血球五分类_血液分析仪基本原理_V1.0_CH

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目录
一、 库尔特原理...............................................................................................................2 二、 比色法.......................................................................................................................3 三、 半导体激光流式细胞术...........................................................................................4 四、 判断血细胞分析仪性能的参数...............................................................................6
1. 准确性.......................................................................................................................6 2. 重复性.......................................................................................................................7 3. 携带污染率...............................................................................................................8 4. 线性...........................................................................................................................9 五、 溯源性与质控、校准 .............................................................................................10 1. 溯源性.....................................................................................................................10 2. 校准.........................................................................................................................13 3. 质控.........................................................................................................................15
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一、 库尔特原理
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20 世纪 50 年代初，库尔特先生利用电阻抗原理设计了血细胞计数仪。

因此阻抗法 测 量血细胞的原理也叫库尔特原理。

库尔特原理所依据的基本原理为欧姆定律，当细胞通过两端加载了恒流源的微孔的 时候， 改变了微孔间的电阻，由于电阻的变化，引起了微孔间电压的变化，通过测量电 压的变化即 可得出细胞的信息。

因此，阻抗法测量血细胞共有四个要素，即可以容血细 胞存在并且提供 导电环境的离子溶液，跟血细胞直径大小相近的微孔，提供微孔间恒定 电流的恒流源，以及 促使血细胞通过微孔的动力源。

以上四个要素构成了一个完整的库 尔特原理测量血细胞的 实验装置。

图 1：库尔特原理测量血细胞
在图 1 中，检测样本经过稀释后，进入检测单元。

检测单元有一个检测小孔。

小孔 两
侧有一对正负电极，连接恒流电源。

由于细胞具有不良导体的特性，稀释样本中的细 胞在
恒定负压的作用下通过检测小孔的时候，电极间的直流电阻就会发生变化，从而在 电极两
端形成一个同细胞体积大小成比例的脉冲信号。

当细胞连续地通过小孔，就在电 极两端产
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生一连串的电脉冲。

脉冲的个数与通过小孔的细胞数相当，脉冲的幅度与细胞 的体积成正 比。

将采集到的电脉冲放大后与正常的白细胞/嗜碱性粒细胞体积范围所对 应的通道电压阈 值相比较，计算出电脉冲幅度落在白细胞/嗜碱性粒细胞通道内的电脉 冲个数。

由此，所有 采集到的电脉冲根据不同的通道电压阈值进行了分类，落在白细胞/嗜碱性粒细胞通道内的 电脉冲个数就是白细胞/嗜碱性粒细胞的个数。

依据脉冲电压幅 度划分的每一个通道范围内 的细胞个数决定了细胞的体积分布。

二、 比色法
迈瑞的血球仪测量血红蛋白的方法均使用了比色法。

比色法依据的基本原理是朗伯比尔定律，朗伯比尔定律是光吸收的基本定律，是吸光光
度法，比色分析法和光电比色法的定量基础，光被吸收的量正比于广成中产生光吸 收的分子
数据，数学公式为：
A=lg(1/T)=Kbc
其中，A 为吸光度；T 为透射比，及透射光强度与入射光强度之比；C 为吸光物质 的浓度，
c 为吸光物质的浓度，单位为 mol/L；b 为吸收层厚度，单位为 cm。

朗伯比尔定律的物理意义为，当一束平行单色光垂直通过某一均匀非散射的吸光物 质
时，其吸光度 A 与吸光物质的浓度 c 及吸收层厚度 b 成正比。

因此，通过测量一束光在透过一定厚度的吸光物质时，如果可以测量出吸光度（透 射
比），即可反算出吸光物质的浓度 c。

在实际测量中，被稀释的样本加入溶血剂后，红细胞溶解，释放出血红蛋白，后者 与
溶血剂结合后形成血红蛋白复合物，在比色池的一端让 LED 光管发出中心波长为
525nm 的单色光照射血红蛋白复合物溶液，在另一端通过光电管接收透射光,并将光强 信
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号放大后转换为电压信号,通过与比色池中加入样本之前（比色池中只有稀释液）测 得的本 底透射光强产生的电压比较，得到样本的血红蛋白浓度。

