Cấu trúc của máy xét nghiệm khí máu, phương pháp kiểm soát chất lượng khí máu

Trường Đại Học Y Hà Nội - Bộ môn Khoa học xét nghiệm

Chủ biên PGS.TS.BS Đặng Thị Ngọc Dung, TS. Nguyễn Trọng Tuệ

Các tác giả tham gia biên soạn

PGS. TS. BS Đặng Thị Ngọc Dung, TS. Nguyễn Trọng Tuệ, TS. BS. Nguyễn Thúy Hương, TS. BS. Nguyễn Thị Thanh Hải

ThS. Đặng Quang Huy, Ths. BSNT. Nguyễn Quỳnh Giao, Ths. BSNT. Vũ Đức Anh, ThS. Trịnh Thị Phương Dung

Ths. BSNT. Lê Văn Toàn, Ths. BSNT. Ngô Diệu Hoa, BSNT. Phạm Thị Hương Trang, Ths. BSNT. Nguyễn Thị Thu Thảo

Ths. BS. Nguyễn Thị Hảo, CKI. Đỗ Thị Hường, CKI. Nguyễn Thúy Hà, ThS. Vũ Thị Bích Hồng

CN. Lê Thanh Thảo, CN. Nguyễn Hữu Hùng

Khí máu là xét nghiệm cung cấp thông tin về pH, phân áp và nồng độ của O₂ và CO₂ trong máu, và một số thông số khác giúp cho việc chẩn đoán tình trạng rối loạn thăng bằng kiềm toan, rối loạn oxy hóa máu của cơ thể. Đây là xét nghiệm quan trọng, đặc biệt đối với những bệnh nhân nặng.

1 Tổng quan phương pháp 

Một khía cạnh quan trọng của hóa sinh lâm sàng là những thông tin về tình trạng thăng bằng acid-base và nội môi khí máu trong cơ thể. Những dữ liệu này thường được sử dụng phối hợp cùng các thông số xét nghiệm khác để đánh giá bệnh nhân trong các tình trạng nguy hiểm. 

Xét nghiệm khí máu cung cấp những thông tin quan trọng hỗ trợ cho những nhà cung cấp dịch vụ sức khỏe trong việc chẩn đoán, theo dõi, điều trị những tình trạng rối loạn chuyển hóa hoặc hô hấp trong cơ thể. Trong lịch sử, các xét nghiệm trong phòng thí nghiệm chủ yếu được thực hiện bởi các chuyên gia hoặc kỹ thuật viên trong phòng xét nghiệm. Ngày nay các phân tích khí máu được thực hiện bởi những cá nhân đã trải qua quá trình đào tạo không chỉ ở các trung tâm xét nghiệm mà còn bởi các chuyên gia hô hấp tại các phòng xét nghiệm vệ tinh hay các thiết bị cầm tay trong các tình huống khẩn cấp tại các địa điểm chăm sóc sức khỏe quan trọng như khoa cấp cứu (ED-Emergency Department), các đơn vị hồi sức cấp cứu (ICU-Intensive Care Units), phòng mổ (OR-Operating Room). 

Khí máu là xét nghiệm cung cấp thông tin về pH, phân áp và nồng độ của O₂ và CO₂ trong máu, và một số thông số khác giúp cho việc chẩn đoán tình trạng rối loạn thăng bằng kiềm toan, rối loạn oxy hóa máu của cơ thể. 

Khí máu là một xét nghiệm có giá trị, cung cấp nhiều thông tin về tình trạng toan kiềm và tình trạng oxy hóa máu của bệnh nhân. Xét nghiệm khí máu thường được làm trên máu động mạch, nếu ta làm thêm khí máu tĩnh mạch trung tâm (lấy qua catheter tĩnh mạch trung tâm), khí máu từ mao mạch phổi (lấy qua catheter Swan-Ganz) ta có thể có thêm được các thông tin về khả năng sử dụng oxy của tổ chức và tình trạng shunt của mạch máu hệ thống và mạch máu phổi. 

