全自動血細胞分析流水線管理系統的應用*

張鑫垚 肖 盟 李建英 黃 媛 王 庚 岳保新 李 杰 吳 衛*

全自動血液分析設備是檢驗科最為基礎的設備，設備的自動化為檢驗科的工作人員提供了便捷化的工作，同時也縮短了患者等候檢驗報告的時間。XN 9100型全自動血細胞分析流水線管理系統，由4組XN-20全自動模塊式血液體液分析儀，一臺TS-10標本分揀單元與兩臺SP-10全自動血液學載片制備裝置組成。本研究在使用XN 9100型全自動血細胞分析流水線管理系統的過程中，利用實驗室信息系統(laboratory information system，LIS)與科室工作流程相結合，對其進行統籌化、智能化及自動化的管理，不僅為檢驗科的細胞學檢驗提供了便捷，同時還可縮短患者等候檢驗報告的時間。

1 全自動血細胞分析流水線管理系統

1.1 流水線構成

XN 9100型全自動血細胞分析流水線管理系統的流水線由兩條ST40軌道單元、TS-10標本分揀單元、XN 9100型全自動模塊式血液體液分析儀和搬送單元、SP-10全自動血液學載片制備裝置模塊單元以及DI-60型全自動細胞形態分析儀構成。

(1)TS-10標本處理單元。TS-10標本的分揀單元可以自動從進樣單元接收標本架，將不同項目的標本管分揀出來，儲存在歸檔區或將運送至下一個處理單元中。

(2)XN 9100型全自動血細胞分析流水線檢測模塊部分。XN 9100型全自動血細胞流水線包含分析儀器XN-20、SP-10全自動血涂片制備儀和傳輸系統。檢測模塊部分為4臺XN-20設備串聯組成，在處理CBC+DIFF模式下(不應用3R復檢規則)每臺XN-20處理標本速度為200個標本/h，流水線綜合處理速度達800個標本/h。

(3)SP-10全自動血液學載片制備裝置兩臺。SP-10是一種全自動載片制備裝置，用于血液學分析系統。

(4)軌道系統。由多個連接部構成，經過安裝調平，滿足設備正常運轉。

1.2 軟件系統

軟件輔助系統包含軌道控制系統、設備IPU、Laboman及傳輸端口系統等，通過條碼識別，進行雙向傳輸功能。

2 全自動血細胞分析流水線管理系統的驗證

2.1 標本收集

隨機選取門診及住院患者EDTA抗凝血常規檢測標本。

2.2 儀器與試劑

采用的XN 9100型全自動血細胞分析儀、流水線、配套試劑、標準品、質控品均為日本希森美康公司；Baso瑞氏-姬姆薩染色液(珠海貝索生物技術有限公司)。所有試劑均在有效期內使用。

2.3 儀器校準

(1)校準。按照國家相關行業標準執行校準，取一瓶校準品連續測定11次，取2～11次結果，將結果錄入表中[1]。偏差計算為公式1:

偏倚%=(均值-定值)÷定值×100% (1)

(2)參數判定。白細胞(white blood cell，WBC)、紅細胞(red blood cell，RBC)、血紅蛋白(haemoglobin，HGB)、紅細胞壓積(hematocrit，Hct)、血小板(platelet，PLT)各參數均值與定值的差異全部等于或小于國家標準文件[1]的第1列數值時，儀器不需進行調整，記錄檢測數據即可；若各參數均值與定值的差異大于表中的第2列數值時，需請儀器維修人員檢查原因并進行處理；若各參數均值與定值的差異在表中第1列與第2列數值之間時，需對儀器進行調整，將儀器原有系數乘以校準系數，即為校準后的系數(見表1)。將校準后的系數輸人儀器更換原有系數。

表1 血細胞分析校準的判定標準

2.4 性能評價方法

使用設備配套試劑，通過對設備的精密度、攜帶污染率、準確度、正確度、線性與內部操作檢測系統儀器間的比對、WBC分類計數以及參考范圍等進行驗證，結果與設備廠商聲稱的性能及國家制定的相關行業標準要求[2-3]進行比較。

2.4.1 精密度評估

(1)批內精密度。收集WBC、RBC、HGB、平均紅細胞體積(mean corpuscular volume，MCV)、PLT、平均紅細胞血紅蛋白(mean corpuscular hemoglobin，MCH)、平均紅細胞血紅蛋白濃度(mean corpuscular hemoglobin concentration，MCHC)正常、異常以及參考醫學決定水平濃度3個水平新鮮血標本連續測定11次，將后10次結果錄入下表，計算均值、標準差和變異系數(CV%)見表2。

