全自動尿沉渣分析儀的臨床應用評價

杜 娟，徐 佳，郭 野，張 峰，吳 衛，李建英，李 悅，金 晶，程 閩，崔 巍

中國醫學科學院 北京協和醫學院 北京協和醫院檢驗科，北京100730

·論 著·

全自動尿沉渣分析儀的臨床應用評價

杜 娟，徐 佳，郭 野，張 峰，吳 衛，李建英，李 悅，金 晶，程 閩，崔 巍

中國醫學科學院 北京協和醫學院 北京協和醫院檢驗科，北京100730

目的 對一種全自動尿沉渣分析儀的臨床應用進行評價，并建立其對尿液有形成分分析的正常參考范圍。方法 從儀器精密度、攜帶污染率、分析測量范圍以及與人工鏡檢的可比性4個方面進行評價，同時建立儀器檢測紅細胞(red blood cell，RBC)、白細胞(white blood cell，WBC)、鱗狀上皮細胞(squamous epithelial cell，EC)及管型的正常參考范圍。結果 RBC低值、中值和高值精密度的變異系數分別為129.10%、20.59%和7.80%；WBC低值、中值和高值精密度的變異系數分別為65.73%、14.30%和13.00%；EC中值和高值精密度的變異系數分別為27.01%和21.46%。RBC、WBC和EC的攜帶污染率均為0；RBC分析測量范圍為0～83 608個/μl,WBC分析測量范圍為0～15 624個/μl，細菌分析測量范圍根據菌種不同而結果有明顯差異。儀器與人工鏡檢相比，RBC、WBC和EC的一致率分別為82.80%、73.82%和57.56%。男性尿液有形成分的參考范圍顯示，RBC為0～8個/μl，WBC為0～12個/μl，EC為0～13個/μl，管型為0～4個/μl，結晶為0～34個/μl；女性尿液有形成分的參考范圍顯示，RBC為0～12個/μl，WBC為0～21個/μl，EC為0～42個/μl，管型為0～4個/μl，結晶為0～2個/μl。 結論 該全自動尿沉渣分析儀對尿中的RBC和WBC有較好的識別性能，對結晶、管型、真菌、異形細胞等難以自動識別的成分，可利用儀器的審核功能進行人工識別，必要時進行人工復檢，為臨床提供可靠的檢驗報告。

尿沉渣分析儀；臨床應用；參考范圍

MedJPUMCH,2014,5(3):290-296

尿液有形成分檢查，又稱尿沉渣檢查，是對尿中可出現的多種有形成分如細胞類、管型類、結晶類、微生物類等物質進行識別、鑒定和計數，它對泌尿系統疾病的診斷和鑒別診斷、病情觀察、判斷預后等具有重要意義。傳統尿沉渣涂片顯微鏡檢查具有操作簡便的特點，但這種方法對尿中有形成分檢查的精密度很差，不同實驗室或同一實驗室在不同時間檢查的結果缺乏可比性。全自動尿沉渣分析儀(流式或圖像識別式)可以快速和定量計數尿液中大量有形成分，使尿沉渣檢查實現定量和規范，為臨床提供更加準確可靠的檢驗報告。鑒于尿沉渣有形成分的復雜性和變異性，不同尿沉渣分析儀檢測原理和識別能力有較大差別。為了解US 2026尿沉渣分析儀的檢測性能是否符合臨床需要和要求，本研究參考國際血液學標準化委員會(International Committee for Standardization Haematology，ICSH)對血細胞分析儀的評價方案[1]以及美國臨床與實驗室標準化協會(Clinical and Laboratory Standards Institute, CLSI)對儀器與方法的評價文件要求[2]，對儀器精密度、攜帶污染率、線性以及與人工鏡檢的可比性4個方面進行了評價，同時對健康人尿液有形成分進行正常參考范圍調查。

