第12章 血液分析技术和相关仪器

第十二章 血液分析技术与相关仪器,血液生命之河,维持人体正常生理活动的重要物质机体生理和病理的变化，必将引起血液组分（血细胞、凝血因子等）的改变和血液物理性状（粘滞性、细胞变形能力）的改变。即时的发现以上变化，可为临床诊疗活动提供重要依据。 -血液分析仪器的功能,血液分析技术与相关仪器,血液分析仪器是临床实验室最常用的分析仪器，包括：血细胞分析仪血液凝固分析仪血液流变学分析仪,总目录,第一节 血细胞分析仪第二节 血液凝固分析仪第三节 血液流变学分析仪,第一节 血细胞分析仪教学要求,掌握血细胞分析仪的概念、库尔特原理、仪器的基本结构。熟悉联合检测型血细胞分析仪器的检测原理，网织红细胞检测原理，血红蛋白检测原理、仪器性能评价和维护。了解血细胞分析仪的分类、性能指标、常见故障和排除及进展。,本节目录,第一节 目录,一、血细胞分析仪概述二、仪器分型检测原理基本结构三、仪器的性能指标、评价与调校四、仪器的维护与常见故障五、仪器的进展与应用展望 思考题,一、血细胞分析仪概述,血细胞分析仪(Blood cell analyzer,BCA)是指对一定体积全血内血细胞异质性进行自动分析的临床检验常规仪器。又称血细胞自动计数仪(ABCC)、血液学自动分析仪(AHA)。ABCC代表早期的低档次BCA，AHA外延过大。,返回本节目录,一、血细胞分析仪概述,发 展 史 手工计数仪器简单计数W两分群B三分群C五分群 五分群网织红,返回本节目录,一、血细胞分析仪发展历程,20世纪40年代末， 电阻抗法微粒子计数专利50年代， Coulter Model A型用于临床60年代， 测定参数达7项70年代， 全血细胞计数（CBC）80年代， 双通道、白细胞23分群、五分群90年代以来，多功能、多参数、流水线,返回本节目录,二、仪器分型检测原理基本结构,（一）血细胞分析仪分型按自动化程度（半、全、站）按检测原理（电、光、联）按对白细胞的分类水平（二、三、五）,返回本节目录,二、仪器分型检测原理基本结构,血细胞与等渗的电解质溶液相比为相对的不良导体电阻值大于稀释液的电阻值当细胞通过检测器微孔的孔径感受区时，在内外电极之间恒流源电路上，电阻值瞬间增大，产生一个电压脉冲信号（欧姆定律：U=IR）产生的脉冲信号数，等于通过的细胞数，脉冲信号幅度大小与细胞体积大小成正比,(二)电阻抗法血细胞检测原理（库尔特原理）,返回本节目录,电 阻 抗 法 血 细 胞 检 测 原 理,二、仪器分型检测原理基本结构,返回本节目录,1.电阻抗法中白细胞的检测（不同白细胞有不同体积范围，体积不同电压脉冲的幅度不同）,二、仪器分型检测原理基本结构,返回本节目录,2.红细胞和血小板的检测,红细胞和血小板共用一个小孔管，正常人红细胞体积和血小板体积间有一个明显界限，血小板计数准确容易,CPU对血小板和红细胞分布图进行判断,二、仪器分型检测原理基本结构,返回本节目录,2.红细胞和血小板的检测（异常细胞）,浮动界标,二、仪器分型检测原理基本结构,返回本节目录,（三）联合检测型原理,主要体现在白细胞分类，实质是选用较特异的方法将血中含量较少的嗜酸、嗜碱性粒细胞检出，发现异常细胞。共有特点是：均使用了鞘流技术（使单个细胞逐一通过检测孔）,二、仪器分型检测原理基本结构,返回本节目录,1.容量、电导、光散射检测技术（ VCS检测技术）,光散射,电导性,电阻抗,每个细胞接受三维分析定义到三维散点图的相应位置,二、仪器分型检测原理基本结构,返回本节目录,体积(volume，V) 电阻抗原理测定细胞体积和数量（体积越大电阻越大，电压脉冲幅度越强）电导性(conductivity，C) 高频电磁探针，测量细胞内部结构，细胞内核浆比例光散射(scatter，S)细 胞内粗颗粒的光散射强 度要比细颗粒更强 检测原理：每个细胞的以上三个参数都不一样，同一类细胞有相同的数值范围。