2 Lịch sử phát triển phương pháp 

• Những khám phá về quy luật điện và khí vào những năm cuối thế kỷ 17 đầu thế kỷ 18 đã dẫn đến sự phát triển của nhiệt động học điện hóa vào năm 1887 thông qua những nỗ lực hợp tác của Vant Hoff, Arrhenius, Ostwald và Nernst. Cùng với việc tìm ra tầm quan trọng của ion Hydro trong sinh học và cơ chế đệm của cơ thể của Henderson, Van Slyke, Barcroft và cộng sự vào những năm cuối thế kỷ 19 đã đặt những nền tảng đầu tiên cho sự phát triển của kỹ thuật đo khí máu. 
• Điện cực thủy tinh được phát hiện vào năm 1909 bởi Cremer, người đầu tiên ghi nhận rằng một màng thủy tinh mỏng hoạt động như thể nó có thể thấm được ion Hydro. Chúng đã được đưa vào sử dụng trong những năm 1925 nhưng phương pháp đo pH trong máu thực tế đã được giới thiệu vào những năm 1950 bởi Astrup và Siggaard Andersen. 
• Điện cực pCO₂ được phát minh bởi Richard Stow vào năm 1954, trên cơ sở cấu tạo của điện cực pH được bao phủ thêm một lớp dung dịch điện phân mỏng ngăn cách với mẫu bằng màng thấm CO2 thường được làm từ Teflon. 
• Điện cực CO₂ được phát minh bởi Leland Clark vào giữa những năm 1954- 1956, bao gồm điện cực âm là điện cực Platin (Pt) và điện cực tham chiếu phía sau màng thấm O₂ cách điện, thường được làm từ Polypropylene. Cực âm nhường electron cho phân tử O₂ khi đi qua màng. 
• Máy phân tích khí máu đã được sử dụng trong phòng thí nghiệm và trong các xét nghiệm tại giường bệnh (POCT- Point Of Care Testing) trong nhiều thập kỷ. Năm 1957, John Sevinghaus đã phát triển máy phân tích khí máu đầu tiên với các thông số có thể đo bao gồm pH, pCO₂, pO₂ (hiện đặt tại bảo tàng Smithsonian). 

• Vào những năm 1960, máy phân tích khí máu đã được bày bán trên thị trường và được sử dụng chủ yếu trong các phòng thí nghiệm lâm sàng. Các cảm biến, thiết bị điện tử, hệ thống chất lỏng được cải thiện, các máy phân tích trở nên nhỏ gọn và dễ sử dụng hơn, và dần chuyển sang các lĩnh vực POCT như liệu pháp hô hấp và chức năng phổi. 
• Với sự ra đời của cảm biến sinh học mới, vai trò của máy phân tích khí máu đã được mở rộng đáng kể. Năm 1985, máy phân tích khí máu/điện giải kết hợp đầu tiên được giới thiệu với các thông số phân tích bao gồm pH, pCO₂, pO₂, Na+, K+, Ca²⁺ và hematocrit. 
• Khi các cảm biến sinh học máu toàn phần khác được bổ sung, máy phân tích khí máu đã phát triển thành máy phân tích chăm sóc quan trọng toàn diện, có khả năng thực hiện phân tích một loạt các thông số quan trọng bao gồm pH, pCO₂, pO₂, Na+, K+, Ca²⁺, Cl^-, glucose, lactat, ure, creatinine,hematocrit, hemoglobin, SaO₂. Với sự mở rộng đáng kể, các máy phân tích khí máu hiện nay được sử dụng thường xuyên trong các lĩnh vực chăm sóc sức khỏe quan trọng như ICU (Intensive Care Unit- Đơn vị chăm sóc tích cực), NICU (Neonatal Intensive Care Unit – Đơn vị chăm sóc tích cực nhi khoa), và phẫu thuật. 

3 Cấu trúc máy xét nghiệm khí máu

 Máy xét nghiệm khí máu cơ bản bao gồm 4 module chính: 

• Mô đun phân phối: chịu trách nhiệm cho sự quản lý vận hành (order thông số cần phân tích, code hóa mẫu phân tích, vận hành thiết bị...). 
• Mô đun hút mẫu: thực hiện việc hút mẫu xét nghiệm phục vụ cho việc phân tích. 
• Mô đun hóa chất: chứa hóa chất cần thiết cho việc vận hành và thực hiện xét nghiệm. Các hóa chất cần thiết cho xét nghiệm khí máu bao gồm: 

                             + Dung dịch rửa. 

                             + Dung dịch chuẩn và dung dịch tham chiếu cho khí máu và điện giải. 

• Mô đun phản ứng: là nơi xảy ra các phản ứng điện hóa, tính toán và phân tích các thông số xét nghiệm khí máu, với các cấu trúc phù hợp cho việc phân tích các thông số như đã mô tả. 

Ngoài ra còn các bộ phận cấu tạo khác như: màn hình hiển thị, bộ đọc mã vạch, máy in, bình thải,... 

Các chỉ số trong xét nghiệm khí máu và nguyên lý đo

Việc phân tích các giá trị khí máu được thực hiện thông qua các thiết bị điện hóa thường được gọi là các điện cực. Các điện cực được sử dụng đều dựa trên những thay đổi về dòng điện hoặc giá trị điện áp và những sự thay đổi này được chuyển đổi sang các giá trị của các thông số cần xác định. 

