全自动血细胞分析流水线管理系统的应用*

张鑫垚 肖 盟 李建英 黄 媛 王 庚 岳保新 李 杰 吴 卫*

全自动血液分析设备是检验科最为基础的设备，设备的自动化为检验科的工作人员提供了便捷化的工作，同时也缩短了患者等候检验报告的时间。XN 9100型全自动血细胞分析流水线管理系统，由4组XN-20全自动模块式血液体液分析仪，一台TS-10标本分拣单元与两台SP-10全自动血液学载片制备装置组成。本研究在使用XN 9100型全自动血细胞分析流水线管理系统的过程中，利用实验室信息系统(laboratory information system，LIS)与科室工作流程相结合，对其进行统筹化、智能化及自动化的管理，不仅为检验科的细胞学检验提供了便捷，同时还可缩短患者等候检验报告的时间。

1 全自动血细胞分析流水线管理系统

1.1 流水线构成

XN 9100型全自动血细胞分析流水线管理系统的流水线由两条ST40轨道单元、TS-10标本分拣单元、XN 9100型全自动模块式血液体液分析仪和搬送单元、SP-10全自动血液学载片制备装置模块单元以及DI-60型全自动细胞形态分析仪构成。

(1)TS-10标本处理单元。TS-10标本的分拣单元可以自动从进样单元接收标本架，将不同项目的标本管分拣出来，储存在归档区或将运送至下一个处理单元中。

(2)XN 9100型全自动血细胞分析流水线检测模块部分。XN 9100型全自动血细胞流水线包含分析仪器XN-20、SP-10全自动血涂片制备仪和传输系统。检测模块部分为4台XN-20设备串联组成，在处理CBC+DIFF模式下(不应用3R复检规则)每台XN-20处理标本速度为200个标本/h，流水线综合处理速度达800个标本/h。

(3)SP-10全自动血液学载片制备装置两台。SP-10是一种全自动载片制备装置，用于血液学分析系统。

(4)轨道系统。由多个连接部构成，经过安装调平，满足设备正常运转。

1.2 软件系统

软件辅助系统包含轨道控制系统、设备IPU、Laboman及传输端口系统等，通过条码识别，进行双向传输功能。

2 全自动血细胞分析流水线管理系统的验证

2.1 标本收集

随机选取门诊及住院患者EDTA抗凝血常规检测标本。

2.2 仪器与试剂

采用的XN 9100型全自动血细胞分析仪、流水线、配套试剂、标准品、质控品均为日本希森美康公司；Baso瑞氏-姬姆萨染色液(珠海贝索生物技术有限公司)。所有试剂均在有效期内使用。

2.3 仪器校准

(1)校准。按照国家相关行业标准执行校准，取一瓶校准品连续测定11次，取2～11次结果，将结果录入表中[1]。偏差计算为公式1:

偏倚%=(均值-定值)÷定值×100% (1)

(2)参数判定。白细胞(white blood cell，WBC)、红细胞(red blood cell，RBC)、血红蛋白(haemoglobin，HGB)、红细胞压积(hematocrit，Hct)、血小板(platelet，PLT)各参数均值与定值的差异全部等于或小于国家标准文件[1]的第1列数值时，仪器不需进行调整，记录检测数据即可；若各参数均值与定值的差异大于表中的第2列数值时，需请仪器维修人员检查原因并进行处理；若各参数均值与定值的差异在表中第1列与第2列数值之间时，需对仪器进行调整，将仪器原有系数乘以校准系数，即为校准后的系数(见表1)。将校准后的系数输人仪器更换原有系数。

表1 血细胞分析校准的判定标准

2.4 性能评价方法

使用设备配套试剂，通过对设备的精密度、携带污染率、准确度、正确度、线性与内部操作检测系统仪器间的比对、WBC分类计数以及参考范围等进行验证，结果与设备厂商声称的性能及国家制定的相关行业标准要求[2-3]进行比较。

2.4.1 精密度评估

(1)批内精密度。收集WBC、RBC、HGB、平均红细胞体积(mean corpuscular volume，MCV)、PLT、平均红细胞血红蛋白(mean corpuscular hemoglobin，MCH)、平均红细胞血红蛋白浓度(mean corpuscular hemoglobin concentration，MCHC)正常、异常以及参考医学决定水平浓度3个水平新鲜血标本连续测定11次，将后10次结果录入下表，计算均值、标准差和变异系数(CV%)见表2。

