主管检验技师临床化学讲义第九章心肌损伤的生化标志物.docx
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主管检验技师临床化学讲义第九章心肌损伤的生化标志物
心肌损伤的标志物
《考纲要求》
1.酶学检查熟练掌握
(1)急性心肌梗死时心肌酶及标志蛋白的动态变化
(2)肌酸激酶及同工酶和同工酶亚型、乳酸脱氢酶及同工酶检查在心肌损伤诊断中的临床意义及方法评价
2.肌钙蛋白、肌红蛋白检查及BNP/NTproBNP
(1)肌钙蛋白T和I的测定及其在心肌损伤诊断中的临床意义熟练掌握
(2)超敏肌钙蛋白T和I的测定及其临床意义 了解
(3)肌红蛋白测定及其在心肌损伤诊断中的临床意义
熟练掌握
(4)在诊断心肌梗塞和进行溶栓治疗时,综合考虑应选择的试验及其临床意义 熟练掌握
(5)BNP/NTproBNP临床应用熟练掌握
急性缺血性心脏病典型的病例可以根据病史、症状及心电图(ECG)的特殊改变进行诊断。
大量的临床实践发现,约有25%的急性心肌梗死(AMI)患者发病早期没有典型的临床症状;约50%左右的AMI患者缺乏ECG的特异改变。
在这种情况下心肌损伤生化标志物的检测在诊断AMI时尤为重要。
AMI后梗塞部位心肌细胞内的化学物质将释放到外周血中,通过对这些化学物质的测定可诊断AMI。
决定一种标志物血浓度变化的因素有:
该物质的分子大小。
在细胞内的分布(胞浆中的小分子蛋白较结构蛋白更易进入血液循环)、释放率、清除率和心肌特异性等。
一、酶学标志物
七十年代至九十年代初,最常用的心肌损伤诊断标志物为心肌酶谱即:
CK/CK-MB,LD/LD1,AST。
九十年代以后,发现了一些早期诊断的标志物和特异性和敏感度均较佳的确定性标志物,而AST、LD及其同工酶,包括αHBDH等在内的血清酶学标志物因为特异性不高,AMI后出现异常的时间相对较晚,目前在AMI诊断中已逐渐少用以致基本不再应用。
(一)肌酸激酶(CK)
1.概况:
肌酸激酶分子量为86KD,广泛存在于细胞浆和线粒体中,该酶催化体内ATP与肌酸之间高能磷酸键转换生成磷酸肌酸和ADP的可逆反应,为肌肉收缩和运输系统提供能量来源。
人体三种肌肉组织(骨骼肌、心肌和平滑肌)中都含有大量CK,肝、胰、红细胞等CK的含量极少。
胞浆CK的酶蛋白部分由两个亚基组成,不同亚基组合成三种同工酶:
CK-MM,CK-MB,CK-BB。
CK在骨骼肌、心肌、脑组织大量存在,常用于这些疾病的诊断。
血清中CK的测定方法是连续监测法。
2.参考值
男:
80~200U/L
女:
60~140U/L。
CK水平受到性别、年龄、种族、生理状态的影响。
在确定参考值时应注意不同“正常人群”的情况。
3.临床意义:
(1)当发生AMI时,CK活性在3~8小时升高,血中半寿期约为10~12h,峰值在10~36h之间,2~4d后回复至正常水平。
AMI时CK升高一般为数倍,很少超过的30倍。
(2)如果在AMI后及时进行了溶栓治疗出现再灌注时,梗塞区心肌细胞中的CK会被冲洗出来,导致CK成倍增加,使达峰时间提前。
如在发病4小时内CK即达峰值,提示冠状动脉再通的能力为40%~60%。
(3)施行心律转复、心导管和无并发症的冠状动脉成形术等均会引起CK值的升高。
值得注意的是,心脏插管以及冠状动脉造影在导致CK总活性升高的同时,可以引起CK-MM同工酶的升高,但CK-MB同工酶的活性上升并不明显。
(4)心脏手术和非心脏手术后都将导致CK活性的增高,且增高的幅度与肌肉的损伤范围的大小以及手术时间的长短密切相关。
心肌炎时CK可轻度增高。
(5)生理性增高
