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血细胞分析仪的发展近况

更新:2008年07月28日 阅读次数: 【字体:
 作者:中国医学科学院中国协和医科大学北京协和医院检验科 张时民
血细胞分析仪的发展已有50年历史了,国内医院应用血细胞分析仪的情况也越来越普及。近年来由于综合性高科技的飞速发展,血细胞分析仪上也不断采用了最新的电子、光学、化学和计算机技术,从而不断满足临床工作对血液细胞分析的要求。提供更加方便适用、更多功能和参数、更加准确、更快速度的血细胞分析仪,已经是各血细胞分析仪生产厂商的目标。一 血细胞分析仪近年来的发展变化1. 血常规检验多参数化近年来许多血细胞分析仪器都在增加新的参数以满足临床在诊断和鉴别诊断方面的需求。最初的血细胞计数仪(Cell Counter)仅仅能够计数红细胞(RBC)和白细胞(WBC),后来又有了血红蛋白(HBG)、血小板(PLT)、红细胞压积(HCT)、平均红细胞体积(MCV)等几个参数。而发展成为血细胞分析仪(Hematology Analyzer)后,又增加了许多分析和计算参数。最早加入到并得到公认的参数是红细胞体积分布宽度(RDW),目前该参数已经成为许多型号血细胞分析仪的标准参数,在各种贫血的诊断和治疗中起着重要作用,而该参数是很难应用人工方法测定的。随后有关平均血小板体积(MPV)、血小板体积分布宽度(PDW)、血小板压积(PCT)、大血小板比率、白细胞三分群、白细胞五分类、血红蛋白浓度分布宽度、异常淋巴细胞提示、幼稚细胞提示等各种参数和功能也不断的添加到一些品牌的仪器上,目前有的仪器甚至可以提供40~50种测量或计算参数。但很多的新参数目前仍不能应用于临床,仅限定在实验室中供研究使用。在美国凡进入临床应用的新的实验参数,需要经过FDA(美国食品和药品管理局)的批准认可,其批准原则是经过多年实验认证,该参数应该是对临床诊断有用的、安全的和高效率的。这个认证是非常严格的,而在我国目前还缺乏这样严格的认证和批准体系。2. 多功能合成扩展血细胞分析仪已经不仅仅局限在进行常规血细胞分析,近年来它增加了许多扩展的功能。例如将网织红细胞(RET)的计数和分析功能加入其中,例如Bayer ADVIA 120型; Sysmex SE-9000/SE-9500/XE-2100型; Coulter MAXM/STKS/ HmX/GEN.S型; Abbott CELL-DYN3200/3500R/4000型等。一些仪器另外增加了幼稚细胞分析和有核红细胞分析功能,甚至对血液细胞中的某些寄生虫进行提示,例如Sysmex SF-3000/SE-9000/SE-9500/XE-2100; Bayer ADVIA 120; Abbott CELL-DYN3500/4000; Coulter HmX/LH750/GEN.S System 2型等。更有一些仪器把流式细胞分析仪的某些功能合并到血细胞分析仪上,这样在进行常规血细胞分析时就可以得到某些淋巴细胞亚群的分析结果,例如在Coulter STKS上可以同时测定CD4和CD8,在Abbott CELL-DYN 4000上可以测定CD3、CD4、CD8和CD61,使得一机两用。3. 检测速度的提高许多仪器由于增加了自动进样系统,测定速度加快,一般可以达到每小时80~100个样品,在不包含网织细胞检测的情况下,Coulter GEN.S System 2型每小时测定105个标本; Bayer ADVIA 120每小时120个标本; 而Sysmex KX-2100可以达到每小时150个标本。这些仪器都可以在自动成批进样的同时,随时插入急诊检验的标本。4. 方法的改进和进展为了做到更加准确的计数和分析、更多的测定和分析参数,血细胞测定和分析的方法已经不局限于某一种单一的方法,如传统的电阻抗法或后来应用的激光散射法,还加了多项技术的相互联合应用。例如在白细胞分类上,各厂家分别采用了不同的方法,Coutler采用了VCS技术,即体积测量、射频高频传导性和激光散射技术; Sysmex则采用了直流电阻抗(DC)与射频(RF)和特殊细胞染色技术; Bayer公司的ADVIA120则采用激光散射和细胞化学(过氧化酶和嗜碱细胞染色)技术; 而Abbott是采用多角度偏振光散射(MAPSS)技术对白细胞进行分析。