动脉血样本存放时间与温度对血气分析结果影响的研究

动脉血样本存放时间与温度对血气分析结果影响的研究动脉血气分析是临床评估急危重症患者氧合状态、酸碱平衡、电解质水平的核心检测项目，其结果的准确性直接影响患者的诊断、治疗方案制定及预后判断。临床工作中，因样本转运延迟、仪器故障、批量样本检测等原因，动脉血样本常无法在采血后立即检测，存放时间与存放温度是影响血气分析结果准确性的最主要可控因素。为明确不同温度下动脉血样本各血气指标的稳定时间，为临床样本保存与检测时机选择提供循证依据，本研究采用配对设计，对120例动脉血样本进行不同温度、不同存放时间的检测分析，具体结果如下。1研究对象与方法1.1研究对象选取2023年1—12月某三甲医院ICU、呼吸科、急诊收治的需行动脉血气分析的住院患者120例作为研究对象。纳入标准：①年龄18~80岁；②符合桡动脉穿刺指征，Allen试验阳性；③意识清楚或家属签署知情同意书。排除标准：①凝血功能障碍（INR>2.0或PLT<50×10^9/L）；②穿刺部位感染或损伤；③样本采集过程不顺利、混入静脉血或组织液；④样本存在气泡（体积>0.5%）、血凝块或溶血。本研究经医院伦理委员会批准（批号：2022-12-036），所有患者或家属均签署知情同意书。120例研究对象中，男性67例，女性53例；年龄22~78岁，平均（56.3±12.8）岁；科室分布：ICU51例，呼吸科42例，急诊27例；基础疾病：慢性阻塞性肺疾病32例，社区获得性肺炎28例，急性心力衰竭18例，脓毒症15例，术后监护17例，其他10例；基线血气指标：pH7.36±0.07，PaCO₂（42.5±9.2）mmHg，PaO₂（83.1±19.6）mmHg，HCO₃⁻（22.8±3.2）mmol/L，BE（-2.1±2.8）mmol/L，K⁺（3.9±0.4）mmol/L，Na⁺（138.2±3.5）mmol/L，Cl⁻（102.5±4.2）mmol/L，Lac（1.8±0.9）mmol/L，Glu（6.8±2.1）mmol/L；基线白细胞计数（WBC）（11.2±4.8）×10^9/L。按基础PaO₂水平分为3个亚组：低氧血症组（PaO₂<60mmHg）35例，正常氧分压组（60~100mmHg）49例，高氧血症组（PaO₂>100mmHg）36例；按基线WBC水平分为2个亚组：WBC正常组（4~10×10^9/L）52例，WBC升高组（>10×10^9/L）68例。各亚组基线年龄、性别、基础疾病分布比较，差异无统计学意义（P>0.05），具有可比性。1.2仪器与试剂采用GEMPremier3500型血气分析仪（美国沃芬公司）及配套试剂包、定标卡，检测指标包括pH、PaCO₂、PaO₂、HCO₃⁻、BE、K⁺、Na⁺、Cl⁻、Lac、Glu、红细胞压积等。质控品采用厂家配套高低值质控品（水平1：低浓度；水平2：高浓度），每日检测2次，质控在控后方可进行样本检测。样本采集采用BDPreset一次性血气分析专用注射器（美国BD公司），预设肝素锂抗凝，终浓度为80IU/ml；样本分装采用1ml肝素化聚丙烯微量离心管（美国Axygen公司）。温度控制设备包括：医用恒温箱（设定22~25℃，模拟临床室温）、医用冷藏箱（设定2~8℃）、医用冰盒（0~4℃，冰盒内放置隔板，避免样本直接接触冰块）。1.3样本采集与处理所有样本均由经过统一培训的高年资护士采集，严格遵循动脉血气采集操作规范。选择右侧桡动脉作为穿刺部位，常规消毒铺巾，采用一次性血气专用注射器采集动脉血3ml，采血后立即排出注射器内所有气泡（确保气泡体积<0.5%），密封针头，轻轻颠倒混匀8次，使肝素与血液充分混合。