即可将细胞分类，并统计每一类细胞数目及其他参数。,二、仪器分型检测原理基本结构,返回本节目录,2. 光散射与细胞化学联合检测技术,这类仪器是应用激光散射（散射光强度不同区分白细胞和其他细胞）与细胞化学染色技术（不同白细胞过氧化酶活性不同）对白细胞进行分类计数。,二、仪器分型检测原理基本结构,返回本节目录,高角度前向散射光：细胞核及颗粒的信息低角度前向散射光：细胞大小的信息,结合细胞化学染色技术对 白细胞进行分 类计数,二、仪器分型检测原理基本结构,返回本节目录,3.多角度激光散射联合检测技术,基本原理是：基于细胞大小、折射率、核形、核浆比值、以及颗粒性质等，均可影响不同角度下的散射光强度不同白细胞在以上几个方面完全一致的几率很 小，从而对白细胞进行分类,二、仪器分型检测原理基本结构,返回本节目录,4.电阻抗、射频与细胞化学联合,这类仪器是利用电阻抗、射频这一成熟细胞计数技术结合细胞化学技术，通过4个不同的检测系统对白细胞、幼稚细胞进行分类和计数。嗜酸性粒细胞检测系统嗜碱性粒细胞检测系统淋巴、单核和粒细胞检测系统幼稚细胞检测系统,二、仪器分型检测原理基本结构,返回本节目录,白细胞分类散射图,联合使用多项技术(流式、激光、射频、电导、电阻抗、细胞化学染色)同时分析一个细胞，综合分析实验数据，从而得出较为准确的白细胞“五分群”结果。,二、仪器分型检测原理基本结构,返回本节目录,（四）网织红细胞检测原理,网织红细胞中含嗜碱性物质RNA，在活体状态下与特殊的荧光染料结合激光激发的荧光强度与RNA含量成正比用流式细胞术检测 网织红细胞大小和 RNA含量及血红蛋 白的含量,二、仪器分型检测原理基本结构,返回本节目录,细胞与试剂反应前后的变化（荧光强度差异）,反应前,反应后,二、仪器分型检测原理基本结构,返回本节目录,荧光(RNA)强度,Reticulocytes,PLT,RBC,WBC,前向散射光(细胞大小),血细胞分析仪网织红细胞成熟度分类,二、仪器分型检测原理基本结构,返回本节目录,（五）血红蛋白测定原理,除干式、无创型外，各型BCA对血红蛋白测定都采用光电比色原理血细胞悬液中加入溶血剂后，红细胞溶解释放出血红蛋白，后者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特定波长(530550nm)下进行光电比色,二、仪器分型检测原理基本结构,返回本节目录,（六）仪器基本结构,机械系统电学系统血细胞检测系统血红蛋白测定系统计算机键盘控制系统,二、仪器分型检测原理基本结构,返回本节目录,1.机械系统 包括机械装置（如全自动有进样针、分血器、稀释器、混匀器、定量装置等）和真空泵，以完成样本的定量吸取、稀释、传送、混匀，以及将样本移入各种参数的检测区,二、仪器分型检测原理基本结构,返回本节目录,2.电学系统 包括主电源、电压元器件、控温装置、自动真空泵电子控制系统，以及仪器的自动监控、故障报警和排除等,二、仪器分型检测原理基本结构,返回本节目录,3.血细胞检测系统 国内常用的血细胞分析仪，使用的检测技术可分为电阻抗检测技术和光散射检测技术两大类,二、仪器分型检测原理基本结构,返回本节目录,电阻抗检测技术：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：由激光光源、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,二、仪器分型检测原理基本结构,返回本节目录,4.血红蛋白测定系统 由光源、透镜、滤光片、流动比色池和光电传感器等组成。 