Биохимический анализ по капиллярной крови

Клиническая оценка результатов лабораторного исследования крови является важнейшим звеном в диагностическом процессе и последующем мониторинге состояния пациента на фоне проводимой терапии [1].

Исследования крови из вены — признанный «золотой стандарт» лабораторной диагностики для многих показателей. Однако метод взятия капиллярной крови у пациента обладает рядом преимуществ как для клинических, так и для исследовательских целей [2]. В клинической практике регулярно возникают ситуации, когда невозможно взять кровь для лабораторных исследований из периферических вен [3]: сдача капиллярной крови для биохимических исследований рекомендуется при склонности к венозному тромбозу, выраженном ожирении [4] и у новорожденных [5]. Наряду с этим сам метод взятия капиллярной крови является более простым для реализации и в ряде случаев менее болезненным для пациента [6].

Венозная и капиллярная кровь физиологически не идентичны — капиллярная кровь включает смесь крови из мелких артерий, вен и капилляров, содержит интерстициальную жидкость, остатки разрушенных клеток, лимфу [1, 7], что может оказать влияние на результаты некоторых исследований. Ряд исследователей [8—11] полагают, что различия между капиллярной и венозной кровью при ее свободном истекании несущественны для ряда параметров общего анализа крови, осмоляльности плазмы и некоторых биохимических показателей. Наряду с этим показано отличие образцов крови, полученных при кожной и венозной пункциях у новорожденных [12], детей и взрослых для общего анализа крови [13], уровня глюкозы [14], витамина D [2] и ряда других показателей [15].

Тем не менее работы по сравнительной оценке показателей венозной и капиллярной крови представлены в литературе недостаточно [16]: в рамках большинства подобных исследований сравнивали лишь единичные тесты, причем в некоторых случаях определения значений для капиллярной и венозной крови производили на разных анализаторах без учета аналитической вариации (CVa).

В рамках продолжения работы по определению смещения показателей в капиллярной крови [6, 17].

Цель настоящего исследования — сравнительная оценка 19 биохимических показателей крови для выявления характера смещения рассматриваемых параметров капиллярной крови от аналогичных показателей венозной.

Взятие биоматериала у 51 условно здорового добровольца (17 мужчин и 34 женщины) европеоидной расы в возрасте от 21 года до 48 лет проводили в условиях процедурного кабинета в течение 3 дней с 10 до 12 ч утра. Результаты всех тестов были получены непосредственно после взятия биоматериала.

Дизайн эксперимента включал подготовку пациентов за сутки до проведения исследования путем следования инструкции по преаналитическим правилам для исключения влияния факторов диеты, физической и эмоциональной нагрузки на состояние пациентов. Состояние здоровья добровольцев оценивали по их субъективным суждениям о своем самочувствии, а также на основании субъективных оценок медицинской сестры, осуществлявшей взятие биоматериала.

Критериями исключения являлись несоблюдение преаналитических правил, беременность и кормление грудью, плохое самочувствие пациента до или во время взятия биоматериала, отказ от участия в исследовании.

Материалом для исследования служила венозная кровь, полученная из локтевой вены путем венепункции двусторонней иглой 22G Vacuette («Greiner Bio-One», Австрия), а также капиллярная кровь, полученная самотеком при прокалывании контактно-активируемым ланцетом Acti-lance Special («HTL-Strefa», Польша), глубина прокола 2 мм, подушечки IV пальца левой руки. Взятие венозной крови осуществляли перед взятием капиллярной крови из той же руки. Процедура взятия капиллярной крови соответствовала рекомендациям CLSI [18]. Сбор биоматериала осуществляли в стандартные пробирки без капилляра с активатором свертывания и разделительным гелем Impromini 500 мкл («Guangzhou Improve Medical Instruments», Китай) для капиллярной и Vacuette 5 мл («Greiner Bio-One», Австрия) для венозной крови до отметки по 1 пробирке капиллярной и венозной крови для каждого добровольца. После взятия биоматериала пробирки находились в вертикальном положении в течение 30 мин, а затем их центрифугировали при 2000 g в течение 10 мин.

Образцы полученного биоматериала каждого из 51 пациента изучали на 10 показателей биохимического анализа крови: трансферрин, г/л; белок общий, г/л; аланинаминотрансфераза (АЛТ), ед/л; аспартатаминотрансфераза (АСТ), ед/л; гамма-глютамилтранспептидаза (гамма-ГТ), ед/л; фосфатаза щелочная общая, ед/л; холестерин липопротеинов высокой плотности (ХС ЛПВП), ммоль/л; холестерин липопротеинов низкой плотности (ХС ЛПНП), ммоль/л; триглицериды, ммоль/л; общий холестерин (ОХС), ммоль/л, а также определяли степень гемолиза, иктеричности и липемии образцов на анализаторе Roche Cobas c 702 («Roche Diagnostics GmbH», Германия). Пробы 34 пациентов, отобранных методом случайных чисел, дополнительно изучали на 9 биохимических показателях: прямой и общий билирубин, мкмоль/л; железо, мкмоль/л; мочевая кислота, мкмоль/л; мочевина, ммоль/л; креатинин, мкмоль/л; амилаза, ед/л; C-реактивный белок, мг/л; кальций, ммоль/л. Таким образом, в общей сложности был проведен анализ 19 биохимических показателей крови.

