矿物质测定的方法有哪些

人体组成可以从整体、组织器官、细胞、分子、原子各个层次进行分析。人体约有50种元素组成，其中9种元素O、C、H、N、Ca、P、K、Na、Cl总计约占体重的98%，这些均可检测，用延迟y中子激活分析（delayed gamma neutron activation analysis）可检测O、C、Na、Ca、P，用迅时γ中子激活分析（prompt gamma neutron activation analysis）可检测H、Cl、N、K，这些均尚未能在临床普及应用。

（一）人体各种成分测定

1．水　以氚稀释法测定人总体水量已有数十年历史，用于测定严重烧伤病人总水量则存在一些问题。烧伤早期不断地大量输液、组织水肿、创面大量渗出与蒸发、体液回收等使总体水量经常处于变动状态，这使注入同位素发生丢失、稀释。正常人注射氚后平衡需2～3h，如部分体液进入第三间隙，则同位素平衡时间延长，而平衡的同时，同位素又从尿、创面、胃肠引流液等丢失，且同时输液又使同位素稀释。这些，均使氚稀释法测定大面积烧伤等危重病人的总水量发生误差。

2．蛋白　用迅时γ在体中子激活分析（IVNAA，in vivo neutron activation analysis）方法测定总体蛋白。每一整体影像扫描后，减去信号本底，可提供全身总氮量。全身总氮量可按每克氮计数速率与人体容积之间关系求得，本方法准确度4%，精密度3．5%（95%可信限1．6%～6．1%）。

3．脂肪　一种测定方法是减差法（difference），另一种是用双能X线吸收测定法（dual－energy x－ray absorptiometry，DXA）。

（1）减差法：脂肪或三酰甘油占全身脂质总量约90%，其余10%则为必需脂质如鞘磷脂、磷脂等组成细胞膜。

总体脂质＝体重－总体水－总体蛋白－总体矿物质－总体糖原。

用氚稀释、中子激活、DXA等方法分别测定总体水、总体蛋白、总体矿物质、总体糖原，再从体重减去水、蛋白、矿物质、糖原，即可求得总体脂质。这一方法存在的问题是如何测定总体糖原，有从骨骼大小测定者，但目前尚无直接测定总体糖原的方法。

（2）DXA：总体脂肪可用DXA测定，尚不清楚本方法对必需脂质的测定情况，本法准确度5%，精密度1．3%（95%可信度0．6%～2．6%）。

4．矿物质　分为骨性及非骨性两类，骨性矿物质主要成分是钙羟磷灰石，这可用DXA测定，其准确度与精密度均高；非骨性矿物质在成年男性总量约600g，这可以总体蛋白计算：非骨性矿物质＝0．06×总体蛋白。

5．糖原　主要分布于肝脏及骨骼肌，成年男性总量约500g，其检测可用减差法。

总体糖原＝体重－总体脂质－总体水－总体蛋白－总体矿物质。

总体脂质、蛋白、矿物质、水可以IVNAA、DXA、氚稀释等方法测定。

（二）人体细胞内外成分测定

1．体细胞质量（body cell mass，BCM）　Moore曾提出细胞内钾与氮之比为3mmol K∶1g N（1mmol K∶1／3g N），细胞质量的25%（1／4）由蛋白组成，故体细胞质量可由下式计算。

体细胞质量／4＝［（全身可交换钾－细胞外钾）×（氮g）／3］× 6．25

细胞外钾约占全身总钾量2%，可略而不计，故算式可简化成下式。

体细胞质量［蛋白（g）］＝全身可交换钾（mmol）×8．33

2．细胞外液体

（1）稀释法：正常人可用放射性硫酸盐、溴化物稀释法测定，而在危重、烧伤病人则有困难。正常人注入溴化物约10%进入细胞内，而注入硫酸盐后从循环丢失约3%，但在危重、烧伤病人由于体液在各间隙剧烈变动，以及体液从各种途径大量丢失，以致应用本方法测定细胞外液发生困难。

