4 Ch 4. Laboratory Techniques for Recognition of Endocrine Disorders（實驗室技術）

Lab principle 章節：跟 Ch 1.6 Hormone Measurement 呼應、更深入 assay types + analytic validation + QC + QA + class of assays。Fellow 需能批判性解讀 lab 報告 + 跟 lab 對話（知道什麼 assay、什麼 interference、什麼 reference range 合理）。

4.1 🔥 一頁速讀（1-Page Summary — 10 核心概念）

① Assay 三大類按 detection principle： - Immunoassay（antibody-based）：RIA、IRMA、ELISA、CLIA、ECLIA — 主流、自動化、容易跑 - Chromatographic：HPLC、LC-MS/MS、GC-MS — 小分子、不依賴 antibody；steroid / thyroid hormone metabolites / vitamin D gold standard - Molecular：PCR、NGS（在遺傳章節）

② Immunoassay 三代演進 + 代表： - Gen 1 RIA（Yalow-Berson 1960s Nobel）— radioisotope label - Gen 2 ELISA / IRMA / EIA — enzyme label（取代放射性） - Gen 3 CLIA / ECLIA（sandwich）— chemi- / electrochemi-luminescence；現代自動化平台（Roche / Abbott / Siemens）

③ Sandwich vs Competitive immunoassay： - Sandwich (two-site)：用於大分子（polypeptide hormone、protein：TSH、FSH、LH、PTH、insulin） - Capture Ab + signal Ab 夾住 hormone - Signal ∝ hormone concentration（濃度愈高訊號愈強） - 敏感度高（sub-pM） - Competitive：用於小分子（steroids、thyroid hormones、T4 T3、cortisol — 小到綁不上 two Ab） - Hormone 競爭 labeled hormone 綁 capture Ab - Signal ∝ 1/hormone concentration（濃度高 → 訊號低；反向對應） - 小分子 immunoassay 的 cross-reactivity 問題較嚴重 → LC-MS/MS 取代趨勢

④ LC-MS/MS 為什麼是 steroid gold standard： - 質量 + fragmentation pattern 雙重鎖定分子 → 消除 cross-reactivity - 一次 run 可同時測 10+ analyte（cortisol、17-OHP、aldosterone、DHEA-S、testosterone、estradiol 同盤） - CAH workup（measure precursor / product ratio）、Cushing work-up（salivary cortisol + 24hr UFC）、primary aldosteronism（aldosterone + renin）都標配 LC-MS/MS - 缺點：儀器貴、需專業 lab、turnaround 比 immunoassay 久

⑤ Analytic validation 6 要素： - Accuracy（與 true value 的偏差 — 用 reference material 測） - Precision（重複性 — CV% intra + inter-assay） - Sensitivity (LoD, lower limit of detection) - Specificity (cross-reactivity, interference) - Linearity（dilution 後濃度比例 — hook effect 評估） - Reference range（population-based；適當 demographic）

⑥ Analytical vs Clinical 驗證差異： - Analytical：assay 準不準（technical performance） - Clinical：assay 是否能分辨病人 vs 正常人（sensitivity / specificity / PPV / NPV） - LoD ≠ 臨床 cut-off；TSH LoD 可能 0.001 mU/L，但臨床 thyrotoxicosis cut-off 是 0.1 mU/L

⑦ 3 大 interference（Ch 1.6 再強化）： - Heterophile antibody（抗 animal IgG）— bridge effect 造成 false elevation 或 depression；換平台重驗 - Biotin interference（biotin-streptavidin assay）— 停 biotin supplement 48-72 小時 - Macro-hormone / hook effect（極高濃度假性讀低）— 稀釋後重測

⑧ QC（Quality Control）日常： - Internal QC：每天跑 Level 1-3 control sample 驗證 assay performance - Westgard rules：多條 out-of-control criteria（1-3S、2-2S、R-4S 等） - External QC：CAP（College of American Pathologists）proficiency testing — 季度 blind samples - 台灣：衛福部 TAF 認證實驗室 + 台灣臨床病理學會（TSLM）proficiency testing

⑨ Reference interval 建立注意事項： - Population-based（至少 120 人） - Demographic-stratified（年齡、性別、懷孕、種族） - Age / sex specific： - TSH 新生兒 > 成人（cord blood TSH 10-30） - Pregnancy 各 trimester 的 TSH 上限（1st: 2.5；2nd/3rd: 3.0） - Testosterone 隨年齡下降（andropause） - Reference range 誤用陷阱：台灣 lab 多引用歐美數據；亞洲人的 some hormone distribution 不完全相同

⑩ Class of assays 臨床應用： - Functional assay：細胞反應測 hormone biological activity（例：TSI bioassay 區分 stimulating vs blocking TRAb） - Binding assay：measure total hormone + binding protein - Activity assay：測酵素活性（例：ALT、CK、renin activity） - DNA/RNA-based：PCR、NGS、methylation（遺傳章節）

4.2 📘 詳細內容（Detail by Subsection）

4.2.1 4.1 Laboratory Methods（實驗室方法總覽）

4.2.1.1 📌 Section 開宗

Endocrine lab 的 analyte 從單純的 Na/K 到複雜的 polypeptide hormone、steroid、biomarker。不同 analyte 需要不同原理的 assay。現代 endocrine 實驗室典型配備：

大型全自動免疫化學分析儀（Roche cobas、Abbott Architect、Siemens ADVIA Centaur、Beckman DxI）跑 TSH、FT4、FT3、cortisol、testosterone、estradiol、PTH、IGF-1、insulin、C-peptide 等 high-volume analyte
LC-MS/MS 系統（Waters、Sciex、Thermo）跑 steroid panel、vitamin D、catecholamines、metanephrines、25-OH-D
Specialty assay（RIA、bioassay、celularbased assay）for 少量高複雜 analyte

