粒子群分离度数字增强技术及其在去除脂质颗粒对WBC计数干扰中的应用研究

乐家新叶波王官振李进狄建涛祁欢

1 解放军总医院临床检验科 （北京 100853）

2 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 （深圳 518057）

粒子群分离度数字增强技术及其在去除脂质颗粒对WBC计数干扰中的应用研究

乐家新1叶波2王官振2李进2狄建涛2祁欢2

1 解放军总医院临床检验科 （北京 100853）

2 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 （深圳 518057）

目的：介绍新的粒子群分离度数字增强技术及其去除脂质颗粒对WBC计数干扰的效果验证。方法：通过脉宽信号获取Baso散点图FS方向的增强信号，从而达到分离脂质颗粒与白细胞的目的，并收集3例体检样本，通过添加脂肪乳模拟脂血样本，对比分析使用新技术前后的WBC计数结果。结果：在使用新方法前，无论是低浓度组还是高浓度组，其WBC计数结果较对照组WBC结果均显著偏高，而使用新方法后其WBC结果得到明显的改善，与对照组结果一致性良好。结论：新技术的应用可以有效避免临床常见的脂血样本对血常规WBC参数计数可能造成的影响，使得BC-6800全自动血细胞分析仪的临床性能得到明显的提升。

粒子群 分离度 数字增强 脂质颗粒 白细胞 干扰

近年来，随着人们生活水平的提高，临床上高血脂的患者越来越多；同时，临床上对一些不能正常饮食的病人进行体外脂肪乳的输入，也会使患者血液标本呈明显脂血状态，这都使得临床上脂血标本呈现逐渐增多的趋势[1]。随着技术的进步，全自动血液细胞分析仪能够对绝大多数样本提供快速准确的测量结果。然而，由于全自动血细胞分析仪检测原理的特殊性，有很多因素会影响其检测结果的准确性。其中，脂质颗粒是最常见的干扰因素之一。

有研究表明，脂血样本的WBC计数均呈现假性增高的现象。为了降低脂血样本对WBC计数结果的干扰，避免临床误判，有学者建议，当检测样本怀疑为脂血样本时，对WBC采取手工方法进行计数[2]；另外，还有学者建议通过血浆置换去除脂质颗粒干扰，把纠正前后的结果报告给临床医生，并在脂血标本化验单的备注栏中注明“脂血标本”[3]。上述措施可以降低脂血对测量结果的干扰，但势必对检验人员操作技能提出更高的要求，也会增加日常测试的工作量。

本文旨在分析脂质颗粒对全自动血细胞分析仪（BC-6800）白细胞（WBC）参数计数的影响，并在此基础上，介绍了一种全新的粒子群分离度数字增强技术，该方法能有效分离脂质颗粒和白细胞粒子，从而达到去除脂质颗粒干扰的目的。

1.技术创新

1.1 脂质颗粒影响

BC-6800的M-68 LB溶血剂采用特定的试剂成分裂解血液样本中的红细胞，并选择性的将嗜碱性粒细胞以外的白细胞膜破坏，使得胞浆溢出，形成近似裸核的结构。利用表征细胞内部复杂程度的侧向散射光信号（SS）和表征细胞体积大小的前向散射光信号（FS），在二维上对细胞类型进行识别，实现白细胞（WBC）的计数和嗜碱性粒细胞（Baso）的区分。M-68 LB溶血剂具备较强的溶血适应性，因而能够有效去除PLT聚集、巨大PLT、难溶红细胞、感染红细胞、红细胞聚集等异常细胞或形态对WBC计数的干扰，使得该通道具备了卓越的WBC计数能力。正常样本BASO散点示意图如图1所示。

图1. 正常样本BASO通道散点图

图2. 脂质颗粒样本BASO通道散点图

高脂血症患者或当人体摄入大量的脂肪时，其血浆中会出现大量的脂质颗粒，其主要由脂蛋白、胆固醇和甘油三酯等组成。溶血剂对其几乎不作用，导致分散的脂质颗粒在鞘流包裹下通过检测区域时，其依然保持其固有体积，在BASO散点图上形成“S”型杂点，造成BASO通道检测粒子数目增多，使得WBC计数结果假性偏高。有脂质颗粒干扰的样本，其BASO通道散点示意图如图 2所示。并且在散点图上脂质颗粒形成的“S”型杂点和WBC散点出现部分区域的相互交叠，一般技术无法区分。

