泰国曼谷一家三级护理医院对献血者进行的非侵入性血红蛋白检测方法的评估

《PLOS One》：Evaluation of non-invasive hemoglobin measurement in blood donors at a tertiary care hospital, Bangkok, Thailand

　　**摘要**
**背景** 血红蛋白（Hb）的检测对于防止贫血献血者的血液捐献至关重要。大多数检测方法具有侵入性和疼痛性；然而，也存在一种非侵入性的血红蛋白检测方法。本研究旨在比较非侵入性和即时检测方法与自动血液分析仪在献血者中的检测结果。

**方法**
在泰国曼谷的一家三级护理医院招募了符合条件的献血者。首先使用非侵入性设备（Rad-67 Pulse CO-Oximeter）和即时检测设备（Mission HemoPro）测量血红蛋白。血红蛋白水平≥12.5 g/dL的参与者有资格献血，在献血过程中使用自动分析仪（XN-550）进行标准血红蛋白检测。血红蛋白水平<12.5 g/dL的参与者需额外抽取血液样本，由自动分析仪进行血红蛋白检测。通过类内相关系数（ICC）和Bland-Altman图评估非侵入性、即时检测方法和自动分析仪检测结果之间的相关性及一致性，并使用李克特量表评估参与者满意度。

**结果**
在300名参与者中，295人的数据完整。其中，男性占57.28%。非侵入性、即时检测方法和自动分析仪测得的平均血红蛋白水平分别为14.38 ± 1.12 g/dL、13.65 ± 0.70 g/dL和13.90 ± 1.16 g/dL。非侵入性、即时检测方法和自动分析仪检测结果之间的ICC分别为0.600（95%置信区间：0.522–0.668）和0.897（95%置信区间：0.872–0.957）。当血红蛋白临界值设定为12.5 g/dL时，非侵入性检测方法在识别贫血献血者方面的敏感性较低。该方法获得的满意度显著高于常用的侵入性方法。

**结论**
非侵入性血红蛋白检测方法与标准检测方法的一致性适中，但在血红蛋白临界值设定为12.5 g/dL时敏感性较低。由于献血者的满意度较高，如果采用更高的血红蛋白临界值，该方法可作为替代筛查工具。

**引言**
全血捐献是一个多步骤过程，旨在从符合条件的健康献血者中采集血液。评估潜在献血者的血红蛋白水平是确保献血者安全和血液产品质量的关键步骤之一[1]。目前常用的筛查方法包括硫酸铜重量法、即时血红蛋白检测和基于自动血液分析仪的血红蛋白检测[2]。自动分析仪可提供精确的血红蛋白测量结果，但需要静脉采样，因此不常作为筛查方法使用。硫酸铜重量法基于这样一个原理：含足够血红蛋白的全血滴入硫酸铜溶液（比重1.053）后会下沉。尽管这种简单技术历史悠久，但研究显示其效果不佳[3]。当前，大多数血库（包括我们所在的血库）使用即时毛细血管血红蛋白检测，该方法快速可靠，但会增加献血者的疼痛感[4]。此外，研究显示其结果与标准自动分析仪存在差异[5]。近年来，出现了多种非侵入性血红蛋白检测方法[2]。在泰国，已引入了使用光谱法的非侵入性血红蛋白检测设备Rad-67 Pulse CO-Oximeter（Masimo Corporation，美国加利福尼亚州伊尔温）。该设备通过多个发光二极管（500–1400 nm）发射光线，光线穿过献血者的指甲，根据血流速度测量信号吸收（最大光强检测≤25 mW）[6]。此类检测已在多种环境中进行验证，如围手术期[7]、重症监护[8]、产前护理[9]和急诊室[11]。该方法方便、快速且无创，但在存在外周血管异常或循环障碍的个体中准确性可能下降[6]。有一项关于献血者血红蛋白非侵入性检测的研究显示，非侵入性检测结果与全血细胞计数（CBC）结果之间存在显著相关性，ICC为0.69[12]。另一项比较研究表明，即时检测设备和标准自动分析仪的检测结果更为相似，相关系数分别为0.85（95%置信区间[0.78–0.90]和0.77（95%置信区间[0.67–0.84][13]），但非侵入性检测方法测得的血红蛋白水平较低[12]。鉴于其非侵入性特点，建议在进一步研究其有效性后再推荐用于献血筛查。因此，在这家三级护理血库进行了研究，比较了非侵入性设备（Rad-67 Pulse CO-Oximeter）和即时检测设备（HemoPro）与标准自动分析仪（XN-550）的血红蛋白检测结果，并评估了两种检测方法的满意度。

