Comparison of some indicators of the thyroid gland functional activity in simultaneous testing of capillary and venous blood

Cover Page

Abstract


Background. In clinical practice it is often impossible to draw blood from peripheral veins for laboratory testing. At the same time the problem of comparison of venous and capillary blood parameters is still insufficiently studied.

Aims. To compare 5 laboratory indicators of the thyroid gland function – FT3 (free T3), FT4 (free T4), TgAb (thyroglobulin antibodies), TPOAb (thyroid peroxidase antibodies), and TSH – in order to assess deviations of these parameters in venous against capillary blood.

Materials and methods. The study enrolled 22 clinically healthy patients of both sexes who had their venous and capillary blood samples simultaneously collected in compliance with pre-analytical rules. The tests were performed within three hours of sample collection on the analyzer Roche Cobas e601. Mean values were calculated for all parameters using a 95% confidence interval based on bootstrap. Differences between paired values of venous and capillary blood parameters were calculated and expressed in relative units (%). Wilcoxon test and correlation analysis were used to compare dependent samples.

Results. A statistically significant increase in capillary against venous samples was shown for FT3 (mean deviation 3.11; p < 0.001), FT4 (3.89%, p < 0.001), TgAb (2.73%; p = 0.041) and TPOAb (6.75%; p < 0.001), and a decrease – for TSH (-4.3%; p < 0.001). A 5%-deviation is in most cases clinically insignificant for diagnosis and choosing a treatment. All the capillary blood parameters under study strongly correlate (r > 0.75) with the same parameters of the venous blood: r = 0.971 for FT3; r = 0.993 for FT4; r = 0.958 for TgAb; r = 0.836 for TPOAb; r = 0.995 for TSH.

Conclusions. Thus, FT3, FT4 and TSH can be determined in the capillary blood without affecting accuracy and precision of clinical evaluation, while for TgAb and TPOAb these deviations may be significant only when the results are in upper borderline values.


Обоснование

Заболевания щитовидной железы являются вторыми по распространенности среди эндокринных нарушений после сахарного диабета [1]. Люди, страдающие данными заболеваниями, вынуждены регулярно сдавать контрольные анализы для мониторинга состояния здоровья и оценки адекватности проводимой терапии [2].

Исследования крови из вены являются эталонными в лабораторной диагностике для многих показателей. Тем не менее у метода сбора капиллярной крови существует множество преимуществ как для клинических, так и для исследовательских целей [3]. Например, в клинической практике встречаются случаи, когда невозможно взять кровь у пациента из периферических вен: сдача капиллярной крови рекомендуется при склонности к венозному тромбозу, выраженном ожирении, обширных ожогах и у новорожденных [4]. Помимо этого, метод взятия капиллярной крови зачастую является более удобным и простым для реализации младшим медицинским персоналом, менее болезненным для пациента. Оценка функциональной активности щитовидной железы по капиллярной крови может быть актуальна для проведения регулярного мониторинга состояния пациента либо же осуществлена по желанию самого пациента или в связи с состоянием его здоровья, не позволяющим провести венепункцию.

Однако на результатах исследований могут сказаться физиологические отличия крови, собранной разными методами. Так, капиллярная кровь включает в себя смесь крови из мелких артерий, вен и капилляров, содержит интерстициальную жидкость, остатки разрушенных клеток, лимфу [5, 6]. Тем не менее работы, по сравнительной оценке, показателей венозной и капиллярной крови представлены в литературе недостаточно [7], а в результатах большинства подобных исследований проводилось сравнение лишь единичных тестов, причем в некоторых случаях определение значений для капиллярной и венозной крови производилось на разных анализаторах [8, 9].

Суммируя вышесказанное, было выдвинуто предположение, что отклонение ряда показателей капиллярной крови окажется несущественным для точности клинической оценки (не превысит 5%). В рамках продолжения исследования по сравнению результатов капиллярной и венозной крови [10] нами были проанализированы показатели функциональной активности щитовидной железы.

Цель

Провести сравнительную оценку показателей функциональной активности щитовидной железы для выявления характера отклонений рассматриваемых параметров капиллярной крови от аналогичных показателей венозной.