Điện cực được định nghĩa về mặt kỹ thuật là một vật dẫn diện hoặc thiết bị đầu cuối mà qua đó dòng điện đi ra hoặc đi vào môi trường như dung dịch điện phân. Theo thuật ngữ này, tế bào điện hóa được định nghĩa bao gồm 2 điện cực đặt trong dung dịch điện phân. Hệ thống tế bào điện hóa là một thiết bị kết hợp một hoặc nhiều các tế bào điện hóa để đo lường một thông số cụ thể. Về cấu trúc chung các điện cực được cấu tạo bao gồm một đầu rắn nơi các điện tử đi vào hoặc rời khỏi môi trường lỏng. Các đầu nối điện cực có thể bằng kim loại hoặc thủy tinh. Mỗi tế bào điện hóa cần ít nhất hai điện cực để hoạt động bao gồm điện cực tham chiếu và điện cực hoạt động. Điện cực hoạt động là nơi diễn ra các quá trình điện hóa, trong khi đó điện cực tham chiếu là tiêu chuẩn để so sánh và đo lường sự thay đổi điện hóa. Điện cực tham chiếu thường bao gồm một kim loại rắn và dung dịch muối của nó (ví dụ: Ag/AgCl, Hg/HgCl2...) được gắn với một mạch điện tử. Khi cho kim loại tiếp xúc với dung dịch muối của nó sẽ tạo thành một hiệu điện thế hoặc hiệu điện thể không đổi. 

3.1 Điện cực pO2

Được cấu trúc bao gồm điện cực hoạt động thường được làm bằng bạch kim, điện cực tham chiếu là Ag/AgCl. Điện cực bạch kim mang điện tích âm và đóng vai trò là điện cực âm trong hệ thống điện, trong khi bạc mang điện tích dương và đóng vai trò là cực dương. Phản ứng điện hóa xảy ra trong tế bào điện hóa bắt đầu với việc cung cấp cho Catot bạch kim một hiệu điện thế, hiệu điện thế này thu hút các phân tử oxy đến cực âm nơi chúng phản ứng với nước. Phản ứng tiếp theo tiêu thụ 4 điện tử và tạo ra một số Ion hydroxyl. Các điện tử được tiêu thụ lần lượt được thay thế nhanh chóng trong dung dịch điện phân khi phản ứng với bặc và ion clorua ở cực dương. Kết quả của những phản ứng này tạo ra một dòng điện xuyên suốt toàn bộ mạch và hiệu điện thế sinh ra tỷ lệ thuận với lượng oxy hòa tan (pO₂) hiện diện trên Catot. 

3.1.1 Điện cực Clark 

Điện cực Clark không thực tế cho phép đo pO₂ trong máu trên lâm sàng vì protein từ máu bị lắng đọng trên điện cực dương (anot) và làm thay đổi các đặc tính của nó. Trong loại điện cực này, máu được tách khỏi các đầu của điện cực bằng cách sử dụng một loại màng đặc biệt – có thể thấm oxy và là chất cách điện tốt nhất. Oxy từ máu có thể khuếch tán dễ dàng qua màng vào dung dịch điện giải, trong đó phản ứng với nước có thể diễn ra. Các điện cực không được nhúng trực tiếp vào máu; thay vào đó, chúng được đặt trong dung dịch đệm phốt phát, và Kali clorua được thêm vào do đó ngăn cản được sự bám của thành phần protein trong máu vào điện cực. 

3.2 Điện cực pH 

Điện cực pH khác rất nhiều so với điện cực pO₂ về cả cấu trúc và chức năng. Về mặt chức năng, điện cực pH đo sự thay đổi của điện áp hơn là dòng điện thế thực tế. Cụ thể, pH được đo bằng phương pháp đo điện thế trong đó một điện áp chưa biết được đo bằng cách so sánh với một điện áp đã biết và sau đó được chuyển thành giá trị pH. Để thực hiện điện cực pH yêu cầu 4 điện cực thay vì 2 điện cực. Một dung dịch chuẩn có độ pH đã biết được đặt giữa hai trong số các điện cực để có điện áp chuẩn để so sánh với điện áp chưa biết. Một đầu điện cực thủy tinh nhạy cảm với pH duy nhất đóng vai trò như một đầu điện cực chung cho cả dung dịch tham chiếu và dung dịch có pH cần xác định. Thủy tinh nhạy cảm với pH được sản xuất đặc biệt này cho phép các ion H+ khuếch tán vào nó tương ứng với nồng độ ion H+ của chất lỏng mà nó tiếp xúc. Sự chênh lệch nồng độ ion giữa 2 phía của điện cực thủy tinh hình thành một hiệu điện thế giữa hai bên điện cực và được xác định bằng vôn kế. Mối quan hệ giữa điện áp và pH ở một nhiệt độ cụ thể được mô tả bằng phương trình Nernst. Đối với mỗi sự khác biệt về đơn vị pH giữa các dung dịch đã biết và chưa biết sẽ tạo nên một sự khác biệt về điện thế. Vôn kế đặc biệt được sử dụng để chuyển đổi điện áp sang đơn vị pH dựa trên phương trình Nernst và giá trị pH được hiển thị. 