В ходе статистического анализа использовали методы описательной статистики. Для всех показателей рассчитывали средние значения с 95% доверительным интервалом (95% ДИ), вычисленным процедурой бутстрепа (ДИ с коррекцией смещения и ускорением — метод BCa, n=9999). Данный метод позволяет проводить исследования распределения статистик вероятностных распределений, основываясь на многократной генерации выборок методом Монте-Карло на базе имеющихся наблюдений. В парах значений показателей, определенных у одних и тех же пациентов в венозной и капиллярной крови, рассчитывали их разность, которую выражали как в абсолютных, так и относительных единицах. Среднее значение разности также снабжали ассиметричным 95% ДИ на основе бутстреп-оценки.

Сравнение центральной тенденции в зависимых выборках проводили с использованием критерием Уилкоксона для разностей пар, р-значение для оценки статистической значимости различий рассчитывали в точном перестановочном тесте (для объемов выборок n<27) или в рандомизационном тесте методом Монте-Карло (n≥27).

Сравнение результатов, полученных на разном типе биоматериала, также осуществляли с использованием одномерного регрессионного анализа и расчетом коэффициента детерминации (R2). Для оценки параметров регрессионных моделей использовали обобщенный метод наименьших квадратов. Предварительно проверяли нормальность распределения остатков модели с помощью критерия Шапиро—Уилка и условия однородности (гомоскедастичности) групповых дисперсий с использованием теста Флигнера—Киллина.

Для оценки вклада аналитической вариации в смещения показателей также сравнивали средние значения пар венозная-капиллярная кровь с расчетным значением RCV для конкретного параметра согласно формуле: RCV = 20,5·Z·(CVa2 + CVi2)0,5. Учитывая тот факт, что взятие биоматериала происходило условно единовременно, значение индивидуальной вариации (CVi) было приравнено нулю. Для расчета RCV использовалось долгосрочное значение CVa с числом контрольных измерений более 100.

Расчеты выполнены в пакете PAST v. 3.14 и IDE для R — RStudio v. 3.3.2.

Для 4 исследуемых показателей ряд проб сыворотки капиллярной крови не соответствовал преаналитическим требованиям по показателю гемолиза согласно инструкции производителя: для АЛТ — 4 пробы, АСТ — 25, для прямого и общего билирубина 26 и 16 проб соответственно. Данные пробы были исключены из дальнейшего анализа по рассматриваемым показателям как несоответствующие преаналитическим правилам. Все образцы капиллярной и венозной крови соответствовали требованиям по показателям иктеричности и липемии согласно документации производителей.

На втором этапе анализа было произведено сравнение результатов показателей сыворотки венозной и капиллярной крови на основе бутстреп-оценки и использования парного критерия Уилкоксона (см. рисунок, Сравнение результатов показателей сыворотки венозной и капиллярной крови. табл. 1). Таблица 1. Сравнительные данные лабораторных показателей венозной (В) и капиллярной (К) крови пациентов и их разности по результатам статистического бутстрепа: среднее (95% ДИ). Значения округлены до сотых Примечание. * — количество пар сравнения без учета проб, не соответствовавших преаналитическим требованиям по показателю гемолиза. Данные тесты наиболее чувствительны к степени гемолиза образца.

Исследованные 19 показателей условно можно разделить на три группы.

К 1-й группе отнесены — 11 показателей, статистически значимо снижающиеся в капиллярной крови относительно венозной: трансферрин (–0,77%), АЛТ (–5,86%), гамма-ГТ (–5,00%), ХС ЛПВП (–2,84%), ХС ЛПНП (–1,30%), ОХС (–1,08%), прямой (–13,35%) и общий (–5,57%) билирубин, амилаза (–3,68%), C-реактивный белок (–2,84%), кальций (–1,38%). Их названия вынесены в левую часть рисунка. Результаты, полученные на капиллярной крови относительно аналогичных значений венозной крови, наиболее сильно снижаются у прямого билирубина (–13,35%, его 95% ДИ не вошел в границы рисунка и приведен численным значением), что связано с малым объемом выборки (n=8) из-за высокой чувствительности данного аналита к степени гемолиза образца. Данный аналит был исключен из дальнейшего анализа ввиду малого объема выборки.

Ко 2-й группе — значимо увеличивающиеся показатели: триглицериды (3,75%), железо (21,15%) и креатинин (8,11%). Их названия вынесены в правую часть рисунка. Наиболее сильно увеличивается концентрация железа (21,15%), ДИ для данного теста не вошел в границы рисунка.

В 3-ю группу вошли 5 неизменяющихся показателей: общий белок, АСТ, фосфатаза щелочная, мочевая кислота и мочевина. Их названия размещены внутри рисунка. Для них не были обнаружены статистически значимые различия в ходе сравнения с помощью парного критерия Уилкоксона.

