血细胞分析仪

早期的血细胞检测设备可以追溯到1590 年，荷兰人米德尔堡和詹森设计制造的最原始的显微镜。后来这种显微镜经过发展和改良，1658 年意大利人马尔皮基在显微镜下第一次观察到了红细胞，由此，引导人们逐渐意识到血液中的细胞数量与疾病的发生、发展存在着关系，进而促使科学家开始研究细胞计数的方法。 直到19 世纪50年代，计数板的出现终于首次实现了红细胞计数，直至今日计数板计数细胞的方法依然使用着，这无疑是细胞计数中应用最广泛、持续时间最久的经典方法。

经过100年的应用、演变和发展，到1953 年 Wallace Coulter  历经近十年努力，根据粒子通过小孔时电阻发生变化的现象而设计的计数微小粒子的装置获得了专利授权，这就是著名的库尔特原理(the Coulterprinciple)，即电阻抗原理，已成为血细胞计数和分析中最经典的原理。Coulter A型血细胞计数仪就是基于这个原理设计和制造的第一台现代意义上的细胞计数仪。这台仪器通过人工切换通道可以实现红细胞和白细胞计数。在显微镜观察单细胞欲望的驱使下，也是在1953 年，Parker和 Horst 设计了一种全血单细胞分析装置。该装置先将全血细胞染色，然后让细胞悬液通过一个细玻璃管，同时用外源光照射流经玻璃管的细胞，染色后不同细胞所发出的散射光不同，收集这些光，并经滤光片处理，再分别由两个光电转换器将光信号转换为电信号，由计数电路分别计数。这一方法奠定了当前血细胞分析仪中广泛采用的另一技术——流式细胞术的基础。

早期的血细胞计数仪仅能通过切换通道计数红细胞和白细胞，所以严格意义上它是血细胞计数器。 随着对血红蛋白测定要求的增加，临床上开始将血细胞计数器和单独的血红蛋白计联合使用。通常是将白细胞计数时使用的溶血剂混合溶液倒入血红蛋白比色计，用比色法测定血红蛋白含量。1975 年日本东亚公司(TOA，Sysmmex的前身)推出了CC-710和CC-720型血细胞计数器。 该仪器内置了一套比色装置用于测定血红蛋白，同时用电阻抗法测定细胞数时还对细胞的体积进行测定，从而可以给出红细胞平均体积(mean cell volume ，MCV)、血细胞比容( hematoceit，HCT)、平均红细胞血红蛋白含量(mean corpuscular hemoglobin ，MCH)、平均红细胞血红蛋白浓度( mean corpuscular hemoglobin concentration，MCHC)等参数，这些参数也随即成为血细胞计数仪的标准参数。

20世纪70 年代初，日本TOA公司利用库尔特阻抗法原理成功研制出第一台血小板计数仪PL-100。 该产品需要离心分离血浆后才可以计数细胞，几年之后，无需分离血浆的全自动的血小板计数仪取得了技术突破，并成功运用到产品中。 至此细胞计数的技术发展进入了一个新的阶段。

随着电子技术的发展，血细胞分析已经不仅仅局限于细胞计数，北美、欧洲和日本的几家公司分别尝试了不同的技术，以提升血细胞的分析能力。20世纪70 年代末到80年代初期，利用在导电溶液中细胞大小不同所产生的阻抗不同从而导致电压差异的原理，将白细胞分为大细胞群(相当于粒细胞)和小细胞群(相当于淋巴细胞)即两分群血细胞分析仪，随后又有三分群(3-Part)技术将细胞分为小细胞群(相当于淋巴细胞)、中间细胞群(相当于单核细胞、嗜酸粒细胞和嗜碱粒细胞)和大细胞群(相当于中性粒细胞)，该技术历经30 余年，迄今依然在临床血细胞分析仪中使用。