5.计算机和键盘控制系统,二、仪器分型检测原理基本结构,返回本节目录,三、仪器的性能指标、评价与调校,（一）血细胞分析仪的性能指标 1.测试参数 2.细胞形态学分析 3.测试速度 4.样本量 5.精密度与示值范围 6.打印,返回本节目录,（二）血细胞分析仪的评价,ICSH公布了电子血细胞分析仪的评价方案：在细胞计数、血红蛋白测定方面，要评价仪器测试样本的总变异、携带污染率、线性范围、可比性和准确性等International Committee for Standardization in Hematology 国际血液标准化委员会,三、仪器的性能指标、评价与调校,返回本节目录,（三）血细胞分析仪的调校,出厂前已经过厂方技术鉴定合格，但由于运输振动或因故障维修后或长时间停用后再启用等原因，以及正常使用半年以上或认为有必要时，都必须对仪器进行调校及性能测试，这对了解仪器性能，发现问题，确保检验质量有重要意义,三、仪器的性能指标、评价与调校,返回本节目录,四、仪器的维护与常见故障,（一）仪器的维护 1.安装： 洁净的环境、稳定的电源、可靠的接地、适宜的温度和湿度是保证BCA正常工作的前提。,返回本节目录,2.维护：良好的工作环境是仪器正常工作的前提，精心细致的维护是仪器处于良好工作状态的保证。做好仪器的维护保养，有助于提高仪器测量的准确性，减少故障的发生，延长仪器的使用寿命。,四、仪器的维护与常见故障,返回本节目录,检测器的维护 采血顺利防止纤维丝堵孔关机前对检测器的微孔进行清理冲洗计数期间，及时按 “反冲”键，冲掉沉积变性的蛋白质定期卸下检测器，用5%次氯酸钠浸泡清洗,四、仪器的维护与常见故障,返回本节目录,管路的维护(清洁、疏通),四、仪器的维护与常见故障,返回本节目录,机械传动部位的维护（润滑、紧固）,四、仪器的维护与常见故障,（二）常见故障,目前大多数BCA都具有有自我诊断功能，有故障发生时，内置电脑的错误检查功能显示出“错误信息”，并伴有报警声 ，有的还有错误代码,四、仪器的维护与常见故障,返回本节目录,1.开机时的常见故障（电源、保险、开关失灵）2.测试过程中常见的错误信息 其中检测器的微孔堵塞是影响检验结果准确性最常见的原因。根据微孔堵塞的程度，将其分为完全堵孔和不完全堵孔两种。,四、仪器的维护与常见故障,返回本节目录,五、血细胞分析仪的进展,仪器测试原理的不断创新（微波辐射检测等） 白细胞分类的改进（二、三 、五） 红细胞和血小板计数原理的改进 新血细胞分析参数的出现各种特殊技术的应用仪器自动化水平的提高无创型全血细胞分析仪的研究,返回本节目录,红细胞和血小板计数原理的改进,二维激光散射法测定红细胞和血小板 （根据散射光强度区分小红细胞和血小板）,克服了电阻抗法（浮动标界技术）在病理情况下测定MCH、MCHC结果不准及血小板计数精确性较差的缺点,五、血细胞分析仪的进展,返回本节目录,重点回顾,1.BCA的概念及功能是什么？2.简述电阻抗血细胞检测原理。3.简述联合检测型BCA白细胞分类计数的实质和共有特点4.简述BCA网织红细胞检测原理。5.如何对BCA进行评价？6.电阻抗型BCA和联合检测型BCA的基本结构？7.BCA常见的堵孔原因有哪些？如何处理？8.BCA保证血小板准确计数的技术有哪些？