全自動(dòng)數(shù)字細(xì)胞形態(tài)學(xué)分析系統(tǒng)CellaVisionTM DM96在外周血白細(xì)胞分類的臨床應(yīng)用評價(jià)

宋 蓓,張國軍,李芬芬，李 虓，康熙雄

(首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京天壇醫(yī)院檢驗(yàn)科，北京 100050)

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·論 著·

全自動(dòng)數(shù)字細(xì)胞形態(tài)學(xué)分析系統(tǒng)CellaVisionTMDM96在外周血白細(xì)胞分類的臨床應(yīng)用評價(jià)

宋 蓓,張國軍△,李芬芬，李 虓，康熙雄

(首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京天壇醫(yī)院檢驗(yàn)科，北京 100050)

目的 對瑞典CellaVisionTMDM96全自動(dòng)化數(shù)字細(xì)胞形態(tài)學(xué)分析系統(tǒng)(DM96)在外周血白細(xì)胞分類應(yīng)用中的性能進(jìn)行驗(yàn)證及評價(jià)。方法 選取115例患者外周血標(biāo)本經(jīng)SP-1000i制備成血涂片后，使用DM96對血涂片進(jìn)行白細(xì)胞預(yù)分類，計(jì)算DM96預(yù)分類與后分類的一致率，以及審核后的分類結(jié)果與人工顯微鏡下白細(xì)胞分類結(jié)果的相關(guān)性，并對該系統(tǒng)的重復(fù)性及圖像質(zhì)量進(jìn)行評價(jià)。結(jié)果 DM96外周血白細(xì)胞分類結(jié)果與人工顯微鏡鏡檢有較好的一致性，儀器的重復(fù)性較好，細(xì)胞圖像拍攝清晰。結(jié)論 使用DM96進(jìn)行外周血白細(xì)胞分類有助于提高實(shí)驗(yàn)室形態(tài)學(xué)報(bào)告的一致性及工作效率，具有較好的臨床應(yīng)用價(jià)值。

白細(xì)胞分類; 細(xì)胞形態(tài)學(xué); 人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng); 實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化

外周血白細(xì)胞分類是臨床醫(yī)生診斷和治療疾病的重要參考資料。有學(xué)者提出，在形態(tài)學(xué)檢查方面五分類血細(xì)胞分析儀只能作為過篩手段，細(xì)胞形態(tài)學(xué)檢查應(yīng)列入常規(guī)工作[1-2]。血常規(guī)異常時(shí)，尤其在病理?xiàng)l件下，必須進(jìn)行人工顯微鏡鏡檢。隨著臨床實(shí)驗(yàn)室血液學(xué)復(fù)檢規(guī)則的嚴(yán)格執(zhí)行以及臨床標(biāo)本量的增加，以自動(dòng)化儀器進(jìn)行細(xì)胞形態(tài)分析是實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化發(fā)展的必然趨勢[3-6]。瑞典CellaVisionTMDM96全自動(dòng)數(shù)字細(xì)胞形態(tài)學(xué)分析系統(tǒng)(簡稱DM96)是模擬人工在顯微鏡下對外周血涂片進(jìn)行鏡檢的閱片系統(tǒng)。本研究選取本院30例健康體檢和85例需要顯微鏡復(fù)檢患者的外周血標(biāo)本對DM96與人工鏡檢分類結(jié)果進(jìn)行比對，評價(jià)DM96在外周血白細(xì)胞分類的臨床應(yīng)用價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 標(biāo)本來源 選取2013年11月，北京天壇醫(yī)院檢驗(yàn)科血常規(guī)標(biāo)本115例，其中健康體檢標(biāo)本30份，住院患者血常規(guī)(符合本實(shí)驗(yàn)室復(fù)片規(guī)則[7])標(biāo)本85份。采集靜脈血2 mL，乙二胺四乙酸二鉀(EDTA-K2)抗凝。

1.2 儀器與試劑 DM96(瑞典CellaVision AB公司)；XE-2100血液分析儀(日本Sysmex公司)；SP-1000i自動(dòng)涂片染色儀(日本Sysmex公司)；徠卡顯微鏡(德國Leica公司)。各儀器均使用配套試劑及其質(zhì)控液(日本Sysmex公司)；瑞氏-吉姆薩染液(珠海貝索生物技術(shù)有限公司)。

1.3 標(biāo)本準(zhǔn)備 工作前對XE-2100血液分析儀進(jìn)行校準(zhǔn)、調(diào)試及報(bào)警(IP)信息設(shè)置。對上述115份外周血標(biāo)本使用SP-1000i自動(dòng)推染片儀涂片、染色(瑞氏-吉姆薩染液，珠海貝索生物技術(shù)有限公司)，標(biāo)本收集及染色過程在4 h內(nèi)完成。

1.4 人工顯微鏡下白細(xì)胞分類計(jì)數(shù) 由本實(shí)驗(yàn)室2名具備形態(tài)學(xué)分析資質(zhì)的檢驗(yàn)技師，按照《全國臨床檢驗(yàn)操作規(guī)程》[8]方法步驟對上述標(biāo)本進(jìn)行顯微鏡鏡檢。每張血涂片由2名技師分別進(jìn)行分類計(jì)數(shù)100個(gè)白細(xì)胞。

1.5 DM96系統(tǒng)對白細(xì)胞自動(dòng)預(yù)分類計(jì)數(shù) 每日開機(jī)登錄系統(tǒng)后，進(jìn)行開機(jī)測試(質(zhì)控血涂片為標(biāo)本采集當(dāng)天SP-1000i制備的外周血涂片，以確保涂片制備能被DM96接受)。通過開機(jī)測試后，將收集到的血涂片放入DM96，系統(tǒng)自動(dòng)對標(biāo)本進(jìn)行掃描、定位及100個(gè)白細(xì)胞的分類計(jì)數(shù)，每張標(biāo)本在DM96運(yùn)行兩遍，所得即DM96預(yù)分類結(jié)果。

1.6 人工審核DM96系統(tǒng)預(yù)分類結(jié)果 2名技師分別對DM96預(yù)分類結(jié)果進(jìn)行審核確認(rèn)(后分類結(jié)果)。

1.7 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 采用SPSS17.0統(tǒng)計(jì)軟件對人工顯微鏡檢及DM96分類結(jié)果進(jìn)行線性回歸分析，得到兩種方法結(jié)果的一致性。DM96的批內(nèi)精密度通過標(biāo)準(zhǔn)偏差(SD)衡量。

2 結(jié) 果

2.1 DM96 儀器的重復(fù)性 隨機(jī)選取5例需顯微鏡鏡檢的標(biāo)本使用DM96預(yù)分類100個(gè)白細(xì)胞，重復(fù)6次。5例標(biāo)本的各類細(xì)胞預(yù)分類結(jié)果的平均標(biāo)準(zhǔn)偏差最大為2.7，最小為0.1，均在可接受范圍。

2.2 DM96預(yù)分類與后分類的一致性 對115例標(biāo)本的38 136個(gè)白細(xì)胞使用DM96預(yù)分類與后分類結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，DM96整體預(yù)分類的一致率為85.8%，見表1。

表1 DM96預(yù)分類與后分類比較

注：總計(jì)是除上述細(xì)胞類別外還包括其他類別。

圖1 中性粒細(xì)胞DM96(Y)與人工顯微鏡檢(X)相關(guān)性

圖2 淋巴細(xì)胞DM96(Y)與人工顯微鏡檢(X)相關(guān)性

圖3 嗜酸性粒細(xì)胞DM96(Y)與人工顯微鏡檢(X)相關(guān)性

2.3 DM96后分類結(jié)果與人工鏡檢結(jié)果的相關(guān)性 在雙盲前提下，兩名技師完成血涂片顯微鏡下白細(xì)胞分類及DM96后分類審核。中性粒細(xì)胞(分葉核、桿狀核中性粒細(xì)胞總和)、淋巴細(xì)胞、嗜酸性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞的DM96后分類結(jié)果與人工鏡檢結(jié)果相關(guān)性見圖1～4。

圖4 單核細(xì)胞DM96(Y)與人工顯微鏡檢(X)相關(guān)性

3 討 論

DM96由數(shù)字掃描成像裝置和裝有CellaVision細(xì)胞形態(tài)分析軟件的計(jì)算機(jī)組成，是一種全自動(dòng)細(xì)胞形態(tài)分析系統(tǒng)。該系統(tǒng)從單細(xì)胞層定位到細(xì)胞預(yù)分類的操作過程與人工鏡檢流程一致：首先在10×物鏡下掃描血涂片找到白細(xì)胞單細(xì)胞層并定位對焦，再以城垛方式跟蹤掃描、記錄每個(gè)白細(xì)胞的位置，然后于100×油鏡下拍照并對細(xì)胞進(jìn)行切分、提取特征，最后通過人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(ANN)識(shí)別各種白細(xì)胞(預(yù)分類)。對于DM96的預(yù)分類結(jié)果，操作者只需在計(jì)算機(jī)顯示屏上進(jìn)行修改、接受等人工審核操作，然后將審核后的分類結(jié)果(后分類)上傳至實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)。這種由DM96預(yù)分類，再經(jīng)人工后分類的方法不僅提高了工作效率，也使白細(xì)胞分類更加客觀、標(biāo)準(zhǔn)。目前，DM96在國內(nèi)各實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用尚不廣泛，可參考借鑒的經(jīng)驗(yàn)相對較少。為此，本文對DM96在外周血白細(xì)胞分類的臨床應(yīng)用性能進(jìn)行驗(yàn)證評價(jià)。

在DM96重復(fù)性評價(jià)中，5份標(biāo)本各類細(xì)胞預(yù)分類結(jié)果的平均標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于2.7，表明DM96的重復(fù)性在可接受范圍內(nèi)。本研究選取115份血常規(guī)標(biāo)本進(jìn)行白細(xì)胞分類計(jì)數(shù)，共計(jì)分析38 136個(gè)白細(xì)胞。DM96預(yù)分類與后分類一致率為85.8%，若將分葉核、桿狀中性粒細(xì)胞視為一組，一致率為91.0%。其中桿狀核中性粒細(xì)胞、分葉核中性粒細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、單核細(xì)胞預(yù)分類一致率較好，分別為66.9%、89.6%、95.0%、94.8%。嗜酸性粒細(xì)胞、幼稚細(xì)胞預(yù)分類一致率偏低分別為59.4%、23.6%，其原因可能因?yàn)槭人嵝粤＜?xì)胞鑒別受血涂片染色質(zhì)量影響較大，染色偏酸會(huì)導(dǎo)致其一致性偏低，而且嗜酸性粒細(xì)胞、幼稚細(xì)胞在白細(xì)胞中所占比例少，標(biāo)本量不足，會(huì)導(dǎo)致其一致性偏低。

DM96后分類與人工鏡檢(參考標(biāo)準(zhǔn))分類結(jié)果相關(guān)性分析顯示：中性粒細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、嗜酸性粒細(xì)胞兩種方法的相關(guān)系數(shù)較高，r2值分別為0.914 5、0.898 8、0.886 4；單核細(xì)胞兩種方法的相關(guān)系數(shù)r2值為0.359 2。單核細(xì)胞r2值偏低的原因可能是因?yàn)镈M96分析軟件主要從形態(tài)、顏色、顆粒、液泡、函數(shù)、紋理6個(gè)方面提取細(xì)胞特征，而單核細(xì)胞形態(tài)相對多變，胞質(zhì)、顆粒受推片、染色以及顯示器成像效果影響較大，另外單核細(xì)胞數(shù)量較少，也影響到相關(guān)系數(shù)計(jì)算。

在檢測過程中發(fā)現(xiàn)，使用DM96進(jìn)行細(xì)胞分類，對推片、染色的要求較高，尤其預(yù)分類受染色質(zhì)量影響較大。在審核過程中發(fā)現(xiàn)因染色偏酸導(dǎo)致部分中性粒細(xì)胞被預(yù)分類成嗜酸性粒細(xì)胞。因此，在實(shí)際工作中應(yīng)盡量將SP-1000i參數(shù)設(shè)置到最佳狀態(tài)，以保證兩種儀器能匹配的更好，實(shí)現(xiàn)檢查過程的自動(dòng)化、標(biāo)準(zhǔn)化[9]。

DM96采用數(shù)字掃描拍攝將細(xì)胞形態(tài)顯示在電腦屏幕上，與顯微鏡相比存在一定的視差，操作人員需要適應(yīng)在電腦屏幕上觀察細(xì)胞形態(tài)。對DM96細(xì)胞成像效果評估表明，DM96能夠清晰地呈現(xiàn)細(xì)胞形態(tài)，包括核仁、胞質(zhì)、顆粒、內(nèi)含物等，甚至可觀察到急性早幼粒細(xì)胞白血病細(xì)胞的形態(tài)及內(nèi)含物。

此外，DM96的細(xì)胞圖庫(包括自帶的參考細(xì)胞圖庫和日常工作中遇到的有借鑒價(jià)值的細(xì)胞圖像)便于借鑒學(xué)習(xí)、回顧對比，有利于實(shí)驗(yàn)室人員鑒別細(xì)胞形態(tài)學(xué)能力的提高。雖然DM96不能完全取代人工，其預(yù)分類結(jié)果必須經(jīng)過人工審核才能發(fā)出，但其自動(dòng)化細(xì)胞形態(tài)學(xué)分析模式有助于降低因工作人員主觀傾向或形態(tài)學(xué)經(jīng)驗(yàn)不足帶來的結(jié)果報(bào)告的差異。

DM96的優(yōu)勢在于：(1)閱片效率高。據(jù)相關(guān)資料顯示，DM96的閱片效率為每小時(shí)30～60張，人工分類為每小時(shí)5～8張，尤其針對白細(xì)胞數(shù)低的標(biāo)本，DM96通過設(shè)置增加白細(xì)胞分類數(shù)量(如300～500個(gè))使漏檢率大大減低[6,10]，與人工顯微鏡下瀏覽全片相比節(jié)省大量時(shí)間。本實(shí)驗(yàn)室使用DM96以來，臨檢組形態(tài)學(xué)檢驗(yàn)工作的效率明顯提高。(2)使形態(tài)學(xué)分析趨于標(biāo)準(zhǔn)化。細(xì)胞分類存在主觀差異性，不同實(shí)驗(yàn)室、不同人員之間，都難以做到標(biāo)準(zhǔn)完全一致，DM96標(biāo)準(zhǔn)化分析過程可降低此類問題的發(fā)生。此外，DM96預(yù)分類的細(xì)胞圖像保存在數(shù)據(jù)庫中，便于與同事、專家進(jìn)行交流，并可用于后期查詢、教學(xué)培訓(xùn)等方面。

綜上所述，通過對DM96的系統(tǒng)評價(jià)，表明其具有操作簡便、速度快，重復(fù)性好，不受主觀因素影響等優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用有利于緩解形態(tài)學(xué)人員緊缺、工作強(qiáng)度大的現(xiàn)狀。因此采用標(biāo)準(zhǔn)化工作輔助形態(tài)學(xué)檢查，可以用于外周血白細(xì)胞鏡檢。

(鳴謝瑞典CellaVision AB公司許茜對本文撰寫所提供的技術(shù)支持及寶貴資料。)

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Performance evaluation of automatic digital cell morphology analysis system-CellaVisionTMDM96

SONGBei,ZHANGGuo-jun△,LIFen-fen,LIXiao,KANGXi-xiong

(DepartmentofClinicalLaboratory，BejingTiantanHospitalAffilatedtoCaptialMedicalUniversity,Beijing100050,China)

Objective To evaluate the performance of automatic digital cell morphology analysis system CellaVisionTMDM96 in white blood cell(WBC)classification.Methods A total of 115 blood smears were made and stained using SP-1000i from 115 selected peripheral blood samples.Each blood smear was run on DM96 and got the pre-classification results,then the pre-classification results were reviewed by two qualified lab technicians and got the post-classification results.Meanwhile,each smear was reviewed under the microscope by those two lab technicians.Calculate the pre-classification and post-classification agreements of DM96.Analyze the correlation between post-classification and the manual differential results among different cell classes.Also,the system repeatability of pre-classification and the quality of the digital cell images were checked.Results The correlation between post-classification and the manual differential results was acceptable,the repeatability of the system was very good,and the cell images captured by the system had high resolution.Conclusion DM96 is helpful to improve the consistency of the morphology of laboratory and working efficiency in peripheral blood leukocyte classification,which has good clinical application value.

white blood classification； cell morphology； artificial neuron network； laboratory automation

宋蓓，女，碩士，主管技師，主要從事臨床檢驗(yàn)診斷學(xué)、血液學(xué)方向研究工作。△

,E-mail：tiantanzgj@163.com。

10.3969/j.issn.1672-9455.2015.04.019

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1672-9455(2015)04-0481-03

2014-07-15

2014-09-18)