王興麗 天津市薊州區(qū)人民醫(yī)院檢驗科 （天津 301900）

內(nèi)容提要： 本文針對尿液有形成分分析儀相關發(fā)展過程和研究現(xiàn)狀進行系統(tǒng)性介紹，并對現(xiàn)階段臨床中應用較多的尿液有形成分分析儀類型、儀器工作原理、主要性能特點、臨床應用情況以及優(yōu)劣勢進行分析，并指出以全視野實景沉渣形態(tài)顯示技術為主要原理并應用一次性計數(shù)板的全自動尿液有形成分分析儀以及尿液干化學分析儀集為一體化的全自動尿液分析檢測系統(tǒng)是未來該類儀器發(fā)展的必然方向。

腎臟疾病是臨床中發(fā)病率較高的疾病，近年來由于腎血管病變、乙肝相關腎病、感染、代謝異常以及急性腎損傷等因素的影響，我國腎臟疾病發(fā)病率呈現(xiàn)出不斷升高的趨勢，不僅對患者的健康及生活質(zhì)量造成了嚴重影響，同時也加重了家庭、國家及社會的經(jīng)濟負擔。針對腎臟疾病患者開展實驗室檢查十分必要，其中尿液有形成分分析檢驗在部分腎臟疾病的篩查和診斷中也有重要作用[1-3]。1983年美國國際遙控影響集團公司所推出的尿沉渣檢查工作站是尿液有形成分檢查自動化進程的開始。日本東亞公司和美國國際遙控影像集團公司在1990年合作推出影像流式細胞技術類UA-1000型尿液有形成分分析檢測系統(tǒng)，但該系統(tǒng)具有對數(shù)據(jù)的分析處理能力較差，不能進行重復檢查且生產(chǎn)成本過高等不足，因此無法進行推廣應用。日本Sysmex公司在1995年推出UF-100型全自動尿液有形成分分析儀，并在該項自動化分析中應用了顆粒計數(shù)和流式細胞技術，現(xiàn)也應用于多種該類儀器中，并推出了UF-1000i以及UF-4000等新型號尿液有形成分分析儀。長春迪瑞在2010年研發(fā)出了具有流動技術的尿液有形成分分析儀并在市場中投入。在臨床實際中，現(xiàn)階段市面上任何原理或型號尿液有形成分分析儀均無法正確識別復雜形態(tài)或有形成分較為罕見的樣本，無論智能儀器發(fā)展至何種程度，距今為止均不能準確識別尿液樣本中的幾十種有形成分，因此其仍然屬于篩選方法[4]。本文將對現(xiàn)階段國內(nèi)外常用的尿液有形成分分析儀原理、性能特點和臨床應用情況進行分析，旨在其能夠更好在臨床中應用。

1.尿液有形成分分析儀類型、工作原理、性能特點分析

1.1 儀器類型

現(xiàn)階段臨床中的尿液有形成分分析儀主要分為兩種類型，第一種是包含了激光和計算機技術、細胞化學以及流體力學技術，通過化學及無力方法檢測尿液有形成分；第二種是影像式尿液有形成分分析儀，基本原理為數(shù)字圖像法，尿液流經(jīng)鞘流液時通過數(shù)字攝像技術對其運動過程進行拍攝，或尿液流經(jīng)計數(shù)板后通過物理方法使其沉淀，或讓其維持在靜止狀態(tài)并進行數(shù)字圖像拍攝，最后通過識別軟件對有形成分類型和定量技術進行檢測[5]。

日本Sysmex公司所研發(fā)生產(chǎn)的UF系列尿液有形成分分析儀是目前全球范圍內(nèi)唯一一種應用流式細胞技術和核酸染色法檢測尿液有形成分的全自動化檢測儀。其優(yōu)勢體現(xiàn)在可用少量樣本進行檢測且無需進行離心處理；儀器進行樣本稀釋和染色時能夠消除尿液樣本中的尿酸鹽、磷酸鹽所致的假管型感染；能夠提供電導率信息對腎臟濃縮和稀釋尿液的功能進行輔助判斷；可根據(jù)直方圖上顯示的紅細胞體積對血尿來源進行判定。其不足之處在于無法明確分類管型與結晶；紅細胞影漏檢率較高；尿液粒子圖像模糊，需復檢，故人工顯微鏡進行復檢風險較高。

