血液细胞分析仪
血液细胞分析仪又叫血细胞分析仪、血球仪、血球计数仪等,是一种医院临床检验医疗器械。
血细胞分析仪又名血球,主要分为全自动或半自动血细胞分析仪,和动物血细胞分析仪,血细胞分析仪下面又分为三分类和五分类血球仪,根据测试项目不一样,又有二十一项,二十二项等不同的分类
基本介绍
- 中文名:血细胞分析仪
- 外文名:Blood cell analyzer
- 分类名称:血细胞分析仪器
- 管理类别:Ⅱ类医疗器械
发展历史
传统的“血液常规”检查包括:白细胞计数和分类计数、红细胞计数、血红蛋白定量4项,以前血常规检验的最原始的手段是通过显微镜人工镜检,完全使用手工方法。随着基础医学的发展,高科学技术的套用,血液细胞分析仪已成为取代镜检进行血常规分析的重要手段,尤其是带分类的血液细胞分析仪。本世纪初,我国的血液分析仪在技术上有了明显的突破,"三分群”的仪器基本达到国外产品的水平。“五分类”仪器也研製成功并逐步普及使用。
20世纪70年代后期,仪器发展到不但可以全细胞成分计数(白细胞计数、红细胞计数、血小板计数)还可根据检测数据分析出细胞形态参数,如红细胞比容(hemtortvalue,HCT)、红细胞平均体积(meancorpuscularvolume,MCV)、红细胞分布宽度(eddllvolumedistributionwidth,RDW)等。由于仪器不仅粒子计数,还有形态分析参数,这类器即改称为血液分析仪。
20世纪80年代,自动白细胞分类计数技术研製成功。原理是按细胞体积大小分成不同的群体,有分为两个群体的,大细胞群相当于中性粒细胞,小细胞群相当于淋巴细胞。有分为三个群体的,大细胞群相当于中性粒细胞,中间细胞群相当于单核细胞、嗜酸性粒细胞、嗜硷性粒细胞,小细胞群相当于淋巴细胞。应该指出这类原理的仪器绝不是根据细胞形态特徵的分类,只是根据细胞体积大小的分群。分群结果只能在血液检查指标大致正常时作为白细胞分类的参考,但白细胞数量高(低)于参考範围、仪器报告的直方图形异常或有报警提示时,均应进一步镜检血图片。
20世纪80年代末利用萤光素染料与网织红细胞内的RNA结合,使网织状结构着染,不同成熟阶段的网织红细胞因RNA量不同,经过雷射束照射被检细胞时,通过雷射折射角与散射角不同,藉此可将网织红细胞分成幼稚、成熟、衰老三群,成为网织红细胞分群。这项检查对于肿瘤化疗、骨髓移植、贫血疗效评估有重要临床意义。
20世纪90年代中期,一个崭新的理念引入血细胞分析,这类血细胞分析仪可同时检测统一标準内的血细胞和血浆内的成分。此类仪器只用20ul末梢血,一分钟内报告15项血细胞指标,三分钟内报告全血C反应蛋白(C-reactionprotein,CRP),对急症的鉴别诊断很有意义。
20世纪80年代,自动白细胞分类计数技术研製成功。原理是按细胞体积大小分成不同的群体,有分为两个群体的,大细胞群相当于中性粒细胞,小细胞群相当于淋巴细胞。有分为三个群体的,大细胞群相当于中性粒细胞,中间细胞群相当于单核细胞、嗜酸性粒细胞、嗜硷性粒细胞,小细胞群相当于淋巴细胞。应该指出这类原理的仪器绝不是根据细胞形态特徵的分类,只是根据细胞体积大小的分群。分群结果只能在血液检查指标大致正常时作为白细胞分类的参考,但白细胞数量高(低)于参考範围、仪器报告的直方图形异常或有报警提示时,均应进一步镜检血图片。
