POCT质谱应用速递 | 华山医院联合清华大学等实现抗癫痫药丙戊酸血药浓度3分钟实时监测

在神经外科领域，抗癫痫药物的精准监测对患者安全至关重要。胶质瘤患者是癫痫高发人群，其中低级别胶质瘤患者癫痫发生率高达80%，胶质母细胞瘤患者达40%，有效控制癫痫发作是围手术期管理的关键一环。丙戊酸(VPA)作为临床常用的抗癫痫药物，因广谱疗效与静脉给药的便利性，在神经外科广泛应用。然而，其治疗窗窄，血药浓度过高可能引发肝毒性、血小板减少等副作用，过低则无法有效控制癫痫，需密切监测。而神经外科患者围手术期身体状态多变，会显著影响丙戊酸代谢，导致其血药浓度波动极大。传统检测方法耗时较长，其结果难以及时指导用药调整，床旁监测的需求因此尤为迫切。

为提升抗癫痫药物监测的及时性与准确性，复旦大学附属华山医院毛颖/花玮教授团队、清华大学精密仪器系欧阳证/张文鹏教授团队联合清谱科技吴俊函/卜杰洵博士等研究人员，在CNS Neuroscience & Therapeutics发表了题为《Real-Time Monitoring of the Antiseizure Drug Valproic Acid Using a Novel Point-Of-Care Mass Spectrometry》的研究论文。基于清谱科技床旁质谱系统(PoC MS)，研究团队开发了可直接从全血中快速检测抗癫痫药物VPA浓度的方案。该方案有助于优化围手术期的药物管理，为神经外科患者提供更精准的用药指导。

PoC MS 操作流程

精确量取100 μL全血样本，加入400 μL含40 μg/mL VPA-d₆内标的乙腈溶液进行蛋白沉淀。涡旋混合30 s后，移取100 μL上清液加载至集成纸基过滤与电喷雾功能的PCS试剂盒。试剂盒插入质谱后，经SWIFT技术隔离目标离子(VPA m/z 143、VPA-d₆ m/z 149)，采用同位素稀释法以峰高比对照10-150 μg/mL 五点校准曲线完成定量，全程仅3 min，无需复杂预处理或血清分离。

实验结果

• SWIFT技术提升检测性能

借助SWIFT技术对目标离子的高分辨率隔离及对内源性基质成分背景干扰的有效抑制，复杂全血基质中VPA的检测灵敏度得以显著提升。传统全扫描模式下，背景离子信号占主导，目标药物信号几近被淹没；而SWIFT扫描模式能选择性保留分析物和内标峰，使二者信号强度提升约三倍。两种模式的检测限分别为：SWIFT模式10 μg/mL，全扫描模式38 μg/mL。

此外，SWIFT 模式还提高了定量重现性。在临床相关浓度范围(10-150 μg/mL)内为全血和血清样本建立了校准曲线，该范围涵盖了VPA的治疗窗口。两种基质在测试浓度范围内均表现出优异的线性，表明SWIFT扫描可为复杂血液基质中VPA的准确定量提供可靠的分析基础。

图1. (A、B)采用全扫描和SWIFT模式采集的添加了VPA和VPA-d6的全血质谱图。

• PoC MS可实现全血血清等效建模

为实现基于全血样本的血清浓度等效换算，研究团队分析了12对围手术期全血-血清配对样本，线性回归分析显示全血和血清浓度之间存在高度显著的相关性，经Breusch-Pagan检验确认模型稳健、无显著离群值，验证了全血检测结果映射至传统血清治疗阈值的可靠性与临床实用性。

图2. (A)12对样本的配对检测结果显示，两种基质中VPA浓度具有一致的吻合度。(B)回归分析得出方程 Y=1.28X–6.87(R²=0.978)，支持通过全血检测结果实现血清等效值解读。

• PoC MS为传统方法提供快速可靠的替代方案

研究对三种VPA定量检测方法的周转时间进行了比较：液相色谱-质谱联用法(LC-MS)、免疫分析法(EMIT)和PoC MS。虽然LC-MS法具有高灵敏度，但需经历样本转运、血清制备、仪器运行和报告生成等多个连续步骤，总周转时间通常超过90 min，在常规临床工作中往往达到90-120 min。EMIT法虽减少了部分制备步骤，但仍需进行血清分离和集中化处理，总周转时间约为90-110 min。相比之下，PoC MS的完整工作流程仅需约8 min(包括3 min分析时间和5 min标准采血时间)，该方法采用100 μL全血样本，通过省去样本转运和前处理步骤，无需离心或萃取即可实现直接床旁分析。

研究通过50例接受VPA治疗的神经胶质瘤患者全血样本的对比分析表明，PoC MS与LC-MS和EMIT检测结果高度一致，Bland-Altman分析显示PoC MS与LC-MS的平均偏差仅为+0.16%，且在临床关键浓度范围(50-100 μg/mL)内差异<1%，Pearson相关系数达0.990(与LC-MS)和0.988(与EMIT)，证实了该床旁检测系统具有优异的分析性能和临床适用性。

图3. PoC MS与标准方法的工作流程效率及分析一致性比较。(A)周转时间对比显示，PoC MS可在8 min内(含5 min采样时间)完成床旁VPA定量检测，而LC-MS和EMIT方法因样本转运和前处理环节通常需要≥90 min。(B、C)Bland-Altman分析图显示PoC MS与LC-MS及EMIT的一致性，绝大多数偏差值落在±20%范围内。(D、E)相关性分析图证实PoC MS与两种标准方法具有高度一致性。

• PoC MS捕获动态药代动力学并支持个体化给药

在一项前瞻性队列研究中，采用PoC MS对9名围手术期接受VPA治疗的神经胶质瘤患者进行了五个关键时间点的监测(图4)：入院3天内、术前、术后3天内、术后第7天和出院前。尽管采用标准化给药方案，仍观察到显著的药代动力学差异。对9名胶质瘤患者的45份围手术期样本分析显示，即使标准化给药，患者VPA浓度差异仍达15倍，个体内波动平均26%。PoC MS成功捕捉到关键临床场景。

图4. 围手术期VPA管理中实时PoC MS监测的临床价值：实现药物不良反应与亚治疗浓度的早期识别及剂量干预指导；红色标记病例：一例术后新发血细胞减少症患者检测显示VPA血药浓度超出治疗范围(136.6 μg/mL)，临床立即暂停给药，监测显示血药浓度逐步下降至11.5 μg/mL，症状缓解。蓝色标记病例：一例术后癫痫发作患者检测发现VPA血药浓度低于治疗范围(9.3 μg/mL)，经静脉给予负荷剂量后，血药浓度上升至70.5 μg/mL，癫痫症状得到有效控制。

结论

本研究中PoC MS系统实现了全血中VPA的3 min床旁检测，结果与传统方法高度一致，且能实时捕捉血药浓度动态变化。该技术无需专业操作、便携高效，为抗癫痫治疗从 “经验给药” 转向 “精准调控” 提供了可能，未来有望扩展至左乙拉西坦等其他抗癫痫药物，在神经外科、急诊科等场景广泛应用，助力个性化治疗与实时临床决策。