影像式尿液有形成分分析儀的優(yōu)勢體現(xiàn)在儀器定量準確率和檢出率高，具有良好重復檢測性；可直接拍攝尿液有形成分的圖像，并可回顧性分析圖片，故人工復檢率更低。其不足之處在于檢測時圖像可能有模糊或重疊情況，不能準確識別，需要再次檢測或人工復檢；對操作要求較高。目前臨床中常見的影像式尿液有形成分分析儀主要包括科寶XS全自動尿液有形成分分析儀、IQ200全自動尿液有形成分分析儀等。

1.2 工作原理

檢測原理包括三種：①核酸熒光染色，樣本處理無需進行離心，但需染色，常用鞘液、稀釋液以及染色液等試劑，無有形成分圖像，有散點圖直方圖[6]；UF-1000i型尿液有形成分分析儀是以該種檢測原理為依據(jù)的代表性儀器，其集核酸熒光染色、激光和鞘流技術為一體，同時該型號尿液有形成分分析儀為更迅速檢測尿液樣本中的細菌以及其他有形成分，特設了沉渣和細菌檢測系統(tǒng)；②數(shù)字化流式形態(tài)學，樣本無需染色和離心，常用鞘液、稀釋液以及清潔液等試劑，有有形成分圖像，但無散點圖直方圖；以該項工作原理為依據(jù)的代表性儀器為IQ200全自動尿液有形成分分析儀，其應用平面流式細胞技術、高速攝影成像技術以及電荷耦合元件攝像頭技術可拍攝多幅連續(xù)靜止的尿沉渣粒子光學圖像并行光電轉(zhuǎn)換，通過進一步處理可辨別分類和計數(shù)電子圖像；③靜止式數(shù)字影像拍攝技術，樣本機內(nèi)離心與否均可，無需染色，常用計數(shù)板和清潔液，有有形成分圖像，但無散點圖直方圖[7]；以該項原理為依據(jù)的代表性儀器為科寶XS全自動尿液有形成分分析儀，該儀器可自動沉淀和濃縮尿液樣本，顯微鏡系統(tǒng)可分類和技術在計數(shù)板條中成像的樣本有形成分，并在全視野實景成像系統(tǒng)下獲取與顯微鏡下類似的、清晰的圖像，整個檢測過程均為自動操作。檢測人員可直接通過計算機屏幕對圖像進行觀看。

1.3 性能特點

以ISO15189體液學檢測相關說明和《尿液有形成分分析儀行業(yè)標準》的相關要求，自動化尿沉渣分析儀的性能驗證內(nèi)容主要包括批間精密度、批內(nèi)精密度，即重復性；可報告范圍以及攜帶污染率。

以核酸熒光染色技術為工作原理的UF-1000i型尿液有形成分分析儀可用新鮮尿液樣本直接上機進行檢測，不必離心處理；可熒光染色處理樣本；分析速度為每小時100份樣本；可選擇手動0.8mL和自動1.2mL兩種進樣方法；最小檢測樣本量為4mL。尿液樣本中的有形成分在顆粒大小、核酸熒光強度以及內(nèi)部結構等方面均存在差異，且會產(chǎn)生特征明顯的光學信號，故可通過紅細胞和白細胞直方圖、散點圖獲得檢測結果。該類儀器的特點在于兩方面：①測定細菌計數(shù)時有單獨的細菌通道和特異性染色液；②利用前向散射光可獲得紅細胞FSC直方圖相關信息，對紅細胞來源進行判斷。

以數(shù)字化流式形態(tài)學為工作原理的FUS系列尿液有形成分分析儀工作基礎是顯微鏡數(shù)碼成像，樣本無需離心和染色，因其型號不同，故分析速度介于每小時100～120份，最小檢測樣本量為2～3mL。主要特點體現(xiàn)在應用圖像分析和流式細胞技術，可對比并判斷樣本有形成分的大小、形狀、質(zhì)地和對比度特點，并能夠定量報告細胞、管型、細菌等十二大類尿液有形成分，并且每種成分均可于熒光屏上進行形態(tài)顯示。