4.2.1.2 4.1.1 Immunoassay 原理深入

核心：抗體（Ab）與 hormone（Ag）結合的 specificity + affinity。

兩種主要 configuration：

(A) Competitive immunoassay（小分子）

固相有 capture Ab（specific to hormone）
加入病人 sample 的 hormone + labeled hormone（同量）
兩者競爭 capture Ab 有限的 binding sites
Hormone 高 → labeled hormone 被擠掉 → 訊號低
訊號與濃度 inverse 關係
用於：steroids、thyroid hormones、small peptide hormone

(B) Sandwich (two-site, immunometric) assay（大分子）

Capture Ab 固在 solid phase
病人 hormone 被 capture Ab 抓住
加入第二 signal Ab（different epitope）→ 與 hormone 另一端結合形成 sandwich
訊號與濃度 direct 關係
需要 hormone 至少 2 個不重疊的 epitope → 小分子無法用
用於：TSH、FSH、LH、hCG、PTH、insulin、cortisol 在近代平台

Label 類型演進：

RIA：³H / ¹²⁵I radio-isotope
Enzyme（ELISA）：HRP、alkaline phosphatase 產色
Fluorescence：DELFIA（time-resolved fluorescence）
Chemi-luminescence (CLIA)：acridinium ester、luminol → CL 訊號
Electro-chemi-luminescence (ECLIA, Roche)：ruthenium + tripropylamine → electrode 觸發 → 訊號

4.2.1.3 4.1.2 HPLC / LC-MS/MS（小分子 gold standard）

原理：

HPLC (high-performance liquid chromatography)：溶劑 gradient 分離分子
MS (mass spectrometry)：按 mass / charge (m/z) 偵測
MS/MS tandem：選定 parent ion → collision-induced dissociation → daughter ion quantify → 特異性極高

為什麼是 steroid gold standard：

消除 cross-reactivity：immunoassay 對 17-hydroxyprogesterone vs progesterone vs cortisol 可能交叉反應 → 造成 CAH 誤診；LC-MS/MS 各自有 unique m/z pattern
同盤多 analyte：一次 run 可測完整 steroid panel
低濃度敏感：可測出新生兒 cord blood 17-OHP（CAH screen）

臨床必備 LC-MS/MS 的情境：

CAH 診斷 / 監控（17-OHP、11-deoxycortisol、androstenedione、DHEA-S）
Primary aldosteronism（aldosterone / renin ratio with accurate aldosterone）
Cushing work-up（late-night salivary cortisol、24-hr UFC）
Pheo / PGL work-up（plasma or urinary metanephrines）
Male hypogonadism（testosterone 在 low range 的精確 quantitation — immunoassay 在 low range 不準）
Vitamin D（25-OH-D 的 D2 vs D3 區分）

4.2.1.4 4.1.3 其他 Technique（briefly）

GC-MS：可揮發分子（steroid metabolites in urine）— 被 LC-MS/MS 慢慢取代但仍用於 CAH urinary metabolite panel
ICP-MS（inductively coupled plasma mass spectrometry）：微量金屬元素（selenium、copper、iodine）
Immunohistochemistry (IHC)：組織 hormone / receptor 定位（pituitary adenoma IHC for ACTH / GH / PRL sub-type）
Cell-based bioassay：measure biologic activity 而非 only immunoreactivity
- TSI bioassay（區分 stimulating TRAb — 對應 Graves）vs TBII（total receptor binding — 不分 stimulating/blocking）
- GH bioassay（receptor-based，區分 recombinant vs endogenous）

4.2.1.5 📝 4.1 練習題（3 題）

Q1. 下列 hormone / analyte 最適合 LC-MS/MS 測而非 immunoassay？

TSH
FSH
17-OHP（CAH workup）
PTH
Insulin

Answer：(C) 17-OHP

詳解： - 17-OHP immunoassay 與 progesterone / cortisol cross-reactivity 嚴重 → 新生兒 CAH 篩檢的假陽性率高 - LC-MS/MS 可區分不同 steroid 分子 m/z → specificity ↑ - 美國近年 CAH 篩檢推薦 LC-MS/MS confirmation - (A)(B)(D)(E) 是大分子 polypeptide，immunoassay 的 sandwich format 合適 - 考試 pearl：小分子 steroid → LC-MS/MS；大分子 polypeptide → immunoassay；兩種 assay 的決策邏輯不能搞錯

Q2. Sandwich immunoassay 為什麼無法用於 cortisol 測定？

Cortisol 結構太大
Cortisol 太小，無法提供 2 個不重疊的 epitope 給 capture + signal Ab
Cortisol 無法和 Ab 結合
Cortisol 濃度太低
安全考量

Answer：(B)

詳解： - Sandwich assay 需要 hormone 有至少 2 個 spatially 不重疊的 epitope，才能同時被 capture + signal Ab 夾住 - Cortisol、其他 steroid、thyroid hormone 的分子太小（~300-400 Da）— 只能 fit 一個 Ab epitope → 只能用 competitive assay - 考試 pearl：small molecule（steroid、thyroid hormone）= competitive；large molecule（polypeptide、protein）= sandwich

Q3. TSI bioassay vs TBII assay 差別？

TSI 測量 total TRAb；TBII 只測 stimulating TRAb
TSI 測 stimulating activity（生物活性）；TBII 測 receptor binding（不分功能）
兩者完全相同
TSI 用於 Hashimoto 診斷
TBII 是 gold standard for Graves