20世纪80年代末利用萤光素染料与网织红细胞内的RNA结合,使网织状结构着染,不同成熟阶段的网织红细胞因RNA量不同,经过雷射束照射被检细胞时,通过雷射折射角与散射角不同,藉此可将网织红细胞分成幼稚、成熟、衰老三群,成为网织红细胞分群。这项检查对于肿瘤化疗、骨髓移植、贫血疗效评估有重要临床意义。
20世纪90年代中期,一个崭新的理念引入血细胞分析,这类血细胞分析仪可同时检测统一标準内的血细胞和血浆内的成分。此类仪器只用20ul末梢血,一分钟内报告15项血细胞指标,三分钟内报告全血C反应蛋白(C-reactionprotein,CRP),对急症的鉴别诊断很有意义。
基本结构
血细胞分析仪(bloodcellanalyzer,BCA)的基本结构主要由机械系统、电学系统和光学系统等构成。
- 机械系统
机械系统包括机械装置(如採样针组件、注射器组件、混匀器、分血器、体积计量管等)和真空泵,以完成样品的抽吸、稀释、传送、混匀和将样品移入相应的检测区,同时液路系统是机械系统的核心部分,主要包括感测器部分、比色池部分、溶血剂加入及混匀部分、稀释部分、体积测量部分、真空部分、压力部分和辅助部分。液路系统执行以下功能: - 为全血、预稀释模式作稀释液準备;
- 血细胞计数及血红蛋白的测量;
- 精确打出稀释液;
- 自动反冲、沖洗、清洗循环;
- 压力真空的控制。
电学系统
电学系统由主电源、主控板、各类电路控制板(功率驱动板、模拟放大板、按键板、记录仪驱动板、体积计量板、开关电源板、电源指示灯板等)、控温系统、显示器、监控和报警系统等组成。
光学系统
光学系统主要由血细胞检测系统和血红蛋白检测系统组成。血细胞检测系统主要有电阻抗检测技术和光散射检测技术两大类。电阻抗检测技术系统由检测器、放大器、甄别器、阈值调节器、检测计数系统和自动补偿装置组成;流式光散射检测技术系统由雷射光源、检测装置和检测器、放大器、甄别器、阈值调节器、检测计数系统和自动补偿装置组成。血红蛋白检测系统由光源、透镜、滤光片、流动比色池和光电感测器等组成。
工作原理
血细胞计数原理
血细胞计数的方法有:电阻抗脉冲法(简称电阻抗法)、光电计数法和雷射计数法。经实践比较,电阻抗法简单实用,被普遍採用。这里我们只介绍电阻抗法血细胞计数的原理。
- 电阻抗脉冲法血细胞计数原理
血细胞是电的不良导体,将血细胞置于电解液中,由于细胞很小,一般不会影响电解液的导通程度。但是,如果构成电路的某一小段电解液截面很小,其尺度可与细胞直径相比拟,那幺当有细胞浮游到此时,将明显增大整段电解液的等效电阻。如果该电解液外接恆流源(不论负载阻值如何改变,均提供恆定不变的电流)则此时电解液中两极间的电压是增大的,产生的电压脉冲信号与血细胞的电阻率成正比。如果控制定量溶有血细胞的电解溶液,使其从小截面通过,即使血细胞顺序通过小截面,则可得到一连串脉冲,对这些脉冲计数,就可求得血细胞数量。由于各种血细胞直径不同,所以其电阻率也不同,所测得的脉冲幅度也不同,根据这一特点就可以对各种血细胞进行分类计数。这就是变阻脉冲法原理。由于电阻型血液细胞分析仪操作简便、快速、分析参数较多、价格便宜,已在国内普遍使用。 - 雷射法血细胞计数原理