随后在无菌操作台上将样本分装至18个预先肝素化的1ml微量离心管中，每管加入样本0.15ml，分装时避免产生气泡，分装后立即密封管盖并标注编号。将每例患者的18份分装样本随机分为3组，每组6份，分别置于3种温度环境下保存：①室温组：放置于22~25℃恒温箱中；②冷藏组：放置于2~8℃医用冷藏箱中；③冰浴组：放置于0~4℃医用冰盒的隔板上。分别在存放15min、30min、1h、2h、4h、6h时取出对应时间点的样本，立即上机检测。基线值（0min）为采血后分装前立即检测的结果，检测时间控制在采血后5min内。所有样本检测前均轻轻颠倒混匀5次，避免细胞沉降，检测过程严格按照仪器操作规范进行。1.4检测指标与临床可接受阈值检测指标包括pH、PaCO₂、PaO₂、HCO₃⁻、BE、K⁺、Na⁺、Cl⁻、Lac、Glu共10项临床常用血气相关指标。本研究采用中华医学会检验医学分会《动脉血气分析临床操作与实验室检测中国专家共识（2023版）》推荐的临床可接受误差范围作为判断指标稳定性的标准：①pH：±0.02；②PaCO₂：±5%或±3mmHg（取较大值）；③PaO₂：±8%或±5mmHg（取较大值）；④HCO₃⁻：±2mmol/L；⑤BE：±2mmol/L；⑥K⁺：±0.3mmol/L；⑦Na⁺：±2mmol/L；⑧Cl⁻：±3mmol/L；⑨Lac：±5%或±0.3mmol/L（取较大值）；⑩Glu：±10%或±0.8mmol/L（取较大值）。若指标的相对偏差或绝对偏差超出上述范围，则判定为超出临床可接受范围，结果不可靠。1.5质量控制①仪器质量控制：每日开机后先进行高低值质控检测，质控结果在靶值±2SD范围内方可进行样本检测，若出现失控，需查找原因并纠正后重新检测质控，合格后方可继续操作。②采集质量控制：所有操作人员均经过统一培训，考核合格后参与样本采集；穿刺时避免反复抽吸，防止溶血；采血后立即排气、密封，避免气体交换。③分装质量控制：分装过程在1min内完成，避免样本在室温下放置过久影响基线值；每管样本量一致，均为0.15ml，无气泡、无凝血。④检测质量控制：每个时间点的样本取出后立即上机，检测时间控制在1min内；若仪器提示样本存在溶血、凝块或检测失败，则剔除该样本，重新采集补充。1.6统计学方法采用SPSS26.0统计软件进行数据分析。符合正态分布的计量资料以均数±标准差（$\bar{x}±s$）表示，不同时间点与基线值的比较采用重复测量方差分析，两两比较采用LSD-t检验；不同亚组间的相对偏差比较采用独立样本t检验。计数资料以例数（%）表示，组间比较采用χ²检验。P<0.05为差异有统计学意义。同时计算各指标在不同时间点的相对偏差（相对偏差=（测定值-基线值）/基线值×100%），并与临床可接受阈值比较，判断指标的稳定时间。2结果2.1室温（22~25℃）下不同存放时间各指标的变化室温下，所有指标均随存放时间延长呈进行性变化，其中pH、Glu随时间延长逐渐降低，PaCO₂、K⁺、Lac随时间延长逐渐升高，PaO₂随时间延长逐渐下降，HCO₃⁻、BE、Na⁺、Cl⁻呈轻度下降趋势。各时间点指标检测结果及偏差情况见表1。