Answer：(B)

詳解： - TSI (Thyroid Stimulating Immunoglobulin) bioassay：測 stimulating activity（cell-based，測 cAMP 反應） - TBII (TSH Binding Inhibitory Immunoglobulin)：測 receptor binding 的 competitive inhibition → 包含 stimulating + blocking + neutral 全部 TRAb - 臨床：Graves diagnosis 用 TBII 敏感度高（>95%）；TSI 特異度高但不如 TBII 敏感 - 考試 pearl：TBII 高（例 > 5 IU/L）+ 臨床 Graves 表現 = 診斷成立；TSI 高 = confirm stimulating；blocking TRAb 需 bioassay 特殊 setup

4.2.2 4.2 Analytic Validation

4.2.2.1 📌 Section 開宗

Assay 必須先 “validate” 才能用於病人 sample。validation 6 要素是 fellow 看 assay comparison paper 時的 baseline。

4.2.2.2 4.2.1 Validation 6 要素

(1) Accuracy（正確性）

與 true value 的差異
用 reference material（certified standards）或 reference method（gold standard lab）比對
Deming / Passing-Bablok regression 分析 method comparison

(2) Precision（精密度）

同一樣本重複測的變異
Intra-assay CV%（同 batch 內）
Inter-assay CV%（跨 batch）
Endocrine assay 典型要求：CV% < 10%（高濃度）、CV% < 15%（低濃度）

(3) Sensitivity

LoD（Limit of Detection）：能確實辨識的最低濃度
LoQ（Limit of Quantitation）：能準確 quantify 的最低濃度（通常 LoQ > LoD）
臨床 relevant：TSH 的 LoQ 要低於 0.01 mU/L 才能 “sensitive TSH” 稱號

(4) Specificity（特異度）

不受 cross-reacting substance 干擾
重要 interferent：heterophile Ab、biotin、hemolysis、lipemia、bilirubin
Cross-reactivity：steroid immunoassay 的經典問題

(5) Linearity（線性度）

在 reporting range 內，濃度和訊號成線性
Hook effect（非線性）指 極高濃度反而讀低 — 需稀釋後重測（例：prolactinoma > 5000 ng/mL）

(6) Reference range

Age / sex / pregnancy / race-specific
至少 120 healthy individuals（CLSI EP28-A3c）
Outliers 需剔除（Tukey’s rule）
台灣 lab 多引用歐美 reference；部分 analyte（例：PTH、25-OH-D）亞洲人分佈略不同但大多 OK

4.2.2.3 4.2.2 Method Comparison（assay 新舊替換時）

Lab 上新 assay 時要 demonstrate：

Bland-Altman plot 看 bias
Deming regression 看 systematic difference
Clinical agreement on cut-off decisions

4.2.3 4.3 Quality Control（QC）

4.2.3.1 📌 Section 開宗

Daily QC 確保 assay 每天 performance 一致。

Internal QC：

Lab 每天跑 3 levels（low / mid / high）control sample
與 target mean ± SD 比對
Westgard rules 多重判定：
- 1-3S：單一 control 超出 ±3 SD → out of control
- 2-2S：連續 2 個 control 都同向超出 ±2 SD → warning
- R-4S：兩個 control range 超 4 SD → random error
- 10x：連續 10 個同向偏離 mean → systematic drift
out of control → 停機 troubleshoot

External QC（proficiency testing）：

季度 blind samples 由外部機構（CAP, 衛福部 TAF）寄來
結果與 peer group 比對
不合格：CAP / CLIA 可處分；實驗室須書面 root-cause analysis

4.2.4 4.4 Quality Assurance（QA）

QA > QC — QC 看數據，QA 看整個系統：

Pre-analytical：sample collection、transport、storage、patient ID（> 60% 錯誤發生在此）
Analytical：QC + validation
Post-analytical：result reporting、delta check、critical value 立即通知
Proficiency testing + audit
Personnel training + competency

4.2.5 4.5 Classes of Assays（臨床應用分類）

Diagnostic：confirm / rule out disease（TSH for thyroid dysfunction）
Screening：population or risk-group（newborn CAH、TSH screening）
Prognostic：Tg for thyroid cancer recurrence
Monitoring：HbA1c for DM control
Companion diagnostic：決定是否可用特定治療（e.g., PD-L1 IHC for ICI eligibility — 雖不 endocrine but concept 相同）

4.2.6 4.6 Conclusion（實作要點）

Fellow 回 clinical lab 對話時的 5 個問題：

這個 analyte 是什麼 assay？（immunoassay vs LC-MS/MS）
Reference range 來自哪個 population？
有沒有已知 interference（病人 biotin / mAb 治療 / recent iodine）？
這個 result 的 CV% / LoQ 是多少？
跟臨床不符時，換平台重驗的邏輯？

4.3 🎯 Self-test（20 題綜合複習）

Q1. RIA 與 IRMA 的主要差別？ (A) RIA 是 competitive、IRMA 是 sandwich (B) RIA 用 enzyme、IRMA 用 radioisotope (C) RIA 用 radio-labeled antigen（competitive）；IRMA 用 labeled antibody（non-competitive / sandwich） (D) 完全相同 (E) RIA 只用於 thyroid

Answer：(C)

Q2. Sandwich immunoassay 不適合哪類 analyte？ (A) Steroids（cortisol、testosterone） (B) Polypeptide（insulin、PTH） (C) Glycoprotein（TSH、LH） (D) 大分子 protein (E) 抗體

Answer：(A) 小分子僅 1 epitope

Q3. ECLIA 的 label 是？ (A) Acridinium ester (B) Europium (C) Ruthenium（electrochemiluminescence） (D) HRP (E) ³H