(2)日間精密度。使用3個(正常、低、高)水平質控品，每日測定1次，將質控數據錄入，記錄20個點，計算CV%。

2.4.2 攜帶污染率

(1)實驗方案。取高值血液樣本，測定值分別為H1、H2及H3，再取一份低值血液樣本，連續測定3次，測定值分別為L1、L2及L3，按公式計算攜帶污染率。

(2)判定標準。各檢測參數的攜帶污染率≤1%，其計算為公式2:

表2 標本收集范圍

2.4.3 準確度評估

(1)實驗方案。使用5份美國病理家協會(CAP)質評物分別進行單次檢測，計算每份樣本檢測結果與靶值的相對偏差。

(2)判斷標準。相對偏差符合WBC≤15%、RBC≤6.0%、HGB≤7.0%、PLT≤25%、Hct≤6.0%、中性粒細胞百分比(Neutrophil%，NEUT%)±3SD、NEUT絕對值(NEUT#)±1.0、淋巴細胞百分比(Lymphocytes%，LY%)±3SD、LY絕對值(LY#)±1.0、單核細胞百分比(Monocyte%，MO%)±3SD、MO絕對值(MO#)±1.0、嗜酸性粒細胞百分比(Eosinophil%，EO%)±3SD、EO絕對值(EO#)±1.0、嗜堿性粒細胞百分比(Basophils%，BASO%)±3SD、BASO絕對值(BASO#)±1.0、MCV±3SD、MCH±3SD、MCHC±3SD要求的比例≥80%[2]。

2.4.4 正確度評價

(1)實驗方案。使用10份檢測結果在參考區間內的新鮮血樣本，每份樣本檢測2次，計算20次檢測結果的均值，以臨床實驗室內部規范操作檢測系統的測定均值為標準，計算偏倚。實驗室內部規范操作檢測系統使用Sysmex-XE5000型全自動血液分析儀(日本希森美康公司)，SN:A3098。

(2)判斷標準。允許偏倚:WBC≤5.0%、RBC≤2.0%、Hb≤2.5%、Hct≤2.5%、PLT≤6.0%、MCV≤3.0%、MCH≤3.0%、MCHC≤3.0%、MPV≤5.0%、PCT≤5.0%[2]。

2.4.5 線性評價

(1)實驗方案。線性評價:使用CAP LN9制備不同濃度的樣品，對每個檢測項目、每一濃度水平重復測定3次，計算均值、SD、MAX、MIN、T值、測定值與靶值的差值、總均值以及擬合值，判斷最優擬合方程。計算每一檢測項目，總誤差絕對值計算為公式3:

總誤差絕對值=總誤差%×總均值 (3)

對每個檢測項目將每一濃度的差值與總誤差進行比較，對不精密度的可接受性做出判斷。驗證線性范圍，并以相對濃度為X軸，測定均值為Y軸做線性圖；以靶值為X軸，測定均值為Y軸做線性圖；以相對濃度為X軸，差值為Y軸做絕對偏差與不精密度可接受范圍圖。使用患者標本制備不同濃度樣品:選擇高濃度(H)值接近線性范圍上限的樣本，低濃度(L)值選擇接近0或接近檢出限的標本，確定需要分析的總體積，按0%、10%、20%、40%、60%、80%以及100%配制成不同水平的樣品(或按稀釋方案配制)，做線性評價。

(2)判斷標準。線性評價:1/4 CLIA’88允許總誤差作為可接受范圍[2]。判斷每個濃度的測定值是否可接受，以靶值為X，測定均值為Y，其計算回歸方程為公式4:

式中若相關系數r≥0.975，r2≥0.95，a在1±0.05范圍內，則結果為可接受。

不精密度判斷為公式5、公式6:

2.4.6 實驗室內部規范操作檢測系統儀器間比對

(1)實驗方案。選擇內部規范操作檢測系統儀器作為比較方法。新儀器使用前，參考相關國家標準中的濃度范圍和比例(見表3)，至少收集20份臨床標本，每份2 ml[2]。分別使用內部規范操作檢測系統儀器和被比對儀器(試驗方法)進行檢測。以內部規范操作檢測系統的測定結果為標準，計算相對偏差，并以可比較方法為X，以試驗方法為Y，計算相關系數(r)，斜率(slope)，截距(b)。

(2)判斷標準。r≥0.975(或r2≥0.95)；相對偏差符合≤1/2CLIA'88[2]；WBC≤7.5%，當WBC≤2.0×109/L時，相對偏差≤10.0%，RBC≤3.0%，HGB≤3.5%，PLT≤12.5，當PLT≤40×109/L時，相對偏差≤15%，Hct≤3.0%、MCV≤3.5%、MCH≤3.5%、MCHC≤3.5% 要求合格的比例≥80%[2]。

