期：2020-10-18；修回日期：2021-02-10
作者简介：贾永娟，女，硕士，主要研究方向：临床检验。
通讯作者：倪君君，女，博士，中级工程师，主要研究方向：临床检验。
人体内的微量元素水平处于动态平衡中，缺乏和过量都会对人体产生不良影响。人体钙(calcium, Ca)、镁(magnesium,Mg)、铁(iron,Fe).锌(zinc, Zn)、铜(copper,Cu)元素水平的高低与很多疾病及健康息息相关，如精神分裂［］、动脉粥样硬化、阿兹海默症⑵、早产风险⑶、新生儿健康⑷、弗里德
赖希共济失调、慢性疾病⑹、抗氧化保护等。如何快速、准确地检测人体微量元素水平，进而推断与疾病的相关性成为临床亟待解决的问题。目前，检测微量元素的方法有原子吸收光谱法(atomic absorption spectroscopy,A AS)⑺、电感耦合等离子体原子发射光谱法(inductively coupled plasma atomic emission spectrometry,ICP-AES)™.电感耦合等离子体质谱法(inductively coupled plasma mass spectrometry, ICP-MS)™等。每种检测方法各有优劣，近年来，随着质谱技术应用于医学检测实验室,ICP-MS作为质谱的一种，引起了越来越多的关注［0］。同时, AAS作为一种经典方法在医学检测实验室的应用也非常广泛，但是关于新兴的ICP-MS与经典的AAS之间数据对比的报道鲜少，本文分别从方法学和检测结果两个方面，比较了两种方法在检测全血中6种微量元素(钙、镁、铁、锌、铜、铅)的应用上是否存在差异，从而更好地指导临床医学实验室在样本检测时选择更合适的检测方法。诉讼委托书范本
材料和方法
1标本采集
入组90名志愿者(包含异常结果样本)，包括男性40名，女性50名，年龄1〜71岁，静脉采集无溶血、脂血、黄疸的新鲜全血肝素标本1mL。
2仪器与试剂
2.1仪器iCAP-TQ电感耦合等离子体质谱仪：美国赛默飞科技有限公司;BH5100微量元素分析仪(配复合元素空心阴极灯)：博晖创新光电技术服务有限公司；Mars6Classic微波消解仪(配有OMNI,XPRESS消解罐)：美国CEM科技有限公司;Sartorius arium©comfort.型超纯水处理系统(出水电阻率18.2MQ•cm)：德国赛多利斯科技有限公司。
2.2试剂钙、镁、铁、锌、铜、铅标准溶液：国家有色金属及电子材料分析测试中心；质谱调谐液：美国赛默飞科技有限公司；内标溶液：美国Accustandard公司；硝酸：电子级，美国Fisher公司；过氧化氢：超纯级，美国Merck公司;BH5100S原子吸收光谱仪检测试剂盒；实验用水均由超纯水仪提供。
3标本前处理方法
ICP-MS：40“L全血标本经微波消解后定容，上机检测。
AAS：40“L全血标本参照BH系列分析检测试剂盒前处理后，上机检测。
4方法学评价
4.1准确度ICP-MS采用加标回收率评估方法的准确度,AAS使用试剂盒自带的质控品评价方法的准确度(北京博晖创新生物技术股份有限公司)。
4.2精密度使用不同浓度的标准溶液评估方法的精密度。将高值、低值标准溶液分别分装成20小份，在尽可能短的时间内测定完毕，计算批内精密度。将高值、低值标准液分别分装为15份，于4°C 冷藏保存。每天测定3份，连续测定5d，计算批间精密度。
4.3检测限平行测定11次空白溶液，以测定值的3倍相对标准偏差为检出限。
4.4线性范围参考EP6-A文件，分别选择钙、镁、铁、锌、铜、铅6种元素高浓度样品、低浓度样品。钙低浓度：10mg/L，高浓度：120mg/L；镁低浓度：10mg/L，高浓度：100mg/L；铁低浓度：100mg/L，高浓度：1200mg/L；锌低浓度：0.5mg/L，高浓度: 12.0mg/L；铜低浓度:200/z g/L，高浓度:4.0mg/L；铅低浓度：生理盐水，高浓度：600“g/L。然后根据高低浓度按比例(低浓度样本：高浓度样本=1：0、3：1、1：1、1：3、0：4)混合成5个样品。每个浓度样品重复测定2次，随机检测。检测结果计算均值，进行多项式回归分析。
4.5实际临床样本结果比较入组90名志愿者(含异常结果样本)，静脉采集无溶血、脂血、黄疸的新鲜全血肝素标本1mL。90名志愿者随机分成9批次，每批包含10个标本。各批分别随机编1〜10号，每天分别使用两种方法各进行一批测定，每批正序、反序各测定1次，共测定5d，列举结果正常和异常共计20例样本的实际测定值。
5统计学处理
采用SPSS20.0统计软件对所有测定结果进行处
理分析。线性范围采用多项式回归分析，比对结果用直线回归分析。P<0.05表示差异有统计学意义。
结果
1准确度
检测准确度见表1和表2。
表1ICP-MS检测6种微量元素回收率结果
元素空白添加量回收率回收率
(%) (%)
添加量
Ca(mg/L)63.5012.50100.0025.00102.00 Mg(mg/L)45.205.0096.0010.00104.00 Fe(mg/L)410.80100.0096.00200.0097.80 Zn(mg/L)6.870.63104.081.25102.44 Cu(mg/L)1.040.2599.680.50106.48 Pb(M g/L)17.5025.00100.0050.00103.00表2AAS检测6种微量元
素回收率结果
元素理论浓度回收率
日本性感漫画(%)
理论浓度回收率%
Ca(mg/L)42.00105.8660.00101.70
Mg(mg/L)10.00103.4030.0093.83
Fe(mg/L)250.00107.25350.0094.82
Zn(nig/L)3.0099.334.60102.17