На результаты смещения также могли оказать влияние единицы измерения некоторых аналитов, выраженные целочисленными значениями (ед/л). Например, абсолютные значения разницы результатов венозной и капиллярной крови для АЛТ и гамма-ГТ в среднем составили –0,96 и –0,98 ед/л, что не оказывает влияния на интерпретацию результатов анализа. При этом данная абсолютная разница, практически соответствующая минимальному «шагу» в 1 ед/л, в относительных единицах выражает смещение –5,86% для АЛТ и –5,00% для гамма-ГТ.

Стоит обратить внимание, что данное разделение изучаемых показателей на группы не отражает конкретного влияния различного рода погрешностей, таких как биологическая и аналитическая вариации или физиологическая разница венозной и капиллярной крови.

Для оценки вклада CVa в полученные значения смещения произведено сравнение результатов пар значений венозная-капиллярная кровь с расчетным значением RCV, представленных в табл. 2. Таблица 2. Разница лабораторных показателей венозной (В) и капиллярной (К) крови пациентов по результатам статистического бутстрепа: среднее, (95% ДИ) и расчетные значения RCV для аналитов. Значения округлены до сотых Примечание. * — расчет RCV происходил по максимальному значению CVa.

По данным табл. 2, смещения всех исследуемых показателей вне зависимости от группы, за исключением железа (21,15%), укладываются в соответствующие значения RCV и могут быть объяснены влиянием CVa.

Результаты регрессионного анализа, проверки нормальности распределения остатков моделей и однородности групповых дисперсий представлены в табл. 3. Таблица 3. Проверка нормальности распределения остатков моделей (критерий Шапиро—Уилка), однородности групповых дисперсий (тест Флигнера—Киллина), коэффициенты модели регрессии (slope, intercept) и детерминации (R2) при сравнении результатов проб капиллярной и венозной крови Примечание. * – количество пар сравнения меньше 30, для более точной оценки необходимо увеличение выборки. Следует отметить, что однофакторный дисперсионный анализ в определенной степени устойчив к нарушениям условий нормальности и гомоскедастичности [19]. В частности, при одинаковом числе наблюдений во всех группах метод устойчив к нарушениям условий однородности групповых дисперсий, а степень устойчивости дисперсионного анализа к определенным нарушениям условия нормальности прямо пропорциональна общему числу наблюдений.

Для подавляющего большинства исследованных аналитов (трансферрин, АЛТ, гамма-ГТ, фосфатаза щелочная, ХС ЛПВП, ХС ЛПНП, триглицериды, ОХС, общий билирубин, мочевая кислота, мочевина, амилаза, С-реактивный белок) продемонстрировано как клинически незначимое среднее смещение результатов капиллярной крови относительно аналогичных данных венозной крови, так и высокая доля дисперсии (R2>0,95), объясняемая полученными регрессионными моделями.

Следует заметить, что высокое значение R2 было получено также для железа (0,9886), однако значение коэффициентов регрессионной модели (близкий к единице intercept =1,0112 и slope = –3,9536) подтверждают систематическое смещение результатов, описанных ранее.

Меньшие значения коэффициентов детерминации для общего белка (0,8574), креатинина (0,8306) и кальция (0,6123) свидетельствуют о том, что полученные регрессионные модели описывают смещения случайного результата сравнения капиллярной и венозной крови менее точно за счет высокого значения дисперсии и/или нелинейности связи. При этом их средние смещения не являются клинически значимыми.

Таким образом, подавляющее большинство исследованных аналитов (трансферрин, общий белок, АЛТ, АСТ, прямой и общий билирубин, гамма-ГТ, фосфатаза щелочная, ХС ЛПВП, ХС ЛПНП, триглицериды, ОХС, мочевая кислота, мочевина, креатинин, амилаза, С-реактивный белок, кальций) можно определять в сыворотке капиллярной крови при строгом соблюдении преаналитических правил без какого-либо ущерба для точности клинической оценки. Для железа выявлено систематическое клинически значимое смещение (в среднем 21,15%) в образцах сыворотки капиллярной крови, не зависящее от концентрации аналита в исследуемом диапазоне значений.

При сравнении результатов биохимического анализа капиллярной и венозной крови целесообразно учитывать смещения результатов ряда показателей капиллярной крови относительно венозной и зависимость некоторых из них от степени гемолиза (см. табл. 1 и рисунок).

Смещения, укладывающиеся в значения RCV, могут быть обусловлены влиянием аналитической вариации на результаты измерений. Однако установить точные вклады различных причин смещения не предоставляется возможным. Среди них может быть, в частности, физиологическая разница венозной и капиллярной крови [11].

Полученные данные позволяют пересмотреть критерии использования капиллярной крови для изучаемых тестов в повседневной лабораторной практике и могут носить рекомендательный характер при интерпретации результатов исследований сыворотки капиллярной крови.

Смещение значений показателей в капиллярной крови относительно значений в венозной крови по результатам статистического бутстрепа: слева от центральной линии — со статистически значимым снижением, справа — с увеличением (с указанием 95% ДИ). Пунктирными линиями обозначены границы смещения 5%. Данные приведены без учета влияния CVa(см. табл. 2).

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

*e-mail: olkhovik.andrey@gmail.com;

ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7410-2307