表3 標本收集濃度范圍和比例

2.4.7 分析儀WBC分類計數性能評價

參考方法和儀器法比較試驗。

(1)實驗方案。初次驗證選新鮮標本20份，每例患者的血液樣本分別用參考方法和儀器法進行測試。每份標本制備2張血涂片，分別標記為A、B。由2名具備科室授權且經過考核的檢驗人員，按照參考方法步驟對每張血涂片分析200個細胞。其中一位檢驗人員使用血涂片A，另一位驗人員使用血涂片B，每份患者標本共分析400個細胞。儀器法結果記錄為C。

(2)判斷標準。計算儀器法檢測結果的均值與可信范圍比較，在95%可信區間的允許范圍內，判定合格；若儀器法的數據點落在可信區間外側，判定不合格，必須檢查準確度。分類5%以下細胞查《臨床檢驗基礎》第4版中的Rümke表[4]；分類200個細胞時，0%的95%置信區間(confidence interval，95%CI)為0～1.8，1%的95%CI為0.1～3.6，2%的95%CI為0.6～5.0，3%的95%CI為1.4～6.4，4%的95%CI為1.7～7.7。要求合格的比例≥80%[2]。計算為公式7:

可信范圍:參考值±1.96×SE。

2.4.8 參考區間驗證

從查體人群中選擇健康個體46名，男性與女性比例為1∶1，年齡20歲～79歲，每10歲年齡段的參考個體數至少4名(將60～79歲分在一個年齡段)。

(1)驗證方案。按規范操作程序采集靜脈血標本并進行待驗證項目的檢測，計算均值、最小值、最大值、極差(R)、最大和最小值與其相鄰數值之差D。離群值檢驗:首先將檢測結果按照大小排序并計算極差R(R=最大值-最小值)，然后分別計算最大和最小值與其相鄰數值之差D(D=疑似離群值-其相鄰值)；若D/R≥1/3，則將最大值或最小值視為離群值予以剔除；將余下數據重復前述步驟進行離群值檢驗，直至剔除所有離群值。因出現離群值而造成檢測數據不足20個時，應另外選擇符合要求的健康個體以補足20個，確保檢測結果不含離群值。

(2)判斷標準。將檢測數據與參考區間進行比較，超出參考區間的檢測數據個數≤10%，驗證結果符合要求。

2.4.9 檢出限驗證

(1)實驗方案。選稀釋液作為空白樣品連續測定10次，依據制造商聲稱的濃度配制WBC濃度分別為0.02×109/L和0.01×109/L的低值樣本，PLT為2.0×109/L和1.0×109/L的低值樣本，使用WB及LW模式分別測定WBC，每一樣本連續測定10次；使用WB及PLT-F模式分別測定PLT，每一樣本連續測定10次。分別計算每一樣本的均值、標準差、變異系數、百分偏差、LoB、LoD及LoQ，其計算為公式8和公式9:

式中LoQ為分析物可被實際檢出(LoD)的最低濃度。檢測限樣本測定結果變異系數等于20%時的分析物濃度。

制造商LoQ:WBC:0.019×109/L；PLT-I:1.566×109/L；PLT-F:0.862×109/L。

3 結果

XN 9100流水線中共包含8臺全自動模塊式血液體液分析儀，結果分析僅以一臺A1型設備為代表，SN:12864。

3.1 實驗室環境

實驗室溫度為24 ℃，相對濕度為40%。

3.2 儀器背景計數

實驗方案:使用稀釋液作為樣本在分析儀上連續進行3次測試，取3次測試結果中最大值，見表4。

表4 儀器背景計數結果

3.3 儀器校準驗證

使用校準品對儀器驗證后，對超出偏倚范圍的參數調整校準系數，進行校準結果驗證，驗證結果均合格。

(1)精密度評估。設備各參數批間精密度及日間精密度三個水平CV均滿足國家相關行業標準的要求[1]。

(2)攜帶污染率。各項參數攜帶污染率分別為，WBC:0.01%，RBC:0.18%，HGB:0.51%，Hct:0.00%，PLT:0.30%，攜帶污染率均符合要求。