除了在白细胞分类上采用多种处理方法外,在红细胞和血小板分析上也采用了光学和电阻法结合的处理方法,以期得到更正确的结果; 对红细胞体积进行三维空间分析(3D),体积大小和色素含量的分析; 对血红蛋白测定不仅使用比色法,同时还使用激光散射法进行单个红细胞血红蛋白量的分析,以尽量减少高WBC、乳糜血、高胆红素等对HBG比色的影响。由于方法的改进,这些仪器已经不仅仅采用2~3种试剂来完成测定工作,常常是6种以上的试剂联合使用,才能够适应方法的要求,例如Bayer ADVIA120型需要多达11种试剂,而这些试剂由于技术含量较高,专用性强,各厂家产品之间不能混用,生产技术要求高,因此国内还没有替代产品出现。5. 应用的方便性对于操作者来说,仪器最大的优越性还应该体现在操作的方便性和灵活性上。许多厂家都考虑到了这一点。例如可以使用静脉或末稍血液; 可以在标本量很大的情况下选择全自动进样系统,也可使用单独闭盖或开盖取样系统(闭盖全自动进样或单独进样对操作者是非常安全的操作方式); 对项目可作适当的组合,以适应临床及患者的需求,例如操作者可以选择CBC方式(仅含细胞计数、不分类)、CBC+DIFF方式(计数加分类)、RET方式,可将它们任意单选或组合; 条码的应用给标本编号提供了方便,仪器通过自动扫描条码,来鉴别标本的来源、需要检测的项目和区分患者,最后根据条码提供的信息将结果返回到临床或病人档案中,为检验数据的电子化提供了极大方便,也减少了编号带来的差错。上述的许多功能已经在许多新型的高级五分类式血细胞分析仪中得到实现。二 血细胞分析仪产品的系列化和流水线化1. 产品的系列化各有实力的公司不断开发系列化产品以满足不同类型用户的需要。例如Coulter公司的ACT系列仪器,有最简单的ACT 8型只有8个参数到12参数,到也有18参数三分类的ACT DIFF,亦有5分类的ACT 5-DIFF,甚至还有可增加动物血液分析的型号。Sysmex的多种系列化仪器如SE系列、K系列、F系列等在我国也很常见。此外Abbott、ABX、日本光电、Swelab等公司都有各种系列化仪器不断推出,以满足各种需求。2. 流水线化在全自动血液分析仪器的基础上实现全自动流水线化,是血液分析的又一大飞跃,但这需要雄厚的资金支持。所谓流水线化即是将血液常规分析中的所有步骤和项目进行系统性联合,将血液常规分析、网织红细胞分析、血片的制备(选择、涂片、编号、染色、干燥)等系列步骤通过仪器自动完成。这种流水线可以将具有不同功能的单个设备用自动传送系统连接在一起,例如Sysmex的HST型小型流水线血液分析仪将电脑控制终端、SE-9000血细胞分析仪、R-3000网织细胞分析仪、SP-100血片涂片机连结在一起,使血液标本从计数开始自动按程序运行到推片和染色结束,全部自动进行。而现在许多仪器已经合并了网织红细胞分析功能,因此只有电脑控制台、血液分析仪主机、涂片染片机,如Coulter LH700系列。近年来Abbott、ABX都有类似小型血细胞分析流水线系统推出。流水线系统的优势在于极大地减少了人工劳动的强度,加快了标本的处理速度,同时使得许多操作更加标准化和减少了操作者之间的个体差异。例如制作血涂片的过程可以根据仪器测定的红细胞参数和设定条件来智能化地决定该患者血涂片的制作要求,如果细胞数量少,涂片机会调整制片的角度,制作较厚的血涂片,细胞数量较多则选择制作比较薄的血涂片,这样可以更方便阅片医师的显微镜检查工作。染色条件由于设定非常精确,因此染色效果非常一致,颜色和效果可以满足临床阅片的要求。流水线系统最为重要的部分是计算机控制系统,因为整个流程是在它的控制下运行的,而系统中的“规则”是非常重要的一个软件环节。所谓规则就是来自仪器和专家经验的综合,这些“规则”将被存储在计算机内,凡不符合规则的标本将被筛选出来。例如白细胞计数高于或低于多少,直方图或散点图那个区域出现异常信号,则该标本应该被制作涂片,需要进行显微镜检查; 那个标本的红细胞或血红蛋白低于多少、直方图或散点图有何改变,该标本需要自动进行网织红细胞分析和涂片检查等。这些规则需要来自很多经验的积累和各方面专家的意见。