對象和方法

對象

隨機選擇2013年8月至10月北京協和醫院1058例門診患者的新鮮尿液標本用于儀器綜合性能的評價。選擇2013年6月1日至28日期間北京協和醫院健康體檢中心的366名表觀健康人的新鮮尿液標本用于正常參考范圍的建立，其中男性217名，平均年齡為42.97歲(4～81歲)；女性149名，平均年齡為43.39歲(18～74歲)。所有入選對象均已簽署知情同意書。表觀健康人入選標準：近6個月無服藥史及發熱，無泌尿系統疾病，無高血壓、糖尿病、肝炎、風濕病等全身性疾病，無泌尿系統疾病的家族史、泌尿道外科手術史及泌尿道結石史，無浮腫癥狀，女性在非月經期內，尿液干化學潛血、尿糖、白細胞、蛋白、亞硝酸鹽均陰性，生化肌酐、尿素均在正常范圍內，腹部超聲檢查無明顯異常。

儀器和設備

US 2026型全自動尿沉渣分析儀及其配套試劑為重慶天海公司產品, SIEMENS ATLAS型全自動干化學分析儀為西門子公司產品，FastRead尿沉渣定量計數板為威士達公司產品。

研究方法

精密度檢測：使用低、中、高值門診患者的新鮮尿液標本，混勻后連續進行11次測定，去除第一個數據，取后10次結果分別計算變異系數。

攜帶污染率檢測：高值標本連續測3次，結果記為H1、H2、H3,立即對低值標本測3次，記為L1、L2、L3，攜帶污染率(%)=(L1-L3)/(H3-L3)×100%。

分析測量范圍：制備富含細胞成分的尿樣，高濃度紅細胞(red blood cell，RBC)的細胞數為83 608個/μl，白細胞(white blood cell，WBC)的細胞數為15 624個/μl，用正常尿液樣本上清液作1∶2、1∶4、1∶16、1∶64、1∶256的系列稀釋，以稀釋計算值作為理論值，各稀釋尿樣的實測值與理論值進行回歸統計，驗證儀器對細胞的分析測量范圍。將健康體檢者新鮮尿液標本上清液制作成混合尿基質，將不同濃度泌尿系統感染常見革蘭陰性桿菌(大腸埃希菌)、革蘭陽性球菌(金黃色葡萄球菌)和真菌(白色念珠菌)菌液加入制備混合尿基質中，制備成富含細菌或真菌的尿樣，再按上述濃度梯度進行稀釋，驗證儀器對細菌或真菌的分析測量范圍。

儀器與人工鏡檢的比較：使用1058例門診患者新鮮尿液標本，用SIEMENS ATLAS干化學法檢測尿液各項指標，用該全自動尿沉渣分析儀檢測尿液有形成分，同時人工吸取適量標本滴入FastRead定量計數盤計數尿液有形成分，記錄RBC(個/μl)、WBC(個/μl)、鱗狀上皮細胞(squamous epithelial cell, EC)(個/μl)，再準確吸取標本10 ml，400×g離心5 min后，用一次性吸管棄去上清液，準確保留0.5 ml沉渣，再混勻后于高倍鏡鏡檢，記錄RBC(最低-最高/高倍視野)、WBC(最低-最高/高倍視野)、EC(最低-最高/高倍視野)、管型種類及數量(最低-最高/低倍視野)和結晶種類。將全自動尿沉渣分析儀及非離心尿人工計數結果(個/μl)分為0≤X<10、10≤X<20、20≤X<30、30≤X<50、50≤X<100、100≤X<200、200≤X<500、X≥500八個等級，計數不同等級下儀器與人工結果的一致性，儀器與人工計數結果在同一等級范圍內者視為一致。兩名技術人員離心尿鏡檢結果取交集，管型、結晶取并集，RBC<3個/高倍視野為陰性，≥3個/高倍視野為陽性；WBC<5個/高倍視野為陰性，≥5個/高倍視野為陽性；管型、結晶存在即為陽性。以人工鏡檢為金標準，對儀器計數結果與人工計數結果作受試者工作特征(receiver operating characteristic，ROC)曲線。曲線下面積越接近于1，說明診斷效果越好。曲線下面積在0.5～0.7時有較低準確性，在0.7～0.9時有一定準確性，在0.9以上時有較高準確性。同時，評估其對RBC、WBC、管型和結晶的診斷靈敏度、特異性。