**材料与方法**
**研究人群**
本研究于2024年9月15日至2025年1月12日在泰国曼谷Siriraj医院的献血中心进行。研究方案已获得Siriraj机构审查委员会批准（批准编号Si 606/2024）。所有参与者在参与研究前均签署书面知情同意书。研究对象为18岁及以上符合国家标准的献血者。排除者包括接受血浆置换的献血者、患有外周血管疾病（如雷诺病或硬皮病）的个体以及指甲经过修整（如延长或人造指甲）的献血者。

**血红蛋白检测**
使用了三种血红蛋白检测设备：（1）非侵入性设备Rad-67 Pulse CO-Oximeter（Masimo Corporation）；（2）献血中心常用的即时检测设备Mission? HemoPro Hemoglobin meter（ACON Laboratories，美国圣地亚哥）；（3）自动血液分析仪XN-550（Sysmex Asia Pacific Pte Ltd.）。首先使用Rad-67测量血红蛋白，将左手或右手的无名指放在设备传感器上直至读数稳定，记录血红蛋白水平（HbRad-67）。然后从同一手指采集毛细血管血样，使用即时检测设备（HemoPro）进行血红蛋白检测（记为HbHemopro）。根据HbHemopro结果，参与者被分为两组，分别接受自动CBC分析（HbCBC）。
- **组1**：HbHemopro≥12.5 g/dL的参与者有资格献血。献血前从分流袋中采集3 mL静脉血样本，置于K3-EDTA管中用于HbCBC分析。
- **组2**：HbHemopro<12.5 g/dL的参与者被视为不合格，需通过静脉穿刺采集3 mL血液样本用于HbCBC分析。HbHemipro和HbCBC值均<12.5 g/dL的参与者暂缓献血。

**满意度评估**
满意度评估包括检测时间、疼痛程度及对检测设备的安心感。使用李克特量表，评分范围为1（最不满意）至5（最满意）。评估指标包括：[1] 检测时间；[2] 检测过程中的疼痛；[3] 检测过程中的安全感。评分在1–3范围内的参与者被视为“不满意”，评分在4–5范围内的被视为“满意”。

**统计分析**
数据记录在Microsoft Excel中，统计分析使用IBM SPSS Statistics 29.0（IBM公司，美国阿蒙克）进行。描述性统计用于分析人口统计数据。分类数据以数字和百分比呈现，定量数据以均值和标准差（SD）表示。使用类内相关系数（ICC）和Bland-Altman图评估HbRad-67与HbCBC、HbHemopro与HbCBC之间的相关性，并显示平均偏差和95%一致性界限（LoA）。比较不同检测方法间差异时，遵循以下ICC分类标准：优秀（ICC：0.91–1.00）、良好（ICC：0.76–0.90）、中等（ICC：0.50–0.75）和较差（ICC<0.50）[14]。我们还通过敏感性、特异性、阳性预测值、阴性预测值和准确性评估了两种检测方法的效率，并使用受试者工作特征（ROC）分析和Youden指数确定了合适的血红蛋白临界值。

**结论**
在300名参与者中，295人的数据完整；5人的CBC数据不完整。根据本院标准，暂缓献血的血红蛋白临界值为12.5 g/dL。使用即时检测设备，符合标准的献血者（HbHemopro≥12.5 g/dL）共有256人（164名男性和92名女性）。39人（5名男性和34名女性）不符合标准（暂缓献血）。研究流程详见图1。

**表格与图表**
- **表格1**：人口统计数据（https://doi.org/10.1371/journal.pone.0348447.t001）
- **图1**：三种方法检测的血血捐赠者数量及血红蛋白结果（https://doi.org/10.1371/journal.pone.0348447.g001）