(2)日间精密度。使用3个(正常、低、高)水平质控品，每日测定1次，将质控数据录入，记录20个点，计算CV%。

2.4.2 携带污染率

(1)实验方案。取高值血液样本，测定值分别为H1、H2及H3，再取一份低值血液样本，连续测定3次，测定值分别为L1、L2及L3，按公式计算携带污染率。

(2)判定标准。各检测参数的携带污染率≤1%，其计算为公式2:

表2 标本收集范围

2.4.3 准确度评估

(1)实验方案。使用5份美国病理家协会(CAP)质评物分别进行单次检测，计算每份样本检测结果与靶值的相对偏差。

(2)判断标准。相对偏差符合WBC≤15%、RBC≤6.0%、HGB≤7.0%、PLT≤25%、Hct≤6.0%、中性粒细胞百分比(Neutrophil%，NEUT%)±3SD、NEUT绝对值(NEUT#)±1.0、淋巴细胞百分比(Lymphocytes%，LY%)±3SD、LY绝对值(LY#)±1.0、单核细胞百分比(Monocyte%，MO%)±3SD、MO绝对值(MO#)±1.0、嗜酸性粒细胞百分比(Eosinophil%，EO%)±3SD、EO绝对值(EO#)±1.0、嗜碱性粒细胞百分比(Basophils%，BASO%)±3SD、BASO绝对值(BASO#)±1.0、MCV±3SD、MCH±3SD、MCHC±3SD要求的比例≥80%[2]。

2.4.4 正确度评价

(1)实验方案。使用10份检测结果在参考区间内的新鲜血样本，每份样本检测2次，计算20次检测结果的均值，以临床实验室内部规范操作检测系统的测定均值为标准，计算偏倚。实验室内部规范操作检测系统使用Sysmex-XE5000型全自动血液分析仪(日本希森美康公司)，SN:A3098。

(2)判断标准。允许偏倚: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 线性评价

(1)实验方案。线性评价:使用CAP LN9制备不同浓度的样品，对每个检测项目、每一浓度水平重复测定3次，计算均值、SD、MAX、MIN、T值、测定值与靶值的差值、总均值以及拟合值，判断最优拟合方程。计算每一检测项目，总误差绝对值计算为公式3:

总误差绝对值=总误差%×总均值 (3)

对每个检测项目将每一浓度的差值与总误差进行比较，对不精密度的可接受性做出判断。验证线性范围，并以相对浓度为X轴，测定均值为Y轴做线性图；以靶值为X轴，测定均值为Y轴做线性图；以相对浓度为X轴，差值为Y轴做绝对偏差与不精密度可接受范围图。使用患者标本制备不同浓度样品:选择高浓度(H)值接近线性范围上限的样本，低浓度(L)值选择接近0或接近检出限的标本，确定需要分析的总体积，按0%、10%、20%、40%、60%、80%以及100%配制成不同水平的样品(或按稀释方案配制)，做线性评价。

(2)判断标准。线性评价:1/4 CLIA’88允许总误差作为可接受范围[2]。判断每个浓度的测定值是否可接受，以靶值为X，测定均值为Y，其计算回归方程为公式4:

式中若相关系数r≥0.975，r2≥0.95，a在1±0.05范围内，则结果为可接受。

不精密度判断为公式5、公式6:

2.4.6 实验室内部规范操作检测系统仪器间比对

(1)实验方案。选择内部规范操作检测系统仪器作为比较方法。新仪器使用前，参考相关国家标准中的浓度范围和比例(见表3)，至少收集20份临床标本，每份2 ml[2]。分别使用内部规范操作检测系统仪器和被比对仪器(试验方法)进行检测。以内部规范操作检测系统的测定结果为标准，计算相对偏差，并以可比较方法为X，以试验方法为Y，计算相关系数(r)，斜率(slope)，截距(b)。

(2)判断标准。r≥0.975(或r2≥0.95)；相对偏差符合≤1/2CLIA'88[2]；WBC≤7.5%，当WBC≤2.0×109/L时，相对偏差≤10.0%，RBC≤3.0%，HGB≤3.5%，PLT≤12.5，当PLT≤40×109/L时，相对偏差≤15%，Hct≤3.0%、MCV≤3.5%、MCH≤3.5%、MCHC≤3.5% 要求合格的比例≥80%[2]。