表1室温（22~25℃）下不同时间点各血气指标的变化（$\bar{x}±s$，n=120）指标0min15min30min1h2h4h6hpH7.36±0.077.35±0.077.34±0.07*7.32±0.077.29±0.087.24±0.097.18±0.10PaCO₂(mmHg)42.5±9.243.1±9.343.9±9.4*45.2±9.647.1±9.850.3±10.253.7±10.7PaO₂(mmHg)83.1±19.679.8±18.9*77.2±18.573.5±17.868.3±17.159.7±15.951.2±14.6HCO₃⁻(mmol/L)22.8±3.222.7±3.222.6±3.222.5±3.2*22.2±3.321.6±3.420.8±3.5BE(mmol/L)-2.1±2.8-2.2±2.8-2.3±2.8-2.5±2.9*-2.9±3.0-3.7±3.2-4.6±3.4K⁺(mmol/L)3.9±0.43.9±0.44.0±0.4*4.1±0.44.2±0.44.4±0.54.7±0.5Na⁺(mmol/L)138.2±3.5138.1±3.5138.0±3.5137.9±3.5*137.7±3.6137.2±3.6136.5±3.7Cl⁻(mmol/L)102.5±4.2102.4±4.2102.3±4.2102.2±4.2*102.0±4.3101.6±4.3101.1±4.4Lac(mmol/L)1.8±0.91.9±0.9*2.0±0.92.2±1.02.6±1.03.4±1.24.5±1.5Glu(mmol/L)6.8±2.16.7±2.16.6±2.1*6.4±2.06.1±2.05.5±1.94.9±1.8结合临床可接受阈值判断：室温下，pH、PaCO₂、HCO₃⁻、BE、Na⁺、Cl⁻的稳定时间为30min，1h时偏差超出可接受范围；PaO₂、K⁺、Glu的稳定时间为15min，30min时偏差虽仍在部分阈值内但接近临界值，1h时完全超出；Lac的稳定时间为15min，30min时相对偏差为11.1%，但绝对偏差为0.2mmol/L，仍在±0.3mmol/L的可接受范围内，1h时绝对偏差达0.4mmol/L，超出可接受范围。2.20~4℃冰浴下不同存放时间各指标的变化冰浴环境下，细胞代谢速率显著降低，各指标的变化幅度明显小于室温组，稳定时间显著延长。各时间点指标检测结果及偏差情况见表2。表20~4℃冰浴下不同时间点各血气指标的变化（$\bar{x}±s$，n=120）指标0min15min30min1h2h4h6hpH7.36±0.077.36±0.077.36±0.077.35±0.077.34±0.07*7.33±0.077.31±0.07PaCO₂(mmHg)42.5±9.242.6±9.242.8±9.243.0±9.3*43.5±9.3*44.2±9.445.0±9.5PaO₂(mmHg)83.1±19.682.2±19.481.4±19.3*80.1±19.1*78.3±18.875.6±18.472.8±17.9HCO₃⁻(mmol/L)22.8±3.222.8±3.222.8±3.222.7±3.222.6±3.222.4±3.2*22.1±3.3BE(mmol/L)-2.1±2.8-2.1±2.8-2.1±2.8-2.2±2.8-2.3±2.8-2.5±2.9*-2.8±3.0K⁺(mmol/L)3.9±0.43.9±0.43.9±0.43.9±0.44.0±0.4*4.1±0.44.2±0.4Na⁺(mmol/L)138.2±3.5138.2±3.5138.1±3.5138.1±3.5138.0±3.5137.8±3.5*137.5±3.6Cl⁻(mmol/L)102.5±4.2102.5±4.2102.5±4.2102.4±4.2102.4±4.2102.2±4.2*102.0±4.3Lac(mmol/L)1.8±0.91.8±0.91.8±0.91.9±0.9*1.9±0.9*2.0±0.92.2±1.0Glu(mmol/L)6.8±2.16.8±2.16.8±2.16.7±2.16.6±2.1*6.3±2.06.0±2.0结合临床可接受阈值判断：冰浴下，pH、HCO₃⁻、BE、K⁺的稳定时间为2h，4h时偏差超出可接受范围；PaCO₂、Na⁺、Cl⁻、Glu的稳定时间为4h，6h时偏差超出可接受范围；PaO₂的稳定时间为2h，4h时相对偏差为-9.0%，超出±8%的可接受范围；Lac的稳定时间为4h，6h时绝对偏差达0.4mmol/L，超出可接受范围。