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血細胞分析儀的檢測技術及發展

好醫生2008年5月13日 21:37 點擊:7778

談到血細胞計數儀的發展史,不得不提到在這個領域首開先河的人。他是1912 年出生在美國阿肯色州一個小城的人Wallance H. Coulter,最初是一位廣播電臺的電器工程師,后來做過X光機的銷售員和維修工程師,在亞洲許多國家包括我國的上海工作過。1948年他在芝加哥一家公司工作時,在一間地下室建立了自己的實驗室,他發現了微小粒子通過特殊的小孔時可產生電阻變化這一現象,并根據這種電阻變化特點將其應用于微小粒子的粒度測量和計數上??萍冀鐬楸碚盟陌l明,將其稱為庫爾特原理(Coulter principle ),Coulter 先生將這個原理引入到血液細胞計數上,在1953 年獲得美國發明專利,同年和他的兄弟約瑟夫(Joseph )開創了自己的公司,并成功的設計和制造出了可以計數血細胞的專用儀器,然后開始了在這一領域的商業運作。

近年來,隨著先進儀器的普及應用和技術人員素質的提高,我國的檢驗醫學事業有了飛速的發展。近10年來,各種類型的血液分析儀在國內迅速普及。血液分析儀的應用,不但提高了檢驗結果的質量和工作效率,而且為臨床提供了更多更可靠的試驗指標,對疾病的診斷和鑒別診斷起了重要的作用。同時也取得了較好的經濟效益和社會效益。
1.血液分析儀的發展
傳統的血液學檢查:顯微鏡手工檢驗法。血細胞計數、白細胞分類結果準確性、可靠性受到一定影響,檢驗人員費時費力。
1947年美國科學家庫爾特(W.H.Coulter)發明了用電阻法計數粒子的專利技術。1956年他又將這一技術應用于血細胞計數獲得成功,其原理是根據血細胞非傳導的性質,以電解質溶液中懸浮血細胞在通過計數小孔時引起的電阻變化進行檢測為基礎,進行血細胞計數和體積測定,這種方法稱為電阻法或庫爾特原理。
60年代末血細胞分析儀除可進行血細胞計數外,還可以同時測定HBG血紅蛋白。
70年代計算機技術快速發展,將血小板計數的繁瑣手續(手工分離富血小板血漿后在進行血小板計數),改進成血小板與紅細胞同時計數。
80年代,發展迅速,在8項檢測基礎上加上紅細胞指數、三個直方圖的報告,不僅提供是否貧血,且可對貧血的類型和原因進行分析;血小板參數對止血和血栓疾病的診斷及一些疾病的療效觀察有重要價值。開發了白細胞3分群血細胞分析儀。
90年代,開發出五分類血液分析儀和可對網狀紅細胞進行計數的血細胞分析儀,同時,將激光、射頻、化學染色計數應用于對細胞檢測更成熟,發展成為血細胞分析流水線。
2.白細胞分類技術的進展
最早進行白細胞分類的設備僅根據白細胞的體積分布情況將淋巴細胞單獨劃分出來。在1970年起Coulter公司開始設計對白細胞進行分類的儀器,并首先推出了兩分類的S-PLUS系列儀器,然后在1980年又推出了T系列,都是可進行白細胞兩分群的儀器,大家比較熟悉并仍在使用的SysmexF800和F820型也是根據白細胞體積分布直方圖進行粗略兩分類的儀器。目前半自動或全自動型具有18參數含白細胞三分類的血細胞分析儀已經成為我國醫院檢驗科的主流血細胞分析儀。
僅僅根據簡單的體積分析法就將血細胞進行分類,無論是三分類(3-partdifferential)還是兩分類(2- partdifferential),其實是將細胞按照體積大小進行了簡單的分群處理,實際上是不科學的,因此國內專家建議將此分類統一稱呼為分群(group),即兩分群型或三分群型血細胞分析儀。

 

     90年代中期以來,國外許多廠家已不滿足于三分類型的血細胞分析儀,應用不同原理研制開發出具有五分類或更多項白細胞分析技術的全自動型血液分析儀器。

 

2.1三分群血液分析儀的檢測原理
2.1.1電阻抗法血細胞計數
利用血細胞通過微孔時瞬間的電阻變化產生脈沖電流而計數。白細胞、紅細胞的稀釋標本在一個負壓的控制下,分別通過各自的計數微孔,流入各自通道,然后通過兩個光電傳感器,將細胞信號甄別、放大、計數。
 