,返回本节目录,第二节 血液凝固分析仪教学要求,掌握血凝仪的检测原理和基本结构熟悉半自动、全自动血凝仪的特点，血凝仪的性能评价以及各种检测方法的优缺点了解血凝仪的分类、临床应用、仪器的维护和进展,本节目录,第二节 目录,血液凝固分析仪概述一、血凝仪分型与检测原理二、血凝仪基本结构与评价三、血凝仪的维护四、血凝仪临床应用与进展 思考题,血液凝固分析仪概述,血液凝固分析仪（Automated Coagulation Analyzer,ACA）是采用一定分析技术，对血栓与出血有关成分自动检测的临床常规检验仪器在血栓/出血实验室中最基本的设备就是血液凝固分析仪（简称血凝仪）,返回本节目录,血液凝固分析仪概述,发 展 史1910年，Kottman发明了最早的血凝仪1950年，Schnitger和Gross发明了基于电流法的血凝仪20世纪70年代前为血凝仪的初级阶段（临床实用阶段，多为手动仪器）,返回本节目录,血液凝固分析仪概述,20世纪70年代，较精确的各种自动血凝仪先后问世，其特点是：单通道、终点法的半自动血凝仪，也称第一代产品20世纪80年代末，多通道、多种分析方法与原理的半自动血凝仪相继诞生，称之为第二代产品,各代血凝仪的特点,返回本节目录,血液凝固分析仪概述,20世纪90年代以来，多通道、多方法、多功能全自动（即第三代）血凝仪不断涌现,返回本节目录,一、血凝仪分型与检测原理,（一）血凝仪分型按自动化程度半自动血凝仪全自动血凝仪全自动血凝工作站,返回本节目录,一、血凝仪分型与检测原理,（二）血凝仪检测原理主要检测方法：凝固法、底物显色法、免疫学法、干化学法等。,彼此有何不同？,返回本节目录,一、血凝仪分型与检测原理,返回本节目录,一、血凝仪分型与检测原理,1凝固法原理 是通过检测血浆在凝血激活剂作用下发生一系列物理量（光、电、超声、机械运动等）的变化，再由计算机分析所得最终结果，又称生物物理法。按测量原理分为电流法、超声分析法、光学法和磁珠法四种。,检测血浆凝固的变化,返回本节目录,一、血凝仪分型与检测原理,光学法（比浊法）：是根据血浆凝固过程中浊度的变化，导致光强度变化来测定相关因子,有何不同？谁优,返回本节目录,一、血凝仪分型与检测原理,光学法血凝仪工作流程,返回本节目录,一、血凝仪分型与检测原理,纤维蛋白的形成与吸光度,返回本节目录,一、血凝仪分型与检测原理,双磁路磁珠法原理：测试杯的两侧各有一组驱动线圈，产生恒定的交替电磁场，使杯内去磁小钢珠保持等幅振荡运动；凝血激活剂加入后，随着纤维蛋白的增多，血浆黏稠度增加，小钢珠运动振幅逐渐减弱，将运动幅度衰减到50时确定为凝固终点,返回本节目录,一、血凝仪分型与检测原理,双磁路磁珠法原理,与光电磁法有何不同？,返回本节目录,一、血凝仪分型与检测原理,双磁路磁珠法与光学法原理主要区别前者是检测血浆凝固过程中磁电信号变化后者是检测该过程中光信号的变化,返回本节目录,一、血凝仪分型与检测原理,2.底物显色法原理： 实质为光电比色原理，是通过测定产色底物的吸光度变化来推测所测物质的含量和活性，也称生物化学法,返回本节目录,一、血凝仪分型与检测原理,3.免疫学法原理 以纯化的被检物质为抗原，制备相应的抗体，然后利用抗原抗体反应对被检物进行定性或定量测定。血凝仪使用免疫比浊法,返回本节目录,二、血凝仪的基本结构与评价,（一）血凝仪基本结构： 1.半自动血凝仪基本结构 主要由样本预温槽和试剂预温槽、加样器、检测系统（光学、磁场）及微机组成,返回本节目录,血液同凝血激活剂充分反应需要特定温度,二、血凝仪的基本结构与评价,2.全自动血凝仪基本结构 包括样本传送及处理装置、试剂冷藏位、样本及试剂分配系统、检测系统、计算机、输出设备及附件等,返回本节目录,二、血凝仪的基本结构与评价,（二）血凝仪评价 1.一般性评价：产品质量50%；价格25%；厂商评估10%；担保5%；售后服务5%；可接受性5%。,返回本节目录,二、血凝仪的基本结构与评价,2.技术性能评价： 重复性测定、线性范围、准确性、携带污染率、干扰因素、可比性分析等几方面,携便式血凝仪,返回本节目录,二、血凝仪的基本结构与评价,（三）血凝仪的特点 1.