粒子群分離度數(shù)字增強(qiáng)技術(shù)及其在去除脂質(zhì)顆粒對(duì)WBC計(jì)數(shù)干擾中的應(yīng)用研究

樂(lè)家新葉波王官振李進(jìn)狄建濤祁歡

1 解放軍總醫(yī)院臨床檢驗(yàn)科 （北京 100853）

2 深圳邁瑞生物醫(yī)療電子股份有限公司 （深圳 518057）

粒子群分離度數(shù)字增強(qiáng)技術(shù)及其在去除脂質(zhì)顆粒對(duì)WBC計(jì)數(shù)干擾中的應(yīng)用研究

樂(lè)家新1葉波2王官振2李進(jìn)2狄建濤2祁歡2

1 解放軍總醫(yī)院臨床檢驗(yàn)科 （北京 100853）

2 深圳邁瑞生物醫(yī)療電子股份有限公司 （深圳 518057）

目的：介紹新的粒子群分離度數(shù)字增強(qiáng)技術(shù)及其去除脂質(zhì)顆粒對(duì)WBC計(jì)數(shù)干擾的效果驗(yàn)證。方法：通過(guò)脈寬信號(hào)獲取Baso散點(diǎn)圖FS方向的增強(qiáng)信號(hào)，從而達(dá)到分離脂質(zhì)顆粒與白細(xì)胞的目的，并收集3例體檢樣本，通過(guò)添加脂肪乳模擬脂血樣本，對(duì)比分析使用新技術(shù)前后的WBC計(jì)數(shù)結(jié)果。結(jié)果：在使用新方法前，無(wú)論是低濃度組還是高濃度組，其WBC計(jì)數(shù)結(jié)果較對(duì)照組WBC結(jié)果均顯著偏高，而使用新方法后其WBC結(jié)果得到明顯的改善，與對(duì)照組結(jié)果一致性良好。結(jié)論：新技術(shù)的應(yīng)用可以有效避免臨床常見(jiàn)的脂血樣本對(duì)血常規(guī)WBC參數(shù)計(jì)數(shù)可能造成的影響，使得BC-6800全自動(dòng)血細(xì)胞分析儀的臨床性能得到明顯的提升。

粒子群 分離度 數(shù)字增強(qiáng) 脂質(zhì)顆粒 白細(xì)胞 干擾

近年來(lái)，隨著人們生活水平的提高，臨床上高血脂的患者越來(lái)越多；同時(shí)，臨床上對(duì)一些不能正常飲食的病人進(jìn)行體外脂肪乳的輸入，也會(huì)使患者血液標(biāo)本呈明顯脂血狀態(tài)，這都使得臨床上脂血標(biāo)本呈現(xiàn)逐漸增多的趨勢(shì)[1]。隨著技術(shù)的進(jìn)步，全自動(dòng)血液細(xì)胞分析儀能夠?qū)^大多數(shù)樣本提供快速準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。然而，由于全自動(dòng)血細(xì)胞分析儀檢測(cè)原理的特殊性，有很多因素會(huì)影響其檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。其中，脂質(zhì)顆粒是最常見(jiàn)的干擾因素之一。

有研究表明，脂血樣本的WBC計(jì)數(shù)均呈現(xiàn)假性增高的現(xiàn)象。為了降低脂血樣本對(duì)WBC計(jì)數(shù)結(jié)果的干擾，避免臨床誤判，有學(xué)者建議，當(dāng)檢測(cè)樣本懷疑為脂血樣本時(shí)，對(duì)WBC采取手工方法進(jìn)行計(jì)數(shù)[2]；另外，還有學(xué)者建議通過(guò)血漿置換去除脂質(zhì)顆粒干擾，把糾正前后的結(jié)果報(bào)告給臨床醫(yī)生，并在脂血標(biāo)本化驗(yàn)單的備注欄中注明“脂血標(biāo)本”[3]。上述措施可以降低脂血對(duì)測(cè)量結(jié)果的干擾，但勢(shì)必對(duì)檢驗(yàn)人員操作技能提出更高的要求，也會(huì)增加日常測(cè)試的工作量。