鉴于上述技术对细胞分类的精确性和异常细胞识别的有限性，科学家和血细胞生产厂家一直在努力改进和提高技术与产品。1974 年Technicon公司首个具有初步白细胞分类功能的白细胞分析仪Hema log D 问世。该产品采用阿新蓝染液对细胞内过氧化物酶和酯酶染色后进行光学分析，初步可将白细胞分为淋巴细胞、单核细胞、嗜酸粒细胞、嗜碱粒细胞和中性粒细胞等五类。1980年该技术进一步成熟，推出了能够实现血细胞较准确五分类的产品H6000型血细胞分析仪。此后，各家公司在白细胞五分类技术上不断推陈出新，代表性的产品有Coulter 公司的电阻、电导和激光散射(VCS)技术，Sysmex 公司的多通道阻抗、射频和细胞化学联合检测技术，Abbott公司的多角度偏振光(MAP)技术，ABX公司的细胞化学脂质全染色技术结合双鞘流(DHSS)技术等。

随着血细胞分析仪的日臻完善，临床工作量和对检测参数的需求也不断增加，为此，1980 年代末期，第一代网织红细胞计数仪R-1000上市。 网织红细胞内的RNA通过与核酸染料结合而被染色，不同成熟阶段的网织红细胞内所含染色物质数量不同，经激光照射，其吸收和散射光学特性不同，从而不仅可以区分出网织红细胞，还可以判断其成熟程度。 目前常用的染料有新亚甲基蓝、荧光染料和阳离子染剂氧氮杂芑(Oxazine 750 )等。 随着技术发展，网织红细胞检测技术也已经被拓展到网织血小板的计数和分析上。

20世纪末21世纪初，随着临床诊疗活动的增加，临床检验技术的发展而带来的检测量的增加和实验室工作人员的相对不足，独立操作和管理的血细胞分析仪已经越来越无法满足一些大型医院的需要，多台仪器连接实现样本的条码读取识别、自动上样、内置审核规则、连接推片机、染色仪甚至图像分析仪等进一步分析处理设备的血细胞分析流水线陆续面世，推动了实验室效率、质量和管理水平的提升。

我国在20世纪60年代中期也曾进行电阻抗原理技术的血细胞分析仪的开发和生产。 1965年在上海生产了简单的血细胞计数仪，1975 年北京医疗仪器厂也模仿设计出了简单的红、白细胞计数仪。 但受限于国内当时科技和生产力规模与水平，这些细胞计数仪并未能成为商业化的产品。直至20世纪90 年代末期，三分群血细胞分析仪在国内陆续研制和开发，一系列商业化的产品陆续推出，如深圳迈瑞公司的BC-2000、BC-3000，特康公司的TEK2000、TEK-II型等。 经过十几年的发展，国内厂家在三分群市场上已经占据了绝对的优势，部分厂家年生产量在5000台以上，装备了国内的基层医院。

随着三分群技术的成熟，国内厂家也开始投入力量进行五分类产品的研究、开发和生产。2006 年深圳迈瑞公司推出了国内首台五分类血细胞分析仪BC-5500，在实现白细胞分类时采用了细胞化学染色、激光激发散射光测量和流体聚焦等技术，可提供11项白细胞分析参数、8项红细胞和4 项血小板相关参数。此后国产五分类血细胞分析仪陆续上市，2009年桂林优利特的URIT-5500全自动五分类血细胞分析仪研制成功，该仪器在白细胞分类中采用了激光激发，四角度散色光收集技术。2010 年长春迪瑞推出的BF-5180五分类血细胞分析仪，2011 年江西特康公司的TEK8500型五分类血细胞分析仪，以及此后诸如深圳蓝韵医疗集团、深圳联合实验生物电子有限公司、深圳雷杜等公司的产品也相继上市。

在掌握了白细胞五分类的技术之后，国产仪器厂家的研发历程并未止步。 历时5年的潜心研制和关键技术的突破，2011 年深圳迈瑞公司再次领先推出了具有网织红细胞、有核红细胞测量功能的BC-6800 全自动血细胞分析仪。 该产品采用鞘流阻抗法、激光散射法、结合荧光染色的流式细胞技术进行细胞分类、计数，采用比色法测定血红蛋白含量，并采用独有的SFCube细胞三维分析技术检测和分析血液样本。 再接再厉，2012年又推出BC-6900全自动血细胞分析仪，可提供脑脊液、胸腔积液和腹腔积液中红细胞、白细胞、有核细胞数目，并可以细分单个核细胞、多个核细胞数目和比例，更进一步拉近了我国血细胞分析仪产业水平与国际同行的距离。

