HORIBA 鈣離子計Ca-11C奶牛場牛血低鈣血癥的快速篩查

低鈣血癥的特征是血鈣低于正常水平，是泌乳初期影響奶牛的最常見疾病之一。在血液中的三種鈣形式中，離子鈣 (iCa) 具有生理活性。為了幫助奶農和獸醫在農場采集奶牛血液樣本后立即測量 iCa，HORIBA 開發并推出了配備可更換鈣傳感器的 LAQUAtwin Ca-11C 牛血鈣儀。它可以作為檢測奶牛低鈣血癥的篩查設備。該儀器成本低廉，血液 iCa 分析速度快，是農場單個動物和牛群水平監測的理想選擇。

介紹
在哺乳動物中，導致急性低鈣血癥[hypo- low + calc(o)- calcium + -emia 一種血液狀況]的最常見原因是  是哺乳或產奶。負責哺乳的乳腺從血液中獲取鈣。產后不久，雌性動物需要產出足夠的奶來喂養后代。這種突然的產奶鈣需求會迅速耗盡血液中的鈣，并使動物病危。在這種狀態下，甲狀旁腺會刺激甲狀旁腺激素 (PTH) 的分泌，而甲狀旁腺激素則會刺激破骨細胞活性或骨骼釋放鈣。這種活動需要時間。從細胞外液和間質液中可以更快地獲得鈣。當從肌肉組織中吸收鈣時，肌肉無法收縮，變得太虛弱而無法支撐體重。這就是為什么奶牛經常因“產奶熱”（低鈣血癥）而倒下（“倒地奶牛”）。嚴重的低鈣血癥會危及生命，需要干預。
鈣在凝血、維持骨骼健康、骨骼生長和修復、神經傳遞、肌肉收縮和產奶方面都發揮著重要作用。血液和組織中鈣過多或過少都會引起嚴重的疾病問題。血清 中鈣的三種形式是平衡的：非擴散性鈣主要與白蛋白結合；鈣與乳酸、碳酸氫鹽、磷酸鹽、硫酸鹽、檸檬酸和其他陰離子的擴散性復合物；以及擴散性離子鈣（Ca2+）。離子鈣約占血清總鈣的一半，非擴散鈣和復合鈣分別占45%和5%。離子鈣是生理活性形式；其濃度受甲狀旁腺調節。無論血清總鈣濃度如何，血清離子鈣的降低都會引起不自主的肌肉收縮和相關的神經系統癥狀。
總鈣比離子鈣更穩定，是目前最容易和推薦的分析形式。盡管一些研究表明，總鈣與牛血中的離子鈣濃度有合理的關聯，但這種關系在產犢時會發生變化。

圖 1。示意圖顯示了奶牛對低血鈣濃度的穩態反應。這些機制并行作用，將血鈣濃度提高到正常水平。J. McArt，2018 年。點擊圖片放大。

離子鈣（縮寫為 iCa，但指的是游離 Ca 2+ 測量血液中的鈣離子（英文：Anti-ionic）不僅成本高昂，而且需要對樣品進行特殊的處理。樣品不能暴露在空氣中。血液樣本暴露在空氣中會改變 pH 值，從而改變樣本中的鈣離子量。此外，樣品必須盡快處理，因為其隨時間推移的穩定性值得懷疑。它們可以送到獸醫診斷實驗室或獸醫診所，但由于處理不當和采集時間過長，結果通常不準確。市面上有專為農場或田間使用而設計的儀器，然而，它們的高價格加上每個樣本的成本使得它們對于大群動物的定期檢測來說過于昂貴。目前，尚無用于農場單只動物和畜群水平監測的經濟有效的解決方案。
經過大量研究和原型優化，HORIBA 推出了 LAQUAtwin Ca-11C 牛血鈣儀，為農場或田間使用的商用儀器提供廉價、更小、更簡單但更快速的替代品。它可以測量牛血中的離子鈣，并可作為奶牛場檢測奶牛低鈣血癥的篩查設備。
LAQUAtwin Ca-11C 具有可更換的傳感器，內置熱敏電阻，可檢測樣品溫度，厚度為 0.8 毫米的扁平鈣離子選擇性膜可接受少至 0.3 毫升的樣品。該儀表可在幾秒鐘內以 mmol/L 為單位顯示樣品讀數。

方法
儀表校準
根據說明書使用儀器隨附的 1.25 mmol/L 和 2.50 mmol/L 離子鈣 (Ca 2+ ) 標準溶液校準 LAQUAtwin Ca-11C。標準溶液的成分與血液的電解質成分相似。為盡量減少測量誤差，標準溶液和樣品應處于相同溫度。
樣品采集和準備
1.將牛清潔的尾靜脈或頸靜脈血樣采集到含有肝素鋰抗凝劑的采血管中。注意：含有其他抗凝劑的采血管可能會對讀數產生不利影響。
2.使用非接觸式紅外溫度計測量血液樣本的溫度。等待樣本溫度降至 20 至 25°C 范圍內。
3.將血樣滴到傳感器上并關閉傳感器蓋。等待讀數穩定。
4.記錄鈣濃度。
測量血樣后立即用清潔溶液 251 清洗傳感器，該清潔溶液含有可去除蛋白質污漬的蛋白水解酶。

圖 2.三種形式的鈣及其在血液中的百分比。

圖 3. Horiba 紅外線溫度計和用于 iCa 測量的采血管。

圖 4：LAQUAtwin Ca-11C 和 ABL-800 FLEX 對患有低鈣血癥的奶牛血液樣本的測量結果。

結果和效益
亞臨床性低鈣血癥（奶牛看起來正常）比臨床性低鈣血癥（產奶熱）更常見。奶牛血液中的 iCa 濃度在 1.05 和 1.30 mmol dm-3（mmoldm-3= mmol/L）之間被認為是正常的，盡管研究之間存在一些差異，低鈣血癥的診斷值為 0.9 mmol dm-3 或更低。 使用 LAQUAtwin Ca-11C 測量血液中的離子鈣來篩查奶牛是否患有低鈣血癥，可以幫助奶農和獸醫評估奶牛的風險，并通過在農場中為單個動物或牛群制定監測和預防策略來最大限度地提高奶牛的健康水平。
HORIBA Advanced Techno, Co. Ltd. 進行了一項研究，研究對象為 LAQUAtwin Ca-11C 和 ABL-800 FLEX（實驗室黃金標準；以下簡稱 ABL），以確定牛肝素化血液樣本的最佳測量溫度。ABL 使用帶有流通式電池的離子電極，在 37°C 下進行校準和測量。當使用水浴將樣品調節至 20 至 25°C 并用 LAQUAtwin Ca-11C 測量時，LAQUAtwin Ca-11C 的測量值與 ABL 的測量值之間的差異為 0.1 mmol dm-3 或更小。請注意，這兩種儀器的測量系統和溫度不同。LAQUAtwin Ca-11C 不能用于診斷低鈣血癥，但它可以幫助發現可能患有低鈣血癥并需要進一步檢查和治療的奶牛。