计算公式为：
测量装置如下图所示：
图 2：HGB 测量原理装置
三、 半导体激光流式细胞术
激光流式检测技术主要由鞘流技术，散射光检测和激光光源三部分组成。

其检测原理是：当一定量的血细胞被吸入并经过特定量的试剂作用后，血样经喷嘴注入充
满稀释 液的圆锥形流动室中。

在稀释液形成的鞘液包裹下，细胞单个排列成行地穿过流动室
的 中央。

当悬浮在鞘液中的血细胞经过二次加速后通过激光检测区时，血细胞受到激光束 的
照射，产生的散射光性质与细胞大小、细胞膜和细胞内部结构的折射率有关。

低角前 向散射
光反映了细胞的大小，高角前向散射光则反映细胞的内部精细结构和颗粒物质。

光电二极
管接收这些散射光信号并将其转化为电脉冲，根据采集到的这些电脉冲数据， 可以得到血
细胞大小及细胞内部信息的二维分布图，称为散点图，如图 4 所示，横坐 标反映细胞的
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内部复杂度信息，纵坐标反映细胞的体积。

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图 3：激光流式细胞技术原理图
图 4：半导体激光技术得出的 DIF 通道散点图
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四、 判断血细胞分析仪性能的参数
1. 准确性
准确性：一个测量值与可接受的参考值之间的一致程度。

由准确性的定义可见，准确性是指 仪器测量已经定值的标准品的结果与定值之间的偏离度指标。

评价方法：使用具有溯源性的 厂家配套校准品，取校准品在仪器上连续测定 10 次，取 1~10 次结果计算均值，计算测定均 值与定值间的偏差。

计算第 1～10 次的各项检测结果均值 X 及其与靶值 X0 的差异百分率 C（%）。

评价标准： 要求各检测项目的差异百分率 C（%）均要在第一列范围内。

按照中华医 学会检验分会血液学、体液学专家委员会《血液分析仪校准规范化的建议》要求各参数的偏 差（%）。

情况一：差异百分率 C（%）在第一列范围内，说明仪器准确度较好，无需校准； 情况二：差异百分率 C（%）在第一列和第二列之间范围内，说明仪器准确度需要进行 调整，需校准；
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情况三：差异百分率 C（%）在第二列范围之外，说明仪器准确度较差，需请硬件工程
师核查原因并进行处理。

2. 重复性
重复性：在相同测量条件下，对同一被测量进行连续多次测量所得结果之间的一致性。

由重复性的定义可见，血细胞分析仪的重复性是指在相同的测量条件下，对于同一 标本 多次测量所得结果之间的一致性指标。

评价方法：选择符合各参数范围要求的样本，连续测量 10 次，计算各检测项目的 CV
（%）值或绝对偏差 d。

计算公式：
n
∑
Xi 平均值（ X ）= i 1 ;
n
n：测定次数
绝对偏差 di = xi - X
评价标准：要求各检测项目的 CV 必须在如下范围内（机型不同，CV 范围不同）：
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注意：当做预稀释模式下的重复性检测时，需要一次性准备足够测量 3 次以上的样本， 以 上数值才具有参考意义。

3. 携带污染率
携带污染率：由测量系统将一个检测样品反应携带到另一个检测样品反应的分析物不连 续量，由此错误地影响了另一个检测样品的表现量。

由携带污染率的定义可见，携带污染率是关于仪器测量不同标本时已经测量完成的标本 对于即将测量的标本结果影响程度的性能指标。

评价方法：①分别备好 WBC，RBC（HGB/HCT）和 PLT 各检测参数的高值血样作 为该 参数的高值样本，以配套的稀释液或低值血样作为低值样本；
②连续测定 3 次高值样本（结果分别记录为 H1，H2，H3）后立即连续测定 3 次低值 样本（3 管配套的稀释液，结果分别记录为 L1，L2，L3）；
③计算各模式下 WBC，RBC，HGB，HCT 和 PLT 的携带污染率； 计算公式：
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评价标准：迈瑞生产的各型号血细胞分析仪的携带污染率指标可以参照仪器使用说明书。

4. 线性
线性：两组测量值的状态或两种方法所得的测量值之间成比例性相关。

由线性的定义可见，线性是仪器在测量不同浓度标本时所得结果之间的线性相关程度的 性能指标。

评价方法：制备一份接近预期上限的高值样本（每个项目分别配制），分别按一定的比例进 行稀释覆盖整个线性范围（根据样本浓度可采用不同稀释比例进行稀释），每个 稀释度重复 测定 2～3 次，计算均值。