近十余年，随着样本处理量日益增大，处理速度要求提高，国际厂家产品的开发重点转入实验室自动化和智能化。 这一研究领域也列入了我国体外诊断产业的重点方向，在国家高度重视、重点投入的形势下，2014 年我国首套全自动血细胞分析仪、血细胞推片染色机和轨道系统组成的血细胞分析流水线CAL-8000上市，经过多家医院试用和专家评估，该系统被认为达到了当时国际先进水平。2016年迈瑞公司在CAL-8000的基础上，新增加CRP和糖化血红蛋白检测分析模块，推出太行CAL-8000血液分析流水线，实现血液样本的自动调度与分配、运输、回收、异常样本自动智能复检，倡导一管血，一次上线，一站式血常规、CRP和糖化血红蛋白检测的理念，达到“质量-效率-成本”的平衡，自动筛选“灰区标本”，人工辅助审核决策是否进行复检，降低总复检率，节约复检成本，实现“灰区标本”精准复检。同样是在2016年，优利特推出URIT-5380五分类血细胞分析仪，运用多角度偏振光散射白细胞分类（multangle polatised scatter separation of white cell,MAPSS）技术，无需对细胞染色，采用纯物理方法对白细胞进行精确分类，为国内首家采用此分类方法的机器。该仪器仅需一种网织红染液，就能提供3项网织红细胞（RETIC、RETIC-ABS、IRF）检测参数，其超高性价比在上市之初就得到了各级基层医疗机构的认可。

迪瑞公司在2018年也推出了能做CRP的BF-6900CRP全自动五分类血细胞分析仪。历经近20年努力，我国血细胞分析仪的发展，终于达到了与国际同行相同的高度和水平。

血细胞分析仪按照对白细胞分类的能力可分为无白细胞分群功能血细胞分析仪、两分群血细胞分析仪、三分群血细胞分析仪和五分类血细胞分析仪。 目前各级医疗机构所使用的以三分群和五分类血细胞分析仪为主。 也根据是否仪器内稀释样本分为半自动(检测前稀释样本)和全自动(仪器自动稀释样本)两类。

（1） Laboratory Instrument Implementation，Verification，and Maintenance，《临床实验室仪器安装、验证和保养》(CLSI GP31-A-2009)。

（2） Validation,Verification,and Quality Assurance of Automated Hematology Analyzers ( CLSI- H26-A2-2010)，本文件为全自动多通道血细胞分析仪的制造商、最终用户临床实验室、认可机构和管理组织提供确认、验证、校准、质量保证和质量控制的指导。

（3）Reference Leukocyte (WBC) Differential Count (Proportional) and Evaluation of Instrumental Methods,《白细胞分类计数的参考方法和仪器法的评估》(CLSI H20-A2-2009 )。

（4） Procedure for Determining Packed Cell Volume by the Microhematocrit  Method ，《用微量血细胞比容方法检测压实细胞体积的程序》(CLSI H7-A3-2010)。

（5） Reference and Selected Procedures for the Quantitative Determination of Hemoglobin in Blood，《定量检测血红蛋白的参考和选择方法》 (CLSI H15-A3-2010)。

（6）An Interlaboratory Study of a Candidate Reference Method for Platelet Counting (ISLH 2011)，多国多个实验室工作小组探讨血小板计数参考方法的重要变量，建立一个基于红细胞和血小板比例的候选流式细胞术参考方法。 通过多中心比较决定方法学是否满足必要的标准和足够精密可以推荐为新的参考方法。

（7）《血细胞分析应用试剂第１部分:清洗液》(YY/T 0456.1-2003)。 本部分规定了血细胞分析仪应用试剂清洗液的命名与分类、要求、试验方法、检验规则、标签、使用说明书、包装、运输、储存。 本部分适用血细胞分析仪用清洗液。