Методы

Дизайн исследования

В экспериментальное исследование были включены 22 клинически здоровых добровольца обоих полов в возрасте от 23 до 64 лет. Дизайн эксперимента включал подготовку пациентов за сутки до проведения исследования путем следования инструкции по преаналитическим правилам, используемым в Лабораторной службе “ХЕЛИКС”, для исключения влияния факторов диеты, физической и эмоциональной нагрузки. Состояние здоровья добровольцев контролировалось по их субъективным суждениям о своем самочувствии, а также на основании субъективных оценок медицинской сестры, осуществлявшей взятие биоматериала. Дизайн исследования был разработан в соответствии с Хельсинкской декларацией.

Критерии соответствия

Критерии соответствия включали в себя возраст от 21 до 65 лет и принадлежность к европеоидной расе вне зависимости от пола добровольца.

Критериями исключения из исследования являлись несоблюдение преаналитического этапа, беременность и кормление грудью, заболевания щитовидной железы и обмена веществ, плохое самочувствие добровольца до или во время взятия биоматериала, отказ от участия в исследовании, в том числе без объяснения причины. У каждого пациента было получено информированное согласие на участие в исследовании.

Условия проведения

Взятие биоматериала у всех добровольцев происходило в одном процедурном кабинете Лабораторной службы “ХЕЛИКС”, натощак. Забор осуществляла высококвалифицированная старшая медицинская сестра-методист.

Продолжительность исследования

Выполнение анализов производили в течение трех часов после взятия биоматериала на анализаторе Roche Cobas e601 в два последовательных дня июля 2017 г., участники наблюдались однократно.

Описание медицинского вмешательства

Материалом для исследования служила венозная кровь, полученная из локтевой вены путем венепункции двусторонней иглой 22G Vacuette, а также капиллярная кровь, полученная самотеком при прокалывании контактно-активируемым ланцетом Acti-lance Special (глубина прокола 2,0 мм) подушечки IV пальца левой руки. Венозная кровь забиралась перед взятием капиллярной крови из той же руки. Процедура взятия капиллярной крови соответствовала рекомендациям CLSI [11]. Взятие биоматериала осуществляли в стандартные пробирки с активатором свертывания и разделительным гелем (Impromini 500 мкл для капиллярной и Vacuette 5 мл для венозной крови) по 1 пробирке капиллярной и венозной крови у каждого добровольца. После взятия биоматериала пробирки оставляли в вертикальном положении в течение 30 мин при комнатной температуре, а затем центрифугировали при 3500 об/мин в течение 10 мин. Процедуры с образцами биоматериала на преаналитическом этапе, в том числе сроки и длительность центрифугирования, время хранения образцов до момента постановки тестов, производились согласно правилам проведения преаналитических мероприятий, принятым в Лабораторной службе “ХЕЛИКС”. Правила являются стандартными, согласно инструкциям производителя к пробиркам и тест-системам и действующим нормативным актам РФ в области медицины.

Основной исход исследования

Образцы полученного биоматериала изучали на 5 показателей функциональной активности щитовидной железы – свободный Т3 (св.Т3), свободный Т4 (св.Т4), антитела к тиреоглобулину (АТ-ТГ), антитела к тиреопероксидазе (АТ-ТПО), тиреотропный гормон (ТТГ) – с использованием коммерческих реагентов для анализатора Roche Cobas e601. Помимо этого, определяли степень липемии, иктеричности и гемолиза образцов (LIH) для оценки их возможного эффекта на результат анализов. Процедура ежедневного внутрилабораторного контроля качества проводилась в соответствии с установленным регламентом с использованием коммерческих двухуровневых контрольных материалов и фиксацией результатов на контрольных картах в лабораторно-информационной системе (ЛИС).

Этическая экспертиза

Исследование было одобрено локальным этическим комитетом ПСПбГМУ им. И.П. Павлова (протокол № 197 от 26 июня 2017 г.).

Статистический анализ

Для статистического анализа были использованы методы описательной статистики и выборочных сравнений (непараметрические критерии). Для всех показателей были рассчитаны средние значения с 95%-ным доверительным интервалом (95% ДИ), вычисленные процедурой статистического бутстрепа (метод ВСа, n = 9999). В парах значений показателей венозной и капиллярной крови одного пациента рассчитывали их разность, которую выражали как в абсолютных, так и относительных (в %) единицах (дельта-процент). На основе бутстреп-оценки среднее значение разности также снабжали 95% ДИ.