參考范圍的建立：用一次性潔凈塑料尿杯留取清潔隨機尿液不少于20 ml，用通過嚴格性能驗證后的SIEMENS ATLAS干化學分析儀[3]檢測尿液干化學各項指標，用該全自動尿沉渣分析儀檢測尿液有形成分，同時人工吸取適量標本滴入FastRead定量計數盤計數尿液有形成分，記錄RBC(個/μl)、WBC(個/μl)、EC(個/μl)，再準確吸取標本10 ml, 400×g離心5 min后，用一次性吸管棄去上清液，準確保留0.5 ml沉渣，再混勻后于高倍鏡鏡檢，記錄RBC(最低-最高/高倍視野)、WBC(最低-最高/高倍視野)、EC(最低-最高/高倍視野)、管型種類及數量(最低-最高/低倍視野)和結晶種類。觀察離心尿10個視野以上，將RBC<3個/高倍視野、WBC<5個/高倍視野、無病理管型或結晶視為正常尿液。

統計學處理

采用SPSS 11.5統計軟件進行統計分析，所檢測的尿液有形成分參數在被調查人群中呈偏態分布，得出中位數和生物參考區間，即以檢測健康人群的0～95%為生物參考范圍，95%上限的數值為基準界限計算值。比較≤18歲、19～45歲、46～65歲和≥66歲四個年齡段及不同性別尿液RBC、WBC、EC、管型和結晶結果，并確立參考值范圍。采用Medcalc專業軟件，進行Passing-Bablok回歸分析，分析儀器與人工計數結果的一致性；繪制Bland-Altman偏差圖，分析儀器與人工計數的差異分布；以人工鏡檢為金標準，對儀器計數結果與人工計數結果作ROC曲線，分析儀器對尿液有形成分的診斷效能。

結 果

精密度檢測結果

對3個不同濃度水平的標本，進行同一項目檢測，結果的一致性程度見表1。

攜帶污染率檢測結果

高值標本連續測定3次，隨即連續測定低值標本3次，得到儀器檢測WBC、RBC及EC的攜帶污染率均為0(表2)。

分析測量范圍結果

RBC數量在0～83 608個/μl之間，全自動尿沉渣分析儀測定RBC線性良好，y=1.008x-1766，R2=0.997，r=0.9986；WBC數量在0～15 624個/μl之間，測定WBC線性良好，y=1.000x+139.4,R2=0.997，r=0.9987。該儀器測定細菌線性根據菌種不同，結果有明顯差異：白色念珠菌數量在0～9688個/μl之間時線性良好，y=0.973x+72.18，R2=0.999，r=0.9995；大腸桿菌數量在0～12 414.06個/μl之間時線性良好，y=1.050x-374.3，R2=0.994，r=0.9973；測定金黃色葡萄球菌線性欠佳，y=0.995x-1031，R2=0.897(圖1)。

儀器與人工鏡檢計數結果的比較

1058例標本中，使用全自動尿沉渣分析儀與人工計數RBC結果一致的有876例，一致率為82.80%；計數WBC結果一致的有品781例，一致率為73.82%；計數EC結果一致的有609例，一致率為57.56%(表3～5)。

表 1 儀器主要檢測項目的精密度結果

表 2 儀器攜帶污染率結果

圖 1 全自動尿沉渣分析儀對幾種泌尿系統感染常見病原菌的分析測量范圍 A.白色念珠菌；B.大腸桿菌；C.金黃色葡萄球菌

Bland-Altman偏差圖結果

RBC標本共1169例，在Bland-Altman偏差圖上一致性界限外的點僅2例，百分比遠小于5%，但此2點與理論值差異太大，回顧分析發現此2例均為肉眼血尿標本。人工計數肉眼血尿標本時，細胞密度太大，計數結果受細胞分布情況、人為因素影響大。去除該2例肉眼血尿標本后，儀器和人工計數結果的一致性較好(圖2A、B)。此外，WBC儀器和人工計數結果的一致性較好(圖2C)，但可見儀器計數EC結果基本高于人工計數結果，一致性欠佳(圖2D)。