Điện cực pH có thể được chia làm 2 thành phần chính: một thành phần là điện cực thủy tinh nhạy cảm với H+ và một điện cực Ag/AgCl bên trong nó. Bởi vì đây là vị trí mà máu tiếp xúc trực tiếp với bề mặt ngoài nhạy cảm H+ nó có thể được coi là điện cực hoạt động. Do vậy, điện cực Hg/HgCl (điện cực Calome) có thể được coi là điện cực tham chiếu. Điện cực Calome khá nhạy 2

cảm và sẽ bị hỏng nếu tiếp xúc trực tiếp với máu. Do đó nó được tách biệt với mẫu máu bằng cách tạo một cầu nối muối. Cầu muối này thường sử dụng là dung dịch kali clorua (KCl) được ngăn cách với mẫu máu bằng một màng mỏng. Điện cực Calome thường được sử dụng vì nó hoạt động tốt nhất với KCl. 

3.3 Điện cực pCO2

Điện cực pCO₂ là một phiên bản thay đổi của điện cực pH. Tuy nhiên, trong điện cực pCO₂, máu không tiếp xúc trực tiếp với điện cực thủy tinh nhạy cảm H* mà sẽ tiếp xúc với màng thấm CO₂. Màng có thể được làm bằng Cao Su Silicone, Teflon hoặc chất tương tự dễ thấm với CO₂. Ở phía bên kia màng là dung dịch Bicarbonat tiếp xúc trực tiếp với thủy tinh nhạy cảm H*, dung dịch biccarbonat cũng tiếp xúc trực tiếp với điện cực Ag/AgCl. Điện cực pCO₂ có hai đầu điện cực Ag/AgCl bên trong nó. Điện cực này không cần cầu nối muối vì mẫu bệnh phẩm máu không tiếp xúc trực tiếp với đầu điện cực. Khi CO2 khuếch tán qua màng, phản ứng thủy phân được xảy ra kết quả tạo ra ion H+ và sự thay đổi pH của dung dịch Bicarbonat. Sự thay đổi của pH dung dịch tỷ lệ thuận với pCO2. Do vậy sự thay đổi điện áp quan sát được có thể chuyển đổi thành pCO₂ và phẩn ánh trên thiết bị đo. 

3.3.1 Điện cực Severinghaus 

Trên lâm sàng điện cực pCO₂ cũng được biết đến là điện cực Severinghaus, ở điện cực này một lớp rất mỏng của dung dịch bicarbonate được tiếp xúc với mẫu máu. 

3.4  Đo lường các chất điện giải Ca2+, Na+, K+, Cl- 

Các giá trị của lon trong mẫu phân tích được đo và tính toán bằng cách sử dụng điện cực chuẩn. Về cơ bản, tế bào điện hóa này cũng được cấu tạo bao gồm điện cực hoạt động và điện cực tham chiếu. Điện cực hoạt động là điện cực Ag/AgCl được bao phủ bởi một màng đặc biệt thấm chọn lọc với ion cần đo. 

3.5 Đo các chất chuyển hóa (glucose, lactate) 

Việc đo nồng độ glucose, lactate là rất quan trọng bằng một phương tiện nhanh chóng, đáng tin cậy và có độ tái lặp tốt. Giá trị được xác định thông quá quá trình oxy hóa của H₂O₂. Có hai điện cực trong dung dịch điện phân. Điều quan trọng cần lưu ý là một điện cực điện cực Ag/AgCl (Ca - tốt) và một điện cực Platinum (Pt) (A-nốt) (Đối lập với điện cực Clark). Mỗi điện cực thường được bao phủ bởi 3 lớp màng.

Các phương trình điện hóa 

Sản phẩm H₂O₂ sau đó được khuếch tán qua màng để đến anot 

H₂O₂ → 2H+ + O₂ + 2e   Sự oxy hóa xảy ra ở Anot Platinum 

2Ag+ + 2e → 2Ag             Sự khử AgCl thành Ag (Catot) 

3.6 Đo Hemoglobin và các sản phẩm chuyển hóa của Hemoglobin 

Hàm lượng Hemoglobin và các sản phẩm chuyển hóa của nó được thực hiện dựa trên nguyên lý của phương pháp quang phổ bằng việc sử dụng các diot quang học với các bước sóng khác nhau được áp dụng để đo các thành phần khác nhau, nồng độ được tính toán dựa trên việc áp dụng công thức của định luật Lambert-Beer.

