定義
血細胞分析儀是一種高度自動化的臨床檢驗儀器,主要用于對人體血液中的細胞成分進行快速、定量和定性分析。它是現代醫學實驗室進行血常規檢查的核心設備,提供關于紅細胞、白細胞、血小板數量及相關參數的關鍵信息,是疾病診斷、療效觀察和健康篩查的基礎工具。
核心功能與檢測項目
血細胞分析儀主要提供以下三大類血細胞的參數:
紅細胞 (RBC) 相關參數:
紅細胞計數: 單位體積血液中的紅細胞數量。
血紅蛋白濃度: 血液中血紅蛋白的總量,反映攜氧能力。
紅細胞壓積/比容: 紅細胞占全血體積的百分比。
平均紅細胞體積: 單個紅細胞的平均體積大小。
平均紅細胞血紅蛋白含量: 單個紅細胞內所含血紅蛋白的平均量。
平均紅細胞血紅蛋白濃度: 單位體積紅細胞內所含血紅蛋白的平均濃度。
紅細胞體積分布寬度: 反映紅細胞體積大小差異程度的指標(異質性)。
網織紅細胞計數: (部分高端儀器)未成熟紅細胞的數量,反映骨髓造血功能。
白細胞 (WBC) 相關參數:
三分類: 將白細胞粗略分為:淋巴細胞、中間細胞(包括單核細胞、嗜酸性粒細胞、嗜堿性粒細胞)、粒細胞(主要是中性粒細胞)。
五分類: 更精確地將白細胞分為:中性粒細胞、淋巴細胞、單核細胞、嗜酸性粒細胞、嗜堿性粒細胞。
白細胞總數: 單位體積血液中的白細胞總數。
白細胞分類計數:
異常細胞提示/報警: 儀器檢測到幼稚細胞、異型淋巴細胞等異常細胞形態時發出提示。
血小板 (PLT) 相關參數:
血小板計數: 單位體積血液中的血小板數量。
平均血小板體積: 單個血小板的平均體積大小。
血小板壓積: 血小板占全血體積的百分比。
血小板分布寬度: 反映血小板體積大小差異程度的指標。
大型血小板比率: 體積大于正常范圍的血小板所占比例。
工作原理與技術
現代血細胞分析儀主要采用多種物理和化學技術相結合的方式進行分析:
電阻抗法(庫爾特原理):
細胞計數: 脈沖的數量對應通過孔的細胞數量。
細胞體積: 脈沖信號的高度(幅度)與細胞體積成正比(體積越大,電阻變化越大,脈沖越高)。
基本原理: 細胞是相對不良導體。當稀釋的血液細胞懸浮液通過一個微小的孔徑(寶石孔)時,每個細胞通過時會瞬間增加孔內的電阻,產生一個電壓脈沖信號。
測量:
應用: 主要用于紅細胞、血小板計數和體積測定,以及三分類白細胞計數(根據體積大小粗略區分)。
流式細胞術結合光學檢測:
前向散射光: 反映細胞的大小和體積。
側向散射光: 反映細胞內部結構的復雜程度(如核形、顆粒)。
側向熒光: (關鍵用于五分類)細胞經過特殊熒光染料染色后發出的熒光強度,反映細胞的核酸含量(DNA/RNA)、酶活性或其他化學成分。
基本原理: 細胞在鞘液的包裹下單行通過流動池(鞘流技術),被激光束照射。
檢測信號:
應用: 是五分類血細胞分析的核心技術。 通過分析每個細胞的多參數散射光和熒光信號(VCS技術:體積、電導、光散射;或多角度激光散射結合熒光),利用復雜的算法將白細胞精確地分為五類,并能識別一些異常細胞。也常用于網織紅細胞計數(利用熒光染料標記RNA)。
比色法:
基本原理: 血紅蛋白在特定試劑(如氰化高鐵血紅蛋白法或更環保的無氰方法)作用下轉化為穩定的有色衍生物。
測量: 在特定波長下測量該有色溶液的吸光度,其濃度與血紅蛋白濃度成正比。
應用: 專門用于測量血紅蛋白濃度。
其他輔助技術:
射頻電導法: 測量細胞內部化學成分和結構(常與電阻抗法結合用于五分類)。
圖像識別法: (主要在推片染片系統或特定分析模塊)通過數字顯微鏡和AI算法對細胞形態進行自動識別和分類。
工作流程 (典型自動化分析儀)
樣本采集與準備: 采集靜脈血(EDTA抗凝)或末梢血。
進樣: 樣本管放入儀器進樣架或手動吸樣。
混勻與分注: 儀器自動混勻樣本,并將精確體積的血液分注到不同反應池/通道。
稀釋與處理:
用于電阻抗計數的通道:血液被高導電性稀釋液稀釋,并加入溶血劑破壞紅細胞膜(保留白細胞)。
用于血紅蛋白測定的通道:血液被稀釋,加入溶血劑釋放血紅蛋白并進行化學反應。
用于流式細胞術(五分類)的通道:血液被特殊稀釋液稀釋,可能加入多種熒光染料染色不同類型的白細胞。
檢測:
電阻抗通道:細胞懸液通過孔徑,檢測電阻抗信號。
HGB通道:進行比色分析。
流式通道:細胞流經流動池,被激光照射,檢測散射光和熒光信號。