有關說明:
(1) 微孔管:在其下端鑲有一個標準尺寸大小的紅寶石孔。RBC管道孔;80微米;WBC管道孔徑:100微米。易堵塞,防止堵孔和維護。
(2) 微粒計數:細胞以外的雜質將被誤認為細胞計數。保證稀釋液的質量和環境的潔凈。
(3) 細胞可相互重疊通過微孔,產生偏差:血樣要充分稀釋(WBC1:256,RBC1:5056),設計上要有糾正偏差的技術。
2.1.2直方圖的產生
直方圖是由測量通過感應區的每個細胞脈沖累積得到,是反映細胞大小異質性的資料。
計算機將白細胞體積從30~450fl分為256個通道,每個通道1.64微升,樣本中的白細胞依照大小被分別放在不同的通道中,由此,就產生了按照大小,數量繪制得直方圖,將各個通道的峰值點用曲線相連產生報告。
由三種細胞的直方圖,經儀器內存程序可進一步分析的出:平均紅細胞體積、紅細胞分布寬度、平均血小板體積以及白細胞三分群的結果。
2.1.3細胞的三分群
成熟的白細胞包括中性粒細胞、淋巴細胞及嗜酸性細胞、嗜堿性細胞、單核細胞。其中中性粒細胞最多,其次為淋巴細胞,其它三種細胞加起來不超過10%。各種細胞在稀釋液中,經溶血劑的作用,溶解白細胞的膜,僅留下核與顆粒并使細胞縮小,原來最大的單核細胞經溶血及作用后,體積就落在了淋巴和中性之間,這樣就按照體積大小,將白細胞分成三群。
2.2白細胞五分類法原理
進入90年代中期以來,國外許多廠家已經不滿足于三分類型的血細胞分析儀,逐步開始研制和推出具有五分類或更多項白細胞分析技術的全自動型血液分析儀器。著名的廠家有:Coulter、Sysmex、ABBOTT、Bayer、ABX等。各廠家使用的白細胞分類技術多樣化、復雜化,使得白細胞分類技術更加成熟和可靠。而技術的提高也帶來了儀器和消耗品(試劑)價格的增加。進人2000年以來,國內許多醫院已經把購買血細胞分析儀的目光瞄向了此類儀器。
2.2.1采用 VCS技術進行五分類的儀器
這種技術集合三種測定方法于一體,同時對一個細胞進行多參數分析的方法,是coulter公司推出的專有方法。其中V代表體積測量,也就是傳統的電阻法原理,可將體積大小差異顯著的淋巴細胞和粒細胞分開;C代表高頻電導性,該技術可直接測量細胞內部結構間的差異,了解細胞內部核漿比例和細胞內化學成分,可辨別細胞體積相同而內部性質不同的細胞,可將體積相近的淋巴細胞和嗜堿性細胞區分開,因為他們的核質比例明顯不同。S代表激光散射,它可穿透細胞,探測細胞內核分葉狀況和顆粒情況,通過分析光散射信息對細胞內顆粒性進行分析,細胞內顆粒粗的光反射強,因此可以用于單核細胞和三種粒細胞的區分。通過綜合處理三個參數的特性,可全面對白細胞的各種特征進行綜合評價分析,得到五項白細胞分類結果。應用VCS技術的血液細胞分析儀主要有MAXM、STKS、HMX等型號。
2.2.2采用阻抗、激光散射和熒光染色技術進行五分類的儀器
這種技術主要應用在Sysmex研制和開發的SF-3000、SE-9000、SE-9500、XE-2100、XT-1800等系列血液分析儀中。直流電阻抗法(DC)用于測量細胞體積大小。激光散射產生的前向散射光、側向散射光可用于探測白細胞體積大小、細胞內含物的情況(細胞核以及顆粒情況),側向熒光則可以反應細胞內脫氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)的含量,特有的嗜酸性粒細胞檢測溶血劑 Strmatolyzer-EO可將除了嗜酸細胞以外的所有細胞溶解或萎縮,含有完整嗜酸細胞的液體通過小孔可以按照電阻法計數技術進行計數。在嗜堿細胞通道中,使用特殊溶血劑Strmatolyzer-BA可將除了嗜堿細胞以外的所有細胞溶解或萎縮,含有完整嗜堿細胞的液體通過小孔可以按照電陽法計數技術進行計數,幼稚細胞檢查通道(IMI)可以根據幼稚細胞膜比成熟細胞膜表面含有脂質較少的現象,在細胞稀釋懸液中加入硫化氨基酸,由于占位不同,結合在幼稚細胞表現氨基酸較多,對溶血劑有抵抗作用,當加人溶血劑后成熟細胞易被溶解,而幼稚細胞不易被破壞,可通過電阻法檢測出來。綜合各個測量方法,得到白細胞五分類的圖形和數據。
2.2.3激光散射和細胞化學染爭色技術
采用這項技術的為TechniconH1、H2、H3型,該類型儀器的最新型號為Bayer公司的Advial20型和新近推出的AdVia2120型。
儀器在白細胞分類上采用了白細胞過氧化酶測定通道和嗜堿粒細胞測定通道。根據細胞化學染色的特征進行白細胞分類。各類白細胞對過氧化物酶的反應是這樣的:早期的原始粒細胞為陰性,原始粒細胞以下各階段都含有過氧化物酶,并隨著細胞的成熟而增強。不同的粒細胞過氧化物酶含量不同,嗜酸性粒細胞具有最強的過氧化物酶,中性粒細胞含有較強的過氧化物酶,嗜堿粒細胞不含此酶。單核細胞除早期原始階段外,均含有較弱的過氧化物酶。淋巴細胞不含過氧化物酶。根據激光法散射光強度進行的細胞體積測量同時也獲得了細胞大小的信息,在白細胞過氧化物酶散點圖上,X軸表示過氧化物酶強度,過氧化物酶強陽性細胞位于右端;Y軸表示散射光強度信號,位于上方的表示散射光信號強,細胞體積大。除了嗜堿細胞外每個類型的細胞根據它們的特點被記錄于特定的位置,在設定的門的范圍內形成分類。嗜堿細胞則是通過嗜堿細胞和分葉通道測定的,因淋巴與嗜堿細胞都無過氧化物酶,因此需要通過嗜堿細胞通道,特殊嗜堿細胞試劑可將除嗜堿細胞以外的其他白細胞膜破壞,胞漿溢出,僅剩裸核。被激光照射后仍然保持正常體積的嗜堿細胞位于Y軸上方,體積小的其他裸核白細胞分布在下方。
2.2.4多角度偏振光散射法應用于白細胞五分類(MAPSS技術)
該技術的基本原理是標本在水動力聚焦系統的作用下進入檢測部,在激光束的照射下,細胞在多個角度部產生散射光。儀器特別設置了四個角度來收集散射光的信號。0度為前角散射,用于粗略判斷細胞體積大??;10度為狹角散射,用于檢測細胞結構及其內部復雜性的指標;90度為垂直光散射,用于對細胞內部顆粒及細胞核分葉情況的分析;90度偏振光散射基于顆??梢詫⒋怪苯嵌鹊募す庀竦奶匦?,將嗜酸性細胞從中性粒細胞和其他細胞中分離出來,根據散射光的角度和位置,儀器內部的四個檢測器可以接收到相應的信號,由儀器內部的微處理器進行分析處理。
不同的細胞將被安置在散點圖上的相應的位置,根據計算將得到白細胞分類結果。開發和采用這種技術的為ABBOTT公司生產CD-3200.CD377.CD400等型號血細胞分析儀。