4 Các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả xét nghiệm 

Cũng như các xét nghiệm khác, đảm bảo chất lượng xét nghiệm khí máu là một quá trình có hệ thống được sử dụng để theo dõi, thiết lập tài liệu, điều chỉnh độ chính xác, tin cậy của phép đo khí máu trong phòng thí nghiệm. Xét nghiệm khí máu được chia làm 3 giai đoạn: giai đoạn trước xét nghiệm (bao gồm các bước như thu thập mẫu, xử lý và vận chuyển mẫu), giai đoạn phân tích (bao gồm các bước xảy ra trong quá trình thực hiện phân tích mẫu trên máy và các công việc hỗ trợ cho việc thực hiện), giai đoạn sau phân tích (bao gồm chuyển đổi dữ liệu từ máy, giải thích kết quả xét nghiệm, cũng như các phản ứng lâm sàng đối với kết quả xét nghiệm về mặt quản lý bệnh nhân). Các sai sót đối với kết quả xét nghiệm có thể xảy ra trong cả 3 giai đoạn, những nghiên cứu phân tích đã chỉ ra rằng sai sót dễ xảy ra nhất ở giai đoạn trước xét nghiệm chiếm tới 70% tổng sai sót trong quá trình xét nghiệm mẫu bệnh phẩm. 

4.1 Giai đoạn trước xét nghiệm 

Giai đoạn trước xét nghiệm là một quá trình bắt đầu với việc bác sỹ lâm sàng yêu cầu xét nghiệm và các bước tiếp theo cho đến thời điểm mẫu bệnh nhân được đưa và phân tích. Mỗi bước trong quá trình này đều có khả năng xảy ra lỗi. Các bước chính trong giai đoạn này có thể kể đến như: chỉ định xét nghiệm của bác sỹ, xác định bệnh nhân, chuẩn bị bệnh nhân, lấy mẫu, bảo quản và vận chuyển mẫu, tiếp nhận và chuẩn bị mẫu phân tích trong phòng xét nghiệm. Trong đó 5 bước đầu tiên được gọi là giai đoạn tiền phân tích được thực hiện ngoài phòng xét nghiệm, phần lớn là do nhân viên không thuộc phòng xét nghiệm, trong khi đó bước cuối cùng thường được gọi là giai đoạn tiền phân tích được thực hiện trong phòng xét nghiệm và chỉ bởi nhân viên của phòng xét nghiệm. Các yếu tố liên quan đến giai đoạn trước phân tích có thể ảnh hưởng đến chất lượng của xét nghiệm có thể kể đến như: 

• Chuẩn bị bệnh nhân. 
• Lấy mẫu cho bệnh nhân: 

+ Kỹ thuật thực hiện. 

+ Loại bơm tiêm sử dụng. 

+ Chất chống đông. 

• Xử lý và vận chuyển mẫu: 

+ Ảnh hưởng của thời gian giữa lấy mẫu và phân tích. 

+ Nhiệt độ của mẫu trong quá trình vận chuyển. 

+ Phương thức vận chuyển và bảo quản trong quá trình vận chuyển mẫu.

4.1.1 Chuẩn bị bệnh nhân 

Việc lấy mẫy động mạch gây đau đớn có thể dẫn đến tăng thông khí do lo lắng, có thể làm giảm pCO₂ một cách nhanh chóng. Tạo tâm lý thoải mái, bình tĩnh và an tâm trong quá trình chuẩn bị bệnh nhân, cùng với việc sử dụng thuốc gây tê cục bộ vào vị trí lấy mẫu được đề xuất có thể làm giảm nguy cơ ảnh hưởng của quá trình này vào các thông số phân tích. Bên cạnh đó việc sử dụng oxy liệu pháp ảnh hưởng đến các thông số được đo, do vậy vấn đề quan trọng cần lưu ý là phải lấy mẫy máu sau một thời gian ổn định sau khi sử dụng hoặc thay đổi liều lượng của c biện pháp can thiệp này. Các hướng dẫn đề xuất thời gian để đạt trạng thái ổn định là 20-30 phút, một số nghiên cứu khác cho thấy chỉ cần khoảng 15 phút cho sự ổn định trạng thái sau khi sử dụng oxy liệu pháp hoặc thay đổi liều lượng của chúng.

4.1.2 Loại mẫu máu 

Máu động mạch được coi là tiêu chuẩn vàng trong phân tích khí máu. Máu tĩnh mạch có thể được lấy từ tĩnh mạch trung tâm hoặc ngoại vi có thể được chấp nhận được nếu chỉ phân tích các chỉ số như pH, pCO₂. Các thông số phân tích pH, pCO₂ có sự khác biệt không đáng kể giữa mẫu máu động mạch và tĩnh mạch/mao mạch và do đó có thể dự đoán với mức độ chính xác chấp nhận được về mặt lâm sàng, tuy nhiên sự thống nhất không được chỉ ra khi phân tích các chỉ số khác như pO₂, glucose, lactat... 