Passing-Bablok回歸分析

分析儀器計數結果與人工計數結果(個/μl，未離心尿)間相關性，可見儀器與人工計數RBC、WBC及EC相關性均較好(表6)。

表 3 全自動尿沉渣分析儀與人工計數紅細胞的一致性評價

*儀器與人工計數紅細胞在同一等級范圍內，視為結果一致

表 4 全自動尿沉渣分析儀與人工計數白細胞的一致性評價

*儀器與人工計數白細胞在同一等級范圍內，視為結果一致

表 5 全自動尿沉渣分析儀與人工計數鱗狀上皮細胞的一致性評價

*儀器與人工計數鱗狀上皮細胞在同一等級范圍內，視為結果一致

ROC曲線

以人工鏡檢作為金標準，該全自動尿沉渣分析儀檢測RBC的ROC曲線下面積為0.84，檢測靈敏度為71.5%，特異性為85.8%；檢測WBC的ROC曲線下面積為0.92，檢測靈敏度為86.4%，特異性為87.0%；對管型的檢測效能不佳，ROC曲線下面積為0.59，檢測靈敏度為30.9%，特異性為87.6%；檢測結晶的ROC曲線下面積為0.79，檢測靈敏度為56.0%，特異性為96.7%。

參考范圍

尿液有形成分檢測結果呈偏態分布，采用中位數(四分位數)表示，結果見表7。經秩和檢驗后，全自動尿沉渣分析儀檢測健康人尿液RBC、WBC、EC、管型及結晶的生物參考區間結果見表8。

圖 2 儀器與人工計數結果的Bland-Altman偏差圖 橫軸為每個被觀察對象評定得到的均值，縱軸為兩種評定間的差異值，在縱軸上以差異的均值和理論0值為均值參考線，添加均值±1.96標準差即差異均值的95%置信區間參考線，即95%可接受的一致性界限 A.紅細胞；B.去除肉眼血尿后的紅細胞；C.白細胞；D.鱗狀上皮細胞

表 6 全自動尿沉渣分析儀與人工法比對結果(Passing-Bablok)

表 7 健康人尿液有形成分檢測結果[M(Q1,Q3)]

表 8 健康人尿液有形成分參考范圍

討 論

圖像識別式尿液有形成分分析系統是在顯微鏡下拍攝圖片，再由計算機進行圖像分析，對尿中有形成分的大小、對比度、形狀、質地特征進行提取，運用形態識別軟件和網絡技術進行有形成分的分類和定量報告。其特點是每種成分均可在熒光屏上顯示其形態，并可任意選取可疑成分進行人工復核、重新判定。本研究中的這種尿沉渣分析儀是其典型代表，使用此儀器，無須離心標本，每份標本的檢測只需1 min，無攜帶污染，使尿沉渣檢測實現自動化，還可滿足尿沉渣檢測的標準化。但其仍然有一定的不足之處。該儀器檢測尿液有形成分時，低值標本檢測精密度差，細胞數越多，重復性越好。檢測RBC時靈敏度較差(71.5%)，可能與聚焦不清，儀器無法識別有關；特異性較好(85.5%)。某些草酸鈣結晶大小、形狀與RBC相似，會干擾RBC的檢測結果，一些類酵母樣真菌會被誤認為RBC，也會對RBC的檢測造成干擾，此類標本就必須人工鏡檢進行確認。檢測WBC時，靈敏度(86.4%)和特異度(87.0%)較好。但當尿液中出現成堆的細菌時，該儀器可能會誤認為WBC；當尿液中RBC為滿視野時，將原本數量不多的WBC掩蓋，會使計數結果偏低。檢測管型時，靈敏度很差(30.9%)，可能是儀器檢測視野個數限制所致，不像人工鏡檢那樣瀏覽全片；特異性不是太高(87.6%)，可能是儀器易將黏液絲或某些上皮細胞等誤認為管型所致。檢測結晶時，靈敏度較差(56.0%)，可能與尿液中結晶的形態多種多樣，尤其是無定型結晶，儀器無法識別有關；特異性較好(96.7%)。

泌尿系統感染常見病原菌包括革蘭陰性桿菌中的大腸埃希菌、肺炎克雷伯菌、銅綠假單胞菌，革蘭陽性球菌中的糞腸球菌、金黃色葡萄球菌以及真菌中的白色念珠菌[4- 5]。本研究通過評價該儀器對幾種泌尿系統感染常見細菌或真菌的分析測量范圍，首次發現該儀器檢測桿菌和酵母樣真菌的檢測線性良好，而檢測球菌時線性不佳。分析原因，可能與球菌呈球形，儀器容易誤認為RBC有關。