表3 标本收集浓度范围和比例

2.4.7 分析仪WBC分类计数性能评价

参考方法和仪器法比较试验。

(1)实验方案。初次验证选新鲜标本20份，每例患者的血液样本分别用参考方法和仪器法进行测试。每份标本制备2张血涂片，分别标记为A、B。由2名具备科室授权且经过考核的检验人员，按照参考方法步骤对每张血涂片分析200个细胞。其中一位检验人员使用血涂片A，另一位验人员使用血涂片B，每份患者标本共分析400个细胞。仪器法结果记录为C。

(2)判断标准。计算仪器法检测结果的均值与可信范围比较，在95%可信区间的允许范围内，判定合格；若仪器法的数据点落在可信区间外侧，判定不合格，必须检查准确度。分类5%以下细胞查《临床检验基础》第4版中的Rümke表[4]；分类200个细胞时，0%的95%置信区间(confidence interval，95%CI)为0～1.8，1%的95%CI为0.1～3.6，2%的95%CI为0.6～5.0，3%的95%CI为1.4～6.4，4%的95%CI为1.7～7.7。要求合格的比例≥80%[2]。计算为公式7:

可信范围:参考值±1.96×SE。

2.4.8 参考区间验证

从查体人群中选择健康个体46名，男性与女性比例为1∶1，年龄20岁～79岁，每10岁年龄段的参考个体数至少4名(将60～79岁分在一个年龄段)。

(1)验证方案。按规范操作程序采集静脉血标本并进行待验证项目的检测，计算均值、最小值、最大值、极差(R)、最大和最小值与其相邻数值之差D。离群值检验:首先将检测结果按照大小排序并计算极差R(R=最大值-最小值)，然后分别计算最大和最小值与其相邻数值之差D(D=疑似离群值-其相邻值)；若D/R≥1/3，则将最大值或最小值视为离群值予以剔除；将余下数据重复前述步骤进行离群值检验，直至剔除所有离群值。因出现离群值而造成检测数据不足20个时，应另外选择符合要求的健康个体以补足20个，确保检测结果不含离群值。

(2)判断标准。将检测数据与参考区间进行比较，超出参考区间的检测数据个数≤10%，验证结果符合要求。

2.4.9 检出限验证

(1)实验方案。选稀释液作为空白样品连续测定10次，依据制造商声称的浓度配制WBC浓度分别为0.02×109/L和0.01×109/L的低值样本，PLT为2.0×109/L和1.0×109/L的低值样本，使用WB及LW模式分别测定WBC，每一样本连续测定10次；使用WB及PLT-F模式分别测定PLT，每一样本连续测定10次。分别计算每一样本的均值、标准差、变异系数、百分偏差、LoB、LoD及LoQ，其计算为公式8和公式9:

式中LoQ为分析物可被实际检出(LoD)的最低浓度。检测限样本测定结果变异系数等于20%时的分析物浓度。

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

3 结果

XN 9100流水线中共包含8台全自动模块式血液体液分析仪，结果分析仅以一台A1型设备为代表，SN:12864。

3.1 实验室环境

实验室温度为24 ℃，相对湿度为40%。

3.2 仪器背景计数

实验方案:使用稀释液作为样本在分析仪上连续进行3次测试，取3次测试结果中最大值，见表4。

表4 仪器背景计数结果

3.3 仪器校准验证

使用校准品对仪器验证后，对超出偏倚范围的参数调整校准系数，进行校准结果验证，验证结果均合格。

(1)精密度评估。设备各参数批间精密度及日间精密度三个水平CV均满足国家相关行业标准的要求[1]。

(2)携带污染率。各项参数携带污染率分别为，WBC:0.01%，RBC:0.18%，HGB:0.51%，Hct:0.00%，PLT:0.30%，携带污染率均符合要求。

(3)准确度。五份质评物检测结果，各参数偏差均小于判断标准要求，均在可接受范围内。

(4)正确度。设备各参数正确度偏倚结果均低于接受标准。

(5)线性评价。设备各参数线性方程中，a值均在1±0.05范围内，r2均＞0.95。

(6)实验室内部规范操作系统仪器间比对结果及分类计数的性能评价。实验室内部仪器间比对结果相对偏差均小于要求，且比例＞80%，分类计数结果均在95%可信区间的允许范围内。