 

     經過多年的發展,特別是近年電子計算機技術的發展,血細胞分析儀無論在技術上、形式上、功能上、參數上、用戶界面上等許多方面都有很大的改觀和進步。
3.血細胞分析儀發展中的技術進步
隨著各種技術的不斷進步以及實驗室工作對儀器設備需求的不斷增加,血細胞分析儀的各項用途和用法也有不斷的進展,這首先體現在儀器應用的方便性\準確性和盡可能增加的參數上。
3.1稀釋技術的進步
早期的儀器一般要求在測定前先進行人工稀釋,因此許多操作要求直接取20~40ul的末梢血加到稀釋液中。白細胞稀釋比例多在1:251和1:501倍,紅細胞則需要進行二次稀釋,稀釋倍數在 6.25~25萬倍之間,然后再將稀釋好的標本放人計數杯內進行計數,而且需要在白細胞稀釋懸液中加入溶血劑。由于人工稀釋費時費力且精確性差,隨后的一些血細胞計數儀增加配置了專用的稀釋器,專供該型號的儀器進行機外稀釋,這樣減少了人工稀釋帶來的誤差和麻煩,提高了效率。這類儀器的典型例子有國內應用非常普遍的Sy-amexF820型,此型號儀器到目前仍有市場需求并在廣泛使用?,F代的血細胞分析儀則更加先進,已經將自動稀釋技術、自動進樣方式全部添加到儀器本體內,既提高了技術含量和取樣、稀釋的精確度,使得進樣的速度和可操作性更加方便,同時使得檢測速度加快。
3.2分析參數的增加
前面談到早期的血球計數儀僅能進行紅白細胞計數,而且是需要通過切換分別進行紅白細胞計數,所以將其稱為血細胞計數器是恰當的。由于血常規檢驗對血紅蛋白測定的需求增加,沙利比色法精度和操作不便不能滿足臨床需求,已有經單獨的血紅蛋白比色計配備,將加入專用的溶血劑后的樣本進行白細胞計數后再將其倒入血紅蛋白比色計,即可得到比色法測定的血紅蛋白結果。此時期國內使用最多的血細胞計數儀是CoulterZF型和血紅蛋白計。由于對血紅蛋白測定要求的增加,因此在儀器內增加一套比色裝置,就可方便的測定血紅蛋白。電阻法測定細胞數量的同時還可對細胞體積進行測定,因此對紅細胞平均體積(MCV)、紅細胞壓積(HCT)、平均紅細胞血紅蛋白量(MCH)、平均紅細胞血紅蛋白濃度(MCHC)測定和計算也成為血球計數儀的標準參數。1975年日本東亞公司(Sysmex的前身)推出了包含以上7個參數的全自動血細胞計數儀器CC一710和 CC—720型。
3.3血小板計數功能的增加
血小板是血細胞中最小的粒子,早期的血細胞計數儀均不包含血小板計數。60年代起國外開始研制血小板計數儀,70年代已經有比較成熟的產品,這類儀器一般需使用PRP血漿進行,即使用特殊的離心速度將紅細胞和白細胞進行沉淀,使上層血漿中盡量保存最為豐富的血小板,然后應用這種 PRP血漿進行血小板計數,例如 SySmexPA-701型和CONTRAVI000型,此類儀器多配有專用PRP離心機。使用全血方式和水動力聚集方式計數血小板的儀器如 Clay-Adams的Ultra-Flo100型以及80年代后出現在我國的BayerS-810型血小板分析儀,該儀器設定了單獨血小板分析測量通道,根據紅細胞和血小板體積的顯著差異將他們區分開,將血小板按體積大小劃分到64個通道,分別累加體積大小不同的血小板數量。它通過直接吸入稀釋好的血細胞懸液進行測定,除了給出血小板數量外,還提供了兩個新的參數,平均血小板體積(MPV)和血小板體積分在寬度(PDW)。在這之后血細胞分析儀將血小板計數這一重要功能合并到全血細胞計數(CBC)范圍內。
3.4定量部的改進
為了準確進行細胞計數,除了要準確稀釋血液外,對直接進入計數小孔的液體量也要進行定量控制,因此儀器對定量部的要求是非常嚴格的。在血細胞計數儀開始階段,人們設計了U型水銀管壓力計,通過水銀的重量和在兩個電極間的距離來控制吸人的標本量。后來人們通過兩只光電管來了解液體通過一個固定距離所需實的時間和容積來控制標本的吸入量,還有一些公司設計并使用了微量注射器技術以及浮球定量技術來控制計數樣本的量。最新的光電計時容量控制技術控制標本進入計數區的量,可以使得進入計數區域的細胞懸液定量更加準確和無污染,同時還可判斷小孔是否出現堵塞或半堵塞問題,以便于維護。
3.5自動取樣技術