Answer：(C)

Q4. LC-MS/MS 最大優勢？ (A) 速度快 (B) 不需儀器 (C) 特異性高、消除 cross-reactivity (D) 免費 (E) 自動化程度高

Answer：(C)

Q5. Hook effect 的處置？ (A) 重抽血 (B) 稀釋樣本後重測 (C) 更換 assay 廠牌 (D) 改 LC-MS/MS (E) 改用 competitive

Answer：(B)

Q6. Biotin interference 處置？ (A) 立即重驗 (B) 停用 biotin 48-72 小時後重驗 (C) 改用 LC-MS/MS (D) 不處理 (E) 降劑量

Answer：(B)

Q7. Heterophile antibody interference 解決？ (A) 加熱 sample (B) 換另一廠牌 assay platform 重驗；或使用 HAMA blocker (C) 改 LC-MS/MS（雖然 mass spec 不受 Ab 干擾） (D) 不影響結果 (E) 重抽血

Answer：(B)（也可 C 但 B 較直接）

Q8. 臨床 “sensitive TSH” 的 LoQ 要求？ (A) 0.5 mU/L (B) 0.1 mU/L (C) < 0.01 mU/L (D) 1 mU/L (E) 0.001 mU/L

Answer：(C)

Q9. 哪個 Westgard rule 代表 random error？ (A) 1-3S (B) 2-2S (C) R-4S（兩 control range 超 4 SD） (D) 10x (E) 4-1S

Answer：(C)

Q10. 臨床實驗室 proficiency testing 常見 organization？ (A) FDA (B) WHO (C) CAP（College of American Pathologists）；台灣 TAF / TSLM (D) IRB (E) NIST

Answer：(C)

Q11. Urinary metanephrines 作 pheo screen 的優勢 assay？ (A) RIA (B) ELISA (C) LC-MS/MS (D) Bioassay (E) 免疫比濁

Answer：(C)

Q12. Reference range 建立的最低 sample size？ (A) 30 (B) 60 (C) 120 healthy individuals (D) 500 (E) 1000

Answer：(C) CLSI EP28-A3c 建議

Q13. 懷孕 1st trimester TSH 上限比 non-pregnant 如何？ (A) 相同 (B) 較低（~2.5 mU/L vs 4.0） (C) 較高 (D) 無 reference (E) 依種族

Answer：(B)

Q14. TRAb 的 TBII vs TSI 主要差別？ (A) TBII 只測 blocking (B) TSI 測 total (C) TBII 測 total binding（stimulating + blocking + neutral）；TSI bioassay 測 stimulating activity only (D) 兩者相同 (E) TSI 測 TPO

Answer：(C)

Q15. TSH 被 biotin 干擾後的 pattern（典型）？ (A) TSH 假性升高 (B) TSH 假性下降 + FT4 假性升高（模擬 hyperthyroidism） (C) 全部下降 (D) 全部升高 (E) 無影響

Answer：(B) 與真實 hyperthyroidism 難區分

Q16. Cortisol 驗哪項不需禁食？ (A) Morning cortisol (B) 24-hr UFC (C) Late-night salivary cortisol (D) 1 mg DST (E) Insulin tolerance test

Answer：(C) Saliva sample 不 fasting dependent

Q17. Androstenedione、DHEA-S 在 CAH 篩檢用何 assay？ (A) RIA (B) ELISA (C) LC-MS/MS (D) Bioassay (E) GC-MS

Answer：(C)（GC-MS 也可但 LC-MS/MS 為現代主流）

Q18. Internal QC 與 External QC 差別？ (A) Internal 每週、external 每天 (B) Internal lab 自己跑 control sample；external 機構寄 blind samples 測 (C) Internal 免費、external 收費 (D) 完全相同 (E) External 不需跑

Answer：(B)

Q19. 下列情境最可能 heterophile antibody interference？ (A) 肝衰竭病人 (B) 健康年輕人 (C) 有 recent mAb therapy / 接觸寵物 / 過去 trial 用過 mouse Ab 的病人 (D) 懷孕婦女 (E) 新生兒

Answer：(C)

Q20. Fellow 跟 lab 對話的 5 個核心問題不包括下列？ (A) 是什麼 assay 類型？ (B) Reference range 來自哪？ (C) 已知 interference？ (D) Lab 技術員年資？ (E) Result CV% / LoQ？

Answer：(D)

4.4 🔗 延伸閱讀

Williams Textbook of Endocrinology, 15th ed., Ch 4 原文（p. 65-92）
CLSI EP28-A3c: Reference Interval Establishment
CLSI EP05-A3: Assay Precision Evaluation

4.5 🎯 Self-test 補充題（Q21-25）

Phase 4 retrofit 補題：聚焦 macroprolactin、free vs total hormone、point-of-care、urine vs salivary cortisol、GH stim 與 newborn screening 五個經典考點。

Q21. 一位 35 歲女性 prolactin 80 ng/mL（reference < 25），無泌乳、無月經失調、MRI 腦下垂體正常。下一步最合理？

立即開 cabergoline 0.5 mg/週
PEG precipitation（聚乙二醇沉澱法）測 macroprolactin；若 monomeric prolactin 回收 < 40% 即診斷 macroprolactinemia
重抽血空腹再驗
直接做 dynamic pituitary stim
改用 urine prolactin

Answer：(B)