（2）中子激活法：以中子激活求得总体氯以测定细胞外液，其精密度约5%。

（三）测定人体成分的一些方法

1．X线断层摄影计算法（computed tomographic，CT）　可测定皮下组织及脂肪组织的量。

2．磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）　用以测量整体成分如脂肪。

3．双能X线吸收测定法（dual－energy－X－ray absorptiometry，DXA）　用一恒定电位X线，其能量12．5fJ并带有K型滤片（铈），以达到稳定双能辐射一致的射线，其有效能量为6．4及11．2fJ。扫描范围从头到足约60cm×200cm，每1cm横切面做一次扫描并收集120个元素影像，40%～45%含骨及软组织，55%～60%含软组织，扫描速度为每秒16cm或8cm，全身扫描时间为10～20min，辐射剂量分别为0．05或0．1μGy。本方法可测定脂肪、矿物质、瘦体组织。

4．多频率生物电阻抗分析（bioelectrical impedance analysis，BIA）　单频（50kHz）阻抗测定正常人无脂总体、总体水及各间隙水已有多年历史，但对其临床测定病人水分变化的结果尚有分歧。多频阻抗则以不同电流通过细胞内外间隙检测，可增加准确度，用以测定总体水及水分在各间隙的分布。

5．双能X线吸收与多频生物电阻抗合用（DXA／BIA）　可测量脂肪、骨性矿物质、瘦体组织、细胞外液、细胞内液、蛋白质、糖原及非骨性矿物质。实用、经济及病人接收辐射量小。所以，以BIA检测人体各间隙液体，而以DXA检测人体组织的各种成分，两者合用是一种很有前途的检测人体成分的方法。

6．磁共振波谱检测法（magnetic resonance spectroscopy，MRS）　可以无创性检测细胞及细胞器功能，研究细胞内变化及其生化、病生机制，目前应用本方法研究的器官组织有肌肉、心、脑及肝脏等，其反应常先于临床表现。

磁共振技术是基于处在静止磁场的具有奇数质子或中子的某些核素与外加不同幅度射频所致能量而引起的反应。与诊断有关的核素有1　H、2　H、13　C、19　F、23　Na、31　P及39　K。核素犹如磁棒，按外部静磁场方向排列其磁极，当能量以射频脉冲作用于核素时，其与外部磁场的排列关系被扰乱，一旦射频脉冲停止，通过周围环境及分子的吸收，使能量消散，核恢复平衡状态。计算机辅助捕获及分析消散的能量，这形成核磁共振影像的基础。核磁共振信号强度取决于核素在局部有影响的浓度、自然存在同位素的量、敏感性及移动性等因素。

如上所述，用于诊断的核素及研究的器官已不少，现以31P及肌肉为例，简述磁共振波谱检测法。成人瘦体组织重量1%由磷构成，在许多代谢过程中，磷起重要作用，是核苷酸的主要成分，细胞膜磷脂极性基因的一部分。通常情况下，活组织DNA的磷及大多数磷脂不能被31　P MRS所检测，因为其浓度太低，且磷在这些化合物的迁移率小，以致信号扩大后失去分辨能力。

ATP通过各种ATP酶活性分解变为细胞做功的能量，ATP不但由糖酵解、糖原分解及氧化磷酸化所提供，也可由含有高能磷酸盐化合物的磷酸肌酸分解所提供，这可由下式①、②表示之。

①ATP

ADP＋Pi＊＋能量

②PCr＊＋ADPATP＊＋肌酸

＊：MRS可检测的化合物

Pi：无机磷酸盐

PCr：磷酸肌酸

图15－1示鼠腓肠肌静息状态高强度磁场31　P MRS波谱模式图，通常可发现5个主要峰，即ATP的三种磷酸盐的原子α－ATP、β－ATP、γ－ATP以及PCr、Pi，有时在Pi峰上还可见到PME（phosphomonoesters，磷酸单酯）峰，这是由糖酵解中间产物如6－磷酸葡糖等形成。d用以检测细胞内pH。

图15－1　鼠腓肠肌静息状态31P MRS波谱模式图