1.2 创新方法

从上文可以看出，在BASO散点图上脂质颗粒同WBC区域部分交叠，导致仪器无法自动区分白细胞和脂质颗粒，使得WBC计数结果假性增高。要消除脂质颗粒对WBC计数干扰，首先必须使脂质颗粒和白细胞能有效的区分开。

本文创新性地提出一种粒子群分离度数字增强技术，该技术利用算法处理的方式将交叠的两群粒子进行分离，进而达到对两群粒子有效区分的目的。

脂质颗粒同白细胞交叠的区域位于白细胞粒子群的右下方，即在侧向散射光相同的情况下，脂质颗粒的前向散射光强度小于白细胞粒子的前向散射光强度。另一方面，研究还发现，散点图上交叠区域内的脂质颗粒的脉冲宽度比白细胞粒子群的脉宽小，在此方面也具备一定的区分度。因此，结合以上发现，我们对粒子前向散射光脉冲信号的峰值信息和脉宽信息进行了非线性组合，得到一个新的增强信号H，利用侧向散射光和此增强信号H，可以得到一幅新的二维散点图。此处取其函数形式为：

其中，H为新的增强信号，FSC为前向散射光信号，FSCWid为前向散射光脉冲宽度。

在增强信号二维散点图上，分别将脂质颗粒和白细胞粒子的前向散射光强度乘以脉宽后，大的因子相乘，积会更大，小的因子相乘，积会更小，因此使得脂质颗粒和白细胞粒子加强信号的差异增大，即两者在增强信号上的分离度增加。如图3（左）所示，脂质颗粒C相对于白细胞主团B而言更向右下方偏移，脂质颗粒C和白细胞主团B之间已明显存在一个空白区域W，如图3（右）放大图所示。因此，在新的BASO散点图上避免了脂质颗粒与白细胞团交叠，更容易、也能够更准确地将白细胞粒子和脂质颗粒区分开，再辅以算法的自动鉴别粒子功能，将脂质颗粒划分为血影从白细胞计数中扣除，从而有效的避免了脂质颗粒对WBC计数的干扰。但此散点图仅作为中间结果，不会在仪器上显示，使用新方法前后仪器上显示结果如图4和图5所示。

图3. 信号增强BASO散点图

图4. 使用新技术前后脂质颗粒分类结果

图5. 使用新技术前后脂质颗粒分类结果（仪器图形显示）

2.效果验证

从临床实验室正常体检人群中选取K2EDTA抗凝新鲜静脉全血标本3例，要求无溶血、黄疸、脂血。将每例样本分为三份，每份600uL，分为3个组：第1组不做处理，设为对照组，另外两实验组标本以3000r/min离心5分钟，将第2组上层血浆分别吸弃20uL，然后再加入20uL的Intralipid脂肪乳（记为低浓度组）；将第3组上层血浆分别吸弃50uL，然后再加入50uL的Intralipid脂肪乳（记为高浓度组）。将所有样本分别在BC-6800全自动血细胞分析仪上各进行1次血常规测试，对使用创新方法前后的WBC结果进行比较分析。详细数据见表1所示。从中可以看出，在使用新方法前，无论是低浓度组还是高浓度组，其WBC计数结果较对照组WBC结果均显著偏高，而使用新方法后其WBC结果得到明显的改善，与对照组结果一致性良好。