本文旨在分析脂質(zhì)顆粒對(duì)全自動(dòng)血細(xì)胞分析儀（BC-6800）白細(xì)胞（WBC）參數(shù)計(jì)數(shù)的影響，并在此基礎(chǔ)上，介紹了一種全新的粒子群分離度數(shù)字增強(qiáng)技術(shù)，該方法能有效分離脂質(zhì)顆粒和白細(xì)胞粒子，從而達(dá)到去除脂質(zhì)顆粒干擾的目的。

1.技術(shù)創(chuàng)新

1.1 脂質(zhì)顆粒影響

BC-6800的M-68 LB溶血?jiǎng)┎捎锰囟ǖ脑噭┏煞至呀庋簶颖局械募t細(xì)胞，并選擇性的將嗜堿性粒細(xì)胞以外的白細(xì)胞膜破壞，使得胞漿溢出，形成近似裸核的結(jié)構(gòu)。利用表征細(xì)胞內(nèi)部復(fù)雜程度的側(cè)向散射光信號(hào)（SS）和表征細(xì)胞體積大小的前向散射光信號(hào)（FS），在二維上對(duì)細(xì)胞類(lèi)型進(jìn)行識(shí)別，實(shí)現(xiàn)白細(xì)胞（WBC）的計(jì)數(shù)和嗜堿性粒細(xì)胞（Baso）的區(qū)分。M-68 LB溶血?jiǎng)┚邆漭^強(qiáng)的溶血適應(yīng)性，因而能夠有效去除PLT聚集、巨大PLT、難溶紅細(xì)胞、感染紅細(xì)胞、紅細(xì)胞聚集等異常細(xì)胞或形態(tài)對(duì)WBC計(jì)數(shù)的干擾，使得該通道具備了卓越的WBC計(jì)數(shù)能力。正常樣本BASO散點(diǎn)示意圖如圖1所示。

圖1. 正常樣本BASO通道散點(diǎn)圖

圖2. 脂質(zhì)顆粒樣本BASO通道散點(diǎn)圖

高脂血癥患者或當(dāng)人體攝入大量的脂肪時(shí)，其血漿中會(huì)出現(xiàn)大量的脂質(zhì)顆粒，其主要由脂蛋白、膽固醇和甘油三酯等組成。溶血?jiǎng)?duì)其幾乎不作用，導(dǎo)致分散的脂質(zhì)顆粒在鞘流包裹下通過(guò)檢測(cè)區(qū)域時(shí)，其依然保持其固有體積，在BASO散點(diǎn)圖上形成“S”型雜點(diǎn)，造成BASO通道檢測(cè)粒子數(shù)目增多，使得WBC計(jì)數(shù)結(jié)果假性偏高。有脂質(zhì)顆粒干擾的樣本，其BASO通道散點(diǎn)示意圖如圖 2所示。并且在散點(diǎn)圖上脂質(zhì)顆粒形成的“S”型雜點(diǎn)和WBC散點(diǎn)出現(xiàn)部分區(qū)域的相互交疊，一般技術(shù)無(wú)法區(qū)分。

1.2 創(chuàng)新方法

從上文可以看出，在BASO散點(diǎn)圖上脂質(zhì)顆粒同WBC區(qū)域部分交疊，導(dǎo)致儀器無(wú)法自動(dòng)區(qū)分白細(xì)胞和脂質(zhì)顆粒，使得WBC計(jì)數(shù)結(jié)果假性增高。要消除脂質(zhì)顆粒對(duì)WBC計(jì)數(shù)干擾，首先必須使脂質(zhì)顆粒和白細(xì)胞能有效的區(qū)分開(kāi)。

本文創(chuàng)新性地提出一種粒子群分離度數(shù)字增強(qiáng)技術(shù)，該技術(shù)利用算法處理的方式將交疊的兩群粒子進(jìn)行分離，進(jìn)而達(dá)到對(duì)兩群粒子有效區(qū)分的目的。