При сравнении центральной тенденции в зависимых выборках использовали критерий Уилкоксона для разностей пар. Значение p для оценки статистической значимости различий рассчитывали в точном перестановочном тесте (n < 27). Также контролировали включение или невключение в 95% ДИ для разности нуля. Различия считали статистически значимыми, если хотя бы один способ обнаруживал их: либо для статистических критериев р ≤ 0,05, либо 95% ДИ разности не содержал ноль.

Помимо этого, для оценки связей между показателями пар капиллярной и венозной крови был использован корреляционный анализ методом Spearman.

Статистический анализ выполнен в пакете PAST v. 3.14 [12] и IDE для R – RStudio v. 3.3.2 [13].

Результаты

Все показатели образцов как капиллярной, так и венозной крови соответствовали аналитическим требованиям по показателям иктеричности (минимальное значение 1, максимальное – 2), липемии (от 3 до 13) и гемолиза (от 10 до 48), что не влияло на результат исследования (согласно документации производителей).

Сравнительная характеристика полученных результатов по показателям венозной и капиллярной крови представлена в табл. 1 с использованием методов описательной статистики и критерия Уилкоксона для разностей пар. Стоит отметить, что для всех рассматриваемых показателей продемонстрированы статистически значимые отличия (p < 0,05) для пар результатов, полученных по капиллярной и венозной крови. Однако абсолютные и относительные значения смещения для большинства из них находятся в пределах условно допустимого значения смещения 5% и не повлияли на клиническую интерпретацию результатов исследования.

 

8832-16829-1-SP.png

Таблица 1. Лабораторные показатели в венозной (В) и капиллярной (К) крови пациентов и их разности по результатам статистического бутстрепа: среднее, [95% ДИ]

 

На рисунке все исследованные показатели разделены на две группы в зависимости от расположения относительно центральной линии смещения 0%: 1) статистически значимо увеличивающиеся в капиллярной крови относительно венозной; 2) значимо уменьшающиеся:

  • 95% ДИ для св.Т3 (2,35–3,84), св.Т4 (3,23–4,59) и АТ-ТГ (0,27–4,86) полностью укладываются в границы смещения от 0 до 5%, в то время как для АТ-ТПО верхняя граница ДИ (1,40–10,46%) и среднее значение смещения (6,75%) составили более 5%;
  • в данную группу вошел лишь один показатель – ТТГ (-5,55–-2,89). Нижняя граница его ДИ немногим ниже значения смещения -5%, однако среднее относительное значение смещения находится в пределах рассматриваемого интервала (-4,30%).

 

8832-16830-1-SP.png

Смещение значений показателей в капиллярной крови относительно значений в венозной крови по результатам статистического бутстрепа: слева от центральной линии – со статистически значимым снижением, справа – с увеличением (с указанием 95% ДИ). Пунктирными линиями обозначены границы смещения 5%.

 

Корреляционный анализ для пар “капиллярная кровь – венозная кровь” представлен в табл. 2. Для всех рассматриваемых показателей корреляции оказались статистически значимыми (p < 0,001) с коэффициентом корреляции r > 0,75.

 

8832-16831-1-SP.png

Таблица 2. Парные корреляции показателей между образцами капиллярной и венозной крови

 

Нежелательные явления

Проведенные медицинские манипуляции не вызвали нежелательных явлений у добровольцев.

Обсуждение

Резюме основного результата исследования

По полученным нами результатам можно заключить, что, несмотря на незначительные отклонения в сравнении результатов пар “капиллярная кровь – венозная кровь”, полученных последовательно от одного пациента в пределах нескольких минут, показатели св.Т3, св.Т4 и ТТГ можно определять в капиллярной крови без какого-либо ущерба для точности клинической оценки при строгом соблюдении преаналитических правил. Для аутоиммунных показателей (АТ-ТГ, АТ-ТПО) данные отклонения могут иметь значение только при результатах, находящихся на верхней границе референсных интервалов. Широкий 95% ДИ для АТ-ТПО показывает, что в отдельных случаях значения, полученные по данному анализу в капиллярной крови, могут превышать отклонение более чем на 10%. Данный факт обусловлен тем, что абсолютные значения разницы значений между парами “капиллярная кровь – венозная кровь” остаются на относительно одинаковом уровне (в среднем около 3,91 МЕ/мл) вне зависимости от абсолютных значений в исследуемых образцах.