需要說明的是，本研究涉及到的儀器檢測結果均為經人工審核后結果。在進行儀器及人工計數結果一致性評價時，無論是將儀器及人工計數結果(個/μl)分為8個等級，計數不同等級下儀器與人工結果的一致性，還是通過Bland-Altman偏差圖觀察儀器與人工計數結果之間的差異分布，均可發現儀器與人工計數RBC和WBC的一致性較好，而計數EC的一致性欠佳?？傮w來說，該儀器各項性能基本能滿足臨床需求。

在當今許多醫院臨床標本不斷增多的情況下，對每個標本都經嚴格操作進行人工鏡檢是很困難的。尿液有形成分圖像分析系統雖然有很好的實用價值，但也有局限性，要識別某一目標，數據庫中必須具備此目標的模型，否則不能識別。將尿液干化學法與尿液有形成分圖像分析技術聯合應用，能克服二者各自技術上的缺陷，優勢互補，既可提高尿液分析的準確性，又可達到高效率、高通量的目的。因此，制定科學合理的篩選方法就顯得尤為重要[6- 7]。并且，尿液形態學檢查是復雜的問題，影響因素眾多[8]。雖然這種技術的應用能大大減少人力，但目前還不能完全替代人工鏡檢，當尿液有形成分分析與人工鏡檢不符時，應以人工顯微鏡檢查為準，以保證結果的準確性?？傊?，應將尿液有形成分圖像分析系統與尿干化學分析聯合應用于尿常規過篩檢查，建立相應的復檢規則，必要時人工鏡檢以提高檢驗質量，保證結果的準確性，同時應密切結合臨床綜合分析，必要時進行動態觀察。

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Clinical Application of A Fully-automatic Urine Sediment Analyzer

DU Juan, XU Jia, GUO Ye, ZHANG Feng, WU Wei, LI Jian-ying, LI Yue, JIN Jing,CHENG Min, CUI Wei

Department of Clinical Laboratory, Peking Union Medical College Hospital, Chinese Academy of Medical Sciences &Peking Union Medical College, Beijing 100730,China

CUI Wei Tel: 010-69159713，E-mail:cuiw@pumch.cn

Objective To evaluate the clinical application of a fully-automatic urine sediment analyzer and establish the reference range of urinary formed elements. Methods The precision, carryover rate, analytical measurement range, and comparability with manual microscopy method were evaluated, and the reference ranges of red blood cells (RBC), white blood cells (WBC), squamous epithelial cells (EC), and casts by the instrument were analyzed. Results The low, medium, and high values of precision were 129.10%, 20.59%, and 7.80% for RBC,and 65.73%,14.30%,and 13.00% for WBC. The medium and high values of precision for EC were 27.01% and 21.46%. The carryover rate of RBC, WBC, and EC were all 0. The measurement range was 0-83 608/μl for RBC and 0-15 624/μl for WBC. As to the measurement range of bacteria, there were obvious differences according to the different species of bacteria. When compared the instrument results with the manual microscopy, the consistency rates were 82.80% for RBC, 73.82% for WBC, and 57.56% for EC. The reference ranges of urinary formed elements were as follows: the range of urinary RBC was 0-8/μl for males and 0-12/μl for females; the range of urinary WBC was 0-12/μl for males and 0-21/μl for females; the range of urinary EC was 0-13/μl for males and 0-42/μl for females; the range of urinary cast was 0-4/μl for males and 0-4/μl for females; and the range of urinary crystal was 0-34/μl for males and 0-2/μl for females. Conclusions This fully-atomatic urine sediment analyzer has better recognition performance for RBC and WBC. We can carry on the manual recognition using audit function by instruments, and manual morphological examination when necessary, to detect crystals, casts, fungi, and irregular cell components which are difficult to identify automatically.

urinary sediment analyzer; clinical application; reference range

崔 巍 電話：010-69159713，E-mail:cuiw@pumch.cn

R446.12+1

A

1674-9081(2014)03-0290-07

10.3969/j.issn.1674-9081.2014.03.009

2014- 05- 04)