由于儀器需要對全血進行自動取樣和稀釋,因此取樣量也同樣需要精確控制。最初的儀器是需要進行手工取樣和稀釋的,后來逐漸有了外置式專用取樣稀釋器。再后來儀器內部設置了內置式負壓取樣稀釋器,根據負壓量的大小來吸取血液樣品,這對控制負壓的精確度要求很高,此外還有微量注射器取樣技術,依靠光電管控制血液取樣量的技術等。目前認為采用旋轉閥取樣技術是比較精確的方法,旋轉閥內部有多個按一定體積設計的小孔,當血液進入后,旋轉閥從吸入的小孔轉向排出的小孔,此時血液不能再進入,而孔內保留的固定量的血液進入儀器的稀釋部,然后清洗,再進入下一次循環。目前許多更加先進的血液分析儀均采用陶瓷制的旋轉閥來分配血液標本。
進樣方式也從最初的單一預稀釋方式,演化為預稀釋和全血方式兩者兼有?,F在許多先進的五分類血液分析儀還采取了更多種進樣方式,如末梢血方式、開蓋手工進樣、閉蓋手工進樣、急診檢驗進樣、全自動進樣等方式以及連接到全自動流水線的自動進樣技術等。進樣設備有的采用旋轉式進樣盤,如MEDONICCA 570和SWELA-BAC 920/970,這種旋轉式進樣器多是選立件。更多的血液分析儀采用了平推式的自動進樣系統,即將待檢樣品插在專用試管架上,儀器將試管架一步步送入儀器的取樣口,測定完畢后自動推出。平推式自動進樣系統在有些廠家的儀器上是可選擇的配件,而在某些儀器上則是必備件。
3.6儀器的清洗技術
最初的儀器清洗靠人工浸泡或使用毛刷清洗,如果測定完一個很高值的標本,則需要用空白液清洗一下,以防止對下一個標本的攜帶污染。而現在許多儀器在完成一個標本的檢測后可自動對計數小孔、管道進行沖洗,還可同時對取樣器、稀釋器、取樣針內外進行全面清洗,減少交叉污染的機會。許多儀器在開機和關機時可自動執行清洗程序或按事先設定的清洗程序進行定時清洗,保證儀器正常工作。
3.7小孔管技術的改進
小孔管是血細胞分析儀進行計數的關鍵部件,早期的儀器一般僅有一個直徑為100μ的小孔管,多使用寶石經過激光精確打孔,然后鑲嵌在玻璃支撐物上?,F在多數電阻法儀器的小孔管在白細胞檢測上使用直徑為100μ的小孔管,在紅細胞和血小板檢測上使用直徑為60~80μ的小孔管,材料有寶石和特殊陶瓷等構成。例如經典的COULTER外置式小孔管,當發生堵孔時可用毛刷清理或直接拆下來清洗。早期的小孔管一般暴露在外邊,其主要目的是便于人工清洗,多為單管方式,進行白細胞到紅細胞計數轉換時最好清洗一下。
后來發展為紅細胞和白細胞各自獨立的兩個暴露在外的小孔管,一般20秒即可同時完成紅細胞和白細胞的計數,需人工使用加樣器或定量吸管從白細胞稀釋懸液中進行紅細胞的二次稀釋或使用配套的稀釋器。目前的儀器小孔一般采用內置式,減少了污染的機會并同時提供了自動清洗功能,使得每次計數后都能提供自動沖洗,減少了交叉污染的機會同時計數的速度也有了很大提高。
為了更加準確的對細胞計數和防止各種干擾發生,各公司在小孔管的改進和設計上使用了不同的處理方案。這些技術有力的保證細胞計數準確,特別是血小板計數的準確性。
3.7.1掃流技術(SweepFlow)
為減少已通過計數小孔后由于液流的回流而重新返回計數區造成重復計數,在小孔后面增加一個掃流液系統,將計數過的細胞通過掃流液沖進廢液管道。
3.7.2防反流裝置(VonBehrens)
為防止細胞返回到計數敏感區,在小孔后面加一個帶孔的擋板,用負壓將已經計數過的細胞阻擋后直接收集到廢液管道中。
3.7.3水動力聚集技術(HydrodinamicFocusing)
是目前認為最為有效的方法,也叫鞘流技術。它利用流體動力學原理,既可保證細胞位于鞘液中心并排成一列通過檢測孔中心或通過激光束中心,又保證它不會返回敏感區,目前許多高級的血液分析儀一般采用此種技術。
3.8其他用于保證計數精確性的技術
3.8.1脈沖編輯功能(PulseEdit)
可防止因細胞未從小孔中心通過而產生的脈沖改變并對其進行技術性修正,以得到準確細胞計數和體積測定結果。
3.8.2三次計數技術或多段計數技術(Voting)
采用同時進行三次計數取平均值的做法或將總體計數時間分為多段進行統計,如果各段之間差異不大,可直接給出準確結果,如果差異稍大則進行提示或報警,如果差異明顯則不給出結果,因而保證了計數結果的質量和準確。