半自动血凝仪：手工加样加试剂；操作简便；应用检测方法少；价格便宜；速度慢；测量精度好于手工，但低于全自动,返回本节目录,二、血凝仪的基本结构与评价,（三）血凝仪的特点 2.全自动血凝仪：自动化程度高；检测方法多；通道多，速度快；项目任意组合，随机性；测量精度好，易于质控和标准化；智能化程度高，功能多；价格昂贵；对操作人员的素质要求高。,返回本节目录,三、血凝仪的维护,（一）半自动血凝仪的维护 保持测试槽清洁，严禁有异物进入；避免阳光直晒和远离强热物体；防止受潮和腐蚀；仪器和加珠器都必须远离强电磁场干扰源；电源电压为220V10，最好使用稳压器；使用一次性测试杯及钢珠,返回本节目录,三、血液凝固分析仪的维护,（二）全自动血凝仪的维护 清洗或更换空气过滤器；检查及清洁反应槽；清洗洗针池及通针；检查冷却剂液面水平；清洁机械运动导杆和转动部分并加润滑油；及时保养定量装置；更换样品及试剂针；数据备份及恢复等,返回本节目录,四、血凝仪的临床应用与进展,（一）临床应用1.凝血系统的检测 2.抗凝系统的检测3.纤维蛋白溶解系统检测 4.临床用药的监测,返回本节目录,四、血凝仪的临床应用与进展,（二）进展 主要体现在：多方法、多功能、快速高效；智能化程度高，软件开发进一步完善；全自动血凝分析仪工作站；床旁分析；在临床中的应用日趋广泛,返回本节目录,思 考 题,1.血凝仪检测原理有哪些？2.简述光学法血凝仪检测原理。其光路结构有何不同？3.简述双磁路磁珠法的测定原理。4.凝固法与免疫学方法中透射比浊、散射比浊的区别？5.简述全自动血凝仪的主要特点及其维护与保养。 6.血凝仪光学法与双磁路磁珠法的区别及优缺点是什么？7.简述血凝仪的临床应用。8.简述血凝仪的性能评价。9.血凝仪的进展体现在哪几个方面？,返回本节目录,第三节 血液流变学分析仪教学要求,1.掌握旋转式黏度计和毛细管黏度计工作原理、基本结构及黏度计性能评价2.熟悉黏度计调校与红细胞变形仪测定原理3.了解旋转式黏度计和毛细管黏度计性能指标、日常维护方法及常见故障排除，红细胞变形仪基本结构和评价及血液流变分析仪进展,本节目录,第三节 目录,血液流变分析仪概述一、血液黏度计分类检测原理与基本结构仪器评价主要技术指标调校与维护常见故障及排除二、红细胞变形测定仪分类工作原理与基本结构仪器评价主要技术指标仪器的维护三、血液流变学分析仪器的进展 思考题,血液流变分析仪概述,血液流变分析仪器（hemorheology analy-zer，HA）是对全血、血浆或血细胞流变特性（动态变化）进行分析的检验仪器。主要有：血液黏度计、红细胞变形测定仪、红细胞电泳仪、粘弹仪等。本节就前两种仪器做简要介绍。,返回本节目录,血液流变分析仪概述,发 展 史1931年Fahraeus等发现Fahraeus-Lindquist效应，毛细管式血液黏度计随之诞生1954年Michson等用微管吸吮法测定红细胞变形性1961年Wells等研制成功了锥板旋转式黏度计1975年Bessis等发明了激光衍射法测定仪,返回本节目录,一、血液黏度计,血液黏度大小直接影响到血液循环中阻力的大小，必然影响组织血液灌流量。对血液黏度测定有十分重要的临床意义。能否准确测量血液黏度依赖于黏度计性能的好坏。,返回本节目录,（一）黏度计的分类,1按工作原理 分为毛细管黏度计和旋转式黏度计。前者按结构分为奥氏黏度计和乌氏黏度计，后者按结构可分为筒-筒式、锥-板式、锥-锥式以及棱球式黏度计等2按自动化程度 分半自动黏度计和全自动黏度计,返回本节目录,（二）黏度计检测原理与基本结构,1.毛细管黏度计 检测原理：按泊肃叶（Poiseuille）定律设计，即一定体积的牛顿液体，在恒定压力驱动下，流过一定管径的毛细管所需的时间与黏度成正比。