将实测值与理论值作相关比较，计算 y=ax+b，验证线性范围；
xi ------系列稀释的样本浓度
yi ------ xi 浓度样本的两次测量结果平均值
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n：样本浓度数 将各样本浓度代入回归方程（1），得到线性计算的理论值 Yi 。

给定浓度样本实际测定值与线性计算理论值偏差 d i ：
给定浓度样本实际测定值与线性计算理论值偏差百分比 ri ：
评价标准：迈瑞生产的各型号血细胞分析仪的线性评价指标可以参照仪器使用说明书。

五、 溯源性与质控、校准
仪器测量的结果是为医生诊断作为参考信息的重要数据，如果仪器测量的值不准 确， 很可能影响到医生在诊断时的判断，造成严重的后果。

那么，在日常工作中，如何 保证仪器 测量的值与真值的一致性呢；现在仪器的生产厂家很多，每个厂家采用的方法 和算法都不尽 相同，就算是同一厂家生产的同一型号的仪器，由于使用环境，过程等都 不相同，测量结果也 很可能出现偏差，那么，又是通过何种方法保证不同仪器测量同一 标本时结果的一致性呢。

这就涉及到了溯源性，质量控制和校准的概念。

1. 溯源性
根据“CNAS GL18 量值溯源要求在医学测量领域的实施指南”，计量溯源性指通过 一条具有
规定不确定度的不间断的比较链，是测量结果或测量标准的值能够与规定的参 考标准，通常是
与国家标准或国际标准联系起来的特性。

而这条比较链中的每一步比较 是通过校准传递方案
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确定的（参考）测量程序实现。

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通俗的讲，溯源就是指通过一定的方式，使仪器测量的结果能够与国际标准或国家 标准
建立联系的过程，当所有的仪器都通过溯源能够与标准建立联系的时候，就可以保 证仪器测
量的结果与标准有一定的联系，从而保证仪器测量的结果与真值的一致性，即 保证仪器的准
确度。

溯源的过程如下图所示：
在上图中，ARML 指认可参考实验室，可以是独立实验室或者制造商实验室；BIPM 为
国际计量局；CGPM 为国际计量大会;ML 指制造商实验室；NMI 指国家计量机构。

符号 u c
( y)为测量的合成标准不确定度；可以看出，越接近终端用户，不确定度越大。

在上图中可以看出，由 CGPM 的 SI 单位定义对一级参考测量程序进行校准，而一级
参考测量程序对一级校准品进行赋值，通过一级校准品校准二级参考测量程序；二级参 考
测量程序对二级校准品进行赋值后，制造商使用二级校准品对制造商选定测量程序进 行校
准，制造商使用制造商选用的测量程序对制造商工作校准品进行赋值，之后就使用 制造商
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工作校准品对制造商常设测量程序进行校准；在有了制造商常设测量程序之后， 就可以使
用制造商常设测量程序对制造商产品校准品进行赋值，这个制造商产品校准品 就是我们常
用的用来校准用户端仪器的校准品，当使用制造商产品校准品对终端用户常 规测量程序一
般就是用户端仪器进行校准后，在用户端仪器对常规样品进行检测也即赋 值的时候，得出
的结果就可以通过这样的一条溯源链溯源至 CGPM 的 SI 单位定义。

如果 仪器具有了这样
的一条溯源链，就可以保证仪器的检测值与真值的一致性了。

当然，越 接近用户端，不确
定度也就越大。

一般的，一级参考测量程序的测量原理应以证实了其分析特异性、可提供计量上可 追
溯至测量的 SI 制单位、不适用相同量的校准品为参考、具有很低的测量不确定度等 为依
据。

一级参考测量程序一般由国际或国家计量机构或国际科学组织批准，应在计量 机构或
经权威认可机构认可的给定测量程序的实验室内进行。

一级校准品是直接用以及参考测量程序定值的，具有最小测量不确定度的测量单位 的
实物体现，一般是高纯度的、物理化学性质明确的分析物。

一级校准品的认证通常在 具有
最高计量学能力的实验室内进行，如国际或国家计量机构。

二级参考测量程序是由一个或多个一级校准品校准的测量系统，应由国家计量机构 等
权威机构建立二级参考测量程序，二级参考测量程序可以不同于一级参考测量程序。

二级校准品应由二级参考测量程序为之定值，通常将测量单位从国家计量机构传递 至
经认可的校准实验室和制造商的校准中心。

二级校准品可以是具有基质的位置，使其 相似
与最终用户常规测量程序所测量的人体来源的样品。

制造商选定测量程序是由一个或多个现有的一级或二级校准品校准的测量系统，可 以
是二级参考程序，也可以不是。

制造商通过选定测量程序为制造商工作校准品进行定 值。

之后制造商通过工作校准品为制造商常设测量程序校准，校准后的制造商常设测量 程序可
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以为制造商产品校准品定值。

