基本介紹
- 中文名：血細胞分析儀
- 外文名：Blood cell analyzer
- 分類名稱：血細胞分析儀器
- 管理類別：Ⅱ類醫療器械
發展歷史,基本結構,工作原理,血細胞計數原理,血紅蛋白測定原理,綜合型血液分析儀,技術發展,檢測範圍,
發展歷史
傳統的“血液常規”檢查包括：白細胞計數和分類計數、紅細胞計數、血紅蛋白定量4項，以前血常規檢驗的最原始的手段是通過顯微鏡人工鏡檢，完全使用手工方法。隨著基礎醫學的發展，高科學技術的套用，血液細胞分析儀已成為取代鏡檢進行血常規分析的重要手段，尤其是帶分類的血液細胞分析儀。本世紀初，我國的血液分析儀在技術上有了明顯的突破，"三分群”的儀器基本達到國外產品的水平。“五分類”儀器也研製成功並逐步普及使用。
20世紀70年代後期，儀器發展到不但可以全細胞成分計數（白細胞計數、紅細胞計數、血小板計數)還可根據檢測數據分析出細胞形態參數，如紅細胞比容(hemtortvalue，HCT)、紅細胞平均體積(meancorpuscularvolume，MCV)、紅細胞分布寬度(eddllvolumedistributionwidth，RDW)等。由於儀器不僅粒子計數，還有形態分析參數，這類器即改稱為血液分析儀。
20世紀80年代，自動白細胞分類計數技術研製成功。原理是按細胞體積大小分成不同的群體，有分為兩個群體的，大細胞群相當於中性粒細胞，小細胞群相當於淋巴細胞。有分為三個群體的，大細胞群相當於中性粒細胞，中間細胞群相當於單核細胞、嗜酸性粒細胞、嗜鹼性粒細胞，小細胞群相當於淋巴細胞。應該指出這類原理的儀器絕不是根據細胞形態特徵的分類，只是根據細胞體積大小的分群。分群結果只能在血液檢查指標大致正常時作為白細胞分類的參考，但白細胞數量高(低)於參考範圍、儀器報告的直方圖形異常或有報警提示時，均應進一步鏡檢血圖片。
20世紀80年代末利用螢光素染料與網織紅細胞內的RNA結合，使網織狀結構著染，不同成熟階段的網織紅細胞因RNA量不同，經過雷射束照射被檢細胞時，通過雷射折射角與散射角不同，藉此可將網織紅細胞分成幼稚、成熟、衰老三群，成為網織紅細胞分群。這項檢查對於腫瘤化療、骨髓移植、貧血療效評估有重要臨床意義。
20世紀90年代中期，一個嶄新的理念引入血細胞分析，這類血細胞分析儀可同時檢測統一標準內的血細胞和血漿內的成分。此類儀器只用20ul末梢血，一分鐘內報告15項血細胞指標，三分鐘內報告全血C反應蛋白(C-reactionprotein，CRP)，對急症的鑑別診斷很有意義。
20世紀80年代，自動白細胞分類計數技術研製成功。原理是按細胞體積大小分成不同的群體，有分為兩個群體的，大細胞群相當於中性粒細胞，小細胞群相當於淋巴細胞。有分為三個群體的，大細胞群相當於中性粒細胞，中間細胞群相當於單核細胞、嗜酸性粒細胞、嗜鹼性粒細胞，小細胞群相當於淋巴細胞。應該指出這類原理的儀器絕不是根據細胞形態特徵的分類，只是根據細胞體積大小的分群。分群結果只能在血液檢查指標大致正常時作為白細胞分類的參考，但白細胞數量高(低)於參考範圍、儀器報告的直方圖形異常或有報警提示時，均應進一步鏡檢血圖片。
20世紀80年代末利用螢光素染料與網織紅細胞內的RNA結合，使網織狀結構著染，不同成熟階段的網織紅細胞因RNA量不同，經過雷射束照射被檢細胞時，通過雷射折射角與散射角不同，藉此可將網織紅細胞分成幼稚、成熟、衰老三群，成為網織紅細胞分群。這項檢查對於腫瘤化療、骨髓移植、貧血療效評估有重要臨床意義。
20世紀90年代中期，一個嶄新的理念引入血細胞分析，這類血細胞分析儀可同時檢測統一標準內的血細胞和血漿內的成分。此類儀器只用20ul末梢血，一分鐘內報告15項血細胞指標，三分鐘內報告全血C反應蛋白(C-reactionprotein，CRP)，對急症的鑑別診斷很有意義。