3.8.3重疊校正技術(Coincidence Corretion)
通過儀器的邏輯電路和數學計算以及按照計算公式將重疊校正公式編入儀器的測定程序中,當出現兩個細胞同時通過小孔的現象時,儀器就會很容易進行判斷、運算處理后將結果校正過來。
3.8.4浮動界標技術(Floating Threshold)
為保證血小板計數的準確,浮動界標將根據紅細胞和血小板分布曲線的交界處尋找最低點,將此點作為紅細胞和血小板計數的分界線,這樣可以很好的處理過多小紅細胞對血小板計數的干擾問題。
3.8.5擬合曲線技術(Fitting Curve)
Coulter公司設計的血小板計數范圍是2~20fl,為排除噪音干擾和小紅細胞干擾,根據正常人血小板體積分布呈對數正態分布的理論,通過電子曲線擬合將沒有被計數的大血小板計算在內,得到既無噪音干擾又無小紅細胞影響的準確血小板計數結果。
3.8.6延時計數技術(Extended Count)
當細胞數少于特定值時,儀器自行重復計數,以保證獲取更多的細胞數,以減少統計學誤差得到更加正確的結果和直方圖形。
3.9各種故障處理功能的進展
任何一臺血液分析儀都會有故障,而簡單的故障處理方法和程序將給用戶帶來方便。
3.9.1堵孔的處理
堵孔為最常見原因,在沒有處理程序前,人們是通過毛刷來清洗小孔的。后來儀器設置了自動排堵功能,通過負壓或正壓,使用清洗劑對小孔的內外進行強力沖洗來排除堵孔。后來發展為燃燒電路,對小孔局部增加高電壓,使得堆積在小孔周圍的蛋白質等雜質變質和灼燒,然后用清洗液沖洗干凈。
3.9.2自動報警功能
儀器可在開機或運行期間對儀器本身的溫度、壓力、液流系統、試劑、電子系統、光路系統等各個需要控制的部件進行監控,一旦超過標準或出現故障,儀器可以顯示這個故障和記錄這個故障,并在手冊或軟件中增加排除故障的方法介紹。
3.9.3遠程診斷系統
更加先進的設備可以通過Internet網絡和儀器生產廠家在網絡上建立聯系,可以將你的故障和問題直接傳送到儀器廠家的技術支持部門,由他們在網上對儀器進行診斷,提供解決方案,甚至工程師可以通過網絡遙控的方式直接排除故障。
3.9.4幫助方式
許多儀器設計了很多故障自動診斷和幫助方式。早期的儀器一般是將儀器可能出現的各種故障和解決方法通過用戶手冊的方式提供,目前更先進的方法是儀器可自動提供診斷報警,用符號表達或用文字直接表達,或按幫助鍵后自動列出并提供解決故障的參考方法。而BAYERADVIA120型血液分析儀更將整個操作說明和故障診斷等各項幫助程序存入系統中,可以方便的使用檢索方式或鏈接方式找到各項目地說明和幫助,甚至提供動畫方式對原理和儀器維護進行演示,提供各種散點圖的模式和介紹。
3.10質控程序的進展
血液分析儀需要進行日常質量控制,以監控其測定結果的準確性。早期的血液分析儀一般沒有質控程序,是依靠人工記錄質控數據,人工繪制質控圖。90年代以來由于微機技術的發展,使得包括質控程序在內的許多功能得以在血細胞分析儀上實現。例如浮動均值質控法,自動將符合條件的每20個樣本的MCV、MCH、MCHC數值求出均值并儲存,最后繪制為浮動均值質控圖,如Sebia的 Hemalyser3型就有這個功能。近年來的許多儀器都增加了多種質控程序,例如 ADVIA120型血液分析儀和SYSMEXXE-2100型血液分析儀,可以將日常質控的多達20組的質控數據儲存在機內,或傳入相連的電腦處理,甚至通過網絡直接發送到廠家的服務器,設備廠商可通過網絡直接了解每臺設備每天的質控情況,必要時對用戶進行指導和對儀器進行校正和檢修。
病例分析
3.11儀器校正功能的進展
任何一臺血細胞分析儀都需要校正。最早人們需要通過調整設定域值的輪盤,找到域值曲線最為平坦的部位。隨后改進為根據靶值和測定值人工計算出校正因子,將校正因子輸入儀器,也可以在現有的校正系數上增加或減少一定的百分比?,F行的校正方法更為方便,可直接將靶值輸入儀器,讓儀器測定該校正品后自己計算出校正系數井保存,當然這種儀器也可以通過人工直接調整的方法進行校正。