（8）《血细胞分析应用试剂第２部分:溶血剂》(YY/T 0456.2-2003)。 本部分规定了血细胞分析仪应用试剂溶血剂的命名与分类、要求、试验方法、检验规则、标志、标签、使用说明书、包装、运输、储存。 本部分适用于电阻抗法原理的血细胞分析仪用溶血剂。

（9）《血细胞分析应用试剂第３部分:稀释液》(YY/T 0456.3-2003)。 本部分规定了血细胞分析仪用稀释液的分类与命名、要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和储存。

（10）《血小板计数参考方法》( WS/T 244-2005)。 本标准规定了血小板计数参考方法的技术要求。 适用于血小板计数参考方法的建立。

（11）《红细胞和白细胞计数参考方法》(WS/T 245-2005)。 本标准规定了建立红细胞和白细胞计数参考方法的技术要求。 适用于红细胞和白细胞计数参考方法的建立。

（12）《白细胞分类计数参考方法》(WS/T 246-2005)。 本标准规定了建立白细胞分类计数参考方法中有关样本采集、血涂片制备的要求、血涂片染色、血涂片有核细胞检查的步骤、对检验人员的要求和考核等内容。 适用于白细胞分类计数参考方法的建立。

（13）《临床实验室质量保证的要求》 (WS/T 250-2005)。 本标准规定了对临床实验室质量保证的要求。 适用于一切从事医疗活动的临床实验室。

（14）《临床实验室室间质量评价要求》(GB/T 20470-2006)。 本标准规定了对临床实验室室间质量评价申请的标本检测，各专业和亚专业室间质量评价计划的一般要求；各专业和亚专业室间质量评价计划的具体要求。 适用于开展临床检验服务的医疗卫生机构的临床实验室。

（15）《临床实验室定量测定室内质量控制指南》(GB/T 20468-2006)。 本标准适用于开展临床检验服务的医疗卫生机构的临床实验室的定量测定。

（16）《血液分析仪》(YY/T 0653-2008)。 对人类血液中有形成分进行定性、定量分析，提供相关信息的血细胞分析仪的术语、定义、分类、要求、试验方法、标签和使用说明、包装、运输和储存条件作了详细规定。

（17）《血细胞分析用校准物(品)》( YY/T 0701-2008)。 对为建立血细胞分析仪测量结果的计量学溯源性而用于校准血细胞分析仪(又称血细胞分析仪)的WBC、RBC、Hb、MCV/ HCT、PLT 5个参数的校准物(品)的术语和定义、命名与分类、技术要求、试验方法、检验规则、标志、标签和说明书、包装、运输和储存要求作了详细规定。

（18）《血细胞分析用质控物(品)》 ( YY/T 0702-2008)。 对用于监控或评价血细胞分析仪血细胞计数检测结果精密度的质控物(品)(以下简称为质控物)的术语和定义、命名与分类、技术要求、试验方法、检验规则、标志、标签和说明书、包装、运输和储存要求作了详细规定。

（19）《血细胞分析的校准指南》(WS/T 347-2011)。 对血细胞分析仪校准程序的内容、校准物来源、名称、溯源性、保存方法、校准具体方法步骤、何时校准、由何人校准、每台仪器是否应定期校准不同的吸样模式、仪器校准后如何来监测检测结果是否发生漂移、仪器校准前的环境条件要求和应满足哪些性能要求提供了指导。

（20） 《血红蛋白测定参考方法》 (WS/T 341-2011 )。 本标准规定了血红蛋白测定参考方法的技术要求。 适用于建立并运行血红蛋白测定参考方法的实验室。

（21） 《血细胞比容测定参考方法》(WS/T 342-2011)。 本标准规定了血细胞比容测定参考方法的技术要求。 适用于建立并运行红细胞比容测定参考方法的实验室。

（22）《血细胞分析参考区间»》( WS/T 405-2012)。 本标准规定了临床实验室检验项目参考区间制定的技术要求及操作过程。 适用于临床实验室对检验项目参考区间的制定。