定值后的制造商产品校准品就是我们常用的为用户 校准用的 校准品。

制造商的计量溯源性责任从产品校准品的定值，到二级校准品或二级参考测量程 序， 以及指导使用产品校准品。

上图中，由 a 至 i 的过程中部分项目可以省略，但至少应具有 a、b、i 三项以保证 计 量上可追溯至 SI。

在实际工作中，有些项目是可以按照该溯源链追溯至 SI 的。

但是也有许多项目在 计 量上不能溯源到 SI，因此也不会有一级参考测量程序或一级校准品，若可行的话， 其最高 水平的测量程序或校准品应是经国际计量机构或科学组织认可的约定参考测量 程序或约定 校准物质，这些程序和物质应由提供计量上可溯源至国际水平的计量机构或 经认可的实验 室来实施。

这类参数的溯源过程与上图类似。

2. 校准
在上面的溯源性叙述中，出现了“校准”这样的一个词汇。

在 CNAS GL18 中，校准的定义如下：在规定条件下，为确定测量仪器或测量系统指
示的量值，或事物量具或参考物质所代表的量值，与对应的由标准所浮现的量值之间关系的
一组操作。

在我们实际的工作中，校准一般是指使用厂家所提供的校准品，对用户仪器测量值进行
标定的过程。

校准的过程分为以下几个部分：
① 仪器的准备：先用清洁剂对仪器内部各通道及测试室处理 30 分钟。

确认仪器 的
本底计数、重复性及携带污染在说明书规定的范围内时，才可进行校准，否则须查找原因，
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必要时对仪器进行检修。

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②校准物的准备：将校准物从冰箱内（2~8℃）取出后，在室温（18~25℃）条件下
放置 15 分钟，使其温度恢复至室温。

检查校准物是否超出效期，是否有变质或污染。

轻轻
将将校准物反复颠倒混匀，并置于两手掌间慢慢挫动，使校准物充分混匀。

需要注意的是在
打开瓶塞时，应垫上纱布或软纸，使溅出的血液被吸收。

③对校准物进行检测：取一瓶校准物，连续上机检测 11 次，第一次结果不用，以防止
携带污染。

对第 2~11 次结果计算均值，均值的小数点后数字保留位数较日常报告结果多一
位。

④判定仪器是否需要校准：计算各参数均值与定值相差的百分数（不记正负号），计算公式
为（均值-定值）/定值×100%，与下表中的标准进行比较。

参数 WBC RBC HGB HCT MCV PLT
一列 1.5% 1.0% 1.0% 2.0% 1.0% 3.0%
百分数
差异 二列 10% 10% 10% 10% 10% 15%
各参数均值与定值的差异全部等于或小于表中的第一列数值时，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二列数值时，需核查原因
并进行处理；若各参数均值与定值的差异在表中第一列与第二列数值之间时，需对仪器进行
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调整，调整方法可按说明书的要求进行。

将定值除以所测均值，求出校准系数，将仪器原来 的系数乘以校准系数即为校准后的系数，将校准后的系数输入仪器更换原来的系数。

⑤校准结果的验证：另取一支校准物，充分混匀后在仪器上重复检测 11 次，去除第一 次结果，计算第 2~11 次检测结果的均值与定值之间的差异，再次与表中数值对照， 如果 各参数的差异全部等于或小于第一列数值，证明校准合格。

仪器校准的原则：当出现下列情况时，仪器需要校准，①仪器投入使用前；②正常 使 用时校准周期为一年 2 次，即要求半年进行一次校准；③当仪器更换了关键部件（如 宝石 孔或电路板等）及非仪器故障引起检测结果漂移时。