3.12用戶界面的改進
所謂用戶界面就是儀器的使用方式、可操作的或可看見的顯示界面和程序。最早的儀器幾乎沒有什么復雜功能,需要用機械按鍵的方式選擇白細胞計數還是紅細胞計數,沒有打印和儲存,在電子數碼管內顯示的結果需要手工記錄下來,例如 CoulterZF型。后來有了接觸式按鍵和小型液晶顯示屏以及小熒光屏顯示,使得儀器在功能上和使用程序上有了一定的改觀,可以選擇不同的程序來操作儀器的各種功能和存儲打印結果,如MedonicCA570和 CA610,SwelabAC920等?,F在更有一些儀器采用了觸摸屏控制方式,使得儀器操作界面更加人性化和更加方便,減少了面板表面的各種控制按鍵和附加的專用鍵盤,如日本光電的MEK-6108和MEK-6318,Coulter公司的ACT-DIDD系列儀器,都使用了觸摸式熒光屏控制技術。
現行的儀器則使用了更加先進的操作系統化用戶界面,對儀器的整個操作可以在電腦上進行,或者直接采用WINDOWS的操作系統。儀器的用戶界面更加復雜,功能也更加完善。許多儀器甚至提供中文操作菜單,非常方便國內用戶使用,或連接中文操作系統支持的電腦軟件例如 SYMEXKX21、日本光電MEK-6318型等。
3.13儀器的打印方式
早期的儀器沒有打印機,需人工記錄簡單的測定結果。當儀器的參數越來越多時,儀器開始配備打印機。有內嵌式打印機、外接式卡片式打印機和卷紙式打印機、電腦聯網打印等許多方式,并可以選擇多種打印格式,可將預設的參考值和提示字符以及提示語言同時打印。許多儀器多設有標準的RS-232接口,可將測定結果的數據傳到計算機中心進行處理和打印。有的儀器本身可依靠自帶的硬盤存儲大量的數據和圖形,更多的儀器采用了匹配的電腦系統來存儲患者大量的數據和圖形。
3.14嗜酸細胞、嗜堿細胞提示或計數功能的加入
嗜酸細胞和嗜堿細胞提示功能是在白細胞三分群的基礎上,應用軟件對圖形分析后得到的參數,它一般來講只具有提示含義,例如嗜酸細胞可能高于參考值等。這類儀器的代表產品有CoulterJT-IR。而能夠對嗜酸細胞進行計數的SwelabAC920EO系列則采用特殊試劑將嗜酸細胞保護起來,單獨進行嗜酸細胞計數,這種方法應該是較早實現儀器對嗜酸細胞直接計數的方法之一,比提示性結果更加可靠。當五分類血液分析儀進人實驗室,單獨具有嗜酸細胞功能的儀器才無開發的必要和市場需求。
3.15其他技術的應用
多數現行的血細胞分析儀都有標準計算機接口,可與醫院信息管理系統進行連接;使用軟盤或大硬盤對數據和細胞分析圖形進行儲存和檢索;使用條碼技術對標本進行分類和處理;使用全自動進樣裝置實現全自動化;通過磁卡或條碼技術對試劑進行管理;對血細胞分析項目進行有規律的組合和選擇等。這些技術的應用給當代血細胞分析儀提供了更加方便的使用方式和良好的管理方式?,F代的許多儀器還增加了包括對試劑的管理,試劑消耗、試劑有效期和溫度的管理。
3.16紅細胞分析技術
現行的血細胞分析儀一般可對白細胞進行分群或分類,但是對紅細胞的體積大小和每個紅細胞內血紅蛋白含量的多少進行分析和分群則是更加特殊的技術。早在上世紀80年代開始Technicon公司采用激光分析技術制作的血液分析儀就可以做到這些,目前BAYERADVIA120也是唯一可對紅細胞的體積和色素含量進行分析的儀器。在測定過程中,儀器的高角度散射光可對每個紅細胞內的血紅蛋白含量進行測定低角度散射光可對每個紅細胞的體積大小進行測定,通過這兩個參數組成的矩陣,可以得到紅細胞的九分圖,并可進一步得到每個分布區域內紅細胞的數量和百分比。紅細胞九分圖能夠更好地表達患者紅細胞的體積和色素分布情況,對貧血的診斷和治療有很大的幫助。
值得一提的還有使用UFC板技術的BAYERADVIA120血液分析儀。該板采用集成的液流系統,將多種管道、電磁閥、反應池、電極等全部集成在一個塑料板內,形成儀器的心臟部件,所有試劑、標本、混合、反應都在板中進行,省去了大量管道和體積大的電磁閥和反應杯,所以樣本流動和稀釋過程都可從透明板中看到,是所有血液分析儀中唯一獨創的技術。該集成液流反應板被稱為UFC板,主要在ADVIA120和2120儀器上應用。

