Các chất điện giải liên quan đến rất nhiều các chuyển hóa quan trọng trong cơ thể. Na+, K+, Cl- là các ion quan trọng nhất và được sử dụng nhiều nhất. Chúng được cung cấp qua chế độ ăn, hấp thu ở dạ dày, ruột và được đào thải qua thận.
Việc sử dụng kết quả xét nghiệm các chất điện giải trong lâm sàng là vấn đề hết sức cần thiết, đặc biệt trong lĩnh vực hồi sức cấp cứu, tim mạch, thận, tiết niệu, tiêu hoá… Do đó, các xét nghiệm hoá sinh về máu đóng vai trò quan trọng trong lâm sàng, giúp cho bác sỹ 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.
2. Nguyên lý hoạt động của máy:
- Máy điện giải là một hệ thống hoàn toàn tự động, được thiết kế để đo các chất điện giải natri, kali, canxi trong huyết thanh, huyết tương và máu toàn phần một cách nhanh chóng và hiệu quả. Natri là cation chính của dịch ngoại bào, đóng vai trò cơ bản trong duy trì sự phân bố nước và áp lực thẩm thấu ở các mô của cơ thể. Kali là cation chính của dịch nội bào, có chức năng duy trì sự đáp ứng với kích thích của tế bào thần kinh cơ, bao gồm chức năng hô hấp và chức năng cơ tim. Ion canxi có vai trò quan trọng trong nhiều chức năng sinh học của cơ thể, đặc biệt là chức năng đông máu.
- Các chất điện giải máu được định lượng theo phương pháp điện cực chọn lọc gián tiếp. Dưới đây là một số điện cực chọn lọc hiện nay rất thông dụng trong hoá sinh lâm sàng:
- Điện cực chọn lọc Na+:
- Dùng một màng ngăn cách rắn bằng một loại thuỷ tinh đặc biệt (oxyt Al, Anhytric boric, Na oxyt) chỉ để thấm qua ion Na+.
- Điện cực chọn lọc K+:
- Dùng một màng lỏng là một dung dịch Valinomycine trong dipheny éther – Valinomycine là một petit vòng có nguồn gốc vi khuẩn và là một chất ức chế sự oxy – photphoryl hoá của ti lạp thể bằng cách “thâu tóm” đặc hiệu các ion K+. Như vậy sẽ hình thành một phức hợp ổn định do phản ứng qua lại giữa ion K+ và nguyên tử oxy của chất “thâu tóm”, phức hợp này tan trong pha hữu cơ. Như vậy ion K+ được tách biệt và chỉ chúng chịu trách nhiệm về điện thế của điện cực chỉ thị tức điện cực đo.
- Điện cực chọn lọc ion Cl-:
- Dùng một màng rắn chắc tinh thể bạc clorua bằng cách ép nén những viên vê nhỏ bạc clorua (pellet) có tính dẫn điện rất cao.
- Việc định lượng nồng độ các chất điện giải vừa đảm bảo độ chính xác cao và rất nhanh. Trong khoảng thời gian ngắn có thể xét nghiệm hàng trăm bệnh phẩm. Mỗi lần xét nghiệm, máy tự động hiển thị cho cả 3 thông số: (Na+, K+, CL-.)
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+… … Máy điện giải ra đời hoạt động dựa trên ứng dụng của điện cực chọn lọc (ISE).
- 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.
- 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.
- 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.
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 )
3. Lợi ích
- Giúp bác sỹ biết được chính xác các dấu hiệu bệnh tật có mặt trong máu, hàm lượng chất dinh dưỡng và chất thải có trong máu cũng như chức năng các cơ quan khác (gan, thận) trong cơ thể.
- Xét nghiệm điện giải đồ giúp cho bác sỹ chẩn đoán, theo dõi và điều trị bệnh các bệnh: các rối loạn điện giải trong bệnh thận, tim mạch, co giật, mất nước bệnh hạ canxi máu
4. Máy xét nghiệm điện giải đồ tại phòng khám đa khoa Hợp Nhân
- Tại Hợp Nhân, phòng xét nghiệm được trang bị Máy điện giải đồ Easy Lyte plus – Medica, Mỹ là máy xét nghiệm tự động, được điều khiển bằng bộ vi xử lý. Máy được dùng để đo các thông số Na, K, Cl, Ca trong máu toàn phần, huyết thanh…
- Máy xét nghiệm điện giải đồ Medica EasyLyte Calcium Na/K/Ca/PH:
- Máy có thiết kế gọn nhẹ, dễ sử dụng, hiệu quả cao
- Sử dụng được máu toàn phần, huyết thanh, huyết tương hoặc mẫu nước tiểu.
- Máy tự động in kết quả trong vòng 60 giây.
- Chuẩn máy tự động hoặc bằng tay tùy theo nhu cầu sử dụng.
- Máy tự động xúc rửa đường ống.
- Có phần mềm kiễm tra chất lượng, đánh dấu cờ hiệu cho những mẫu bất thường và phần mềm điều chỉnh màn hình.
- Tự động kết nối với phần mềm khám chữa bệnh cho kết quả tự động hạn chế sai sót do nhập bằng tay.
5. Áp dụng trong lâm sàng
Các xét nghiệm ion đồ được vận dụng nhiều trong bệnh học giúp những bác sĩ chẩn đoán bệnh đúng chuẩn cũng như nhìn nhận quy trình điều trị của những bệnh lý có tương quan như :