表1. 使用新技术前后WBC计数结果比较

3.讨论

迈瑞公司BC-6800全自动血液细胞分析仪采用核酸荧光染色技术和激光流式细胞技术结合检测WBC，其计数的是BASO通道中单位体积内未溶解的粒子数量。脂血在临床工作中是最常见的干扰血液分析仪检测血常规的因素之一，在BASO散点图中表现为脂质颗粒会和WBC互相交叠，导致WBC结果假性偏高。在交叠区域内的WBC，即使被试剂裸核化处理，其直径或体积也大于脂质颗粒，但是在散点图的FS方向仍有部分区域重叠，究其原因可能是由于粒子前向散射光不仅跟粒子的大小，而且跟细胞的折射率、细胞的非对称性以及细胞的生存性也有关系。被试剂处理后的细胞，在激光的照射下，其折射率同脂质颗粒存在差异，并且由于细胞核的分叶或者扭曲、折叠等特性的差异，导致白细胞在体积上脂质颗粒有差异的情况下，在前向散射光上仍出现了部分区域的交叠。另一方面研究发现，脉冲宽度也是一个能够表征粒子大小的参数。但是，单独的FS信号或者是脉冲宽度信息，均不足以对这两群粒子进行区分。但是，使用前向散射光信号和脉冲宽度信息的非线性组合如乘积的形式，可加强白细胞与脂质颗粒的分离度，达到去除脂质颗粒干扰的目的。

Intralipid作为临床常规静脉输注营养液，其主要成分是大豆油，卵磷脂和甘油，为需要进行静脉营养的病人提供能量和必需脂肪酸。当外周血中出现此类物质时可以在BASO散点图上形成明显的“S”型曲线。本文中所描述的粒子群分离度数字增强技术，可以在FS方向同时结合粒子通过流动室时形成的可以表征粒子体积大小的脉冲宽度信息形成增强信号，使得小体积的粒子其增强信号越小，大体积粒子其增强信号有效的在BASO散点图上对两者进行区分。因此，算法在进行WBC计数时可以将有干扰的“S”曲线上的粒子进行血影化处理。本次实验结果显示，在使用新技术后，无论是低浓度组还是高浓度组，均可以有效的避免脂质颗粒对血常规WBC参数结果造成的假性偏高的影响，使得仪器给出与对照组WBC计数结果一致性良好的数值。因此，新技术的应用可以有效避免临床常见的脂血样本对血常规WBC参数计数可能造成的影响，使得BC-6800全自动血细胞分析仪的临床性能得到明显的提升，提升用户使用感受，降低实验室操作人员的人为介入和工作量，使之可以更加满足临床用户的使用需求。

[1] 隆路, 杨冬莲, 田忠黄. 脂肪乳对血常规部分结果的影响. 江西医学检验, 2003, 21: 210-211.

[2] 曾素根, 余江, 曾婷婷等. Sysmex公司血液分析仪的干扰因素分析判断及处理程序. 检验医学, 2010, 25: 244-246.

[3] 徐玉兵, 高春芳, 赵琳. 脂血对Sysmex XE-2100D血液分析仪检测指标的影响研究. 检验医学, 2012, 27: 1017-1020.

Digital Enhancement Technique of Particle Swarm
Separation and Its Application Research in Eliminating the Interference of Lipid Granules to WBC Analysis

YUE Jia-xin1YE Bo2WANG Guan-zhen2LI Jin2DI Jian-tao2QI Huan2
1 Department of Clinical Laboratory in PLA General Hospital (Beijing 100853)
2 Shenzhen Mindray Bio-Medical Electronics Co.Ltd (Shenzhen 518057)

Purpose: A new Digital Enhancement Technique of Particle Swarm Separation was introduced and its effect in eliminating the interference of lipid granules to WBC analysis was verified. Method: Enhanced FS signals of Baso scattergram were obtained through pulse width signals to separate lipid granules and leukocytes. 3 blood samples for health examination were collected, and fat emulsion was added into the samples to simulate lipemia samples. The WBC results before and after using the new technique are compared. Result: Before using the new technique, the WBC results of both the low concentration and high concentration samples are remarkably higher than those of the control group. However, after using the new technique, the consistency between the WBC results of the samples and those of the control group is clearly improved. Conclusion: Application of the new technique can effectively avoid impact of the common lipemia sample on the WBC analysis of routine blood test. The clinical performance of BC-6800 Auto Hematology Analyzer was improved by using this new technology.

particle swarm, separation, digital enhancement, lipid granules, leukocytes, interference

1006-6586(2016)07-0001-04

R446.1

A

2016-05-22