信號處理與分析: 儀器內部的計算機系統對檢測到的所有電信號、光信號進行采集、放大、轉換和分析。利用預設的算法和閾值,計算各種細胞的數量、體積、比例等參數,并進行白細胞分類。
結果輸出與報警:
將計算結果以數字形式顯示或打印報告。
根據設定的規則,對異常結果(如計數過高/過低、參數異常、儀器故障、存在異常細胞形態等)發出警報或提示信息(Flags),提示需要人工復核(顯微鏡檢查血涂片)。
清洗: 自動清洗管路、反應池和檢測部件,防止交叉污染。
分類
按自動化程度:
半自動分析儀:需要手工稀釋樣本,儀器僅完成計數或部分檢測。
全自動分析儀:從進樣(甚至包括條碼識別、自動開蓋)到結果輸出全流程自動化。
按白細胞分類能力:
三分類儀器:區分淋巴、中間、粒三群細胞。
五分類儀器:精確區分中性粒、淋巴、單核、嗜酸、嗜堿五類白細胞。是現代主流。
按檢測速度:
小型/基礎型:適用于標本量小的診所、社區醫院。
中型:適用于一般醫院檢驗科。
高通量/大型:適用于大型醫院中心實驗室或獨立實驗室,具備高速處理能力(>100樣本/小時)和更多自動化功能(如自動推片染片)。
按技術平臺:
以電阻抗法為主(三分類)。
流式細胞術結合多參數檢測(五分類)。
整合圖像識別技術。
臨床意義與應用
疾病篩查: 健康體檢的必查項目。
感染性疾病: 白細胞總數及分類變化(如細菌感染常伴中性粒細胞升高,病毒感染常伴淋巴細胞升高)。
貧血的診斷與分型: 通過RBC、HGB、MCV、MCH、MCHC、RDW等參數判斷貧血是否存在及類型(如小細胞低色素性貧血-缺鐵?大細胞性貧血-巨幼貧?)。
血液系統疾病:
白血病:白細胞顯著增高或降低,出現大量幼稚細胞(儀器會報警)。
血小板減少癥/增多癥。
再生障礙性貧血(全血細胞減少)。
炎癥性疾病: 白細胞、中性粒細胞、CRP(部分儀器可聯檢)等升高。
寄生蟲感染: 嗜酸性粒細胞升高。
出血性疾病: 血小板數量及功能(部分參數如MPV有提示價值)評估。
手術前檢查: 評估凝血功能(血小板)和攜氧能力(紅細胞、血紅蛋白)。
放化療監測: 監測骨髓抑制程度(白細胞、血小板、紅細胞減少)。
療效觀察: 動態監測血象變化評估治療效果。
優點
快速高效: 幾十秒到幾分鐘即可完成一個樣本的數十項參數檢測。
精密度高: 自動化操作減少了人為誤差。
重復性好: 標準化流程保證結果穩定。
參數豐富: 提供大量有價值的細胞參數。
樣本量少: 僅需少量血液。
自動報警: 提示異常結果,引導人工復檢。
局限性與注意事項
形態學局限: 無法完全替代顯微鏡檢查! 對細胞內部細微結構(如核分葉、顆粒特點)、異常細胞形態(如瘧原蟲、幼稚細胞具體階段、異型淋巴細胞形態)的識別能力有限。當儀器報警提示存在異常細胞、血小板聚集、紅細胞凝集、溶血等情況時,必須進行人工血涂片染色鏡檢復核。
干擾因素: 樣本凝集、乳糜血、高膽紅素血癥、冷凝集素、巨大血小板、有核紅細胞等可能干擾計數和分類結果。
成本與維護: 儀器及配套試劑、耗材成本較高,需要專業維護和定期校準。
技術要求: 需要專業技術人員操作、維護、審核結果和判斷是否需要復檢。
發展趨勢
更高通量與集成化: 整合自動推片染片系統,實現血常規+鏡檢復核的全自動化流水線。
更精準的五分類與異常細胞識別: 利用更先進的熒光染料、多激光多角度檢測、AI圖像識別技術提升分類精度和異常細胞檢出能力。
參數擴展: 增加如造血干細胞計數、細胞功能參數等更深入的分析。
床旁檢測: 發展小型化、便攜式的POCT血細胞分析儀,滿足急診、ICU等場景需求。
人工智能應用: AI算法用于結果審核、異常識別、形態學輔助診斷等。
環保與微量化: 使用更環保試劑,減少樣本用量。
總結
血細胞分析儀是現代臨床實驗室不可或缺的基石設備。它通過電阻抗、流式細胞術、比色法等技術,快速、準確地提供血液中紅細胞、白細胞、血小板的豐富參數,為疾病的診斷、鑒別診斷、療效觀察和健康評估提供關鍵依據。然而,必須認識到其對細胞形態學識別的局限性,高度重視儀器報警信息,并及時進行人工顯微鏡復檢,才能確保結果的準確性和可靠性。技術的持續進步正推動血細胞分析朝著更高通量、更精準分類、更智能化和集成化的方向發展。
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