2.32~8℃冷藏下不同存放时间各指标的变化2~8℃冷藏环境下，各指标的变化幅度介于室温组与冰浴组之间，稳定时间较室温组延长，但短于冰浴组。各时间点指标检测结果及偏差情况见表3。表32~8℃冷藏下不同时间点各血气指标的变化（$\bar{x}±s$，n=120）指标0min15min30min1h2h4h6hpH7.36±0.077.36±0.077.35±0.077.34±0.07*7.32±0.077.28±0.087.23±0.09PaCO₂(mmHg)42.5±9.242.8±9.243.2±9.3*43.9±9.4*44.8±9.546.7±9.849.2±10.1PaO₂(mmHg)83.1±19.681.5±19.2*80.0±19.0*78.2±18.774.5±18.267.8±17.160.3±16.0HCO₃⁻(mmol/L)22.8±3.222.7±3.222.7±3.222.6±3.222.4±3.2*21.9±3.321.3±3.4BE(mmol/L)-2.1±2.8-2.2±2.8-2.2±2.8-2.3±2.8-2.6±2.9*-3.2±3.1-3.9±3.3K⁺(mmol/L)3.9±0.43.9±0.43.9±0.44.0±0.4*4.1±0.44.3±0.54.5±0.5Na⁺(mmol/L)138.2±3.5138.1±3.5138.1±3.5138.0±3.5137.8±3.5*137.4±3.6136.9±3.7Cl⁻(mmol/L)102.5±4.2102.4±4.2102.4±4.2102.3±4.2102.1±4.2*101.8±4.3101.4±4.4Lac(mmol/L)1.8±0.91.8±0.91.9±0.9*1.9±0.9*2.1±1.02.5±1.03.0±1.1Glu(mmol/L)6.8±2.16.7±2.16.7±2.16.5±2.1*6.3±2.05.8±1.95.3±1.8结合临床可接受阈值判断：冷藏下，pH、HCO₃⁻、BE、Na⁺、Cl⁻的稳定时间为1h，2h时偏差超出可接受范围；PaCO₂、Glu的稳定时间为2h，4h时偏差超出可接受范围；PaO₂、K⁺的稳定时间为30min，1h时偏差超出可接受范围；Lac的稳定时间为1h，2h时绝对偏差达0.3mmol/L，达到临界值，4h时完全超出。2.4不同基础氧分压亚组PaO₂的变化比较不同基础PaO₂水平的样本，PaO₂随时间的下降幅度存在显著差异，基础PaO₂越高，下降速率越快，相对偏差越大。3种温度下，各亚组不同时间点PaO₂的相对偏差见表4。