笔者最近了解到Coulter LH系列的规则(Rule Systems)可达到85项,凡通过规则的标本可以不需要显微镜检查,这样的标本占70%以上,而未通过规则的标本占24%~30%,经过人工显微镜检查,基本上无假阴性问题。笔者曾经在日本一所著名的大学医院参观,该实验室的自动化流水线大得惊人,从病人抽血取样开始,所有病人标本都粘贴上条码,通过条码与医院信息系统中的信息进行连接,由此可以知道该患者的基本情况和需要进行何种实验。标本首先进入实验室前处理设备,该设备可自动对血标本进行分检,自动离心,然后在充满整个实验室的连接轨道上进行传送,血标本根据条码上的各种信息走到相应的设备上自动取样和测定。实验需要血清标本的,系统可将标本进行离心,然后自动分配血清标本到专用试管内并加上条码标签。例如抗凝血标本进入血液分析子流水线进行常规血液学实验; 血清标本则进入血液化学分析设备进行血糖、肝肾功能实验; 进入免疫分析仪器或激素测定仪器进行相关的实验。在这里基本上没有各种专业的分工,所有设备都集中在一个很大的实验室内进行,标本从总流水线进入各个子流水线系统再具体进入每个测定单元,都是在计算机系统控制下精确运行的。测定后的标本(包括血液、凝血、生化、免疫各种实验)自动盖好盖子和贴上标签,自动进入大型冰箱内储存,如果需要复检,只需要在计算机上敲入该标本编码,则该标本会自动传输出来。各种仪器测定的结果经过网络传入终端设备,由实验室医生核定签发后,经过医院网络进入医生诊室和电子病历。整个实验室只有20余个工作人员,而在前台抽血或接收标本一般工作人员与在后台签发报告和进行形态学检查的专业检验医师,专家占很大比例,而真正在操作机器的技师则很少。实验室前处理设备和连接轨道以及电脑控制系统是实现实验室全自动化的关键,目前我国还没有那家医院有能力或资金支持建立这样的全自动流水线实验室操作系统。三 国产血细胞计数仪发展情况我国早在20世纪60年代就开始进行血细胞计数仪的研制工作,1965年上海生产了我国的第一代血球计数仪,70年代北京也有简单的血球计数仪生产,笔者保存的就有上海XF503型、北京生化仪器厂的 ZF型、南京XF-1型、济南DXJ-1型等一些厂家早期生产的血球计数仪资料,从介绍和照片看都属于仅能计数RBC和WBC的仪器。随着改革开放的开始,国内一些厂家与国外合作生产了第二代的血液细胞分析仪,其中最著名的也是应用最为广泛的当属ERMA PC-603和PC-604型,前者主要参数有RBC、WBC和HBG三个参数,后者增加了一个计算器,还可以得到MCV、HCT、MCH、MCHC和打印功能。以后,由于国外各种带白细胞两分类和三分类,带自动稀释的仪器大量进入中国市场,大大冲击了国产细胞分析仪的地位,同时也由于技术和资金的缺乏,国内生产的细胞分析仪没有得到进一步的发展,开发、研制。设计和生产血液分析仪的能力逐渐下降、人员流失,处于停滞状态。近两三年来,国内的某些高新技术行业投资生产第三代,也就是具有18项参数含白细胞三分类功能的血细胞分析仪。目前见到的有TECOM公司生产的TEK-2000型,它采用自动稀释技术,可使用静脉血或末梢血、检测速度为每小时60个标本、全中文化WINDOWS操作界面,大型液晶显示屏,具有质控程序和系统故障诊断程序,可储存200万个测定数据(含直方图),提供多种打印格式,使用方便,为国产化血液分析仪开了一个好头。其他厂家也在设计和开发类似的仪器甚至五分类的仪器。期望我国的科技人员和实验室工作人员能有更好的配合,能向家电业和电脑业一样,与国际水准接近,生产出具有先进水平的、现代化的血液细胞分析仪器。四 结束语本文介绍了最新的血细胞分析仪的进展,供参考。虽然血细胞分析仪越来越普遍的应用于各级医院的常规检验中,但是并不是说所有的结果都是准确无误的,目前在血细胞形态学方面,无论是五分类还是更多的分类,仍然不能根本解决血液细胞形态学的问题,不能完全以仪器分类结果彻底取代人工分类。此外仪器一些固有的产生误差的因素还存在,影响仪器计数准确性的少数因素还存在,某些仪器具有的缺陷和局限性还存在,因此仍然会有问题发生。不要完全相信仪器,要认真对待每个实验样品和结果,这一切都有待于我们在熟练掌握了解仪器的性能和不断提高自己的知识水平上,通过扎实的的临床检验学基本功来解决。
关键词:分析仪
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