血液按一定比例稀释后形成一个极细的液流穿过雷射束,每个血细胞被雷射照射后产生光散射并被光电倍增管接收。细胞的前向角散射与细胞的体积大小有关、侧向角(或高角)散射与细胞的内部结构、颗粒性质等有关,细胞数量则与细胞通过雷射束时光散射的脉冲次数相同。各种检测信号被放大、甄别后经计算机处理可得到各种血细胞的数量和体积大小的平均数、变异係数、占全血体积的百分比及体积大小分布直方图等.血红蛋白测定同电阻型仪器.白细胞可分为三类细胞。雷射型比电阻型仪器稳定,不易受外电场的干扰,但雷射管寿命有限。
血红蛋白测定原理
任何类型的血液分析仪均使被稀释的血液加入溶血剂红细胞溶解,释放的血红蛋白与溶血剂中有关成分结合形成血红蛋白衍生物,进入血红蛋白测试系统,在特定波长下比色,吸光的变化与液体中血红蛋白含量成正比,仪器便可报告其浓度。不同系统血液分析仪配套溶血剂配方不同,形成的血红蛋白衍生物亦不同,吸收光谱各异,但迄今的血细胞分析仪选择使用的方法血红蛋白衍生物最大吸收均接近540nm。这是因为国际血液学标準委员会推荐的氰化高铁血红蛋白HiCN,最大吸收在540nm,校正仪器必须以HiCN值为标準。大多数系列血液分析仪溶血剂内均含有氰化钾,与血红蛋白作用后形成氰化血红蛋白。其特点是显色稳定,最大吸收接近540nm,但吸收光谱与HiCN有所不同,此点在仪器校正时应十分注意。为了减少溶血剂的毒性,避免含氰血红蛋白衍生物检测后的污物处理,近年来,有些血液分析仪使用非氧化血溶剂。实验证明,形成的衍生物与HiCNI吸收光谱相似,检测结果的精确性,準确性达到含有氰化物溶血剂同样水平,既保证了实验质量,又避免了试剂对分析人员的毒性和环境污染。
综合型血液分析仪
此类仪器是多种先进的细胞分析技术的高度综合套用,对血细胞的分析参数更多,结果也更準确。如Coulter VCS血细胞分析仪就採用了体积分析、高频传导和雷射散射等多项技术,Technicon H*3血细胞分析仪则採用了雷射流式细胞分析、细胞化学染色、细胞分光光度术等多项技术。Technicon H*3的分析参数可达四十余项,对红细胞除可作一般分析外尚可对单个细胞内血红蛋白含量、浓度、细胞大小不等、高低色素性变化做出定量描述,而且可测定网织红细胞的数量、形态、体积、血红蛋白含量及浓度等.对白细胞可分出三类5种并提示幼稚细胞数量,还可对核象左移、核象右移、过氧化物酶染色强度作定量描述,而且还能分析淋巴细胞亚群等。
此类综合型仪器的性能代表了当今血液细胞分析仪的最新发展趋势,但价格昂贯,在临床常规血液学检查方面尚难普及。
技术发展
随着各种技术的不断进步以及实验室工作对仪器设备需求的不断增加, 血液细胞分析仪的各项用途和用法也有不断的进展,这首先体现在血液细胞分析仪套用的方便性、準确性和儘可能增加的参数上。
- 血液细胞分析仪稀释技术的进步
早期的血液细胞分析仪一般要求在测定前先进行人工稀释,因此许多操作要求直接取20~40ul 的末梢血加到稀释液中。白细胞稀释比例多在1:251 和1: 501倍,红细胞则需要进行二次稀释, 稀释倍数在6.25~25万倍之间, 然后再将稀释好的标本放入计数杯内进行计数,而且需要在白细胞稀释悬液中加入溶血剂。由于人工稀释费时费力且精确性差,随后的一些血细胞计数仪增加配置了专用的稀释器, 专供该型号的仪器进行机外稀释,这样减少了人工稀释带来的误差和麻烦,提高了效率。然后现代的血细胞分析仪则更加先进,已经将自动稀释技术,自动进样方式全部添加到仪器本体内,即提高了技术含量、取样和稀释的精确度,使得进样的速度和可操作性更加方便,同时使得检测速度加快。 - 血液细胞分析仪参数的增加