(3)準確度。五份質評物檢測結果，各參數偏差均小于判斷標準要求，均在可接受范圍內。

(4)正確度。設備各參數正確度偏倚結果均低于接受標準。

(5)線性評價。設備各參數線性方程中，a值均在1±0.05范圍內，r2均＞0.95。

(6)實驗室內部規范操作系統儀器間比對結果及分類計數的性能評價。實驗室內部儀器間比對結果相對偏差均小于要求，且比例＞80%，分類計數結果均在95%可信區間的允許范圍內。

3.4 參考區間驗證

經驗證，超出參考區間范圍的僅有一例，遠低于要求，驗證結果符合要求。

3.5 檢出限驗證

(1)WBC LOQ:使用WB模式WBC為0.02×109/L定量檢測下限驗證未通過，使用LW模式WBC為0.02×109/L及0.01×109/L定量檢測限LOQ驗證均通過；最低濃度為0.01×109/L時，CV為0，小于判斷標準(20%)，因此認為本次LOQ=0.01×109/L，驗證通過。故臨床樣本的檢測，依據復檢規則遇低值WBC時使用LW模式檢測。

(2)PLT LOQ:使用WB模式PLT為2×109/L及1×109/L定量檢測下限驗證均未通過，使用PLT-F模式PLT為1×109/L定量檢測限LOQ驗證通過；最低濃度為1×109/L時，CV為0，小于判斷標準(20%)，因此認為本次LOQ=1×109/L，驗證通過。故臨床樣本的檢測，依據復檢規則遇低值PLT時使用PLT-F模式檢測。

4 全自動血細胞分析流水線管理系統的應用

4.1 流水線復檢規則的應用及自動重復功能

根據XN 9100型全自動血細胞分析流水線管理系統，將已有的復檢規則進行重新評估，并運用到日常工作中[5-6]。

4.2 質量控制系統的改進

使用設備配套的Sysmex質控品。每日每臺設備均需要進行質控品的檢測，檢測完畢后使用laboman系統傳入科室實驗室信息系統(laboratory information system，LIS)。每日生成L-J質控圖，如失控，則需要對質量控制結果進行糾正。

4.3 設備X-bar的使用

浮動均值法是由BULL提出的一種室內質量控制方法[7]。此方法通過對20例患者標本的MCV、MCH及MCHC結果均值進行記錄分析，用以判斷設備的運行情況。如發現數據出現較大的波動或偏移，則應先檢查標本來源是否有特殊性。如標本來源無明顯改變的情況下，則表示可能儀器或者試劑在某些地方出現問題。需要及時查找原因，避免不合格報告的發出[8](圖1)。

圖1 浮動均值系統實際操作數據

4.4 設備靈敏度的調節

WDF通道是檢測WBC的分類通道。在每個坐標軸均可調節其通道數，在對設備進行校準時，先進行光路校準，對設備通道的粒子數進行校準。根據校準品給出的賦值輸入靶值，使其靈敏度在廠商給出的范圍內。在設備的使用過程中，可能會出現部分細胞結果異常的情況。使用浮動均值的方法對設備靈敏度進行監控和調節，通過對X-bar中WDF-X，WDF-Y，WDF-Z的設置，改變每個坐標軸的通道數，從而調整圖中粒子的位置來調整細胞分類的結果。

以XN 9100-8號機為例，SN:12864，根據校準后賦值，WDF-X SCC Gain:181，WDF-Y SFL Gain:113，WDF-Z FSC Gain:196。但根據浮動均值圖形觀察，其標點均在靶值下，進行“分析儀白細胞分類計數的性能評價”時出現大量“[Atypical Lympho?](異型淋巴細胞)”報警。經過人工推片進行鏡檢，均為假陽性報告，判斷為靈敏度錯誤。進行更改后，重新對其進行賦值，WDF-X SCC Gain:172.4，WDF-Y SFL Gain:115.6，WDF-Z FSC Gain:124。重新進行檢測后，靶值恢復正常。

由此可見，廠商提供的校準品并非對每臺設備的數值均適用，各使用方均需要根據本實驗室的情況對其賦值進行相應的更改，以保證結果的準確性。

4.5 新鮮血比對

設備每日使用過程中，所需試劑經常需要進行更換，更換試劑后無法有效的評估。如使用配套的質控品進行檢測，成本較高。使用新鮮血比對的方法[9]可以節約成本，方法便捷，對多臺設備間檢測結果的準確性和可比性具有實際應用意義[10]。

每日取同血型檢測結果在參考范圍內的3個標本，配置成新鮮血比對標本。每日將新鮮血標本賦予一個唯一條碼號。定時在每臺分析儀使用手動模式進行檢測，計算每個檢測項目的Δ值，Δ值=(②-①)÷②。①為第一次檢測結果；②為第二次檢測結果。判定結果需符合1/2CLIA'88要求的偏差范圍，WBCΔ≤±7.5%，RBCΔ≤±3%，HGBΔ≤±3.5%，HctΔ≤±3%，PLTΔ≤±12.5%，MCVΔ≤±3.5%，MCHΔ≤±3.5%，MCHCΔ≤±3.5%[2]。