基本結構
血細胞分析儀(bloodcellanalyzer，BCA)的基本結構主要由機械系統、電學系統和光學系統等構成。
- 機械系統
機械系統包括機械裝置(如採樣針組件、注射器組件、混勻器、分血器、體積計量管等)和真空泵，以完成樣品的抽吸、稀釋、傳送、混勻和將樣品移入相應的檢測區，同時液路系統是機械系統的核心部分，主要包括感測器部分、比色池部分、溶血劑加入及混勻部分、稀釋部分、體積測量部分、真空部分、壓力部分和輔助部分。液路系統執行以下功能： - 為全血、預稀釋模式作稀釋液準備；
- 血細胞計數及血紅蛋白的測量；
- 精確打出稀釋液；
- 自動反衝、沖洗、清洗循環；
- 壓力真空的控制。
電學系統
電學系統由主電源、主控板、各類電路控制板(功率驅動板、模擬放大板、按鍵板、記錄儀驅動板、體積計量板、開關電源板、電源指示燈板等)、控溫系統、顯示器、監控和報警系統等組成。
光學系統
光學系統主要由血細胞檢測系統和血紅蛋白檢測系統組成。血細胞檢測系統主要有電阻抗檢測技術和光散射檢測技術兩大類。電阻抗檢測技術系統由檢測器、放大器、甄別器、閾值調節器、檢測計數系統和自動補償裝置組成；流式光散射檢測技術系統由雷射光源、檢測裝置和檢測器、放大器、甄別器、閾值調節器、檢測計數系統和自動補償裝置組成。血紅蛋白檢測系統由光源、透鏡、濾光片、流動比色池和光電感測器等組成。
工作原理
血細胞計數原理
血細胞計數的方法有：電阻抗脈衝法(簡稱電阻抗法)、光電計數法和雷射計數法。經實踐比較，電阻抗法簡單實用，被普遍採用。這裡我們只介紹電阻抗法血細胞計數的原理。
- 電阻抗脈衝法血細胞計數原理
血細胞是電的不良導體，將血細胞置於電解液中，由於細胞很小，一般不會影響電解液的導通程度。但是，如果構成電路的某一小段電解液截面很小，其尺度可與細胞直徑相比擬，那么當有細胞浮游到此時，將明顯增大整段電解液的等效電阻。如果該電解液外接恆流源(不論負載阻值如何改變，均提供恆定不變的電流)則此時電解液中兩極間的電壓是增大的，產生的電壓脈衝信號與血細胞的電阻率成正比。如果控制定量溶有血細胞的電解溶液，使其從小截面通過，即使血細胞順序通過小截面，則可得到一連串脈衝，對這些脈衝計數，就可求得血細胞數量。由於各種血細胞直徑不同，所以其電阻率也不同，所測得的脈衝幅度也不同，根據這一特點就可以對各種血細胞進行分類計數。這就是變阻脈衝法原理。由於電阻型血液細胞分析儀操作簡便、快速、分析參數較多、價格便宜，已在國內普遍使用。
血紅蛋白測定原理
任何類型的血液分析儀均使被稀釋的血液加入溶血劑紅細胞溶解，釋放的血紅蛋白與溶血劑中有關成分結合形成血紅蛋白衍生物，進入血紅蛋白測試系統，在特定波長下比色，吸光的變化與液體中血紅蛋白含量成正比，儀器便可報告其濃度。不同系統血液分析儀配套溶血劑配方不同，形成的血紅蛋白衍生物亦不同，吸收光譜各異，但迄今的血細胞分析儀選擇使用的方法血紅蛋白衍生物最大吸收均接近540nm。這是因為國際血液學標準委員會推薦的氰化高鐵血紅蛋白HiCN，最大吸收在540nm，校正儀器必須以HiCN值為標準。大多數系列血液分析儀溶血劑內均含有氰化鉀，與血紅蛋白作用後形成氰化血紅蛋白。其特點是顯色穩定，最大吸收接近540nm，但吸收光譜與HiCN有所不同，此點在儀器校正時應十分注意。為了減少溶血劑的毒性，避免含氰血紅蛋白衍生物檢測後的污物處理，近年來，有些血液分析儀使用非氧化血溶劑。實驗證明，形成的衍生物與HiCNI吸收光譜相似，檢測結果的精確性，準確性達到含有氰化物溶血劑同樣水平，既保證了實驗質量，又避免了試劑對分析人員的毒性和環境污染。
綜合型血液分析儀