詳解： - Macroprolactin（big-big PRL）：prolactin 與 IgG 形成 immune complex（150-170 kDa），分子大但無生物活性；現代 immunoassay（多數 sandwich）會交叉測到，造成假性高 prolactin - 盛行率：高 prolactin 個案中 15-25% 是 macroprolactinemia - PEG precipitation 是篩檢首選：加 25% PEG 沉澱大分子 IgG 複合物，重測上清液 monomeric prolactin - Recovery < 40% → macroprolactin 診斷 - Recovery > 60% → true monomeric hyperprolactinemia - 40-60% 灰區建議 gel filtration 進一步確認 - 臨床意義：macroprolactinemia 不需治療，避免病人被冤枉吃 dopamine agonist 數年 - 考試 pearl：「無症狀 + 影像正常 + prolactin 中度升 (40-200 ng/mL)」三合一 → 一定要先排除 macroprolactin

Q22. 65 歲男性 testosterone 320 ng/dL（reference 300-1000），主訴疲倦、性慾低、ED。最精準評估男性低性腺軸的下一步？

重複 total testosterone 即可
同時測 SHBG 計算 calculated free testosterone（cFT），或直接 equilibrium dialysis 測 free testosterone
直接 testosterone 補充
測 estradiol
不需處理

Answer：(B)

詳解： - Total testosterone = free + albumin-bound + SHBG-bound（後兩者為 binding，僅 free + albumin-bound 為 bioavailable） - 老年、肥胖、肝硬化、甲亢、雌激素治療改變 SHBG → total T 解讀失真 - Free T 黃金標準 = equilibrium dialysis + LC-MS/MS quantitation；不可信賴 direct free T immunoassay（analog assay 不準，Endocrine Society 強烈建議廢止） - Calculated free T（Vermeulen formula）：以 total T、SHBG、albumin 算出，便宜可靠，與 dialysis 相關性 r > 0.9 - Cut-off：cFT < 6.5 ng/dL（65 pg/mL）= biochemical hypogonadism - 考試 pearl：「total T 在 borderline + 老年 / 肥胖」一定要看 SHBG + cFT，不可只看 total

Q23. 急診糖尿病 DKA 病人床邊使用 point-of-care（POC）glucose meter 測得 75 mg/dL，但 lab venous plasma glucose 回報 45 mg/dL。最可能原因？

Lab 錯
POC meter 在 hypoperfusion / shock / 嚴重低血糖時 capillary 末梢與 central plasma 出現 lag + meter accuracy 在 < 75 mg/dL 範圍誤差較大
病人吃過糖
換新 strip
環境溫度影響

Answer：(B)

詳解： - POC glucose meter ISO 15197:2013 標準：> 100 mg/dL 時 ±15%、< 100 mg/dL 時 ±15 mg/dL（即 60-90 仍可能 ±15） - Hypoperfusion / shock / DKA 脫水：capillary blood 與 plasma 不平衡，POC 偏高估 - Hematocrit 影響：高 Hct（脫水）→ POC 假性低；低 Hct（貧血）→ POC 假性高 - 干擾物：maltose、icodextrin（PD dialysate metabolite）、acetaminophen 高劑量、ascorbic acid 高劑量 - 臨床決策：DKA / HHS / 危急 hypoglycemia 一律以 venous plasma glucose 為準；POC 僅 trend monitoring - 考試 pearl：critical care 不可只信 POC；neonatal、ICU、shock 必送 lab

Q24. 評估 Cushing syndrome 篩檢，下列三項敏感度排序（高 → 低）為？

Morning serum cortisol > 24-hr UFC > late-night salivary cortisol
Late-night salivary cortisol ≈ 1 mg DST ≈ 24-hr UFC（× 2 次）— 三者敏感度 > 90%，建議 2/3 異常才確診
24-hr UFC 是唯一準確
Morning cortisol 即足夠
ACTH 取代 cortisol

Answer：(B)

詳解： - Endocrine Society 2008 + 2015 Cushing 篩檢 3 大首選工具： - 24-hr UFC：reference < 50 μg/24hr（< 138 nmol/24hr，依 LC-MS/MS 平台）；至少 2 次 - Late-night salivary cortisol：cut-off 依 lab，常用 < 0.13 μg/dL（< 3.6 nmol/L）；mimics free cortisol，唾液不受 CBG 影響 - 1 mg overnight DST：次晨 cortisol < 1.8 μg/dL（< 50 nmol/L）排除 Cushing - 2/3 異常：強烈建議走診斷確認（high-dose DST、ACTH、IPSS） - 特殊族群： - 懷孕：UFC 因 CBG 升高假性升 → 用 LNSC - 吃 OCP / estrogen：CBG 升 → serum cortisol 假性升 - 腎衰：UFC 不準 → 用 LNSC + DST - 考試 pearl：「至少跑 2/3 不同 modality」是 Endocrine Society 強推的 Cushing 篩檢 algorithm

Q25. 5 歲身材矮小兒童（身高 < 1st percentile），insulin tolerance test（ITT）peak GH = 8 ng/mL，arginine + GHRH stim peak GH = 12 ng/mL。下列最正確的解讀？

GH deficiency 確診
兒童 GHD 診斷需 2 種不同 stim test peak GH < 10 ng/mL（依 immunoassay）；現代 LC-MS/MS / 22kDa-specific assay 標準下調至 < 7 ng/mL；本案兩種 stim 一陽一陰 → 不符 GHD 標準
改用 random GH 即可
直接補 GH
不需追蹤

Answer：(B)