血浆比黏度（ratio of viscosity）： 血浆比黏度=血浆时间/蒸馏水时间,返回本节目录,（二）黏度计检测原理与基本结构,毛细管黏度计基本结构： 包括毛细管、储液池、控温装置、计时装置等。,毛细管黏度计,返回本节目录,（二）黏度计检测原理与基本结构,2旋转式黏度计 2.1工作原理：以牛顿的粘滞定律（ F=S（dv/dx） ）为理论依据，主要有以外园筒转动或以内园筒转动的筒-筒式旋转黏度计（又称Couette黏度计）和以园锥体转动或以圆形平板转动的锥板式（又称Weissenberg黏度计）黏度计。,返回本节目录,（二）黏度计检测原理与基本结构,2.2锥板式黏度计工作原理：是同轴锥板构型，平板与锥体间充满被测样本，调速电机与圆形平板同速旋转，锥体与平板及马达间均无直接联系。当圆形平板以某一恒定角速度旋转时，转动的力矩通过被测样本传递到锥体；样本越粘稠，传入的力矩越大。当此力矩作用于锥体时，立即被力矩传感装置所俘获，并将其转换为电信号，其信号大小与样本黏度成正比。,返回本节目录,锥-板式粘度计,（二）黏度计检测原理与基本结构,返回本节目录,（二）黏度计检测原理与基本结构,2.3基本结构： 样本传感器 转速控制与调节系统 力矩测量系统 恒温系统,返回本节目录,（三）黏度计的评价,1.毛细管黏度计的特点 1.1价格低廉、操作简便、速度快、易于普及 1.2 测定牛顿流体黏度结果可靠，是血浆、血清样本测定的参考方法,返回本节目录,（三）黏度计的评价,1.3不能直接检测某剪切率下的表观黏度1.4不利于研究RBC、WBC的变形性和血液的粘弹性等难，以反映全血等非牛顿流体的黏度特性,返回本节目录,（三）黏度计的评价,（三）仪器的评价与鉴定,2.旋转式黏度计的特点2.1能提供所需不同角速度下的剪切率2.2被测液体中各流层的剪切率一致，使液体在剪切率一致的条件下做单纯的定向流动,返回本节目录,（三）黏度计的评价,2.3可以定量了解全血、血浆的流变特性，RBC与WBC的聚集性、变形性等2.4操作使用较为简单，是目前血液流变学研究和应用较为理想的仪器2.5价格较贵，操作要求更精细,返回本节目录,（三）黏度计的评价,3仪器性能评价 3.1 准确度：以国家计量标准油为准，在剪切率（1200）s-1范围内分别用低黏度油（约2mPa.s）和高黏度油（约20mPa.s）测定其黏度，要求实际测定值与真值的相对偏差3%,一、血液黏度计,重要,返回本节目录,（三）黏度计的评价,3.2 分辨率：是指黏度计所能识别出的血液表观黏度最小变化量。取比容在0.400.45全血测试高剪切率200s-1状态下，能反映出比容相差0.02时的血液表观黏度的变化在低剪切率5s-1以下状态，能反映出比容相差0.01时的血液表观黏度的变化,返回本节目录,（三）黏度计的评价,3.3 重复性：取比容在0.400.45血样，测量11次，取后10次测定值计算CV值在高剪切率时，血液表观黏度CV3%在低剪切率时，血液表观黏度CV5%,返回本节目录,（三）黏度计的评价,3.4 灵敏度与量程：测力传感器应具有10mPa灵敏度才能测定1s-1的血液黏度恒定剪切应力的黏度计，这一控制范围包括100mPa1000mPa,重要！,返回本节目录,剪切率单位,（四）黏度计主要技术指标,1.性能指标 黏度测试范围剪切率变化范围黏度值重复性CV3准确度3%等 2.测试参数 血浆黏度全血黏度血沉红细胞压积等,返回本节目录,（五）黏度计的调校与维护,1毛细管黏度计的调校与维护1.1 仪器调校：用重蒸馏水在37时测得时间比D=(t- t。)/ t。，要求D1%1.2 仪器维护：残留液处理，毛细管污染处理温度控制,返回本节目录,仪器标定值（秒）,（五）黏