（23）《临床血液学检验常规项目分析质量要求》(WS/T 406-2012)。 本标准规定了临床血液学检验常规项目(全血细胞计数和凝血试验)的分析质量要求及验证方法。 适用于使用血细胞分析仪和血凝仪的临床实验室、室间质量评价机构或体外诊断企业的内部质量控制、外部质量评价及检测系统的性能验证。

（24）《医疗机构内定量检验结果的可比性验证指南》(WS/T 407-2012)。 本标准规定了对定量检验项目的多个检测系统实施结果可比性验证的要求，包括可比性验证方案的使用条件和适用情况、验证方法和程序、验证结果不符合要求的处理措施。 适用于同一医疗机构内的临床实验室。

（25）《临床化学设备线性评价指南》 (WS/T 408-2012)。 本标准规定了临床实验室评价定量检测系统线性范围的方法、测定结果精密度的检查方法及离群值的剔除原则。 适用于临床实验室对新开发的测定方法的线性范围进行摸索及建立，也适用于临床实验室对现行测定方法的线性参数进行验证。

（26）《血细胞分析仪》(JJF 714-2012)。 规定了血细胞分析仪的空白计数(RBC≤0.02×10¹² / Ｌ、WBC≤0.2×10⁹ / Ｌ、Hb≤2g/L)、交叉污染率(RBC、WBC、Hb 均≤2％ )、准确度(偏移RBC≤6％ 、WBC≤10％ 、Hb≤3％ ) 和精密度(CV％ RBC ≤2.5％ 、WBC≤3.5％ 、Hb≤1.5)等技术要求，对检定项目和检定方法也作了详细规定。

（27）Laboratory Automation: Specimen Container /Specimen Carrier(CLSI AUTO01-Ａ-2000)。 该文档为实验室自动化系统提供标本容器设计、制造和运送液体样本(如血液和尿液)的标准。 美国食品药品监督管理局(FDA)已经评估并认可使用这个核准级标准来满足监管要求。

（28） Laboratory Automation: Bar Codes for Specimen Container Tdentification( CLSI AUTO02-Ａ2-2006。 该文档提供了在临床实验室和实验室自动化系统标本容器管上使用线性条形码的规范。 美国食品药品监督管理局(FDA)已经评估并认可使用这个核准级标准来满足监管要求。

（29）Laboratory Automation: Communications with Automated Clinical Laboratory Systems，Instruments，Devices，and Information Systems (CLSI AUTO03-A2-2009)。 该文档为自动化实验室不同元素间数据和信息正确及时的电子交换提供标准。

（30）Hemolysis，Lcterus，and Lipemia/Turbidity Indices as Indicators of Interferencr in Clinical Laboratory Analysis  (CLSI C56-Ａ-2012)。 为可能影响正确性和患者结果使用的溶血、黄疸和脂血(浊度)干扰的估计提供指导。

（31）Laboratory Automation: Data Content for Specimen Identification (CLSI AUTO 07-A-2004)。 该文档为在临床实验室和自动检测系统样本容器管中使用线性条码提供规范。

（32）Managing and Validating Laboratory Information Systems(CLSI AUTO 08-A-2005)。 该文档为开发实验室信息系统确认协议提供指南，也为实验室信息系统数据储存、调阅和传输的可靠性评估提供方案。

（33）Autoverification of Clinical Laboratory Test Results  (CLSI AUTO10-A-2006)。 该文档为仪器系统供应商、设备制造商和医院管理者允许与实验诊断系统远程连接的标准连接方法。 远程连接不能用来检测仪器的子系统，远程系统故障排除诊断数据和电子化库存管理数据的采集。

（34） IT Security of In Vitro 34、Diagnostic Instruments and Software Systems(CLSI AUTO11-A-2006)。该文档提供与IVD系统(设备、分析仪器、数据管理系统等)安全相关的技术和操作的要求以及技术实现程序。

（35） How to Define and Determine Reference Intervals in the Clinical Laboratory ( CLSI C 28-A2-2000)。 临床实验室如何来决定参考区间。