脂質(zhì)顆粒同白細(xì)胞交疊的區(qū)域位于白細(xì)胞粒子群的右下方，即在側(cè)向散射光相同的情況下，脂質(zhì)顆粒的前向散射光強(qiáng)度小于白細(xì)胞粒子的前向散射光強(qiáng)度。另一方面，研究還發(fā)現(xiàn)，散點(diǎn)圖上交疊區(qū)域內(nèi)的脂質(zhì)顆粒的脈沖寬度比白細(xì)胞粒子群的脈寬小，在此方面也具備一定的區(qū)分度。因此，結(jié)合以上發(fā)現(xiàn)，我們對(duì)粒子前向散射光脈沖信號(hào)的峰值信息和脈寬信息進(jìn)行了非線性組合，得到一個(gè)新的增強(qiáng)信號(hào)H，利用側(cè)向散射光和此增強(qiáng)信號(hào)H，可以得到一幅新的二維散點(diǎn)圖。此處取其函數(shù)形式為：

其中，H為新的增強(qiáng)信號(hào)，F(xiàn)SC為前向散射光信號(hào)，F(xiàn)SCWid為前向散射光脈沖寬度。

在增強(qiáng)信號(hào)二維散點(diǎn)圖上，分別將脂質(zhì)顆粒和白細(xì)胞粒子的前向散射光強(qiáng)度乘以脈寬后，大的因子相乘，積會(huì)更大，小的因子相乘，積會(huì)更小，因此使得脂質(zhì)顆粒和白細(xì)胞粒子加強(qiáng)信號(hào)的差異增大，即兩者在增強(qiáng)信號(hào)上的分離度增加。如圖3（左）所示，脂質(zhì)顆粒C相對(duì)于白細(xì)胞主團(tuán)B而言更向右下方偏移，脂質(zhì)顆粒C和白細(xì)胞主團(tuán)B之間已明顯存在一個(gè)空白區(qū)域W，如圖3（右）放大圖所示。因此，在新的BASO散點(diǎn)圖上避免了脂質(zhì)顆粒與白細(xì)胞團(tuán)交疊，更容易、也能夠更準(zhǔn)確地將白細(xì)胞粒子和脂質(zhì)顆粒區(qū)分開(kāi)，再輔以算法的自動(dòng)鑒別粒子功能，將脂質(zhì)顆粒劃分為血影從白細(xì)胞計(jì)數(shù)中扣除，從而有效的避免了脂質(zhì)顆粒對(duì)WBC計(jì)數(shù)的干擾。但此散點(diǎn)圖僅作為中間結(jié)果，不會(huì)在儀器上顯示，使用新方法前后儀器上顯示結(jié)果如圖4和圖5所示。

圖3. 信號(hào)增強(qiáng)BASO散點(diǎn)圖

圖4. 使用新技術(shù)前后脂質(zhì)顆粒分類(lèi)結(jié)果

圖5. 使用新技術(shù)前后脂質(zhì)顆粒分類(lèi)結(jié)果（儀器圖形顯示）

2.效果驗(yàn)證

從臨床實(shí)驗(yàn)室正常體檢人群中選取K2EDTA抗凝新鮮靜脈全血標(biāo)本3例，要求無(wú)溶血、黃疸、脂血。將每例樣本分為三份，每份600uL，分為3個(gè)組：第1組不做處理，設(shè)為對(duì)照組，另外兩實(shí)驗(yàn)組標(biāo)本以3000r/min離心5分鐘，將第2組上層血漿分別吸棄20uL，然后再加入20uL的Intralipid脂肪乳（記為低濃度組）；將第3組上層血漿分別吸棄50uL，然后再加入50uL的Intralipid脂肪乳（記為高濃度組）。將所有樣本分別在BC-6800全自動(dòng)血細(xì)胞分析儀上各進(jìn)行1次血常規(guī)測(cè)試，對(duì)使用創(chuàng)新方法前后的WBC結(jié)果進(jìn)行比較分析。詳細(xì)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1所示。從中可以看出，在使用新方法前，無(wú)論是低濃度組還是高濃度組，其WBC計(jì)數(shù)結(jié)果較對(duì)照組WBC結(jié)果均顯著偏高，而使用新方法后其WBC結(jié)果得到明顯的改善，與對(duì)照組結(jié)果一致性良好。