表4不同基础氧分压亚组PaO₂的相对偏差比较（%，$\bar{x}±s$）温度时间低氧血症组（n=35）正常氧分压组（n=49）高氧血症组（n=36）F值P值室温15min-2.1±0.8-3.8±1.2-6.2±1.512.36<0.01室温30min-3.2±1.0-6.8±1.5-12.1±2.128.54<0.01室温1h-5.7±1.3-11.2±2.0-18.6±2.842.17<0.01冰浴1h-1.5±0.6-3.2±0.9-5.8±1.215.62<0.01冰浴2h-2.8±0.9-5.3±1.1-9.7±1.825.79<0.01冰浴4h-5.1±1.2-8.5±1.6-14.2±2.336.81<0.01冷藏30min-1.9±0.7-3.5±1.0-5.9±1.313.48<0.01冷藏1h-3.0±1.0-6.2±1.3-10.5±1.927.33<0.01冷藏2h-5.5±1.2-10.1±1.8-16.8±2.540.26<0.012.5不同白细胞计数亚组代谢相关指标的变化比较不同WBC水平的样本，代谢相关指标（Lac、PaO₂、pH）的变化幅度存在显著差异，WBC升高组的变化速率明显快于WBC正常组。3种温度下，各亚组不同时间点Lac的相对偏差见表5。表5不同白细胞计数亚组Lac的相对偏差比较（%，$\bar{x}±s$）温度时间WBC正常组（n=52）WBC升高组（n=68）t值P值室温15min3.1±1.17.2±1.516.28<0.01室温30min7.5±1.313.8±2.119.45<0.01室温1h18.6±2.225.3±2.814.37<0.01冰浴2h3.2±1.07.5±1.418.12<0.01冰浴4h8.4±1.513.2±2.014.26<0.01冰浴6h18.3±2.124.6±2.713.58<0.01冷藏1h3.5±1.17.8±1.616.73<0.01冷藏2h9.2±1.615.6±2.217.49<0.01冷藏4h28.4±2.636.7±3.215.12<0.013讨论3.1存放时间与温度对血气分析结果影响的机制动脉血样本在体外存放时，其中的红细胞、白细胞、血小板等有形成分仍保持代谢活性，其代谢速率直接受环境温度影响，是导致血气指标变化的核心机制。具体作用机制可分为以下4类：①糖酵解途径：细胞在体外无氧环境下主要通过糖酵解途径供能，每分子葡萄糖代谢产生2分子乳酸和2分子H+，同时消耗葡萄糖，是导致样本pH降低、Lac升高、Glu降低的主要原因。温度越高，糖酵解关键酶（如己糖激酶、丙酮酸激酶）的活性越强，糖酵解速率越快，上述指标的变化幅度越大。②有氧呼吸途径：白细胞、血小板的耗氧能力占全血耗氧量的90%以上，其中粒细胞的耗氧速率是红细胞的10~20倍。细胞通过有氧呼吸消耗O₂并产生CO₂，导致PaO₂降低、PaCO₂升高。由于CO₂的解离速度快于O₂的弥散速度，且密封良好的聚丙烯注射器对CO₂的阻隔性较好，因此短时间内PaCO₂以代谢产生的升高趋势为主，仅在长时间存放时才会因气体弥散出现下降。③细胞膜离子转运异常：细胞代谢产生的ATP是维持细胞膜Na⁺-K⁺-ATP酶活性的基础。随着存放时间延长，ATP逐渐消耗，Na⁺-K⁺-ATP酶活性降低，细胞内K⁺顺浓度梯度外流，导致血清K⁺升高；而Na⁺、Cl⁻的跨膜浓度梯度主要由被动扩散维持，短时间内变化幅度较小。低温可抑制酶活性，减慢ATP消耗速率，从而延缓K⁺的升高。④气体弥散作用：聚丙烯材质的注射器虽具有一定的气体阻隔性，但仍存在少量O₂、CO₂的弥散。O₂的弥散方向取决于样本与环境的氧分压差，高氧样本中O₂会向外弥散，低氧样本中环境中的O₂会向内弥散，但由于空气中氧分压为159mmHg，即使低氧样本与空气的分压差也远小于细胞耗氧的影响，因此PaO₂总体呈下降趋势；CO₂的弥散速度是O₂的20倍，但由于细胞代谢持续产生CO₂，短时间内弥散的影响可忽略不计。3.2不同指标的稳定时间分析本研究结果显示，不同血气指标的稳定时间存在显著差异，临床工作中需根据检测指标的需求选择合适的保存时间与温度。