Cu(mg/L)1.00103.004.6094.57中国青少年基金会
Pb(M g/L)50.00100.38300.0097.73
通过表1、表2可以看出,ICP-MS.AAS两种方法检测Ca、Mg、Fe、Zn、Cu、Pb6种元素的回收率均在90%~110%之间，回收率均合格。
2精密度
检测精密度比较见表3。
表3ICP-MS与AAS精密度比较(％)
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批内精密度批内精密度项目
ICP-MS AAS ICP-MS AAS Ca3.45.83.86.2
Mg3.84.84.15.0
Fe2.02.92.12.6
Zn2.85.23.24.9
Cu2.86.03.26.2
Pb6.47.05.87.3测Ca、Mg、Fe、Zn、Cu、Pb6种元素的批内和批间精密度均小于&33%(1/3Tea)，两种方法的精密度良好。
3检测限
两种方法的检测限结果见表4。
表4ICP-MS与AAS检测限结果(g/L)
元素ICP-MS AAS
Ca0.5001.5
Mg0.0070.1
Fe0.4005.0
Zn0.0031.5
Cu0.0031.5
Pb0.0310.2通过表4可以看出,ICP-MS、AAS两种方法检测Ca、Mg、Fe、Zn、Cu、Pb6种元素的检测限都远远小于线性范围下限，均能够保证测定结果的准确性。
4线性范围
ICP-MS与AAS检测结果线性回归分析见表5。
表5ICP-MS与AAS线性回归分析结果仪器项目线性方程R2值ICP-MS Ca Y=0.9918X-0.54300.9993
Mg Y=0.9875X+0.01070.9997
Fe Y=1.1233X-9.6800.9986
Zn Y=1.9450X-0.012000.9964
Cu Y=1.9328X-2000670.9998
Pb Y=0.9984X+0.03200.9996 AAS Ca Y=0.9671X+1.94500.9988
Mg Y=1.9635X-1.99470.9968
Fe Y=1.9368X-000800.9994
Zn Y=0.9650X+005000.9984语文ppt课件
Cu Y=0.9890X-3.51670.9997
Pb Y=0.9809X+9.9900099972通过表5可以看出,ICP-MS、AAS两种方法检测Ca、Mg、Fe、Zn、Cu、Pb6种元素的线性范围良好R2>0.9960，均能满足定量检测的要求。
5实际临床样本检测结果比较
ICP-MS与AAS实际临床样本检测结果见
通过表3可以看出,ICP-MS.AAS两种方法检表6。
表6ICP-MS与AAS实际临床样本检测结果
序号
Ca(mg/'L)Mg(mg/L)Fe(mg/'L)Zn(mg/'L)Cu(mg/'L)Pb(卜g/'L) ICP-MS AAS ICP-MS AAS ICP-MS AAS ICP-MS AAS ICP-MS AAS ICP-MS AAS 155.5054.636.0236.434.92481.616.2 6.13 1.04 1.0428.282.4 255.45.432.0232.62412.29420.405.285.290.99 1.038.598.90 352.4554.9935.6935.045.6246.20 5.315.560.90.9839.3640.21 463.2261.963.336.09445.66455.035.205.2 1.43 1.4231.0632.03 565.9168.5334.51424.52421.965.405.350.80.8836.1137.11 659.3458.9931.0830.89402.28398.064.54.82 1.42 1.4640.641.87 756.225.5932.33101426.3441.293.6 3.81 1.17 1.15314330.88 860.8659.4835.4934.63483.28490.32 4.314.300.90.9513.9014.84 963.5463.8034.5234.93402.3441
8.174.934.90.80.89.8310.37 106.8669.2934.0334.56375.16384.25.946.09 1.19 1.219.8010.35 1180.382.851.1952.3501.28516.323.303.40 1.12 1.150.9 1.20 12100.299.2856.5854.88391.05380.10 1.20 1.650.900.880.900.8 138.3680.7157.7159.441088.041121.40 2.12 2.18 1.27 1.215.295.45 1486.8984.2847.1045.68675.14654.892.842.50.960.930.380.36 1565.586.5540.1341.33161.28166.12 1.18 1.222.0 2.130.460.4 166.3278.6151.0852.93588.52606.18 1.26 1.29 2.512.58 1.15 1.19 1768.9666.9040.6639.44285.012.249.389.10 1.11 1.080.510.49 1844.5045.8310.4910.81791.00815.359.510.040.80.800.9 1.20 1928.9128.0442.6441.36468.16454.115.695.520.900.88515.07499.91 2042.5343.8149.1150.58454.3468.384.594.30.90.219.96100.90
6统计学分析结果
统计学分析结果见表.