 

     由于電子計算機技術的飛速發展,在血液分析儀上也采用了最新技術,其前景是廣闊的,必將提供更準確、更方便、更實用的血液分析儀。
4.細胞分析儀的發展近況和展望
近年來由于電子計算機技術的飛速發展,在血液分析儀上也不斷采用了最新的電子、光學、化學技術,由于臨床工作對于血液細胞分析內容的要求增高,提供更加方便、更加適用、更多功能、更加準確、更加速度和更多參數的血液分析儀,已經是各血液分析儀生產廠商的目標。
4.1血常規檢驗多參數化
近年來許多儀器都在增加新的參數以滿足臨床在診斷和鑒別診斷方面的需求。最早加入并得到公認的參數是紅細胞體積分布寬度(RDW)。目前該參數已經成為許多型號血細胞分析儀的標準參數,在各種貧血的診斷和治療中起著重要作用,而該參數是很難應用人工方法測定的。以后有關血平均小板體積(MPV)、血小板體驗積分布寬度(PDW)、血小板壓積(PCT)、大血小板比率、血紅蛋白濃度分布寬度、異常淋巴細胞提示、幼稚細胞提示等各種參數和功能也不斷的添加到一些品牌的儀器上,目前有的儀器甚至可以提供40~50種測量或計算參數。但很多的新參數目前仍不能應用于臨床,僅限于實驗室或供研究使用。
4.2多功能合成擴展
血細胞分析儀已經不僅僅局限在進行常規血細胞分析,它增加了許多擴展功能。例如將網織紅細胞的計數和分析功能加人其中,例如 BAYERADVLA120;SYSMEXSE-9000/SE-9500/XE-2100;COULTERMAXM/STKS/HMX 型;ABBOTTCELL-DYN3200/3500R/4000;ABX120等,一些儀器另外增加了幼稚細胞分析和有核紅細胞分析功能,例如 SYSMEXSF-3000/SE-9000/SE-9500/XE-2100;BAYETRADVLA120;ABBOTTCELL-DYN/3500/4000等。更有一些儀器把流式細胞分析儀的某些簡單功能進行了合并,這樣在常規血液分析儀上就可以得到某些淋巴細胞亞群的分析結果,例如在COULTERSTKS上可以同時測定CD4TCD8,在ADVLAZ120G型血液細胞分析儀上又將腦脊液的細胞分析功能加人進來,使用特殊的試劑和程度,可對腦脊液中的紅細胞、白細胞和分類進行測定。
4.3檢測速度的提高
許多儀器由于增加了自動進樣系統,使得測定速度加快,已經不滿足于每小時檢測60個標本的需求,一般可以達到每小時80~100個樣品,在不包含網織細胞檢測的情況下,BAYERADVIA120可以達到每小時150個標本。這些儀器都可以在自動成批進樣的同時,隨時插人急診檢驗的標本。
4.4方法的改進和進展
為了達到更加準確的計數和分析結果,血細胞測定和分析的方法已經不局限于某一種單一的方法,如單一的電阻抗法或激光散射法,而是互相結合,在前面的文章中已有介紹。除了在白細胞分類上采用多種處理方法外,在紅細胞和血小板分析上也采用了光學和電阻法結合的處理方法,以期得到更正確的結果。對紅細胞體積進行三維空間分析(3D)對紅細胞進行體積大小和色素含量的分析;對血紅蛋白測定不僅使用比色法,同時還使用激光散射法進行單個紅細胞血紅蛋白量的分析,以盡量減少高WBC、乳糜血、高膽紅素等對血紅蛋白比色的影響等技術的應用。由于方法的改進,這些儀器已經不僅僅采用2~3種試型來完成測定工作,常常是6種以上的試型聯合使用,才能夠適應這些方法,例如 BayerAdvial20型需要多達11種試劑,而這些試劑由于技術含量較高,因此還沒有替代產品。
4.5應用產品的方便性
對于操作者來說儀器最大的優越性還應該體現在操作的方便性和自由性上。許多廠家都考慮到了這上一點。例如可以使用靜脈血液,也可以使用末梢血液;可以在標本量很大的情況下選擇全自動進樣系統,也可使用單獨閉蓋或開蓋取樣系統,要知道閉蓋全自動進樣或單獨進樣對操作者是非常安全的操作方式;或對項目可作適當的組合,以適應臨床及患者的需求,例如操作者可以選擇 CBC方式(僅計數、不分類)、CBD+DIEF方式(計數加分類)、RET方式(網織紅細胞分析)、有核紅細胞分析(NRBC)、幼稚細胞分析等項目,還可將它們任意選或組合;條碼的應用給標本的來源、需要檢測的項目和區分患者,最后根據條碼提供的信息將結果返回到臨床或病人檔案中,為檢驗數據的電子化提供了極大方便,也減少了編號帶來的差錯。上述的許多功能已經在許多新型的高端五分類式血液分析式中得到實現。
4.6產品的系列化
各有實力的公司不斷開發系列化產品以滿足不同類型用戶的需要。例如 COULTER公司早期的S系列〕系列,近期的AC•T系列儀器,有最簡單的AC•T8型只有8個參數到12參數,到含有 18參數三分類的 AC•TDIEF,到具有 5分類的AC•T5-DIEF,甚至還有可增加動物血液分析的型號。日本SYSMEX、美國ABBOTT、日本光電MEK以及ABX都有各種系列化儀器不斷推出,以滿足各種用戶的不同需求。
4.7流水線化
在全自動血液分析儀器的基礎上實現全自動流水線化,是血液分析的又一大飛躍,但這需要雄厚的資金支持。SYSMEX的HST小型血液分析流水線將電腦分析儀、SP-100血片涂片機結合在一起,使血液標本從計數開始自動按程度運行到推片和染色結束,全部自動進行。近年來ABBOTT、COULTER、SYSMEX等許多血液分析儀制造廠商都有類似小型血細胞分析流水線系統推出。