Обсуждение основного результата исследования

Сделать однозначное заключение о причинах отклонений рассматриваемых показателей по результатам настоящего исследования не представляется возможным. Похожий феномен наблюдался также для ряда анализов: витамина D [2], некоторых аминокислот [14] и других показателей [10, 15, 16]. Отклонение может быть связано как с погрешностью анализаторов, так и с физиологическими особенностями разного типа биоматериала (или с обоими факторами). Полученные значения смещений для всех исследуемых показателей укладываются в аналитическую (CVa) и индивидуальную (CVi) вариации согласно эталонному значению смещения (RCV), вычисленного по формуле: 20,5 × Z × [CVA2 + CVI2]0,5 [17].

Стоит отметить, что в используемых нами статистических методах корреляционный анализ оказался менее информативным, чем прямое сравнение разницы между показателями капиллярной и венозной крови. Используя данный корреляционный анализ, можно делать выводы только о линейном характере зависимости величин (без конкретных значений смещения одного показателя относительно другого), однако для отдельных тестов зависимость может иметь сложный нелинейный характер. Тем не менее по результатам корреляционного анализа данного исследования можно сделать выводы, аналогичные результатам бутстреп-оценки.

Ограничения исследования

В связи с ограниченным объемом выборки возможно увеличение ДИ для анализируемых тестов. Данное исследование не может в полной мере отражать зависимость (если таковая имеется) отклонения показателей капиллярной крови от аналогичных параметров венозной для конкретных результатов анализов (для значений больше или меньше границ референсных интервалов), что является приоритетным направлением для дальнейших исследований. Полученные результаты актуальны для используемого в исследовании оборудования и реагентов.

Заключение

Таким образом, при сравнении результатов функциональной активности щитовидной железы капиллярной и венозной крови необходимо учитывать достоверные отклонения ряда показателей капиллярной крови относительно аналогичных показателей в венозной. В целях мониторинга состояния здоровья пациента во времени результаты целесообразнее сравнивать по одинаковым типам биоматериала либо с поправкой на выявленные отклонения.

Полученные результаты позволяют пересмотреть критерии использования капиллярной крови для выполнения исследований по оценке функциональной активности щитовидной железы в повседневной лабораторной и клинической практике.

Дополнительная информация

Источник финансирования. Данное исследование выполнено на собственные средства Лабораторной службы “ХЕЛИКС”.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Andrey Yu. Olkhovik

Author for correspondence.
olkhovik.andrey@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-7410-2307
SPIN-code: 6738-0925
Research and Production Firm «HELIX»
Russian Federation, 20/A, Bolshoy Sampsonievsky pr., Saint Petersburg, 194044

specialist of Technology Division

Pavel S. Sadovnikov

sadovnikov.p@spb.helix.ru
ORCID iD: 0000-0002-6022-5709
SPIN-code: 1542-2836
Research and Production Firm «HELIX»
Russian Federation, 20/A, Bolshoy Sampsonievsky pr., Saint Petersburg, 194044

project manager of Technology Division

Anton V. Vasiliev

vasiliev.a@spb.helix.ru
ORCID iD: 0000-0002-6964-3173
SPIN-code: 2962-9159
Research and Production Firm «HELIX»
Russian Federation, 20/A, Bolshoy Sampsonievsky pr., Saint Petersburg, 194044

head of Laboratory Quality Control Division

Dmitriy G. Denisov

ddenisov@medindex.ru
ORCID iD: 0000-0002-4815-2877
Research and Production Firm «HELIX»
Russian Federation, 20/A, Bolshoy Sampsonievsky pr., Saint Petersburg, 194044

medical director

Vladimir L. Emanuel

vladimirem1@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-2079-0439
SPIN-code: 1177-4802
Pavlov First Saint Petersburg State Medical University
Russian Federation,  6-8, Lva Tolstogo street, Saint Petersburg, 197022