4.1.3 Thu thập mẫu – kỹ thuật kỵ khí 

Để đảm bảo các giá trị phân tích khí máu như pO₂, pH, pCO₂ phản ánh đúng tình trạng thực tế của bệnh nhân, điều quan trọng là mẫu máu phải được thu thập và vận chuyển mà không tiếp xúc với không khí (thu thập theo phương pháp yếm khí). Yêu cầu không để mẫu máu tiếp xúc với không khí, không có sự xuất hiện bọt khí trong bơm tiêm sau khi lấy mẫu, mẫu máu sau khi được lấy phải được đậy kín. Mẫu máu khi thực hiện phân tích cần được hút trực tiếp từ bơm tiêm đến máy phân tích mà không qua phương tiện trung gian nào khác để đảm bảo điều kiện yếm khí. 

4.1.4 Phương tiện sử dụng để thu thập mẫu 

Máu động mạch được lấy bằng bơm tiêm Nhựa thường xuất hiện tình trạng giảm pO₂ máu động mạch do O₂ trong máu có khả năng khuếch tán ra thành ống bơm tiêm nhựa. Hầu hết các nghiên cứu đã công bố chỉ ra rằng bơm tiêm thủy tinh vượt trội hơn so với bơm tiêm nhựa trong bảo quản mẫu, đặc biệt là những mẫu xét nghiệm pO₂. Dựa trên thành phần vật liệu nano (tính toán kích thước của phân tử Oz, kích thước lỗ ước tính, mật độ lỗ rỗng của vật liệu thủy tinh và nhựa), các nghiên cứu đã kết luận O₂ có khả năng khuếch tán thoát khỏi thành ống nhựa lớn hơn ống thủy tinh 4 – 150 lần. Do vậy, để khắc phục tình trạng giảm pO₂ máu có thể thay thế bơm tiêm nhựa bằng bơm tiêm thủy tinh. Vì lý do an toàn và tiện lợi, ống tiêm nhựa được thiết kế đặc biệt cho xét nghiệm khí máu được sử dụng phổ biến trong các phòng xét nghiệm ngày nay thay vì sử dụng bơm tiêm thủy tinh. Sự sai số các thông số phân tích trong việc sử dụng bơm tiêm nhựa có thể được loại bỏ hoặc ít nhất là giảm thiểu bằng cách bảo quản mẫu ở nhiệt độ phòng thay vì nhiệt độ thấp hơn (ví dụ trong đá lạnh) và mẫu nên được phân tích ngay lập tức hoặc trong vòng 15-30 phút sau khi lấy mẫu. 

4.1.5 Sử dụng chất chống đông cho bơm tiêm lấy mẫu 

Mẫu máu được sử dụng cho phân tích khí máu dù là mẫu máu động mạch, tĩnh mạch hay mao mạch đều là các mẫu máu toàn phần nên yêu cầu mẫu phải được chống đông để ngăn ngừa tình trạng đông máu trong bơm kim tiêm sau khi lấy mẫu. Heparin là chất chống đông máu duy nhất được xác định là phù hợp cho việc sử dụng trong các bơm tiêm lấy mẫu khí máu. Các dung dịch heparin lỏng từng được sử dụng để chống đông mẫu khí máu, việc sử dụng hình thức chống đông này có thể dẫn đến nguy cơ pha loãng mẫu làm sai số các thông số phân tích. Giải pháp được khuyến nghị hiện nay là các chế phẩm heparin dạng đông khô trong các ông bơm tiêm lấy mẫu khí máu. Kỹ thuật trộn mẫu được đề xuất là sự kết hợp lặp đi lặp lại của việc đảo ống tiêm nhiều lần sau đó lăn qua lăn lại trong lòng bàn tay. Thời gian khuyến cáo cho việc thực hiện thao tác này là 2 phút. Trộn không đủ hoặc trộn chậm có thể dẫn đến việc chống đông không đủ và hình thành các cục fibrin trong mẫu làm tắc máy phân tích và ngăn cản quá trình thực hiện phân tích. Các thao tách trộn mạnh hơn có thể thúc đẩy quá trình đông máu, phá hủy hồng cầu trong máu, gây ra tình trạng đông máu hoặc sự thay đổi của các thông số phân tích như điện giải, pH, pCO₂, pO₂... 