**一致性评估**
各类检测方法之间的一致性存在差异。HbRad-67的ICC为0.600，表示一致性中等；HemoPro的ICC为0.897，表示一致性较好。Bland-Altman分析显示HemoPro与标准CBC方法的一致性较高（图2）。Rad-67的平均偏差为-0.479 g/dL，95%一致性界限为-2.46至1.50 g/dL，表明相对于标准方法存在系统性高估（图2A）；HemoPro的平均偏差为0.251 g/dL（95%一致性界限为-0.79至1.30 g/dL），表明相对于CBC存在轻微低估（图2B）。虽然两组数据大部分落在95%一致性界限内，但HemoPro的一致性界限更窄（图2）。

**敏感性、特异性和准确性**
根据标准设备（HbCBC）检测的结果，即时检测设备正确识别了250名血红蛋白≥12.5 g/dL的献血者，Rad-67正确识别了261名（占91.31%）。HemoPro错误分类了6人，Rad-67错误分类了所有29名血红蛋白<12.5 g/dL的献血者。因此，HemoPro的敏感性为79.31%，特异性为93.98%，阳性预测值为58.97%，阴性预测值为97.66%，总准确率为92.54%；Rad-67的敏感性为0.00%，特异性为98.12%，阳性预测值为0.00%，阴性预测值为69.60%，总准确率为68.68%（表2）。按性别分类时，血红蛋白<12.5 g/dL的献血者主要为女性（29人中的25人）。HemoPro正确识别了23名，而非侵入性设备未能识别所有此类献血者。参与者的数量中，HbRad-67水平和HbHemopro≥12.5 g/dL且<12.5 g/dL的情况与相同的HbCBC范围进行了比较。
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0348447.t002
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表3. 按性别评估Rad-67设备的血液捐赠者筛查能力。
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0348447.t003

Hb临界值分析
ROC曲线分析（图3）显示，HemoPro表现出较高的诊断性能，曲线下面积（AUC）为0.951（95% CI：0.918–0.984，p<0.001）。相比之下，Rad-67的AUC为0.770（95% CI：0.699–0.842，p<0.001）。然而，HemoPro在整体敏感性和特异性方面表现出更高的趋势。
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图3. Hb临界点的接收者操作特征曲线。
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0348447.g003

我们使用ROC曲线评估了HbHemopro和HbRad-67的值，并确定HbHemopro的临界值为12.85 g/dL，HbRad-67的临界值为14.15 g/dL。在12.5 g/dL的临界值下，HemoPro的Youden指数为2.551，Rad-67的Youden指数为1.180。HemoPro的最高Youden指数为2.729，出现在12.8 g/dL的临界值；而Rad-67的最高Youden指数为2.339，出现在14.4 g/dL的临界值。构建了接收者操作特征（ROC）曲线以确定最佳的Hb临界值。

使用McNemar检验对Rad-67和HemoPro设备在持续时间、疼痛和安全性方面的参与者满意度进行了成对比较，结果显示在所有三个类别中都存在统计学上的显著差异（p<0.001）。分析不一致的数据对发现，在持续时间、疼痛和安全性方面，明显更多的参与者对Rad-67表示高度满意（等级4-5），而对HemoPro的评价较低（等级1-3），这与相反的情况相反。这表明在所有测量领域中，参与者明显更倾向于使用Rad-67设备。
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表4. 使用McNemar检验得出的三个满意度类别中的参与者数量。
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0348447.t004