人体在运动后将导致CK活性明显增高,运动越剧烈,时间越长,则CK活性上升的幅度越大,通常在运动后12~20小时达到峰值,并维持36~48小时。
怀孕妇女通常在14~26周时出现CK活性降低,而后又逐渐增高,分娩时CK升高。
(6)由于骨骼肌中CK单位含量极高,且其全身总量大大超过心肌,所以在各种肌肉损伤和疾病时,CK极度升高,活性常高于参考数值数十至数百倍。
(7)在急性脑外伤、恶性肿瘤时CK也可增高。
(8)长期卧床,CK可有下降。
4.注意事项:
(1)AMI诊断时注意CK-MB与CK的时效性。
AMI发病8h内查CK不高,不可轻易排除诊断,应继续动态观察;
24hCK测定意义最大,因为此时CK应达峰值,如小于参考值上限,可排除AMI;
发病48h内多次测定CK不高,且无典型的升高、下降过程,可怀疑AMI的诊断,但要除外两种情况:
①CK基础值极低的病人;
②心梗范围很小,心内膜下心梗。
(2)血清、血浆、脑脊液以及羊水等均可作为CK分析的标本。
常用的抗凝剂为肝素,其他抗凝剂会对CK活性的测定产生影响,但黄疸和混浊标本对结果无影响。
(3)CK测定过程中,主要的干扰物质是腺苷酸激酶(AK)以及肌激酶,它们在红细胞中含量尤为丰富,可导致结果偏高,故标本应避免溶血。
加入AK抑制物如单磷酸腺苷(AMP)的试剂盒可抗溶血干扰。
(二)肌酸激酶同工酶
1.种类:
CK是由M和B亚单位组成的二聚体,构成三种同工酶。
CK-BB(CK1)——脑组织
CK-MB(CK2)——心肌
CK-MM(CK3)——骨骼肌
线粒体中还存在一种同工酶(CK-MiMi)。
心肌不同部位CK-MB含量也不相同。
前壁>后壁,右心室>左心室
不同部位AMI时MB的释放量不仅与梗塞面积、程度有关,也和梗塞部位有关。
CK-MB测定方法:
两种
测活性:
免疫抑制一酶动力学法;
琼脂糖凝胶电泳法。
测质量:
免疫学法。
2.参考值:
CK-MB活性10~24U/L,诊断限:
>25U/L(免疫抑制-酶动力学法)
<6%总CK,诊断限:
>6%总CK(琼脂糖凝胶电泳法)
MB质量(mass)
男1.35~4.94ng/ml;诊断限:
>5ng/ml(免疫学法)
女0.97~2.88ng/ml;诊断限:
>5ng/ml(免疫学法)
3.临床意义:
(1)关于AMI
1)血浆中的CK-MB来自心肌,若患者有CK-MB活性升高和下降的序列性变化,峰值超过参考值上限2倍,又无其他原因可解释时,应考虑AMI。
用CK-MB质量诊断,所用诊断界值推荐为正常人参考数值上限的99%分位。
胸痛发作3小时后诊断AMI阳性率可达50%,6h的诊断阳性率可达到80%。
2)AMI发作后如未进行溶栓治疗,CK-MB通常在3~8h出现升高,达峰时在发病后9~30h,于48~72h恢复至正常水平。
与总CK测定比较,CK-MB的峰时稍有提前,且消失也较快。
3)一般认为,梗死范围较小者,CK-MB达峰时间较早,恢复正常时间较短。
实际CK-MB达峰时间更与病情的严重程度而不是梗死的面积相关,由此可认为CK-MB达峰早者比达峰晚者预后好。
4)溶栓治疗时,CK-MB早期升高及短时间内达峰是AMI的征兆。
下壁AMI在治疗2h后CK-MB增加2.2倍以上,前壁AMI在治疗2h后增加2.5倍以上,提示心肌出现再灌注,上述标准的敏感度为85%,特异度为100%。
(2)关于不稳定性心绞痛(UAP):
当心肌缺血时CK-MB常不增高,故UAP患者大多数无CK-MB增高,即便增高也不超过正常上限的2倍。
(3)CK-MB在骨骼肌中也少量存在。
急性骨骼肌损伤时可出现CK-MB一过性增高,但CK-MB/CK常<6%,借此可与心肌损伤鉴别。
4.注意事项:
(1)目前CK-MB的测定由于临床使用的免疫抑制一酶动力学法不特异,在日常检测中假阳性率颇高,不少国内外学者建议摒弃此法。
相比之下采用免疫学的方法测定CK-MB质量受到的干扰少,值得推广。
(2)CK活性很易受到EDTA、柠檬酸、氟化物等抗凝剂的抑制,因此一般采用血清或肝素抗凝标本。
AMI时,CK-MB/CK比值显著升高。
CK-MB在常温下不太稳定,通常样本应在24~48h内测定。
如果不测定,应将其血清或血浆分离,置于低温保存,温度越低,则保存时间越长。
(三)乳酸脱氢酶及其同工酶(LD)
概况:
乳酸脱氢酶催化丙酮酸与乳酸之间氧化还原反应,是参与糖无氧酵解和糖异生重要酶。
乳酸+NADH+H+丙酮酸+NAD+
(1)LD由两种亚单位组成,即H亚基和M亚基。
按不同的形式排列组合形成含4个亚基的5种同工酶,LD1(H4)、LD2(H3M1)、LD3(H2M2)、LD4(HM3)、LD5(M4)。
(2)由于LD几乎存在于所有体细胞中,血清中LD增高对任何单一组织或器官都是非特异的。
在AMI时升高迟、达峰晚,故对早期诊断价值不大。
由于半寿期长(10~163小时),多用于回顾性诊断,如对入院较晚的AMI病人、亚急性MI的诊断和病情监测。
(3)LD在组织中的分布特点:
心、肾:
LD1为主,LD2次之;
肺:
LD3、LD4为主;
骨骼肌:
LD5为主;
肝:
LD5为主,LD4次之。
血清中LD含量的顺序是LD2>LD1>LD3>LD4>LD5。
1.LDH总活性测定:
测定LD最常用的方法有两大类。
测定酶在正反应中NAD的还原速率(L→P),此法在国内临床实验室中广泛应用;
测定酶在逆反应中NADH的氧化速率(P→L)。
参考值:
100~240U/L(L→P)
以丙酮酸为底物:
200~380U/L;
以乳酸为底物:
109~245U/L。
临床意义:
(1)用于AMI和亚急性MI的辅助诊断,AMI后8~18h开始升高,峰时为24~72h,持续时间6~10d。
AMI时LD的升高倍数多为5~6倍,个别可高达10倍。
(2)可用于观察是否存在组织、器官损伤。
如LD持续正常,可除外组织、器官损伤;如LD总酶活性升高,可能有组织、器官损伤,常用于广泛性癌症化疗时的监测。
(3)各种疾病的急性时相反应、血液病(巨幼细胞性贫血、溶血性贫血、恶性贫血)、心肺疾患(AMI、肺梗死)、肝胆疾患(肝炎、肝硬化、阻塞性黄疸、心力衰竭和心包炎时肝淤血)、恶性肿瘤、肾疾患、脑血管病变、肌病、休克等LD及其病变部位相应优势的同工酶含量均可增高。
2.同工酶测定:
LD同工酶分离和定量的方法主要为电泳法。
心肌损伤时主要是LD1同工酶增高,因此测定LD1同工酶才对AMI诊断有意义。
如采用LD1/总LD比值则可进一步提高诊断的特异性。
但由于方法繁琐,目前LD同工酶测定在AMI诊断上应用少。
参考值:
琼脂糖电泳
LD1:
(28.4±5.3)%
LD2:
(41.0±5.0)%
LD3:
(19.0±4.0)%
LD4:
(6.6±3.5)%
LD5:
(4.6±3.0)%
LD同工酶测定可提高诊断特异性,有学者认为急性心肌梗死时不仅LD1升高,往往还有LD2相对降低,故LD1/LD2比值(>0.76)更敏感和特异。
LD1/LD2的敏感性为75%~86%,特异性为85%~90%。
临床意义:
(1)通常在AMI后6hLD1开始出现升高,总LD活性升高略为滞后。
由于AMI时LD1较LD2释放多,因此LD1/LD2>1.0,LD1/LD2比值的峰时约在发病后24~36h,然后开始下降,发病后4~7d恢复正常。
(2)当AMI病人的LD1/LD2倒置且伴有LD5增高时,预后比仅出现LD1/LD2倒置差,LD5增高提示病人心衰伴有肝脏淤血或肝功能衰竭。