3.4 参考区间验证

经验证，超出参考区间范围的仅有一例，远低于要求，验证结果符合要求。

3.5 检出限验证

(1)WBC LOQ:使用WB模式WBC为0.02×109/L定量检测下限验证未通过，使用LW模式WBC为0.02×109/L及0.01×109/L定量检测限LOQ验证均通过；最低浓度为0.01×109/L时，CV为0，小于判断标准(20%)，因此认为本次LOQ=0.01×109/L，验证通过。故临床样本的检测，依据复检规则遇低值WBC时使用LW模式检测。

(2)PLT LOQ:使用WB模式PLT为2×109/L及1×109/L定量检测下限验证均未通过，使用PLT-F模式PLT为1×109/L定量检测限LOQ验证通过；最低浓度为1×109/L时，CV为0，小于判断标准(20%)，因此认为本次LOQ=1×109/L，验证通过。故临床样本的检测，依据复检规则遇低值PLT时使用PLT-F模式检测。

4 全自动血细胞分析流水线管理系统的应用

4.1 流水线复检规则的应用及自动重复功能

根据XN 9100型全自动血细胞分析流水线管理系统，将已有的复检规则进行重新评估，并运用到日常工作中[5-6]。

4.2 质量控制系统的改进

使用设备配套的Sysmex质控品。每日每台设备均需要进行质控品的检测，检测完毕后使用laboman系统传入科室实验室信息系统(laboratory information system，LIS)。每日生成L-J质控图，如失控，则需要对质量控制结果进行纠正。

4.3 设备X-bar的使用

浮动均值法是由BULL提出的一种室内质量控制方法[7]。此方法通过对20例患者标本的MCV、MCH及MCHC结果均值进行记录分析，用以判断设备的运行情况。如发现数据出现较大的波动或偏移，则应先检查标本来源是否有特殊性。如标本来源无明显改变的情况下，则表示可能仪器或者试剂在某些地方出现问题。需要及时查找原因，避免不合格报告的发出[8](图1)。

图1 浮动均值系统实际操作数据

4.4 设备灵敏度的调节

WDF通道是检测WBC的分类通道。在每个坐标轴均可调节其通道数，在对设备进行校准时，先进行光路校准，对设备通道的粒子数进行校准。根据校准品给出的赋值输入靶值，使其灵敏度在厂商给出的范围内。在设备的使用过程中，可能会出现部分细胞结果异常的情况。使用浮动均值的方法对设备灵敏度进行监控和调节，通过对X-bar中WDF-X，WDF-Y，WDF-Z的设置，改变每个坐标轴的通道数，从而调整图中粒子的位置来调整细胞分类的结果。

以XN 9100-8号机为例，SN:12864，根据校准后赋值，WDF-X SCC Gain:181，WDF-Y SFL Gain:113，WDF-Z FSC Gain:196。但根据浮动均值图形观察，其标点均在靶值下，进行“分析仪白细胞分类计数的性能评价”时出现大量“[Atypical Lympho?](异型淋巴细胞)”报警。经过人工推片进行镜检，均为假阳性报告，判断为灵敏度错误。进行更改后，重新对其进行赋值，WDF-X SCC Gain:172.4，WDF-Y SFL Gain:115.6，WDF-Z FSC Gain:124。重新进行检测后，靶值恢复正常。

由此可见，厂商提供的校准品并非对每台设备的数值均适用，各使用方均需要根据本实验室的情况对其赋值进行相应的更改，以保证结果的准确性。

4.5 新鲜血比对

设备每日使用过程中，所需试剂经常需要进行更换，更换试剂后无法有效的评估。如使用配套的质控品进行检测，成本较高。使用新鲜血比对的方法[9]可以节约成本，方法便捷，对多台设备间检测结果的准确性和可比性具有实际应用意义[10]。

每日取同血型检测结果在参考范围内的3个标本，配置成新鲜血比对标本。每日将新鲜血标本赋予一个唯一条码号。定时在每台分析仪使用手动模式进行检测，计算每个检测项目的Δ值，Δ值=(②-①)÷②。①为第一次检测结果；②为第二次检测结果。判定结果需符合1/2CLIA'88要求的偏差范围，WBCΔ≤±7.5%，RBCΔ≤±3%，HGBΔ≤±3.5%，HctΔ≤±3%，PLTΔ≤±12.5%，MCVΔ≤±3.5%，MCHΔ≤±3.5%，MCHCΔ≤±3.5%[2]。

5 全自动血细胞分析流水线管理系统的样本管理

5.1 样本处理规则

每日的工作中，XN 9100型全自动血细胞分析流水线主要进行门诊急诊的标本检测。每个样本均使用唯一标识，在LIS里录入后产生唯一编号。LIS同laboman通讯后，设备自动识别标识所对应的项目进行检测。检测后再由laboman传入LIS系统中。如未能在LIS中录入标本信息，则由设备先行对条码进行扫描，默认检测CBC+DIFF。检测完毕后由laboman传入LIS系统，LIS系统自动生成一个样本号，使结果可以完整传输，避免了人为因素导致标本未检测的情况。

5.2 样本后处理设定

标本检测完毕后，laboman系统根据复检规则，将标本信息传送至LIS与仪器中。LIS将此标本标记为待查标本，同时在界面中以黄色高亮提醒。如标本触发3R规则，则在界面中在待查的基础上此标本以蓝色本底标注，当仪器自动重复后，蓝色本底消失，同时在备注中标注“此标本已重复”。此举可避免在多人处理标本时，多次重复同一标本对试剂及时间造成浪费。如标本仅触发推片镜检规则，则可直接通过仪器轨道，进入到TS-10中进行归档，而后由专人进行推片镜检。

5.3 样本归档原则设定

在标本完成检测后，TS-10可对标本进行归档，避免手工编号归档可能带来的人为错误，同时使查询标本更为便捷。每份标本检测完成后，通过流水线轨道，将标本转送至TS-10处理模块中。TS-10处理模块根据标本检测结果信息，会将标本进行归档，同时所有标本均会在系统中产生唯一的TS-10标本位置号。通过产生唯一的标本位置号可以在LIS系统中进行查询，根据使用习惯，科室将其设置为XX区-XX托盘-XX位置。查询标本需要取用时，只需找到相应位置，即可直接获取标本。

TS-10处理模块共有8个区域设置。实验室将1-5区设置为标本归档区，定义为正常标本检测后归档区域。用以存放无需复查的标本。6-7区设置为待检区，定义为需要复检标本区域，包含需要推片及执行3R规则后仍需要复检的标本。8区为错误区。错误区包含:①未正确读取标本条码；②标本无法正确检测结果；③非检测全血细胞分析的标本。

6 结论

XN 9100型全自动血细胞分析流水线管理系统功能强大，可以满足每小时800个标本的工作量，同时流水线包含了自动推染片机，Sysmex的3R复检规则优化检测流程，缩短了TAT时间。TS-10处理模块可以在标本进入流水线前将错误标本挑出，在标本检测完毕后，对标本进行归档，完善了标本后处理的要求，方便对标本的查找。其通过与LIS系统的双向传输功能，避免了人为因素导致可能产生的标本丢失问题。通过整合LIS、laboman等信息化系统，实现了全程自动化和信息化。

随着信息化水平的不断提高，目前整个检验行业自动化发展越来越快，全自动血球分析仪流水线是必然产物[11-12]。而标本量的增加，TS-10的归档区域会更加紧张。在多架标本同时检测完毕后，同时准备归档，进样和归档使用同一条轨道，极易造成标本的阻塞。同时标本由TS-10归档后仍需要人工进行移除，保存于相应地点。目前，一些生化免疫流水线已经完全实现流水线到冰箱储存的无缝连接，且通过信息化系统可以自由的从冰箱中调取标本。而XN-9100型全自动血细胞分析流水线仅使用了归档、双向传输、自动化复检功能等，自动化程度有进一步提升的空间。

实验室在使用设备时也应注意仪器的维护保养工作，每日需要对设备进行关机清洗操作，擦拭设备表面灰尘等。定期预约工程师对设备进行预防性维护，按需更换配件。由于流水线轨道属于精密部分，平衡度很重要，故需要避免对流水线的磕碰和推挤。检验报告结果的准确性是更重要的一环，在提高了硬件水平的同时，需要注重对实验室人员的能力培养，定期进行培训。