 

     我國國產血細胞計數儀起步早,雖然發展曾經受阻,但近幾年又呈現良好的發展勢頭。
5.國產血細胞計數儀發展情況
我國早在60年代就開始進行血細胞計數儀的研制工作,1965年上海生產了我國的第一代血球計數儀,70年代北京也有簡單的模仿國外品牌的血球計數儀生產,如上海XF503型、北京仿COULTERZF型、南京XF-1型、濟南DXJ-l型等一些廠家早期生產的血球計數儀。這些僅儀器能計數紅細胞和白細胞。隨著改革開放,國內一些廠家與國外合作生產了第二代的血液細胞分析儀,其中最著名的也是應用最為廣泛的當屬ERMAPC-603和PC-604型,該儀器操作簡便,稀釋劑開放。儀器的主要參數有紅細胞、白細胞和血紅蛋白三個參數,而PC-604型在主機的上方增加了特別的計算器,因此可以得到MCV、MCH、MCHC、HCT,并能夠打印結果,此外還有專用于血小板計數的PC-601型血小板計數儀。
從此以后,由于國外各種帶白細胞兩分群和三分群,帶自動稀釋的血球計數儀大量進人中國市場,大大沖擊了國產血球計數儀的地位,同時也由于技術和資金的缺乏,國內生產的血球計數儀沒有得到進一步的發展。開發、研制、設計和生產血液分析儀的能力逐漸下降,人員流失,處于停滯狀態。
近幾年來,國內的某些高新技術行業投資進行第三代,也就是具有18項參數合白細胞三分群功能的血細胞計數儀。目前市場上見到的有南昌特康公司生產的TEK-2000和TEK-3000型;深圳邁瑞公司生產的BC-3000型血細胞計數儀,采用自動稀釋技術,可使用全血和末梢血,全中文化WINDOWS操作界面、中文病人資料管理和中文打印報告,大型液晶顯示屏,具有質控程序和數萬個數據儲存功能,自動清洗和排除堵孔等功能,是國內開發比較早的三分群式血細胞分析儀。其他如桂林百利特3l00、南昌百特HL-2400等型號的三分群式血球計數儀生產和銷售。此外國內廠家也在開始設計和研發五分類式血液分析儀器。期望我國的科技人員和實驗室工作人員能有更好的配合,能向家電業和電腦業一樣,與國際水準接近,生產出具有先進水平的、現代化的血液細胞分析儀器。
6.結束語
目前血細胞分析儀越來越普遍的應用于各級醫院的常規工作中,但是并不是說所有的結果都是準確無誤的。目前在血細胞形態學方面,無論是三分群、五分類還是更多的分類,甚至是具有專門幼稚細胞分析通道的儀器,仍然不能根本解決血液細胞形態學的問題,仍然不能完全以儀器分類結果徹底取代人工分類。此外儀器一些固有的產生誤差的因素還沒有徹底解決,某些影響儀器、計數準確性的個別因素還存在,或某些儀器具有設計上的缺陷和應用上的局限性,因此無論是細胞計數還是多種參數的分析結果仍然會有問題發生。不要總是相信儀器,要認真對待每個實驗樣品和結果,分析判斷這個結果,檢驗工作者要對儀器的性能、質量控制、局限性、常出現的故障,特別對三分群的直方圖和五分類的散點圖有深刻的了解,善于發現問題和解決問題。這一切都有待于通過人們熟練掌握儀器的性能和不斷提高自己的知識水平,通過扎實的顯微鏡下對血細胞形態學認識和臨床檢驗學的基本功來解決問題。
課后總結
三分群血液分析儀的檢測原理
電阻抗法血細胞計數
白細胞五分類法原理
采用 VCS技術
 
采用阻抗、激光散射和熒光染色技術
 
光散射和細胞化學染爭色技術
 
多角度偏振光散射法
血細胞分析儀發展中的技術進步
稀釋技術的進步
 
分析參數的增加
 
血小板計數功能的增加
 
定量部的改進
 
自動取樣技術
 
儀器的清洗技術
 
小孔管技術的改進
 
各種故障處理功能的進展
 
其他用于保證計數精確性的技術
 
質控程序的進展
用戶界面的改進
 
儀器校正功能的進展
儀器的打印方式
 
其他技術的應用
 
紅細胞分析技術
 
血常規檢驗多參數化
血細胞分析儀的發展近況和展望
多功能合成擴展
 
檢測速度的提高
 
方法的改進和進展
 
使用產品的方便性
 
產品系列化
 
流水線化
國產血細胞計數儀發展情況
三代

 

 

成都中醫藥大學附屬醫院檢驗科  張朝明

(來源: 好醫生 )


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