(3)LD1活性大于LD2或出现LD图形倒置也可出现在心肌炎、巨细胞性贫血和溶血性贫血,但体外溶血通常不会导致LD1>LD2。
(4)在肝实质病变,如病毒性肝炎、肝硬化、原发性肝癌时,由于LD5在血清LD中所占比例很少,总LD测定往往不易检出。
但同工酶检查可出现LD5>LD4,在胆管梗阻未累及肝实质前仍为LD4>LD5。
(5)骨骼肌疾病时LD5>LD4,各型肌萎缩早期LD5升高,晚期可出现LD1和LD2升高。
(6)肺部疾患可有LD3升高,白血病时常有LD3和LD4的升高。
注意事项:
(1)采集标本避免溶血。
因红细胞中LD是血清中的100倍。
草酸盐抗凝剂抑制LD,应避免使用。
由于LD的稳定性与温度有很大关系因此不管在什么温度下(包括冷冻)保存,均可导致LD酶活性丧失。
(2)LD及其同工酶作为早期诊断AMI的标志物,特异性和敏感度较差,目前在临床上的应用已逐渐减少。
(四)α-羟丁酸脱氢酶(少用)
当以α-酮丁酸作底物时所测酶的活性就称为α-羟丁酸脱氢酶活性。
α-酮丁酸是LD1和LD2的共同底物,其活性实际上就是两种同工酶之和。
由于LD1比其他同工酶对α-酮丁酸有更大的亲和力,故可用该指标反映LD1的活性变化。
参考值:
90~220U/L
临床意义:
同LD1,用于AMI和亚急性心肌梗死的辅助诊断。
(五)天门冬氨酸氨基转移酶(AST)
AST为心肌酶谱的传统项目。
由于AST在AMI发作后动态变化与LD相似,且无特异性,现已不用作心肌损伤的标志。
二、心肌损伤的蛋白标志物
诊断AMI理想的生化指标要求:
1.对心肌具有高度特异性,在心肌中具有高浓度,而在其他组织中不存在或极少;
2.在心肌损伤时能够迅速、大量地释放到血液中,从而保证可以早期、灵敏的诊断AMI;
3.其异常可以在血液中持续较长时间、稳定,利于检测;
4.测定时间短、费用低廉。
目前还没有一项标志物达到同时具有上述4项特点。
八十年代CK-MB活性测定曾被认为是诊断AMI的“金标准”,九十年代CK-MB质量的测定,确定了这一指标在诊断AMI中不可替代的地位。
近几年研究证明心肌蛋白质如肌红蛋白(Mb)和心肌肌钙蛋白(cTn)在心肌损伤的诊断和治疗监测中更有价值。
随着灵敏、特异的心肌标志物的临床应用,使心肌缺血损伤可在发病早期检出,专家们提出了急性冠状动脉综合征(ACS)的概念。
ACS是指动脉粥样硬化斑块脱落,血小板聚集,血栓形成,致使冠状动脉狭窄、阻塞,引起心肌缺血以及梗死的病理现象。
临床表现以症状不明显,或为不稳定性心绞痛(UAP),或为AMI,甚至心律失常导致突然死亡。
心肌蛋白标志物检测在诊断ACS中起着极其重要的作用。
Mb目前是ACS时最早升高的标志物,cTn是ACS的确诊标志物。
(一)肌红蛋白(myoglobin,Mb)
Mb分子量为17.5kD,是由153个氨基酸构成的多肽链和一个含铁血红素辅基组成的亚铁血红素蛋白,存在于骨骼肌和心肌等组织。
它能可逆地与氧分子结合,增加氧扩散进入肌细胞的速度。
检测方法
由于骨骼肌和心肌组织中的Mb免疫学性质相同,因此用免疫学方法无法将其分开。
近年来随着单克隆技术的发展,建立了荧光酶免法、化学发光法等双抗体夹心法测定Mb,灵敏度达到了ng水平、操作简单,可在数十分钟内完成测定,已越来越广泛地为临床所接受。
参考值:
男性:
28~72/μg/L
女性:
25~58μg/L
诊断限:
>100μg/L
血清Mb水平随年龄、性别及种族的不同而异,黑人的Mb水平要高于白人。
临床意义:
(1)Mb的分子量小,可以很快从破损的细胞中释放出来,在AMI发病后1~3小时血中浓度迅速上升,6~9小时达峰值,24~36小时恢复至正常水平。