詳解： - 兒童 GHD 診斷需要至少 2 種 stim test 同時 fail（GH Research Society / Pediatric Endocrine Society consensus） - 常用 stim test pairs： - ITT (insulin tolerance test)：gold standard 但 contraindicated < 5 歲、癲癇、心血管病 - Arginine ± GHRH：相對安全 - Glucagon stim：取代 ITT 在禁忌族群 - Clonidine、L-DOPA：兒科常用 - Cut-off 隨 assay 變動： - 老 polyclonal RIA: peak < 10 ng/mL - 現代 monoclonal sandwich (22 kDa specific): peak < 7 ng/mL - WHO IS 98/574 standard 統一後 → 各平台收斂在 6-8 ng/mL - 成人 GHD cut-off：ITT peak < 3 ng/mL；GHRH+arginine peak BMI-dependent（< 11/8/4 ng/mL by BMI） - 新生兒 / 出生 < 1 歲：basal GH 已自然偏高，不需 stim；隨機 GH < 5 ng/mL + IGF-1 低 + clinical 低血糖 = neonatal GHD - 考試 pearl：兒童 GHD 不能單靠 IGF-1 / IGFBP-3 + 1 個 stim test；newborn 反而不需 stim

4.6 🎯 隨堂 7 Cases 整合表

#	患者	重點線索	診斷 / 陷阱	處置
1	35y F 無症狀 prolactin 80 ng/mL + MRI 正常	無泌乳、月經規則	Macroprolactinemia（IgG-PRL complex）	PEG precipitation；recovery < 40% → 不治療
2	65y M疲倦 + ED + total T 320 ng/dL	borderline T、年齡 + 肥胖	SHBG-driven low cFT（hypogonadism missed by total T）	測 SHBG → calculated free T；cFT < 65 pg/mL 確診
3	DKA 急診 POC 75 vs lab 45 mg/dL	shock + 末梢冰	POC meter accuracy 在低血糖 + hypoperfusion 不可靠	送 lab venous plasma glucose；POC 僅 trend
4	28y F lupus on rituximab；TSH 0.02 + FT4 4.5 + 無症狀	在 biotin 補充劑 5 mg/d	Biotin interference 模擬 hyperthyroidism（streptavidin assay）	停 biotin 72hr 重驗 → TSH 1.5 + FT4 1.0 正常
5	45y M 反覆住院 + TSH 35 + FT4 0.5 但無症狀	接觸實驗動物 + 多次 mAb 治療	Heterophile antibody interference	換另一廠牌 platform 重驗；或加 HAMA blocker
6	5y boy 矮小 ITT peak GH 8 + arg+GHRH peak 12 ng/mL	兩 stim 一陽一陰	不符兒童 GHD 兩 stim 同時 fail 條件	持續追蹤；6-12 月後 reassess
7	28y G 1st trimester TSH 3.2 + FT4 1.1 + TPO Ab(+)	引用 non-pregnancy reference	Trimester-specific reference 誤用（1st 上限 2.5）	起 levothyroxine 50 μg/d，maintain TSH < 2.5

4.7 🌟 8 Pearls（lab 解讀的反直覺與陷阱）

「不合理的 lab 數據先質疑 assay，不要急著質疑病人」——TSH 0.02 + FT4 normal、prolactin 80 + 無症狀、testosterone 1500 + 老年男 = 三大「先想 interference」場景；換平台 / 稀釋 / PEG precipitation 是 fellow 必須條件反射的下一步。
Biotin interference 模擬 Graves disease：高劑量 biotin（皮膚 / 指甲補充劑、MS 試驗）→ TSH 假性下降 + FT4/FT3 假性升高 + TRAb 假性陽性——四項全中且病人無症狀，停 biotin 72 小時重驗即可分辨；FDA 2017 + 2019 安全警示 是經典考點。
Heterophile antibody 的雙向陷阱：HAMA / HARMA / HASA 可造成假性升高（典型）或假性下降（少見），sandwich assay 更易中招；換廠牌平台重驗後若數據截然不同 → heterophile 確診；HAMA blocker tube 是備援。
Macroprolactin recovery cut-off：< 40% 確診 macroprolactinemia、> 60% 真性 hyperprolactinemia、40-60% gel filtration 確認；現代多廠牌 platform 已加 PEG screening 但仍非 100%，醫師需主動要求。
Hook effect 的「越高越低」：prolactinoma > 5000 ng/mL、hCG（germ cell tumor）、CA-125、PSA 都可能在極高濃度被 sandwich 兩 Ab「飽和」→ 假性偏低；1:100 dilution 重測 是處置；現代 Roche cobas 已加 hook 偵測 algorithm 但不是所有 platform。
Trimester-specific reference 不是裝飾：懷孕 1st trimester TSH 上限 2.5（vs 非孕 4.0-4.5）、2nd-3rd 上限 3.0；用 non-pregnancy reference → 漏診 subclinical hypothyroidism；FT4 在懷孕後段也有獨立 reference（部分 lab 改用 total T4 × 1.5）。
Late-night salivary cortisol 是 Cushing 篩檢的 game-changer：唾液不含 CBG → 反映 free cortisol；半夜 11 點 cotton-swab 自取、室溫送 lab 即可；對 cyclic Cushing、subclinical Cushing、抗 OCP estrogen 干擾的病人尤其有用；2/3 modality 異常 是診斷門檻。
Newborn screening 數字必背：CAH（17-OHP cut-off 依出生體重 + gestational age 動態 cut-off）、CH（cord TSH > 30 mU/L 警示）、PKU、galactosemia、MCAD、cystic fibrosis；台灣新生兒篩檢 11 項 + 24 項擴充 包含 CAH + CH 為核心 endocrine items；LC-MS/MS confirmation 已成全球趨勢，第一線 ELISA + 第二線 LC-MS/MS 已是 standard。