MD, PhD, Professor

  • De Benoist B. Iodine Status Worldwide. Geneva: Dept. of Nutrition for Health and Development, World Health Organization; 2004.
  • Karmisholt J, Andersen S, Laurberg P. Variation in thyroid function in subclinical hypothyroidism: importance of clinical follow-up and therapy. Eur J Endocrinol. 2011;164(3):317-323. doi: 10.1530/eje-10-1021.
  • Dayre McNally J, Matheson L, Sankaran K, Rosenberg A. Capillary blood sampling as an alternative to venipuncture in the assessment of serum 25 hydroxyvitamin D levels. J Steroid Biochem Mol Biol. 2008;112(1-3):164-168. doi: 10.1016/j.jsbmb.2008.08.006.
  • Гематологические анализаторы. Интерпретация анализа крови. Методические рекомендации от 21 марта 2007 г. № 2050-РХ [доступ от 24.07.2017]. Доступ по ссылке: http://www.ramld.ru/articles/files/hemanalizator.pdf. [Gematologicheskie analizatory. Interpretatsiya analiza krovi. Guidelines № 2050-RH on 21.03.2007 [access on 24.07.2017]. Available on http://www.ramld.ru/articles/files/hemanalizator.pdf (in Russ.)]
  • Bain BJ, Bates I, Laffan MA. Dacie and Lewis practical haematology. 12th ed. Elsevier Health Sciences, 2016. doi: 10.1016/c2014-0-01046-5.
  • Arkin CF, Bessman JD, Calam RR. Procedures for the Collection of Diagnostic Blood Specimens by Venipuncture; Approved Standard. 5th ed. Clinical and Laboratory Standards Institute, 2003.
  • Kayiran S, Ozbek N, Turan M, Gurakan B. Significant differences between capillary and venous complete blood counts in the neonatal period. Clinical and Laboratory Haematology. 2003;25(1):9-16. doi: 10.1046/j.1365-2257.2003.00484.x.
  • Patel A, Wesley R, Leitman S, Bryant B. Capillary versus venous haemoglobin determination in the assessment of healthy blood donors. Vox Sang. 2013;104(4):317-323. doi: 10.1111/vox.12006.
  • Priya M, Mohan Anjana R, Pradeepa R, et al. Comparison of capillary whole blood versus venous plasma glucose estimations in screening for diabetes mellitus in epidemiological studies in developing countries. Diabetes Technol Ther. 2011;13(5):586-591. doi: 10.1089/dia.2010.0218.
  • Ольховик А.Ю., Садовников П.С., Васильев А.В., Денисов Д.Г. Сравнительная оценка показателей общеклинического исследования венозной и капиллярной крови. // Медлайн.Ру. – 2017. – Т. 18. – С. 113-122. [Olkhovik AY, Sadovnikov PS, Vasilev AV, Denisov DG. Comparative characteristics of the complete blood count of capillary and venous blood. Medline.Ru. 2017;18:113-122. (In Russ.)] [доступ от 24.07.2017]. Доступ по ссылке: http://medline.ru/public/art/tom18/art6.html.
  • Lenicek Krleza J, Dorotic A, Grzunov A, Maradin M. Capillary blood sampling: national recommendations on behalf of the Croatian Society of Medical Biochemistry and Laboratory Medicine. Biochem Med (Zagreb). 2015:335-358. doi: 10.11613/bm.2015.034.
  • Hammer О, Harper DAT, Ryan PD. PAST: Paleontological Statistics Software Package for Education and Data Analysis. Palaeontol Electronica. 2001;4:1-9.
  • RStudio Team. RStudio: Integrated Development for R. RStudio, Inc., Boston, MA. [доступ от 24.07.2017]. Доступ по ссылке: http://www.rstudio.com.
  • Jones MR, Cheek JM, Tamaki J, et al. Plasma amino acid concentrations in premature infants: effect of sampling site. Am J Clin Nutr. 1989;50(6):1389-1394.
  • 15. Webb N, Roberts D, Preziosi R, Keevil B. Fingerprick blood samples can be used to accurately measure tacrolimus levels by tandem mass spectrometry. Pediatr Transplant. 2005;9(6):729-733. doi: 10.1111/j.1399-3046.2005.00367.x.
  • Falch D. Clinical chemical analyses of serum obtained from capillary versus venous blood, using Microtainers and Vacutainers. Scand J Clin Lab Invest. 1981;41(1):59-62. doi: 10.3109/00365518109092015.
  • Fraser CG. Biological variation data for setting quality specifications. [доступ от 11.09.2017] Доступ по ссылке: https://www.westgard.com/guest12.htm

Supplementary files

There are no supplementary files to display.

Views

Abstract - 602

PDF (Russian) - 213


Copyright (c) Olkhovik A.Y., Sadovnikov P.S., Vasiliev A.V., Denisov D.G., Emanuel V.L.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.