表7ICP-MS与AAS不同元素不同系统建测定结果分析项目
AAS(Y)与ICP-MS(X)回归分析
回归方程R2值Ca(mg/L)y=1.012X-0.7880.96
Mg(mg/L)Y=1.002X-0.1620.989
Fe(mg/L)Y=1.002X-1.4300.992
Zn(mg/L)Y=0.999X-0.0050.995
Cu(mg/L)Y=0.996X+0.0010.993
Pb(gL)y=1.025X-0.7630.999
通过表7可以看出,ICP-MS与AAS检测实际临床样本中，对Ca、Mg、Fe、Zn、Cu、Pb测定结果做多项式回归分析，均为一次线性关系（P〉0.05）.
参考EP-9A2比对方案,ICP-MS为比对系统, ICP-MS与AAS比对,ICP-MS检测结果与AAS检测结果呈线性相关（R2>0.97）.
讨论
本研究选用的两种检测方法,ICP-MS属于微量元素检测的新兴方法，也是目前非常受关注的推荐方法
［41,AAS属于微量元素检测的经典方法，也是历经考验，目前医学检测实验室应用最广泛的方法.但是关于新兴方法与经典方法之间数据对比的报道鲜少，特别是质谱技术受到越来越多人关注，在临床检测的应用也越来越广泛.但是目前ICP-MS检测方法大部分都是实验室自建方法，因此方法的准确性、稳定性也是大家更为关注的［8］.本研究分别从准确度、精密度、检测限、线性范围4个方面比较了两种检测方法检测全血中6种微量元素（钙、镁、铁、锌、铜、铅）在方法学上是否存在差异，能否满足实际临床样本的检测需求.此外征集90名不同年龄、不同性别志愿者，分别用两种检测方法对样本中的6种微量元素进行测定，比较了两种检测方法在检测结果上的差异性，从而确保两种方法在检测真实临床样本时是否有足够的线性范围及出现异常结果时的检测能力.
通过比较可以发现,ICP-MS与AAS检测全血中6种微量元素，在准确度、精密度、检测限、线性范围各个方面均能满足检测需求，都能保证测定结果的准确性.同时对90例实际临床样本中的6种微量元素进行检测，并对检测结果进行比较分析，实验结果表明两种检测方法检测人全血中的6种微量元素，测定结果没有明显差异，均能保证在检测真实临床样本时有足够的线性范围及出现异常结果时的检测能力.
ICP-MS方法的优点在于可以同时对多种元素进行检测分析[19]，从而实现样本的高通量检测，满足临床对于检测报告周期短的需求。但同时，它具有仪器价格昂贵，对操作人员要求比较高，常常需要使用自建方法等多种局限性。相对的，AAS检测通量较ICP-MS低，但对操作人员的要求较低，有配套的
成熟的试剂盒，操作简单，运行成本低，便于推广[0]。二者各有优劣势，医学实验室可以根据自身实际需求选择合适的检测方法。
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各浓度点偏差＜10%，符合率为100%，正确度反映了测量值与真值的一致程度⑺，说明检测的结果与被测量的真值十分接近，符合验证要求，传染八项检出限验证结果全部合格，见表8。随着ISO15189实验室认可的普及,HISCL-5000高敏免疫分析仪检测性能验证条件和执行标准符合《临床化学定量检验程序性能验证指南》的相关要求。
综上所述,HISCL-5000测定HBsAg、HBsAb 定量检测具有精密度高、线性范围宽.特异性强.灵敏度高。检测传染八项具有较高的准确性，检测效率高，样本用量少17min出检验结果，满足临床对感染性指标的快速检测的需求，为临床传染病监测防治和疫苗接种效果评价提供准确的科学依据，适合推广应用，临床应用价值较高。参考文献
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