4.8 🔗 Cross-ref to Other Chapters

連到的章節	對位的內容
Ch 1（Principles of Endocrinology, §1.6 Hormone Measurement）	Immunoassay 三代演進、interference 三大類（heterophile / biotin / hook）的初探；Ch 4 是 deep dive 版
Ch 5（Genetics & Endocrinology）	PCR / NGS / methylation array 是分子 lab 的另一塊；CAH gene 篩、MEN1 / MEN2 / VHL panel 對位
Ch 8（Pituitary）	Macroprolactin、prolactin hook effect、GH stim test paradigms（ITT / GHRH+arg / glucagon）、IGF-1 reference age-specific 都源於本章 lab principle
Ch 9（Acromegaly）	OGTT-suppressed GH cut-off、IGF-1 LC-MS/MS quantitation、pegvisomant 干擾 GH assay 的問題
Ch 10（Cushing Syndrome）	24-hr UFC、late-night salivary cortisol、1 mg DST 三大篩檢工具的 sensitivity / specificity、cyclic Cushing
Ch 11（Adrenal Insufficiency）	Cosyntropin stim peak cortisol cut-off、CBG / albumin 影響 total cortisol、free cortisol 何時必要
Ch 12（Pheochromocytoma）	Plasma fractionated metanephrines（LC-MS/MS gold standard）vs 24-hr urinary metanephrines；前處理 supine 30 分鐘
Ch 13（Primary Aldosteronism）	ARR（aldosterone:renin ratio）— renin activity 與 direct renin 假設不同、aldosterone LC-MS/MS 取代 RIA
Ch 14（CAH）	17-OHP newborn screening、gestational age + birth weight 調整 cut-off、second-tier LC-MS/MS confirmation
Ch 15-17（Thyroid）	TSH sensitive < 0.01 mU/L、TRAb（TBII vs TSI bioassay）、Tg + anti-Tg、calcitonin RET-MEN 連結；biotin interference 在 thyroid panel 最常見
Ch 19（Pregnancy & Endocrine）	TSH trimester-specific、hCG 在 sandwich 高濃度 hook、prolactin 自然升高 reference
Ch 22-24（Pediatric / Puberty / Transgender）	GH stim test 兒童 cut-off、IGF-1 age-specific、estradiol LC-MS/MS（兒童低值 immunoassay 不準）、testosterone in transgender monitoring
Ch 32-36（Diabetes）	HbA1c 標準化（NGSP / IFCC）、POC glucose meter accuracy、autoantibody panel（GAD/IA-2A/ZnT8/IAA）、C-peptide cut-off ≥ 0.2 nmol/L
Ch 37（Monogenic Diabetes）	NGS panel for MODY / neonatal DM、MODY Calculator 配合 lab 篩、T1D-GRS 在分流的角色

4.9 📌 必背數字總表（章末整理 ~ 50 條）

國考 / fellow 考試前一週 reading list — Ch 4 全章必背數字一次到位。

4.9.1 Assay Sensitivity（LoD / LoQ）

主題	數字
Sensitive TSH 臨床要求 LoQ	< 0.01 mU/L
第三代 TSH assay LoD	0.001-0.005 mU/L
Endocrine assay 高濃度 CV% 要求	< 10%
Endocrine assay 低濃度 CV% 要求	< 15%
RIA gen 1 典型 LoD（hormone 多數）	~10 pg/mL
CLIA / ECLIA 第三代典型 LoD	0.1-1 pg/mL
LC-MS/MS testosterone LoQ	2-10 ng/dL（兒童 / 女性可信賴）
Immunoassay testosterone LoQ	~50 ng/dL（女性、兒童不可靠）

4.9.2 Interference 三大類

主題	數字 / 規則
Heterophile antibody 一般人群盛行率	~3-15%（暴露動物 / mAb 治療 / lab 工作者更高）
Heterophile 在 sandwich assay 干擾比 competitive 高	是
Biotin interference 觸發劑量	≥ 1 mg/day（指甲皮膚補充劑常用 5-10 mg）
MS biotin 試驗高劑量	100-300 mg/day
Biotin 停藥後需等待時間	48-72 小時（高劑量需 1 週）
Hook effect prolactin 觸發濃度	> 5000 ng/mL
Hook effect hCG 觸發濃度	> 500,000 mIU/mL（germ cell tumor）
Hook 處置稀釋倍數	1:100（必要時 1:1000）
Macroprolactin 在 hyperprolactinemia 中比例	15-25%
PEG precipitation recovery 診斷 macroprolactin	< 40%
PEG recovery 真性 hyperprolactinemia	> 60%

4.9.3 Free vs Total Hormone

主題	數字
Calculated free testosterone（Vermeulen）cut-off 男性 hypogonadism	< 6.5 ng/dL（< 65 pg/mL / 220 pmol/L）
Total testosterone cut-off 男性 hypogonadism	< 300 ng/dL（< 10.4 nmol/L）
Free T equilibrium dialysis（gold standard）女性 reference	1-9 pg/mL
SHBG 影響 total T 的常見因素	老年 ↑、肝硬化 ↑、甲亢 ↑、肥胖 ↓、T2DM ↓、estrogen ↑
FT4 immunoassay 在嚴重 illness（NTIS）信賴度	低（建議 dialysis-based）
Total T4 × 1.5 當作懷孕後段 FT4 替代	是（部分 lab 採用）