此類儀器是多種先進的細胞分析技術的高度綜合套用，對血細胞的分析參數更多，結果也更準確。如Coulter VCS血細胞分析儀就採用了體積分析、高頻傳導和雷射散射等多項技術，Technicon H*3血細胞分析儀則採用了雷射流式細胞分析、細胞化學染色、細胞分光光度術等多項技術。Technicon H*3的分析參數可達四十餘項，對紅細胞除可作一般分析外尚可對單個細胞內血紅蛋白含量、濃度、細胞大小不等、高低色素性變化做出定量描述，而且可測定網織紅細胞的數量、形態、體積、血紅蛋白含量及濃度等.對白細胞可分出三類5種並提示幼稚細胞數量，還可對核象左移、核象右移、過氧化物酶染色強度作定量描述，而且還能分析淋巴細胞亞群等。
此類綜合型儀器的性能代表了當今血液細胞分析儀的最新發展趨勢，但價格昂貫，在臨床常規血液學檢查方面尚難普及。
技術發展
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， 血液細胞分析儀的各項用途和用法也有不斷的進展，這首先體現在血液細胞分析儀套用的方便性、準確性和儘可能增加的參數上。
- 血液細胞分析儀稀釋技術的進步
早期的血液細胞分析儀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， 然後再將稀釋好的標本放入計數杯內進行計數，而且需要在白細胞稀釋懸液中加入溶血劑。由於人工稀釋費時費力且精確性差，隨後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。然後現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，即提高了技術含量、取樣和稀釋的精確度，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。 - 血液細胞分析儀參數的增加
前面談到早期的血液細胞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得計數， 所以將其稱為血細胞計數器是恰當得。由於血常規檢驗對血紅蛋白測定的需求增加，沙利比色法由於精度和操作不便不能滿足臨床需求，已經有單獨的血紅蛋白比色計配備，將加入專用的溶血劑後的樣本進行白細胞計數後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。由於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。 - 血液細胞分析儀定量部的改進
儀器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內的液體量也要進行定量控制，因此血液細胞分析儀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入的標本量。後來人們通過兩隻光電管來了解液體通過一個固定距離所需要的時間和容積來控制標本的吸入量，還有一些公司設計並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，以及便於維護。 - 自動取樣技術
由於血液細胞分析儀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，後來逐漸有了外置式專用取樣稀釋器。再後來儀器內部設定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。認為採用旋轉閥取樣技術是比較精確的方法，旋轉伐內部有多個按一定體積設計的小孔，當血液進而後，旋轉伐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，然後清洗，再進入下一次循環。許多更加先進的血液細胞分析儀均採用陶瓷製的旋轉閥來分配血液標本。