前面谈到早期的血液细胞计数仪仅能进行红白细胞计数, 而且是需要通过切换分别进行红白细胞得计数, 所以将其称为血细胞计数器是恰当得。由于血常规检验对血红蛋白测定的需求增加,沙利比色法由于精度和操作不便不能满足临床需求,已经有单独的血红蛋白比色计配备,将加入专用的溶血剂后的样本进行白细胞计数后再将其倒入血红蛋白比色计, 即可得到比色法测定的血红蛋白结果。由于对血红蛋白测定要求的增加,因此在仪器内增加一套比色装置,就可方便的测定血红蛋白。电阻法定细胞数量的同时还可对细胞体积进行测定,因此对红细胞平均体积(MCV)、红细胞压积(HCT)、平均红细胞血红蛋白量(MCH)、平均红细胞血红蛋白浓度(MCHC)测定和计算也成为血球计数仪的标準参数。 - 血液细胞分析仪定量部的改进
仪器为了準确进行细胞计数,除了要準确稀释血液外, 对直接进入计数小孔内的液体量也要进行定量控制,因此血液细胞分析仪对定量部的要求是非常严格的。在血细胞计数仪开始阶段, 人们设计了U型水银管压力计,通过水银的重量和在两个电极间的距离来控制吸入的标本量。后来人们通过两只光电管来了解液体通过一个固定距离所需要的时间和容积来控制标本的吸入量,还有一些公司设计并使用了微量注射器技术以及浮球定量技术来控制计数样本的量。最新的光电计时容量控制技术控制标本进入计数区的量,可以使得进入计数区域的细胞悬液定量更加準确和无污染、同时还可判断小孔是否出现堵塞或半堵塞问题,以及便于维护。 - 血小板计数功能的增加
血小板是血细胞中最小的粒子,早期的血细胞计数仪均不包含血小板计数。60 年代起国外开始研製血小板计数仪,70 年已经有比较成熟的产品,这类仪器一般需使用PRP 血浆进行, 即使用特殊的离心速度将红细胞和白细胞进行沉澱,使上层血浆中儘量保存最为丰富的血小板,然后套用这种PRP 血浆进行血小板计数。 - 自动取样技术
由于血液细胞分析仪需要对全血进行自动取样和稀释, 因此取样量也同样需要精确控制。最初的仪器是需要进行手工取样和稀释的,后来逐渐有了外置式专用取样稀释器。再后来仪器内部设定了内置式负压取样稀释器,根据负压量的大小来吸取血液样品,这对控制负压的精确度要求很高,此外还有微量注射器取样技术,依靠光电管控制血液取样量的技术等。认为採用旋转阀取样技术是比较精确的方法,旋转伐内部有多个按一定体积设计的小孔,当血液进而后,旋转伐从吸入的小孔转向排出的小孔,此时血液不能再进入,而孔内保留的固定量的血液进入仪器的稀释部,然后清洗,再进入下一次循环。许多更加先进的血液细胞分析仪均採用陶瓷製的旋转阀来分配血液标本。
检测範围
白细胞(WBC) | 淋巴细胞百分率(LY%) |
淋巴细胞绝对值(LY#) | 单核细胞百分率(MO%) |
单核细胞绝对值(MO#) | 粒细胞百分率(GR%) |
粒细胞绝对值(GR#) | 血红蛋白(HGB) |
红细胞(RBC) | 红细胞压积(HCT) |
红细胞平均体积(MCV) | 红细胞体积分布宽度标準差(RDW-SD) |
红细胞平均血红蛋白含量(MCH) | 红细胞体积分布宽度变异係数(RDW-CV) |
红细胞平均血红蛋白浓度(MCHC) | 血小板体积分布宽度(PDW) |
血小板(PLT) | 白细胞(WBC)直方图 |
血小板平均体积(MPV) | 红细胞(RBC)直方图 |
血小板压积(PCT) | 血小板(PLT)直方图 |