以靜止式數(shù)字影像拍攝技術為工作原理的科寶XS全自動尿液有形成分分析儀工作基礎是顯微鏡數(shù)碼成像，可對樣本進行自動沉淀和離心，無需染色，分析速度是每小時100份樣本，最小檢測樣本量為2mL。該類分析儀的特點主要包括應用顯微鏡實現(xiàn)全視野高速攝像掃描，并通過自動離子識別技術進行樣本檢測，鏡檢中可進行離心和非離心檢測，其檢驗結果與人工鏡檢具有較高一致性。

2.自動化尿液有形成分分析儀在臨床中的應用

尿液中可有管型、細胞、寄生蟲或結晶等多種有形成分，形態(tài)不同，變化多端或有破損，因此可能造成無法識別或難以鑒別等情況，需要有豐富工作經(jīng)驗的工作人員進行檢驗，故鏡檢是進行尿液有形成分檢驗的主要方式。但人工鏡檢不能進行大批量樣本檢測，且耗時較長，故臨床應用受限。因此需要使用自動化尿液有形成分分析儀進行高強度和超負荷檢測工作[8]。

2.1 核酸熒光染色類尿液有形成分分析儀的應用

上世紀70年代才發(fā)展起來的流式細胞術屬于高科技分析技術之一，日本Sysmex公司在1995年以該項技術為基礎研發(fā)生產(chǎn)了UF-1000型號全自動尿液有形成分分析儀，包括了熒光測量技術和FSC技術。UF-1000i型號全自動尿液有形成分分析儀是2008年進入我國市場中的，利用激光散射檢測、熒光染色和流式細胞技術檢測尿液樣本中的有形成分，不僅包括UF-100分析儀的檢測技術，還增加了熒光強度級別、側(cè)向散射光以及電子基團等多項檢測參數(shù)，使儀器檢測能力得到有效提升。UF-1000i全自動尿液有形成分分析儀對白細胞檢測效果相比UF-100型號儀器更佳。同時UF-1000i型號儀器一方面可以根據(jù)光散射強度和熒光染色情況對白細胞、紅細胞、管型計數(shù)結果進行報告，另一方面還可以以儀器紅細胞位相圖中所顯示出來的紅細胞分布寬度和體積等數(shù)據(jù)對尿紅細胞形態(tài)學指標進行報告，在腎性血尿、非腎性血尿等病變的診斷中有良好的參考依據(jù)[9]。此外尿滲透壓可對腎臟濃縮功能是否有早期損傷進行反映，尿電導率能夠?qū)δ驖B透壓進行間接反映，故可將其作為尿液宮縮功能的評價指標。

2.2 數(shù)字化流式形態(tài)學類尿液有形成分分析儀的應用

1983年才首次用于臨床實驗室的尿液有形成分分析儀是Yellow Iris設備，通過電視攝像模式獲得尿液有形成分圖像后給予分析處理，該設備每小時檢測樣本量為30份，且需要人工輔助操作，無自動化識別技術，但其是開啟尿液有形成分分析儀自動化時代的代表儀器。2003年～2008年這六年間，該產(chǎn)品開始推出IQ200系列全自動尿液有形成分分析儀，通過流式細胞術高頻閃光源、電視攝像光學系統(tǒng)、顆粒自動識別圖像軟件自動分類和技術鞘流液中檢測的樣本，圖像清晰，經(jīng)過專業(yè)培訓的工作人員很容易識別粒子圖像，有效提升了驗證效率。該儀器顯示單個細胞，一方面攝像鏡頭焦距固定無法使形態(tài)和大小不同的有形成分群體均經(jīng)焦點通過，而另一方面受到細胞聚集或重疊等因素的影響，部分形態(tài)易混淆的尿液有形成分辨別難度較高，因此錯檢或漏檢風險高，需要復檢或人工鏡檢。