（36）Procedures for the Collection of Diangostic Blood Specimens by Venipuncture ( CLSI GP41-A6-2007)。 本文件为静脉穿刺收集样本提供指导，包括留置针、血培养采集和儿童静脉穿刺。

（37）Guideline for Worldwide Point-of-Care Testing in Haematology with Special Reference to the Complete Blood Count  (ICSH 2008)。 在血液学床旁检验用特殊的全血计数参考方法的全球性指南。

（38）International Council for Standardization in Haematology Technical Report 1-2009:New Referencr Material for Haemiglobincyanide for Use in Standardization of Blood Haemoglobin Measurements。 ICSH 技术报告1: 2009年　用于血红蛋白标准化测定的新型参考物质:氰化高铁血红蛋白。

（39）Medical Laboratories-Requirements for Quality and Competence (ISO 15189:2012)。 医学实验室可以使用ISO15189:2012 来发展质量管理系统和评估自己实验室的能力。 实验室顾客、权威管理机构和认可组织可用它来肯定或认可实验室的能力。

（40）《体外诊断医疗器械　生物样品中量的测量　标准品和控制物质赋值的计量学溯源性》(GB/T 21415-2008/ISO 17511:2003 )。 本标准规定了对以建立或确认测量正确度为目的的校准品和控制物质赋值的计量学溯源性进行确认的方法。 校准品和控制物质由制造商提供，作为体外诊断医疗器械的一部分或与其一起使用。 由国际公认的参考测量系统或国际公认的约定参考测量系统赋值的、已证实具有互换性的室间质量评价样品适用于本标准。

（41）Using Proficiency Testing to Improve the Clinical Laboratory  (CLSI GP27-A-2007 )。 通过能力验证试验来提高临床实验室。

（42）Assessment of Laboratory Tests When Proficiency Testing is Not Available  (CLSI GP29-A-2008)。当没有能力验证试验时，实验室检测能力的评价。

（43）Methods for Reticulocyte Counting (Automated Blood Cell Counters，Flow Cytometry，and Supravital Dyes)(ICSH H44-A2-2010)。 本文件为流式细胞术进行网织红细胞计数提供指导。 包括流式细胞仪网织红细胞检测方法的正确度和精密度，也是一个推荐的参考程序。

（44）Body Fluid  Analysis for Cellular Composition(CLSI H56-A-2010)，«体液细胞成分的分析»。

（45）《测量、控制和实验室用电器设备的安全要求第2~101部分:体外诊断(IVD)医用设备的专用要求》(YY/T0648~2008)，本标准规定了体外诊断(IVD)医用设备的专用要求;适用于预期用作体外诊断(IVD)医用目的，包括自测体外诊断医用目的的设备。

常见的可报告参数如下:

1. 白细胞　白细胞总数( WBC)、中性粒细胞计数(NEU＃)、中性粒细胞百分比(NEU％ )、淋巴细胞计数(LYM＃)、淋巴细胞百分比(LYM％ )、单核细胞计数(MON＃)、单核细胞百分比、嗜酸粒细胞计数(EOS＃)、嗜酸粒细胞百分比(EOS％ )、嗜碱粒细胞计数(BAS＃)和嗜碱粒细胞百分比(BAS％ )。

2. 红细胞　红细胞计数(RBC)、血红蛋白浓度(Hb)、血细胞比容(HCT)、平均红细胞体积(MCV)、平均红细胞血红蛋白含量(MCH)、平均红细胞血红蛋白浓度( MCHC)、红细胞分布宽度(RDW)和红细胞分布宽度变异系数(RDW-CV)。

3. 血小板　血小板计数(PLT)、平均血小板体积(MPV)和血小板压积(PCT)。

4. 血红蛋白　血红蛋白浓度(Hb)。

5. 图形参数　红细胞分布直方图(RBC histo-gram)、白细胞分布直方图(WBC histogram)、血小板分布直方图(PLT histogram) 和分类散点图(DIFF scattergram)。

血细胞分析仪检测临床标本前，首先要制定“检测体系”，进行试验方法学的评估、仪器的校准、建立试验的不确定度、参考范围、危急报告值。