①酸碱平衡相关指标（pH、PaCO₂、HCO₃⁻、BE）：室温下稳定时间为30min，冰浴下可延长至2~4h。其中pH的变化受呼吸性因素（PaCO₂）和代谢性因素（乳酸）共同影响，是临床判断酸碱失衡的核心指标，对检测准确性要求较高。临床中若仅需评估酸碱平衡状态，室温下30min内检测的结果是可靠的，若需长时间保存，需置于冰浴中。②氧合相关指标（PaO₂）：是对存放时间与温度最敏感的指标之一，室温下总体稳定时间仅为15~30min，且受基础氧分压影响显著。高氧血症患者的PaO₂下降速率是低氧血症患者的2~3倍，临床中对于接受高浓度氧疗、ECMO治疗的患者，其样本必须尽快检测，否则会低估患者的实际氧合水平，影响氧疗方案调整。③代谢相关指标（Lac、Glu）：Lac是反映组织灌注的重要指标，其变化对临床判断休克、脓毒症患者的病情严重程度及预后具有重要价值。室温下Lac的稳定时间仅为15min，且受白细胞计数影响显著，感染、白血病等白细胞升高的患者样本中Lac升高更快，临床中需特别注意此类样本的及时检测。Glu的稳定时间相对较长，但室温下1h后偏差也会超出可接受范围，对于需同时监测血糖的重症患者，建议尽量在15min内完成检测。④电解质相关指标（K⁺、Na⁺、Cl⁻）：Na⁺、Cl⁻的稳定性较好，室温下30min内偏差极小，冰浴下可稳定4h以上。K⁺的稳定性相对较差，室温下30min即开始升高，且溶血会进一步加重K⁺升高，因此临床中需检测血钾的样本，应尽量避免溶血并及时检测。3.3亚组分析的临床意义本研究的亚组分析结果进一步细化了不同人群的样本保存要求，更贴合临床实际：①不同基础氧分压亚组：高氧血症样本PaO₂下降更快的原因主要包括两方面：一是高氧状态下，细胞内外的氧分压差更大，O₂从血浆向细胞内弥散的速率更快；二是高氧可促进细胞的有氧呼吸速率，增加氧消耗。这提示临床中对于PaO₂>100mmHg的患者，样本必须在15min内完成检测，若无法及时检测，需立即冰浴并在30min内完成PaO₂检测，否则结果的临床参考价值会显著降低。而对于低氧血症患者，PaO₂的下降幅度相对较小，室温下30min内检测的结果仍可用于判断缺氧程度。②不同白细胞计数亚组：白细胞是全血代谢的主要承担者，白细胞计数升高会显著增加氧耗与糖酵解速率，导致PaO₂、Lac、pH等指标的稳定时间缩短。临床中脓毒症、肺炎、白血病等患者的白细胞计数常显著升高，此类患者的血气结果对病情判断至关重要，若样本存放时间过长，会导致Lac假性升高、PaO₂假性降低，可能误导临床医生高估病情严重程度。因此，对于WBC>15×10^9/L的患者，样本应尽量在10min内完成检测，若无法及时检测，需立即冰浴保存。3.4临床实践建议结合本研究结果与国内外相关指南，针对动脉血样本的保存与检测提出以下实用性建议：3.4.1检测时机选择动脉血样本采集后应尽量立即检测，最佳检测时间为采血后10min内，此时所有指标的偏差均远小于临床可接受范围，结果最准确。若无法立即检测，需根据检测需求选择保存方式与最长存放时间：①仅检测酸碱平衡与电解质（pH、PaCO₂、HCO₃⁻、BE、Na⁺、Cl⁻）：室温（22~25℃）下≤30min；2~8℃冷藏下≤2h；0~4℃冰浴下≤4h。②需同时检测氧合、代谢与血钾（PaO₂、K⁺、Lac、Glu）：室温下≤15min；2~8℃冷藏下≤1h；0~4℃冰浴下≤2h。③特殊人群样本（PaO₂>100mmHg或WBC>15×10^9/L）：无论检测何种指标，室温下均≤10min；冰浴下≤30min（PaO₂）或1h（其他指标）。3.4.2样本保存注意事项①严格密封排气：样本采集后必须立即排出所有气泡，确保气泡体积<0.5%，密封针头