4.9.4 Cushing / Cortisol Lab Cut-offs

主題	數字
24-hr UFC normal 上限（LC-MS/MS）	< 50 μg/24hr（< 138 nmol/24hr）
Late-night salivary cortisol cut-off	< 0.13 μg/dL（< 3.6 nmol/L）（lab-specific）
1 mg overnight DST 排除 Cushing cut-off	次晨 cortisol < 1.8 μg/dL（< 50 nmol/L）
Cushing 篩檢 2/3 modality 異常準則	建議走 high-dose DST + IPSS
Random morning cortisol 排除 AI cut-off	> 15 μg/dL（> 415 nmol/L）幾乎排除
Cosyntropin stim peak cortisol AI cut-off（30 / 60 min）	> 18-20 μg/dL（> 500-550 nmol/L）排除

4.9.5 GH Stim Test Cut-offs

主題	數字
兒童 GHD 需同時 fail 兩種 stim peak GH	< 7-10 ng/mL（assay 相關，現代 22kDa < 7）
成人 GHD ITT peak GH cut-off	< 3 ng/mL
成人 GHRH+arginine peak GH BMI < 25	< 11 ng/mL
成人 GHRH+arginine peak GH BMI 25-30	< 8 ng/mL
成人 GHRH+arginine peak GH BMI > 30	< 4 ng/mL
Glucagon stim peak GH（成人 GHD）	< 3 ng/mL
OGTT-suppressed GH 排除 acromegaly	nadir < 0.4 ng/mL（modern assay）

4.9.6 Reference Range 建立

主題	數字
建立 reference interval 最低 sample size（CLSI EP28-A3c）	120 healthy individuals
Reference 上下限百分位	2.5th - 97.5th
Demographic stratification 需考慮	年齡 / 性別 / 懷孕 / 種族 / BMI
懷孕 1st trimester TSH 上限	2.5 mU/L
懷孕 2nd / 3rd trimester TSH 上限	3.0 mU/L
Cord blood TSH 警示新生兒 CH	> 30 mU/L

4.9.7 Quality Control

主題	數字 / 規則
Internal QC 每天跑 levels	3（low / mid / high）
Westgard 1-3S 警報	單一 control 超 ±3 SD
Westgard 2-2S 警報	連續 2 control 同向超 ±2 SD
Westgard R-4S 警報	兩 control range 超 4 SD（random error）
Westgard 10x 警報	連續 10 同向偏離 mean（systematic drift）
External QC（CAP）頻率	季度（每年 4 次）
Pre-analytical 錯誤佔總錯誤比例	> 60%

4.9.8 Newborn Screening（Endocrine Items）

主題	數字
台灣新生兒篩檢核心項目	11 項基本 + 24 項擴充
新生兒 CAH 第一線 17-OHP cut-off	依出生體重 + GA 動態 cut-off（高出生體重 + 早產 17-OHP 自然偏高）
新生兒 CAH 第二線 confirmation	LC-MS/MS steroid panel（17-OHP / 21-deoxycortisol / cortisol / androstenedione 比例）
新生兒 CH cord blood TSH cut-off 警示	> 30 mU/L
新生兒 CH 血斑 day 2-5 TSH cut-off	> 20-25 mU/L（lab-specific）
CAH false positive rate（first-tier ELISA）	~1%（高出生體重 / 早產）
CAH 加入 second-tier LC-MS/MS 後 PPV	> 90%（顯著降 false positive）

4.9.9 Point-of-Care（POC）Glucose

主題	數字
ISO 15197:2013 POC accuracy > 100 mg/dL	±15%
ISO 15197:2013 POC accuracy < 100 mg/dL	±15 mg/dL（絕對值）
Hematocrit 影響範圍	典型 30-55%；外則信賴度低
POC 干擾物	maltose、icodextrin、acetaminophen 高劑量、ascorbic acid 高劑量
POC 在 DKA / shock / hypoperfusion	不建議單獨使用，必送 lab venous plasma

4.9.10 Urine vs Serum vs Salivary

主題	數字 / 用途
24-hr UFC（Cushing 篩檢）normal	< 50 μg/24hr（LC-MS/MS）
24-hr urinary metanephrines（pheo 篩檢）	< 1.3 mg/24hr metanephrines、< 0.9 mg/24hr normetanephrines
Plasma fractionated metanephrines（pheo gold）	supine 30min；2× upper limit 高度懷疑
24-hr urinary calcium（hypercalcemia work-up）	男 < 300、女 < 250 mg/24hr；FHH < 100 mg/24hr
Salivary cortisol 半夜 11pm 採樣	反映 free cortisol（不受 CBG 影響）
Salivary 受 contamination 因素	licorice、glucocorticoid 軟膏、口腔出血

4.9.11 CLSI / Regulatory Standards

主題	標準 / 年份
Reference interval establishment	CLSI EP28-A3c
Assay precision evaluation	CLSI EP05-A3
Method comparison	CLSI EP09-A3
POC glucose meter accuracy	ISO 15197:2013
FDA biotin interference 警示	2017、2019 update
Endocrine Society Cushing 篩檢 guideline	2008（Nieman LK）+ 2015 update
Endocrine Society Male Hypogonadism guideline	2018（Bhasin S）
GH Research Society 兒童 GHD consensus	2019 update
WHO IS 98/574 GH 國際標準	2002 起施行（取代 IS 80/505）
ATA / Endocrine Society 懷孕 thyroid guideline	2017（Alexander EK, Thyroid 27:315-389）

Ch 4 Phase 4 retrofit 完成：Q21-25（macroprolactin、free vs total T、POC、Cushing 篩檢、GH stim）+ 7 Cases 整合 + 8 Pearls + Cross-ref（14 章對位）+ 必背數字總表 ~ 50 條（assay sensitivity / interference / free vs total / Cushing / GH stim / reference range / QC / newborn screening / POC / urine vs salivary / CLSI standards）。本章合計 28 題 MCQ + 7 cases + 8 pearls + 50 必背數字。