**讨论**
本研究的主要目的是评估Rad-67非侵入性血红蛋白测量设备与标准自动化CBC分析仪的准确性。然而，研究中也包括了现场检测设备HemoPro，因为它是目前用于血液捐赠前血红蛋白筛查的方法。这旨在探讨将该测试应用于常规血液捐赠者筛查过程的可能性。主要发现包括两种测试之间存在中等程度的一致性，但Rad-67的测量值有偏高的趋势。此外，这种非侵入性测试未能检测出所有血红蛋白水平为12.5 g/dL或更低的捐赠者，而12.5 g/dL是血液捐赠的常规拒绝值。现场血红蛋白测量与CBC结果的相关性更好，偏差更小。最后，与便携式血红蛋白分析仪相比，Rad-67设备为捐赠者提供了更少侵入性和更舒适的体验。这些发现与先前的研究结果大体一致。一项针对韩国血液捐赠者的研究[12]将一种与我们不同的非侵入性设备（NBM-200）与现场毛细血管血红蛋白仪（HemoCue）以及标准自动化血液分析仪进行了比较，结果显示NBM-200与标准设备的相关性较高（ICC=0.69），而HemoCue与标准设备的相关性为0.89。使用NBM-200测定的血红蛋白分布呈左偏态，表明该测试倾向于给出比标准更高的血红蛋白结果。一项针对围手术期患者的研究[15]将Rad-67与标准测试进行了比较，当使用13 g/dL的血红蛋白临界值时，发现检测贫血的性能较差。这与我们的结果相似。此外，在分析女性人群时，筛查准确率低于男性人群。肯尼亚产前设置的一项研究[9]也显示Rad-67的结果与标准测试之间存在弱正相关，比例偏差为0.44（95% CI：0.41–0.47），常数为7.59（95% CI：7.30–7.87，p<0.001）。中位偏差为1.70 g/dL，一致性范围为-0.80至4.20。非侵入性设备测得的血红蛋白水平在低血红蛋白范围内倾向于高于实验室Hb值，在高血红蛋白范围内则低于实验室Hb值。这些研究和我们的研究部分可以通过以下现象来解释：毛细血管血液中的血红蛋白水平通常高于静脉血液[5]。然而，当将Rad-67与HemoCue 301（一种用于埃塞俄比亚育龄非孕妇的手持便携式血红蛋白分析仪）进行比较时，结果相同[10]。此外，Rad-67在检测贫血方面的敏感性低于HemoCue测试（49%）。最后，一项针对韩国血液捐赠者的研究将另一种非侵入性设备与标准自动化血液分析仪进行了比较，结果显示两者之间存在中等程度的一致性[12]。所有上述发现，包括我们的研究，均表明非侵入性光谱法血红蛋白评估与标准测试具有中等程度的一致性。总体而言，检测贫血的敏感性较低。根据上述信息，我们可以回答Rad-67设备是否可用于筛查血液捐赠者的问题。显然，该设备无法识别血红蛋白水平低于12.5 g/dL的个体。这些发现表明Rad-67在检测低血红蛋白水平方面的有效性有限。即使在使用13 g/dL作为血红蛋白临界值的研究[15]中，准确性也非常低。因此，在这些临界值下，Rad-67无法用于拒绝疑似贫血的捐赠者。鉴于捐赠者更倾向于使用非侵入性方法，我们可以调整临界值以提高诊断准确性。考虑到接受捐赠的负面预测值（Hb 13.5–14.5 g/dL），这样的调整是可行的。这种方法可以避免大多数捐赠者经历痛苦的筛查流程。根据ROC曲线和Youden指数的建议，将临界值提高至14.4，只有血红蛋白水平低于该值的捐赠者才会接受更准确的筛查方法。这样可以在50–60%的捐赠者中避免侵入性的血红蛋白测试。

**研究的优势**
本文的优势包括随机选择血液捐赠者，并将新设备与标准参考值进行了比较，有助于减少选择偏差。我们在相同健康个体中测量血红蛋白，以减少可能影响血红蛋白水平的人口统计差异的影响。

**结论**
总体而言，尽管Rad-67设备与自动化CBC分析仪的一致性有限，在检测低血红蛋白水平方面不够敏感，但血液捐赠者更倾向于使用它，而不是更准确的侵入性现场血红蛋白测试。提高血红蛋白的临界值可以提升诊断准确性。一半的捐赠者可以避免侵入性的血红蛋白测量，使血液捐赠过程更加愉快。需要进一步的研究来在更大的人群中验证这一假设。

**致谢**
我们感谢Julaporn Pooliam在统计咨询和数据分析方面的宝贵帮助。我们也感谢Siriraj医院血液捐赠中心的所有工作人员的支持与合作。最重要的是，我们衷心感谢所有自愿参与的参与者，他们的参与使这项研究成为可能。