4.1.6 Vận chuyển và bảo quản mẫu 

Như đã được đề cập trong nội dung "Phương tiện sử dụng để thu thập mẫu", sự thay đổi trong ống nghiệm về các giá trị pH, pCO₂, pO₂ do tình trạng xuất hiện khí trong mẫu lấy và việc sử dụng ống bơm tiêm nhựa phụ thuộc vào thời gian. Khoảng thời gian từ lúc lấy mẫu đến lúc phân tích càng dài thì mức độ của những thay đổi này càng lớn. Một vấn đề khá riêng biệt về sự chậm trễ trong phân tích được đặt ra bởi thực tế sự chuyển hóa glucose vẫn tiếp tục bởi các tế bào máu sau khi lấy mẫu. Quá trình đường phân này có liên quan đến việc tiêu thụ O₂ và tạo ra CO₂. Do đó xuất hiện sự giảm pO₂ theo thời gian và tăng pCO₂ do quá trình đường phân đang diễn ra. Quá trình đường phân diễn ra dưới sự xúc tác của các enzyme, và sự thay đổi của nhiệt độ làm thay đổi quá trình này. Nhiệt độ càng thấp quá trình đường phân diễn ra càng chậm và do đó tốc độ giảm pO₂ trong ống nghiệm càng chậm và tăng pCO₂. Tuy nhiên, việc giảm nhiệt độ của mẫu (nếu sử dụng bơm tiêm nhựa) có tác dụng làm tăng tính thấm với O₂ của bơm tiêm, làm giảm pO₂. Do đó, cách duy nhất để cải thiện những tác động có hại tiềm tàng của quá trình đường phân với các thông số pH, pO₂ và pCO₂ cần tiến hành xét nghiệm ngay lập tức. 

Nhìn chung, một chương trình đảm bảo chất lượng toàn diện nên được xây dựng bao gồm các thủ tục và quy trình của bộ phận được xác định rõ ràng để thu thập và xử lý mẫu. Ngoài ra, việc giám sát chương trình phải đảm bảo và lập thành văn bản rằng quy trình và quy trình của bộ phận đang được tuân thủ. 

4.2 Giai đoạn trong xét nghiệm 

Lỗi phân tích bao gồm bất kỳ lỗi nào xảy ra trong quá trình phân tích thực tế các khí trong máu. Thông thường, lỗi phân tích liên quan đến thiết bị hơn là cá nhân và thiết bị hơn là kỹ thuật. Liên quan đến thiết bị đối với máy phân tích khí máu có thể kể đến như: 

• Đường hút mẫu của máy bị tắc do cục máu đông hoặc bám bẩn. 
• Điện cực quá hạn hoặc được bảo dưỡng không đúng cách. 

Để khắc phục các vấn đề này, thông thường các hệ thống máy xét nghiệm khí máu có chương trình tự rửa sau mỗi lần phân tích để đảm bảo sự thông thoáng của đường lưu thông mẫu bên cạnh đó nó còn đảm bảo kết quả không bị nhiễm chéo giữa kết quả của các bệnh nhân. Một quy trình bảo dưỡng hằng ngày được khuyến cáo bên cạnh các chương trình bảo dưỡng tự động. 

Các vấn đề với điện cực được cảnh báo trên màn hình hiển thị của hệ thống, hoặc khi kết quả cho ra có sự không ổn định một cách liên tục với các sai sót tương tự nhau. Các khuyến cáo về việc thay thế hoặc thời gian bảo dưỡng điện cực thường được các nhà sản xuất khuyến cáo theo thời gian sử dụng hoặc số lượng mẫu phân tích của phòng xét nghiệm được thực hiện trên thiết bị. Con số này thường được ghi lại trên máy giúp người sử dụng dễ theo dõi và kiểm soát, thời gian và số lượng mẫu được khuyến cáo cho việc bảo dưỡng hoặc thay thế điện cực thay đổi tùy từng máy xét nghiệm khí máu mà phòng xét nghiệm đang sử dụng.

4.3 Giai đoạn sau xét nghiệm 

Đây là giai đoạn cuối cùng trước khi kết quả được chuyển đến bệnh nhân hay bác sỹ điều trị. Giai đoạn sau xét nghiệm bao gồm việc chuyển đổi dữ liệu từ máy sang bản kết quả trả cho bệnh nhân, và trả kết quả cho khách hàng của phòng xét nghiệm. Các lỗi có thể xảy ra trong giai đoạn này bao gồm: 