校准时一定要对每次测试都记录数据，并且在仪器上保留原始测试数据。

3. 质控
这里说的质控是指室内质量控制和室间质量评价。

室内质量控制是临床实验室质量保
证体系中的重要组成部分，其目的是为了保证患者标本的检测结果的稳定性。

临床实验室应
当对开展的临场检验项目进行室内质量控 制，绘制质控图。

出现失控现象时，应当及时查
找原因，采取纠正措施并详细记录。

室内质量控制主要包括质控物的选择、质控物的数量、
质控频度、质控方法、失控的判断规则、失控时原因分析及处理措施、质控数据管理要求等。

室间质量评价是多家实验室分析同一标本并由外部独立机构收集实验室上报结果，并依此结
果来评价实验室检测能力的活动。

室间质量评价可以促进不同实验室测结果 的可比性和一
致性。

室内质量控制： 在检测过程中，有两个客观规律：一是波动，即重复某一检测，测定
结果总是上下波动的；二是分布，即测定的数据都是按一定规律分布的，这些数据既向某一
数值集中，又在这个数值两旁分开。

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造成这种情况的原因就是测量结果中不可避免的存在误差。

误差分为两种，系统误差和
随机误差。

事实上，测定结果与真值的差异是随机误差和系统误差的总和，即总误差。

检测
系统的总误差必须在临床可接受的水平范围内，检测系统才能应用于临床常规检查。

室内质
量控制就是针对测量中的误差的过程控制行为，可以通过室内质量控制判断测量结果是否在
可接受的范围内，其基本思路是：“检测过程在控时，检测结果是可信的”。

在医学实验室的室内质量控制中，最常采用的方法是质控图。

质控图是对过程质量加以测定、
记录从而评估和检查过程是否处于控制状态的一种统计方法设计的图。

图上有中心线、上质
控界限和下质控界限，并有按时间顺序抽取的样本统计量值的描点序列。

中心线、上质控界
限和下质控界限称为质控线，若质控中的描点落在上质控界 限或者下质控界限以外或描点
在上下界限之间的排列不随机，则表明过程异常。

L-J 质控图是检测质控物并且根据检测结果在质控图上描点来判断检测是否在控的 工
具。

质控物： 质控物是指为质量控制目的而制备的标本。

说明质控物性能的指标有：稳定
性、瓶间差、定值和非定值、分析物水平、预处理的要求等。

在血细胞分析中，质控物一般
由厂家提供，外观相似于正常新鲜血，包装于小瓶中。

稳定性是质控物的重要指标，但是质控物出现变化是很难避免的，稳定只是相对的。

迈
瑞生产的全血质控物在正常情况下闭盖有效期为 3 个月，开盖有效期为 14 天。

质控物的说明书中有各项目在不同检测系统下的均值和预期范围，供用户自行选择 合
适的定值表作为工作的参考。

但是必须注意的是：公司的定值是公司为保护自己利益的保险范围，它标示的预期范围
只是告诉用户，只要测定值在预期范围内，说明它的质控物是好的，千万不能将预期范围认
为是质控物的允许范围，即使用户的均值和公司提供的均值相似，也不一定能说明用户检测
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结果准确，不相似也不能说明用户的准确度有问题。

用户在使用时，必须用自己的检测系统 确定自己的均值和标准差，用于日常工作的控制过程中。

分析物水平指质控物不同的浓度，一般的，血细胞分析质控物都会有高中低三个水 平的质 控物。

选用多个水平的质控物检测，反应的质量是一个范围的表现，那么质量 控制的效果 更好。

质控物在使用和保存过程中，需要严格按照质控物说明书所规定的步骤进行操作，严格按照 使用说明书规定的方法保存，不能使用超过保质期的质控物，检测时，要在与患者标本同样 测定条件下进行测定。

迈瑞生产的质控物的保存条件为：2~8℃条件下保存，严禁冷冻。

在质控物投入使用前，用户必须用自己的检测系统确定质控图中心值及上下限，不能简单使 用厂家提供的均值和范围绘制质控图。

因为质控图是用户控制本实验室检测过程的，其检测 条件与生产厂家不可能完全一致，而且生产厂家提供的数据很可能是多个测定数据综合而来 的，因此用不同检测条件下取得的数据作为本实验室质控图的依据是不妥的，应取自本实验 室的测定值来绘制质控图。

质控图示例
建议的一种血细胞分析中 L-J 质控图中心线及质控限确定过程：在 3 至 4 天内，每天分
析质控物 3 至 4 次，每次进行 2 至 3 次重复，收集数据，计算平均值、标准差和变异系数。

对数据进行离群值检验，剔除超过 3SD 的数据后重新计算余下数据的平均值和标准差。

以
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