5 全自動血細胞分析流水線管理系統的樣本管理

5.1 樣本處理規則

每日的工作中，XN 9100型全自動血細胞分析流水線主要進行門診急診的標本檢測。每個樣本均使用唯一標識，在LIS里錄入后產生唯一編號。LIS同laboman通訊后，設備自動識別標識所對應的項目進行檢測。檢測后再由laboman傳入LIS系統中。如未能在LIS中錄入標本信息，則由設備先行對條碼進行掃描，默認檢測CBC+DIFF。檢測完畢后由laboman傳入LIS系統，LIS系統自動生成一個樣本號，使結果可以完整傳輸，避免了人為因素導致標本未檢測的情況。

5.2 樣本后處理設定

標本檢測完畢后，laboman系統根據復檢規則，將標本信息傳送至LIS與儀器中。LIS將此標本標記為待查標本，同時在界面中以黃色高亮提醒。如標本觸發3R規則，則在界面中在待查的基礎上此標本以藍色本底標注，當儀器自動重復后，藍色本底消失，同時在備注中標注“此標本已重復”。此舉可避免在多人處理標本時，多次重復同一標本對試劑及時間造成浪費。如標本僅觸發推片鏡檢規則，則可直接通過儀器軌道，進入到TS-10中進行歸檔，而后由專人進行推片鏡檢。

5.3 樣本歸檔原則設定

在標本完成檢測后，TS-10可對標本進行歸檔，避免手工編號歸檔可能帶來的人為錯誤，同時使查詢標本更為便捷。每份標本檢測完成后，通過流水線軌道，將標本轉送至TS-10處理模塊中。TS-10處理模塊根據標本檢測結果信息，會將標本進行歸檔，同時所有標本均會在系統中產生唯一的TS-10標本位置號。通過產生唯一的標本位置號可以在LIS系統中進行查詢，根據使用習慣，科室將其設置為XX區-XX托盤-XX位置。查詢標本需要取用時，只需找到相應位置，即可直接獲取標本。

TS-10處理模塊共有8個區域設置。實驗室將1-5區設置為標本歸檔區，定義為正常標本檢測后歸檔區域。用以存放無需復查的標本。6-7區設置為待檢區，定義為需要復檢標本區域，包含需要推片及執行3R規則后仍需要復檢的標本。8區為錯誤區。錯誤區包含:①未正確讀取標本條碼；②標本無法正確檢測結果；③非檢測全血細胞分析的標本。

6 結論

XN 9100型全自動血細胞分析流水線管理系統功能強大，可以滿足每小時800個標本的工作量，同時流水線包含了自動推染片機，Sysmex的3R復檢規則優化檢測流程，縮短了TAT時間。TS-10處理模塊可以在標本進入流水線前將錯誤標本挑出，在標本檢測完畢后，對標本進行歸檔，完善了標本后處理的要求，方便對標本的查找。其通過與LIS系統的雙向傳輸功能，避免了人為因素導致可能產生的標本丟失問題。通過整合LIS、laboman等信息化系統，實現了全程自動化和信息化。

隨著信息化水平的不斷提高，目前整個檢驗行業自動化發展越來越快，全自動血球分析儀流水線是必然產物[11-12]。而標本量的增加，TS-10的歸檔區域會更加緊張。在多架標本同時檢測完畢后，同時準備歸檔，進樣和歸檔使用同一條軌道，極易造成標本的阻塞。同時標本由TS-10歸檔后仍需要人工進行移除，保存于相應地點。目前，一些生化免疫流水線已經完全實現流水線到冰箱儲存的無縫連接，且通過信息化系統可以自由的從冰箱中調取標本。而XN-9100型全自動血細胞分析流水線僅使用了歸檔、雙向傳輸、自動化復檢功能等，自動化程度有進一步提升的空間。

實驗室在使用設備時也應注意儀器的維護保養工作，每日需要對設備進行關機清洗操作，擦拭設備表面灰塵等。定期預約工程師對設備進行預防性維護，按需更換配件。由于流水線軌道屬于精密部分，平衡度很重要，故需要避免對流水線的磕碰和推擠。檢驗報告結果的準確性是更重要的一環，在提高了硬件水平的同時，需要注重對實驗室人員的能力培養，定期進行培訓。