• Ghi chép sau kết quả, sai đơn vị: Lỗi này khá thường xuyên trong trường hợp kết quả được ghi chép và chuyển bằng cách ghi chép bằng tay. Đơn vị đo và kết quả không đúng thường xuyên gặp phải. Ngày nay, nhiều phòng xét nghiệm đã xây dựng các hệ thống chuyển đổi tự động dữ liệu từ máy thực hiện sang bản kết quả trả cho bệnh nhân giúp hạn chế sai sót trong quá trình này. Bên cạnh đó việc giám sát lại kết quả cần được thực hiện để đảm bảo chắc chắn các sai sót không xảy ra. Muốn thực hiện đúng và hạn chế sai sót một cách tối đa, phòng xét nghiệm cần thiết lập các quy trình chuẩn (SOP) về tổng kết và báo cáo kết quả. 
• Trả kết quả không đúng bệnh nhân: Lỗi này cũng rất hay gặp. Khi trả kết quả không hỏi kỹ thông tin bệnh nhân dẫn đến nhiều trường hợp bệnh nhân trùng tên lấy nhầm kết quả của nhau hoặc kết quả của bệnh nhân này lại kẹp vào bệnh nhân khác. Để hạn chế sai số trước khi trả kết quả phòng xét nghiệm nên đối chiếu lại đầy đủ các thông tin của bệnh nhân trên phiếu và người lấy kết quả. 
• Không trả đúng thời hạn yêu cầu: Vì một số lý do nào đó như máy bị lỗi, bệnh phẩm quên không phân tích, nhập thiếu chỉ định dẫn đến trả kết quả chậm đặc biệt trong các trường hợp bệnh nhân cấp cứu. Để hạn chế nguy cơ sai số này phòng xét nghiệm nên có quy định cụ thể về thời gian trả kết quả, quy trình chuẩn về đường đi của mẫu. Mặt khác cần có các thiết bị dự phòng khi thiết bị chính có lỗi kỹ thuật. 

5 Kiểm soát chất lượng 

Các chương trình kiểm soát chất lượng nội bộ được thiết kế để đảm bảo rằng các thiết bị (ví dụ, điện cực) trong phòng thí nghiệm hoạt động với độ chính xác. Chúng liên quan đến các quá trình và giao thức thông thường được thiết kế để phát hiện sự không nhất quán trong hoạt động. Các yêu cầu về tần suất thực hiện nội kiểm và loại mẫu nội kiểm được sử dụng được khuyến cáo phụ thuộc và thiết bị mà phòng xét nghiệm đang sử dụng, mức độ ổn định của xét nghiệm được thực hiện trên mỗi hệ thống máy khí máu được sử dụng và số lượng mẫu được thực hiện trên thiết bị đó. Đảm bảo các yêu cầu về kết quả nội kiểm không vi phạm các quy tắc là cần thiết để đảm bảo sự chính xác của kết quả được trả ra cho bệnh nhân. Thông thường các quy trình thực hiện ngoại kiểm được thực hiện bởi các kỹ thuật viên phòng xét nghiệm. Tuy nhiên, máy khí máu có thể được vận hành tại các địa điểm chăm sóc sức khỏe khẩn cấp như tại các phòng cấp cứu hoặc các đơn vị hồi sức và thường được vận hành bởi các nhân viên tại khu vực đó. Do đó, những khóa đào tạo cơ bản về cách thực hiện nội kiểm và những lưu ý với kết quả nội kiểm là cần thiết để duy trì tính chính xác của kết quả. 

Kiểm soát chất lượng bên ngoài, còn được gọi là thử nghiệm thành thạo, là một hệ thống mà phòng thí nghiệm có thể so sánh độ chính xác của kết quả của họ với kết quả thu được từ các phòng thí nghiệm khác. Kiểm soát chất lượng bên ngoài liên quan đến việc phân phối các mẫu giống hệt nhau từ địa điểm phân phối trung tâm đến các phòng thí nghiệm tham gia. 

Sau đó mỗi phòng thí nghiệm chạy mẫu và báo cáo kết quả cho trung tâm phân phối. Kết quả báo cáo từ một phòng thí nghiệm sau đó được so sánh với kết quả thu được từ các phòng thí nghiệm khác. Dựa trên những dữ liệu này, có thể xác định và đánh giá sự khác biệt riêng lẻ. 

Cuối cùng, các phòng thí nghiệm có thể thực hiện các nghiên cứu sai lệch trong phòng thí nghiệm của họ nếu họ sử dụng nhiều máy. Với kỹ thuật này, cùng một mẫu được chạy trên các máy khác nhau như một chỉ báo bổ sung về khả năng kiểm soát và khả năng thay đổi. Khuyến nghị rằng các loại nghiên cứu này được thực hiện và ghi lại thường xuyên để phát hiện các lỗi về chất lượng tiềm ẩn trong bộ phận. 

6 Tài liệu tham khảo 

1. PGS. TS. BS. Đặng Thị Ngọc Dung, TS. Nguyễn Trọng Tuệ (2023). “Phương pháp xét nghiệm khí máu”. Kỹ thuật và thiết bị xét nghiệm y học. Nhà xuất bản y học, trang 139-155. Tải bản pdf tại đây.

2. Barbara H.Estridge & Anna P.Reynolds. (2008). Basic clinical laboratory techniques, pp 365 - 378.

3. Carl A. Burtis & David E.Bruns. (2015). Clinical chemistry and molecular diagnostics, pp 412-430.

Bạn đọc có thể tìm hiểu thêm về cách phân tích khí máu: đánh giá tình trạng toan kiềm và đánh giá khí trong máu: