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临床检验细分领域在学术中应用及产品情况

归去来兮 2020-12-17 77人围观 杂谈



第一节 引言


临床检验作为一门多学科互相渗透、交叉融合的综合性应用学科及分析技术,随着新的分析检测的方法和仪器不断涌现,大大推动了临床检验的发展,使临床检验在疾病的预防、诊断和治疗中发挥着越来越大的作用。



第二节 尿液分析领域的国内外发展及前景展望


一、人工智能(AI)在尿液自动化分析的应用


我国检验医学发展已经有近百年的历史,我们经历过手工检验的最初时代,也经历甚至见证了从半自动化分析到全自动化分析的飞速发展阶段,参与或实践了全实验室自动化和实验室信息化的新时代,下一个检验医学发展的热点和飞跃或许在人工智能(Artificial Intelligence,AI)技术的应用。


国际临床化学委员会(IFCC)主席Maurizio Ferrari先生在一篇《How to imagine the future of laboratory medicine》的报告中指出:“未来检验医学发展会依赖电子计算机和信息技术,从电子高速路的创建和创新,到人工智能检验结果的判读,特别是自动细胞识别等新技术的应用,可在未来的检验医学发展和构建中发挥重要作用。”中华医学会检验分会主任委员潘柏申教授也在第13届全国检验医学学术会议上指出:“检验医学的未来发展契机包括标准化、自动化和智能化,大数据与互联网的密切结合。”检验医学的智能化即以人工智能作为平台,建立临床化学与免疫学、血液学及体液学检验领域的自动判断和审核,还可在细胞形态学进行自动化识别,并在实验室物流系统、远程控制与增强现实、自动采血机器人研发与应用等方面,将有更深入的研究与发展,具有广阔的发展空间。


在尿液有形成分分析中的应用:数字图像(digital imaging)分析原理研发的尿液有形成分分析仪,通过数字图像成像技术提取颗粒的多种形态特征参数,建立识别模型和算法。在检测未知颗粒时,首先提取颗粒特征参数,通过神经网络与数据库已知数据进行计算和比对,判断结果,识别、显示和报告结果。此类仪器也是应用较为广泛的一种尿液形态学分析设备,国内已制定了YY/T 0996-2015《尿液有形成分分析仪(数字成像自动识别)》国家医药卫生行业标准,为规范设备研发、产品质量和性能评价提供了参考方法。而许多尿液有形成分分析仪已经与尿液干化学分析仪进行连接,形成尿液分析的流水线系统。


二、尿液分析领域的发展前景展望


(一)尿白蛋白/肌酐比值在临床上越来越被重视


慢性肾病已经成为全球范围内的公共健康卫生问题。由于慢性肾病不易被早期发现,容易漏诊,有50%的肾脏病患者首次到医院就诊时,肾功能已经发展至不可逆转的阶段,需要透析甚至肾脏移植,耗费了大量的医疗资源和费用。高血压、糖尿病、冠心病、脑卒中病人及肥胖、乱吃药的人更是慢性肾病的高危人群。因此,肾病专家建议:每个人都应定期到肾病科体检。


近来,美国、欧洲、日本、澳大利亚及中国的北京、上海和香港相继进行了大规模的流行病学调查,均提示成人慢性肾脏病的患病率约高达10%,而患者中的知晓率仅9%左右。如何早期发现慢性肾脏病,并采取有效措施延缓其进展,成为当务之急。早期发现及早干预,是治疗慢性肾脏病、延缓肾功能恶化、减少不良预后及并发症的关键。


早先的尿白蛋白排泄率检测被定义为单位时间内,特别是24h尿中排泄出的白蛋白含量。由于24h尿液收集不便,从而出现了代替它的尿白蛋白/肌酐比值(ACR)等检测方法。2007年版的《中国2型糖尿病防治指南》、美国糖尿病学会2008版的《糖尿病诊疗标准》、2002年至2008年国际糖尿病联合会、美国国家肾脏基金会、英国肾脏病协会等7个组织发表的lO则指南均推荐使用ACR(Aiburnin-Creatinine-Ratio)来评估早期糖尿病肾病。


ACR是尿微量白蛋白、尿肌酐比值,能快速、早期筛查及诊断各种原因引起的早期肾损伤,检测准确率高。免除24小时尿液收集及检测的繁琐,病人依从性差,采用随机尿即可,随到随检,非常方便。相比肾小球滤过率、肌酐清除率等指标,能更早期地发现肾脏疾病,及时干预治疗,造福人民健康。


诊断早期肾病的金标准是24小时尿蛋白定量,但过程复杂,病人依从性差;单测某一时点的尿微量白蛋白,受尿量影响很大,无法准确反映肾功能状态。肌酐是肌肉组织蛋白质肌酸的降解产物,所有的肌酐都会透过肾小球基膜,并且排泄到尿中。由于肌酸的降解是一个连续的过程,肌酐的滤过也具有一个恒定的速率,因此尿肌酐量与尿量有极好的相关性,测定尿中的肌酐可以对尿液排泄的波动进行校正,用尿肌酐做校正可消除尿量对尿蛋白排泌量的影响,因此ACR能更为准确地反映肾功能状态。


国家卫计委2015年12月发文国卫办医函〔2015〕1026号文件--《关于做好高血压、糖尿病分级诊疗试点工作的通知》,文件中将“尿微量白蛋白或白蛋白/肌酐比(糖尿病患者)”纳入高血压患者危险分层的检查评估指标的重点推荐项目。政府将大力发展大人群体检筛查和大健康建档。ACR项目将持续成为常规检验的热点项目。为了应对国家政策和市场需求,市场上已开始出现相关检测ACR的仪器和试纸,如韩国CYBOW Reader 300和CYBOW Reader 720尿液分析仪,配合CYBOW-12MAC尿试纸进行ACR的检测;国内优利特集团研发的URIT-32系列便携式尿液分析仪配合HC-ACR尿试纸。


(二)家用个人市场产品及服务的发展


未来家庭的健康检测也将成为大趋势,面向家庭的便捷式尿液分析仪等,尿液分析仪器更加智能化、自动化和便携性、方便性,脱离个人专业、能力等的限制,功能强大,可监测测试尿液甚至血液等其他体液。这些设备输出定量结果并有病因预警或提示,并通过手机,电脑联网等,与家庭医生相联系,结果可在线咨询医师病因,个别指标还可应用于健身或者体能训练效果的评价。


(三)尿液检测项目的多元化发展


尿液分析除了尿干化学检测及尿有形成分检测外,检测尿渗透压和尿电解质等项目的检验仪器,科室也有需求,而且希望可以整合化学检测和物理检测至一台仪器上,甚至也希望有可以整合测试尿液和血液的检验仪器,实现血尿共测,实现病房监测病人体征指标快速又准确,如尿酸、肌酐、尿钙离子、葡萄糖、小分子蛋白等。整个监测生态系统的持续发展,将是集常规干化学、形态学、生物化学、免疫学、分子生物学技术于一体的尿液分析流水线。


(四)检测结果溯源性的要求越来越高


在常规尿液精细化检测方面,对结果的准确度、溯源性要求越来越高,与定量系统的比对也越来越高,因此,快速的常规检测实现定量化,是后续常规尿液分析发展方向之一,也可满足家庭、个人及基层医疗机构的快速、廉价、可靠的要求。在检查质量控制方面,便于质量保证及质控的尿液分析仪,配备固定质控测试卡。设备可自行校准。无需增加质控液测试,省时省力。


(五)尿液检测其他方面的展望


1、尿液特种蛋白的定量检测。随着尿液特种蛋白的检测对肾损伤的诊断具有重要的参考意义,胶乳增强免疫比浊技术日益成熟,使得尿液中微量特种蛋白的分析检测更方便、快捷,这几年国内外的生化试剂厂商都在逐步增加尿液特种蛋白的检测试剂盒种类,如罗氏、贝克曼、九强、美康、普瑞柏等。


2、新的检验项目的增加,如尿酸,尿素等其他项目。


3、尿液检测在筛查重大疾病中的应用(化学显色法)。尿液检测作为无创无痛的筛查方式,将继续在重大疾病中发挥其优势特点。如对尿单羟酚衍生物进行检测,对于目前临床多发的消化系统,呼吸系统和妇科常见疾病等有较好的筛查结果,其中消化系统的灵敏度高达90%;还可用于细胞内代谢异常类疾病筛查的辅助诊断指标,对那些已经做完切除手术的癌症患者,尿单羟酚衍生物测定试剂同样可以快速、准确、全面的定性诊断身体各部分是否还有癌细胞残留,及时判断治疗效果。 


4、尿试纸条的发展,随着技术的成熟和灵敏度提高,可逐步应用于宠物和养殖场动物的健康检测,其检测对象可为尿液、唾液分泌物等。


5、可开发应用的毒品以及尿液中重金属(中毒)检测。


第三节 血液分析领域的国内外发展及前景展望


一、五分类血细胞分析仪在基层的普及和功能的优化


“十三五”时期是我国全面建成小康社会的决胜阶段,也是建立健全基本医疗卫生制度、推进健康中国建设的关键时期。当前,人民生活水平不断提高,健康需求日益增长,但我国卫生资源总量不足、结构不合理、分布不均衡、供给主体相对单一、基层服务能力薄弱等问题仍比较突出,维护和促进人民健康的制度体系仍需不断完善。根据《国家卫生计生委办公厅关于做好2016-2017年度提升医疗质量相关工作的通知》的工作内容,为了进一步完善医疗质量管理与控制组织体系,加强重点专业医疗质量管理与控制工作,明确提出了加强远程会诊体系建设,推动远程病理和影像诊断,提高优质医疗资源利用率,促进资源下沉。《国家国务院公布十三五医改规划》中的基本原则指出,将基本医疗卫生制度作为公共产品向全民提供,推动医疗卫生工作重心下移、医疗卫生资源下沉,提升基层医疗卫生的职业吸引力和服务能力,以问题为导向推动制度创新和攻坚突破。


在上述大环境的促进下,作为医疗卫生资源下沉的重点实施,五分类血细胞分析仪在基层医疗机构逐渐普及,但基层医疗机构的临床检验实验室面积小,仪器多,空间有限,那么小型化的五分类血细胞分析仪越来越受青睐。


同时,随着国家分级诊疗的逐步实行,基层医疗机构需要承担的临床检验项目将会越来越多,某些原本只在大型高级别医院开展的检验项目,基层医疗机构需要有能力逐步开展,如网织红细胞检测、肿瘤标志物的检测、细菌鉴定与耐药性试验等。网织红细胞(Reticulocyte,RET)检测,作为临床上对骨髓造血功能进行评估的一个重要指标,对血液疾病的诊断、治疗和预后以及转诊评估尤为重要。


二、血液分析领域的前景展望


(一)自动化血细胞形态分析仪的重视及发展


虽然血细胞分析仪的普及极大地提高了全血细胞检验的效率、精密度及质量,但由于目前采用的分类方法均以白细胞体积大小为标准,所以无法区分嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞、幼稚细胞以及异型淋巴细胞、毒性变中性粒细胞,在检验中甚至还有可能将部分小粒细胞判定为中间细胞,将淋巴细胞判定为粒细胞,将成簇血小板误判为白细胞。因此,仅能将血细胞分析仪作为全血细胞计数过筛手段,对于各种可疑情况,特别是病理条件下检验的结果,可靠性更低,这些都需要配合血涂片镜检,进行复查,以降低漏诊率、误诊率,避免引发医疗事故及医疗投诉事件。


但是值得注意的是,血涂片检验的自动化程度不高,外周血细胞涂片显微镜形态学分析目前还是一项人工操作为主、受主客观因素影响较多的技术,直接与检验者的知识水平、形态学领域工作经验、个人能力和检测环境等有关。显微镜的型号、推片技术、染液种类及浓度、缓冲液的浓度及pH、染色时间和温度等都会造成血细胞形态分析结果的较大差异,会影响医生对细胞的鉴别和判断,出现误诊和漏诊的情况,从而影响患者的疾病治疗。因此,自动化血细胞形态分析仪应运而生。


(二)便携式全血细胞分析仪的发展


随着微加工、微电子、生物传感等技术的发展,以干式检验设备为代表的各种便携式全血细胞分析仪应运而生。干式血细胞分析仪主要原理是采用离心式血细胞分析仪技术,以血液棕黄色层定量分析技术(quantitative buffy coat,QBC)为代表,其定量分析的依据是按血液中各种细胞成分和血浆所占体积比例,再换算成各种细胞的数量。主要用到四项技术:离心技术、放大技术、细胞染色技术和光电检测技术。


澳大利亚推出了一款QBC-STAR干式血液常规分析仪,它采用了离心-检测一体化的技术路线,光电检测器(光电二极管)在电机的带动下沿直线移动,使用CCD视觉技术分步检测待测毛细管血样以获得离心后血液分层信息,经公式计算获得血细胞参数。它核心模块是一片2500像元的线阵CCD,在检测过程中,该CCD在步进电机的带动下平移3个位置,相当于将毛细管分成3段来进行扫描测量,分辨率为8—10μm。其检测步骤仅需将采血后的毛细管放入样品室,启动检测,6min后即可获得最终结果。


干式血液分析系统测定血常规的一个主要特点是样本不需要液体试剂的配合,用血量少,检测速度快,尤其在多样本检测时此特点更明显,所有废弃物均包含在一根用过的毛细管上;另一个特点是有余本系统光路和电路结构简单,其核心在于光路和后续图像处理,因此对环境电磁特性要求较低,仪器设备体积相对较小,使用方便。在基层卫生医疗场所、现场快速检测和急诊等方向应用前景广阔。但干式全血细胞分析仪仍存在很多不足,仍需要进一步改进,如精密度和准确性距离湿式全血细胞分析仪还有一定距离,以后的发展可以在探索细胞荧光染色的基础上,对离心后血液白细胞进行更细致的分类,得到更多血细胞常规参数的结果。


第四节 血栓与止血分析领域的国内外发展及前景展望


一、血栓与止血检测领域的国内外发展


(一)血栓早期诊断标志物的应用


1、血栓止血实验的现状与分层

血栓止血实验的现状与分层


现有的方法学涵盖了凝固法、发色底物法、免疫比浊法,除了常规的血栓与止血检测项目外,临床希望能够在血栓的早期检测中提供有效的诊断标志物,例如TAT、PIC、TM、tPAI-C等分子标志物(相应的中英文全称及缩写详见下图),从而帮助临床进行诊断与干预治疗。


TAT、PIC、TM、tPAI-C中英文名称


2、高敏化学发光法解决的问题


(1)检测灵敏度高:高敏化学发光法,可达到10-21mol/L,保证检测的准确性;

(2)速度快:17min即可报告结果,满足临床时效性要求;

(3)自动化:操作与CS系列凝血仪类似,规避了人工干扰,使结果更可靠性价比高。


3、可开展的检测项目


长期以来,临床实验室在血栓与止血的检测项目的开展上,绝大多数医院仅局限在出血性疾病的筛查(凝血4项),而对血栓性疾病和血栓前状态的检测往往被忽略,常造成临床的误诊、漏诊和错诊。


(二)D二聚体及与FDP联合检测


随着院内静脉血栓栓塞症(Venous Thromboembolism,VTE)防治宣传力度的加大及术后发生PE引发医疗纠纷的增多,临床医生对D二聚体重要性的认知越来越深, D二聚体(D-Dimer)及纤维蛋白降解产物(FDP)联合检测也越来越多,而这两个项目的检测需要的时间较长速度较慢。另外随着老年化程度的增加,血栓性疾病发病率越来越高,临床对纤溶系统检测的要求也不断增多,这就要求仪器生产厂家不仅能够提供快速检测凝血常规四项的仪器,还要能够提供快速检测凝血特殊项目的仪器。


2015年由中华人民共和国国家卫生和计划生育委员会颁布的《D二聚体定量检测》行业标准(文号WS/T 477-2015),该标准中要求D-Dimer的项目检测以及配套试剂在符合敏感度≥97%、阴性预测值≥98%的条件下可以进行VTE的排除诊断。


(三)血栓弹力图的日益重视


血栓弹力图(thrombelastography,TEG)是一种通过检测血液粘弹力的变化并以图形的方式动态反映凝血系统和纤溶系统功能状态的方法。传统实验室的凝血检查主要针对凝血过程的某个孤立的部分,而血栓弹力图可快速对凝血因子、血小板、纤维蛋白原的功能及纤溶过程等进行全面评估,因而有助于及早纠正凝血异常,判断出血原因,有效指导成分输血;同时对临床抗血栓药物和促凝血药物、抗凝血药物的使用,进行个性化的指导;缩短检测周期,节约治疗时间,为患者赢得生命,同时减少医疗费用。


血栓弹力图系采用物理和化学的方法检测血液凝固状态。37℃条件下,抗凝全血在圆柱形的检测杯中,以4°45′来回摆动,接触血液的悬垂丝穿过杯盖连接扭力传感器。血样呈液体状态时,杯子的摆动不影响杯盖;当血凝块一旦形成,使信号的振幅增加直到最大;当血凝块回缩或溶解时,杯盖与血凝块的联结解除,杯的运动不再传递给悬垂丝。扭力转换成电子信号,通过A/D转换盒从而在电脑上形成血栓弹力图图形(见下图),各参数意义见下图,临床实例见下图。


血栓弹力图图形


枸橼酸抗凝全血以高岭土为激活剂的参考值及意义

(普通杯)

 

血栓弹力图的临床应用实例


多国临床指南共识对血栓弹力图的应用价值给予了充分的肯定。如2016年欧洲严重创伤出血处理的指南中,多处推荐使用血栓弹力进行凝血检测、指导复苏、选择输血成分及指导凝血酶原复合物的使用。2013年接受抗凝药物治疗的普外科病人围手术期处理的中山共识指出,对于联合服用阿司匹林和氯吡格雷等抗血小板药物的病人,可使用血栓弹力图测定血小板动态功能。目前已有40多个国家在临床上广泛应用血栓弹力图。有研究结果表明,TEG对创伤引起的纤溶亢进检测的敏感性为74%,特异性为100%。同时,TEG与凝血四项也具有较好的相关性。谭延国等研究显示,反应时间、凝集时间、凝块形成速率和MA与APTT、PT及TT均显著相关。Hob-son等发现,在TEG监测下的优化抗血小板治疗能够减少心血管疾病,特别是减少介入治疗术后血栓以及出血事件的发生率和病死率。2006年我国正式将TEG作为抗血小板药物的疗效监测指标。


血栓弹力图是一种快速、简单,可以准确、整体地评估体外血液凝固情况的监测系统。现广泛应用于肝移植、心脏手术,合理成分输血,合理使用抗血小板剂,调整抗凝药物剂量,监测氨甲环酸的抗纤溶作用,为围手术期及术后抗栓治疗打下牢固的预防基石。R-TEG的出现更加适合临床实际使用,在心血管医学领域能准确得出血小板功能检测结果,将带来更大的临床应用价值;在其他领域应用,如产科、血管性血友病、创伤和小儿抗凝止血的救治方面也将发挥更大作用。


血栓弹力图近几年得到了临床医生的广泛认可和使用,随着研究的深入和实践过程中不断的完善和改进,血栓弹力图会发挥更大的作用,将会有更多的患者从中受益。


二、血栓与止血检测领域的前景展望


(一)凝血分析流水线的发展


随着凝血检测项目和检测标本量的不断增加,如何构建一个自动化与智能化兼备的凝血自动化流水线成为凝血实验室较为关注的问题。自动化主要依靠硬件设备的改造,不仅能替代人工从事机械化重复步骤,还能保证实验室的规范流程和标准化操作要求;提升智能化,则需要信息系统和硬件设备的配合,软件分析替代人工判断,计算机协调控制自动化系统应用于各种复杂的工作流程,进一步提升实验室运行效率。


(二)创新合作方式,提升市场竞争力


血凝分析仪因检测方法学的特殊,在仪器构造、光学部件及机械部件要求较高,进口品牌的仪器售价较高,国产品牌仪器的质量有待提升,另配套检测试剂的生产工艺复杂、开瓶有效期短,以及进口试剂成本偏高等多方面的原因,这给进口和国产血凝分析仪的生产商和供应商提出了新的要求。


随着社会、经济不断发展,我国的医疗体制面临重大挑战。临床检验实验室发展挑战体现在两方面:一方面医疗支出不断上升,要求临床实验室持续地降低成本;另一方面随着人民生活水平的提高,对自身医疗保健更加关注,对检测准确性的要求不断增加。这些原因使实验室工作负荷持续加大,临床检验实验室面临更大的挑战。


当今,出血和血栓性疾病患者数量持续增加,对疾病监管要求也越来越高的现代化血栓止血实验室,迫切需要在最短时间内获得更可靠的检测数据及信息,为临床提供更快捷、更全面的诊疗依据,那么突破场地限制,在保持专业性的同时,快速简单的实现目标成为当今血栓止血实验室要解决的首要问题,也将止凝血自动化实验室推进到一个前所未有的巅峰时刻。


-END-

来源:CAIVD、《中国体外诊断产业发展蓝皮书》
编辑:As素  |  校对:Ryan |  责编:友凡


来自: CACLP体外诊断资讯 | 作者:CAIVD
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