全自動數(shù)字細胞形態(tài)學分析系統(tǒng)CellaVisionTM DM96在外周血白細胞分類的臨床應用評價

宋 蓓,張國軍,李芬芬，李 虓，康熙雄

(首都醫(yī)科大學附屬北京天壇醫(yī)院檢驗科，北京 100050)

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·論 著·

全自動數(shù)字細胞形態(tài)學分析系統(tǒng)CellaVisionTMDM96在外周血白細胞分類的臨床應用評價

宋 蓓,張國軍△,李芬芬，李 虓，康熙雄

(首都醫(yī)科大學附屬北京天壇醫(yī)院檢驗科，北京 100050)

目的 對瑞典CellaVisionTMDM96全自動化數(shù)字細胞形態(tài)學分析系統(tǒng)(DM96)在外周血白細胞分類應用中的性能進行驗證及評價。方法 選取115例患者外周血標本經(jīng)SP-1000i制備成血涂片后，使用DM96對血涂片進行白細胞預分類，計算DM96預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胞分類結(jié)果的相關(guān)性，并對該系統(tǒng)的重復性及圖像質(zhì)量進行評價。結(jié)果 DM96外周血白細胞分類結(jié)果與人工顯微鏡鏡檢有較好的一致性，儀器的重復性較好，細胞圖像拍攝清晰。結(jié)論 使用DM96進行外周血白細胞分類有助于提高實驗室形態(tài)學報告的一致性及工作效率，具有較好的臨床應用價值。

白細胞分類; 細胞形態(tài)學; 人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng); 實驗室自動化

外周血白細胞分類是臨床醫(yī)生診斷和治療疾病的重要參考資料。有學者提出，在形態(tài)學檢查方面五分類血細胞分析儀只能作為過篩手段，細胞形態(tài)學檢查應列入常規(guī)工作[1-2]。血常規(guī)異常時，尤其在病理條件下，必須進行人工顯微鏡鏡檢。隨著臨床實驗室血液學復檢規(guī)則的嚴格執(zhí)行以及臨床標本量的增加，以自動化儀器進行細胞形態(tài)分析是實驗室自動化發(fā)展的必然趨勢[3-6]。瑞典CellaVisionTMDM96全自動數(shù)字細胞形態(tài)學分析系統(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例需要顯微鏡復檢患者的外周血標本對DM96與人工鏡檢分類結(jié)果進行比對，評價DM96在外周血白細胞分類的臨床應用價值。

1 材料與方法

1.1 標本來源 選取2013年11月，北京天壇醫(yī)院檢驗科血常規(guī)標本115例，其中健康體檢標本30份，住院患者血常規(guī)(符合本實驗室復片規(guī)則[7])標本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 標本準備 工作前對XE-2100血液分析儀進行校準、調(diào)試及報警(IP)信息設(shè)置。對上述115份外周血標本使用SP-1000i自動推染片儀涂片、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 人工顯微鏡下白細胞分類計數(shù) 由本實驗室2名具備形態(tài)學分析資質(zhì)的檢驗技師，按照《全國臨床檢驗操作規(guī)程》[8]方法步驟對上述標本進行顯微鏡鏡檢。每張血涂片由2名技師分別進行分類計數(shù)100個白細胞。

1.5 DM96系統(tǒng)對白細胞自動預分類計數(shù) 每日開機登錄系統(tǒng)后，進行開機測試(質(zhì)控血涂片為標本采集當天SP-1000i制備的外周血涂片，以確保涂片制備能被DM96接受)。通過開機測試后，將收集到的血涂片放入DM96，系統(tǒng)自動對標本進行掃描、定位及100個白細胞的分類計數(shù)，每張標本在DM96運行兩遍，所得即DM96預分類結(jié)果。

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

1.7 統(tǒng)計學處理 采用SPSS17.0統(tǒng)計軟件對人工顯微鏡檢及DM96分類結(jié)果進行線性回歸分析，得到兩種方法結(jié)果的一致性。DM96的批內(nèi)精密度通過標準偏差(SD)衡量。

2 結(jié) 果

2.1 DM96 儀器的重復性 隨機選取5例需顯微鏡鏡檢的標本使用DM96預分類100個白細胞，重復6次。5例標本的各類細胞預分類結(jié)果的平均標準偏差最大為2.7，最小為0.1，均在可接受范圍。

2.2 DM96預分類與后分類的一致性 對115例標本的38 136個白細胞使用DM96預分類與后分類結(jié)果進行統(tǒng)計分析，DM96整體預分類的一致率為85.8%，見表1。

表1 DM96預分類與后分類比較

注：總計是除上述細胞類別外還包括其他類別。

圖1 中性粒細胞DM96(Y)與人工顯微鏡檢(X)相關(guān)性

圖2 淋巴細胞DM96(Y)與人工顯微鏡檢(X)相關(guān)性

圖3 嗜酸性粒細胞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胞分類及DM96后分類審核。中性粒細胞(分葉核、桿狀核中性粒細胞總和)、淋巴細胞、嗜酸性粒細胞、單核細胞的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細胞形態(tài)分析軟件的計算機組成，是一種全自動細胞形態(tài)分析系統(tǒng)。該系統(tǒng)從單細胞層定位到細胞預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胞單細胞層并定位對焦，再以城垛方式跟蹤掃描、記錄每個白細胞的位置，然后于100×油鏡下拍照并對細胞進行切分、提取特征，最后通過人工神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)(ANN)識別各種白細胞(預分類)。對于DM96的預分類結(jié)果，操作者只需在計算機顯示屏上進行修改、接受等人工審核操作，然后將審核后的分類結(jié)果(后分類)上傳至實驗室信息管理系統(tǒng)。這種由DM96預分類，再經(jīng)人工后分類的方法不僅提高了工作效率，也使白細胞分類更加客觀、標準。目前，DM96在國內(nèi)各實驗室的應用尚不廣泛，可參考借鑒的經(jīng)驗相對較少。為此，本文對DM96在外周血白細胞分類的臨床應用性能進行驗證評價。

在DM96重復性評價中，5份標本各類細胞預分類結(jié)果的平均標準偏差均小于2.7，表明DM96的重復性在可接受范圍內(nèi)。本研究選取115份血常規(guī)標本進行白細胞分類計數(shù)，共計分析38 136個白細胞。DM96預分類與后分類一致率為85.8%，若將分葉核、桿狀中性粒細胞視為一組，一致率為91.0%。其中桿狀核中性粒細胞、分葉核中性粒細胞、淋巴細胞、單核細胞預分類一致率較好，分別為66.9%、89.6%、95.0%、94.8%。嗜酸性粒細胞、幼稚細胞預分類一致率偏低分別為59.4%、23.6%，其原因可能因為嗜酸性粒細胞鑒別受血涂片染色質(zhì)量影響較大，染色偏酸會導致其一致性偏低，而且嗜酸性粒細胞、幼稚細胞在白細胞中所占比例少，標本量不足，會導致其一致性偏低。

DM96后分類與人工鏡檢(參考標準)分類結(jié)果相關(guān)性分析顯示：中性粒細胞、淋巴細胞、嗜酸性粒細胞兩種方法的相關(guān)系數(shù)較高，r2值分別為0.914 5、0.898 8、0.886 4；單核細胞兩種方法的相關(guān)系數(shù)r2值為0.359 2。單核細胞r2值偏低的原因可能是因為DM96分析軟件主要從形態(tài)、顏色、顆粒、液泡、函數(shù)、紋理6個方面提取細胞特征，而單核細胞形態(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，另外單核細胞數(shù)量較少，也影響到相關(guān)系數(shù)計算。

在檢測過程中發(fā)現(xiàn)，使用DM96進行細胞分類，對推片、染色的要求較高，尤其預分類受染色質(zhì)量影響較大。在審核過程中發(fā)現(xiàn)因染色偏酸導致部分中性粒細胞被預分類成嗜酸性粒細胞。因此，在實際工作中應盡量將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，實現(xiàn)檢查過程的自動化、標準化[9]。

DM96采用數(shù)字掃描拍攝將細胞形態(tài)顯示在電腦屏幕上，與顯微鏡相比存在一定的視差，操作人員需要適應在電腦屏幕上觀察細胞形態(tài)。對DM96細胞成像效果評估表明，DM96能夠清晰地呈現(xiàn)細胞形態(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胞白血病細胞的形態(tài)及內(nèi)含物。

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

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30～60張，人工分類為每小時5～8張，尤其針對白細胞數(shù)低的標本，DM96通過設(shè)置增加白細胞分類數(shù)量(如300～500個)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)省大量時間。本實驗室使用DM96以來，臨檢組形態(tài)學檢驗工作的效率明顯提高。(2)使形態(tài)學分析趨于標準化。細胞分類存在主觀差異性，不同實驗室、不同人員之間，都難以做到標準完全一致，DM96標準化分析過程可降低此類問題的發(fā)生。此外，DM96預分類的細胞圖像保存在數(shù)據(jù)庫中，便于與同事、專家進行交流，并可用于后期查詢、教學培訓等方面。

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

(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，主要從事臨床檢驗診斷學、血液學方向研究工作?！?/p>

,E-mail：tiantanzgj@163.com。

10.3969/j.issn.1672-9455.2015.04.019

A

1672-9455(2015)04-0481-03

2014-07-15

2014-09-18)