Mb的阴性预测价值为100%,在胸痛发作2~12小时内,如Mb阴性可排除急性心肌梗死。
到目前为止,它是AMI发生后出现最早的可检测的标志物之一。
(2)Mb半寿期短(15min),胸痛发作后6~12h不升高,有助于排除AMI的诊断,是筛查AMI很好的指标。
(3)由于在AMI后血中Mb很快从肾脏清除,发病18~30小时内可完全恢复到正常水平。
故Mb测定有助于在AMI病程中观察有无再梗死或者梗死再扩展。
Mb频繁出现增高,提示原有心肌梗死仍在延续。
(4)Mb是溶栓治疗中判断有无再灌的较敏感而准确的指标。
注意事项:
(1)由于Mb也存在于骨骼肌中,而且仅从肾小球滤液中清除,所以急性肌肉损伤以及各种原因引起的肌病患者、长时间的休克、急性或慢性肾功能不全时Mb都会升高。
当Mb作为早期、定量诊断AMI的生化标志物时应除外上列疾病或与之有关的疾病。
(2)不同厂家试剂盒对标本的要求也不同,应按要求取血。
如使用抗凝剂,通常采用肝素抗凝。
各实验室都应建立各自的参考值范围。
(3)由于碳酸酐酶同工酶Ⅲ(CAⅢ)主要存在于骨骼肌;而其从骨骼肌中的释放模式和Mb相同,可通过Mb/CAⅢ比值来提高Mb诊断AMI的敏感性和特异性。
研究表明Mb/CAⅢ于AMI症状出现2小时后就见升高,敏感性和特异性均比CK和CK-MB高,也是早期心肌损伤的标志物之一。
(二)心肌肌钙蛋白(cardiactroponin,cTn)
1.概述:
肌钙蛋白是肌肉收缩的调节蛋白。
心肌肌钙蛋白(cTn)是由三种亚基组成:
心肌肌钙蛋蛋白T(cTnT)
心肌肌钙蛋蛋白I(cTnI)
肌钙蛋白C(TnC)
目前,用于ACS实验室诊断的是cTnT和cTnI。
肌钙蛋白T(TnT)分子量37kD,有三种亚型:
cTnT相对于两种骨骼肌亚型有40%的不同源性。
肌钙蛋白I(TnI)也存在三种亚型:
心肌肌钙蛋白I(cTnI)与骨骼肌型的氨基酸序列也存在40%的差异。
人的cTnI氨基末端比sTnI多31个氨基酸,这种独特的顺序使之具有较高的心肌特异性,有助于制备相应的单克隆。
cTnI是以cTnI-C-T复合物和游离cTnI形式存在于心肌细胞中,心肌损伤时释放到血液循环中后,cTnI-C-T可进一步分解为cTnI-C复合物和游离cTnI。
cTnI-C是其在血液中的主要形式。
cTnI的其代谢产物由肾脏排出体外。
cTnT和cTnI与骨骼肌中的异质体分别由不同基因编码,具有不同的氨基酸顺序,有独特的抗原性,故它们的特异性要明显优于CK-MB同工酶。
心肌以外的肌肉组织出现损伤或疾病时,CK和CK-MB可能会升高,而cTnT和cTnI则不会超过其临界值。
由于它们在正常血清中含量极微,在AMI时明显增高,且增高倍数一般都超过总CK和CK-MB的变化。
由于它们在正常血清中含量极微,在AMI时明显增高,且增高倍数一般都超过总CK和CK-MB的变化。
cTnT和cTnI分子量小,发病后游离的cTn迅速释放入血,血中浓度迅速升高,其时间和CK-MB相当或稍早。
cTn可在血中保持较长时间的升高,它兼有CK-MB升高较早和LD1诊断时间窗长的优点。
目前cTn已有逐渐取代酶学指标的趋势。
2.检测方法:
肌钙蛋白的测定主要采用双抗体夹心的免疫学方法,检测方法则包括化学发光以及电化学发光等。
参考值:
cTnT<0.1ug/L,
心肌损伤的诊断值(cutoff)>0.08ug/L。
以下均为贝克曼Access化学发光分析系统的数据。
cTnT<0.03ug/LAMIcutoff值为0.5ug/L。
3.临床意义:
cTn是目前用于ACS诊断最特异的生化标志物。
它们出现早,最早可在症状发作后2h出现;
具有较宽的诊断窗:
cTnT(5~14d),cTnI(4~10d)。
在它们的诊断窗中,cTn增高的幅度要比CK-MB高5~10倍。
用于微小心肌损伤的诊断
由于在无心肌损伤时cTn在血液中含量很低,因此也可用于MMD,微小心肌损伤的诊断,这是以前酶学指标所难以做到的。
判断预后,对任何冠状动脉疾患病人,即便ECG或其他检查(如运动试验)阴性,只要cTn增高,应视为具有高危险性。
(1)是早期诊断AMI最好的标志物
AMI病人发病后3~6小时升高,发病10~120小时内检测敏感性达100%,peaktime于发病后10~48小时左右出现,可达参考值的30~40倍。
出现峰值较晚或峰值较高的病人增高可持续2~3周。
对于非Q波MI、亚急性MI或用CK-MB无法判断预后的病人更有意义。
(2)对UAP预后的判断
UAP患者常有MMD发生,但又达不到AMI的诊断标准。
这种缺血性心肌损伤可通过cTn升高得以发现。
UAP患者cTn升高幅度小,经治疗后约2/3以上转阴,说明心肌细胞为一过性损伤或微小坏死,与AMI有本质不同。
cTn升高者是发展为AMI或猝死的高危人群。
(3)CTn对于再灌的评估不够理想
冠脉再灌的早期指标有CK-MB、Mb。
(4)估计梗死面积和心功能:
cTn后期峰值与梗死面积呈正相关,可反映心肌细胞坏死的数量。
(5)其他MMD时cTn也可升高。
研究表明心肌酶谱测定在心肌炎诊断中敏感性很低(15%),但cTn有相对较高的检出值和较长的上升时间。
急性心肌炎的病人cTnI的阳性率较高(88%),但多为低水平增高。
(6)评估围术期心脏受损程度。
有围术期MI者cTn会持续释放,血中浓度可达5.5~23ng/ml,术后第四天达高峰;
无MI者cTn释放取决于心脏停搏时间的长短,动脉被夹注时间短暂者术后第一天cTn有轻度增高,动脉被夹注时间较长者血中cTn增高可延续至术后第五天。
(7)cTnT增高可提示病人预后不良
cTnI/cTnT浓度越高,心肌损伤越复杂越严重,冠状动脉粥样硬化性心脏病或猝死的可能性加大。
4.注意事项:
(1)在对AMI诊断方面,cTnT和cTnI价值相同。
(2)cTnI标准化问题:
市售不同试剂盒的参考范围相差很大,cTnI的标准化是当前亟待解决的大问题。
(3)最好建立本实验室参考值。
(4)血浆和血清的分析结果有所差异,要注意试剂盒对样本的要求。
(5)严重的溶血将影响测定结果。
但轻微的溶血或脂血对结果不造成影响。
以上为推荐的以贝克曼Access为分析系统的ACS患者的实验诊断程序(ED:
急诊室)。
三、心脏标志物的临床应用建议
正确地选择心脏标志物,可使心梗病人得到早期诊治。
心脏标志物应该具有较好的诊断、危险性分类和预后估计的价值,对临床治疗病人有较好的指导价值,检测结果的解释应结合病人的病理生理变化,心脏生物标志物的应用并不能替代临床观察、分析和判断。
(一)关于心脏标志物在急性冠状动脉综合征(ACS)诊断中的应用建议
1.诊断心肌梗死及危险分层
(1)所有出现ACS症状的患者应进行心肌坏死标志物的检测;
(2)心脏标志物应与患者的临床表现(病史、体格检查)、ECG联合应用。
(3)诊断MI首选标志物是心肌肌钙蛋白(cTn)症状发作后6h以内就诊的患者,应测定肌红蛋白(Mb),其测定主要用于MI的排除性诊断。
(4)对患者心脏标志物浓度进行动态监测,采血点为6~9h,如标志物阴性,而高度怀疑ACS,应继续采集12~24h的标本测定。
(5)在临床事件发生后的第一个24h内
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- 主管 检验 技师 临床 化学 讲义 第九 心肌 损伤 生化 标志