國產(chǎn)的FUS系列全自動尿液有形成分分析儀利用平面流式細胞技術、顯微高速成像技術進行檢測，樣本不必離心，可對尿液中不同有形成分真實形態(tài)進行反映，進而可定量尿液樣本中有形成分的數(shù)量。但不能做出單細胞照片，無法與其他細胞進行體積、折光性的對比，尤其是樣本中有單水草酸鈣結晶時，易被檢出紅細胞，而若標本干化學隱血檢測陽性，若未觸犯復檢規(guī)則，可能會在報告中顯示紅細胞異常增加，造成假陽性結果，進而導致過度檢查或治療。但其檢測快，故可用于腎臟疾病篩查工作中。

2.3 靜止式數(shù)字影像拍攝類尿液有形成分分析儀

科寶XS全自動尿液有形成分分析儀具有全視野實景形態(tài)顯示技術，可展示出高清實景尿沉渣的全視野圖像，當不同類型有效成分集中在同一視野時，可以通過顆粒、形態(tài)和大小等信息對整個視野背景進行綜合分析，并鑒別出管型和細胞。此外該儀器還有加速沉淀的設計，應用加樣品到計數(shù)板中水平按照2000s/min的速度進行10s離心處理，可保證檢出率以及操作規(guī)范化，并且低轉(zhuǎn)速短時間進行水平離心處理，計數(shù)板壁上有平鋪的沉渣，可預防細胞丟失或破損，還可避免細胞下降不完全。此外該設備針對不同儀器可能出現(xiàn)的草酸鈣結晶和紅細胞易混淆現(xiàn)象進行了改進，對草酸鈣結晶進行分類，可報告出單或雙水草酸鈣結晶，便于區(qū)分其與紅細胞，提升紅細胞識別特異性。但該設備因帶有自動離心和沉淀功能，故細菌數(shù)多會超出正常水平，黏液絲陽性率較高，對透明管型判斷結果造成了不良影響。若樣本中黏液絲含量較多時，可能導致紅細胞被覆蓋或包裹，導致出現(xiàn)假陰性結果，尤其是有膿尿或血尿時，儀器正常計數(shù)。

國產(chǎn)LX8000R全自動尿液有形成分分析儀具有圖像自動聚焦功能，可多層次和多方位掃描有效成分的沉淀層面，保證圖像與人工鏡檢圖像具有較高的一致性，其符合鏡檢金標準要求，溯源性也十分充足。該設備特有相差裝置能夠增強顯微鏡視野下的明暗反差，對腎小球性血尿診斷價值較高，故通過該設備檢測紅細胞形態(tài)的創(chuàng)新點在于：①一臺儀器可以發(fā)揮紅細胞形態(tài)分析功能和計數(shù)功能；②可直接利用計算機屏幕對紅細胞形態(tài)進行分析，無需借助顯微鏡視野，故便于觀察與分析[10]。

3.展望和結語

隨著科學技術的不斷發(fā)展，人工智能在尿液有形成分分析儀中的應用越來越多，促使有形成分檢測從原本的單純手工鏡檢逐漸發(fā)展為半自動、全自動檢測，不僅有效減輕了工作人員的工作壓力和強度，也有效提升了樣本檢測效率和準確性。展望于未來，尿液有形成分分析儀的發(fā)展趨勢應該包括，與顯微鏡檢查金標準高度相符的靜止式數(shù)字影像拍攝類尿液有形成分分析儀會受到更多關注，操作標準需要達到規(guī)范化，保證結果客觀性；單純根據(jù)尿液有形成分分析儀的報告結果時在假陰性和假陽性率方面仍有不足，但若盲目進行鏡檢復查以提升其檢測敏感度和特異度，會導致自動化儀器應用不合理，需要將尿液干化學及沉渣檢測結果分析和審核尿液有形成分分析儀報告，故結合尿液有形成分分析儀、尿液干化學分析儀構成的高度智能化、自動化和標準化的全自動尿液檢測分析系統(tǒng)開展尿常規(guī)檢查，可有效提升檢測率，這都是未來尿液檢測發(fā)展的必然趨勢。