表1. 使用新技術(shù)前后WBC計(jì)數(shù)結(jié)果比較

3.討論

邁瑞公司BC-6800全自動(dòng)血液細(xì)胞分析儀采用核酸熒光染色技術(shù)和激光流式細(xì)胞技術(shù)結(jié)合檢測(cè)WBC，其計(jì)數(shù)的是BASO通道中單位體積內(nèi)未溶解的粒子數(shù)量。脂血在臨床工作中是最常見(jiàn)的干擾血液分析儀檢測(cè)血常規(guī)的因素之一，在BASO散點(diǎn)圖中表現(xiàn)為脂質(zhì)顆粒會(huì)和WBC互相交疊，導(dǎo)致WBC結(jié)果假性偏高。在交疊區(qū)域內(nèi)的WBC，即使被試劑裸核化處理，其直徑或體積也大于脂質(zhì)顆粒，但是在散點(diǎn)圖的FS方向仍有部分區(qū)域重疊，究其原因可能是由于粒子前向散射光不僅跟粒子的大小，而且跟細(xì)胞的折射率、細(xì)胞的非對(duì)稱性以及細(xì)胞的生存性也有關(guān)系。被試劑處理后的細(xì)胞，在激光的照射下，其折射率同脂質(zhì)顆粒存在差異，并且由于細(xì)胞核的分葉或者扭曲、折疊等特性的差異，導(dǎo)致白細(xì)胞在體積上脂質(zhì)顆粒有差異的情況下，在前向散射光上仍出現(xiàn)了部分區(qū)域的交疊。另一方面研究發(fā)現(xiàn)，脈沖寬度也是一個(gè)能夠表征粒子大小的參數(shù)。但是，單獨(dú)的FS信號(hào)或者是脈沖寬度信息，均不足以對(duì)這兩群粒子進(jìn)行區(qū)分。但是，使用前向散射光信號(hào)和脈沖寬度信息的非線性組合如乘積的形式，可加強(qiáng)白細(xì)胞與脂質(zhì)顆粒的分離度，達(dá)到去除脂質(zhì)顆粒干擾的目的。

Intralipid作為臨床常規(guī)靜脈輸注營(yíng)養(yǎng)液，其主要成分是大豆油，卵磷脂和甘油，為需要進(jìn)行靜脈營(yíng)養(yǎng)的病人提供能量和必需脂肪酸。當(dāng)外周血中出現(xiàn)此類(lèi)物質(zhì)時(shí)可以在BASO散點(diǎn)圖上形成明顯的“S”型曲線。本文中所描述的粒子群分離度數(shù)字增強(qiáng)技術(shù)，可以在FS方向同時(shí)結(jié)合粒子通過(guò)流動(dòng)室時(shí)形成的可以表征粒子體積大小的脈沖寬度信息形成增強(qiáng)信號(hào)，使得小體積的粒子其增強(qiáng)信號(hào)越小，大體積粒子其增強(qiáng)信號(hào)有效的在BASO散點(diǎn)圖上對(duì)兩者進(jìn)行區(qū)分。因此，算法在進(jìn)行WBC計(jì)數(shù)時(shí)可以將有干擾的“S”曲線上的粒子進(jìn)行血影化處理。本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在使用新技術(shù)后，無(wú)論是低濃度組還是高濃度組，均可以有效的避免脂質(zhì)顆粒對(duì)血常規(guī)WBC參數(shù)結(jié)果造成的假性偏高的影響，使得儀器給出與對(duì)照組WBC計(jì)數(shù)結(jié)果一致性良好的數(shù)值。因此，新技術(shù)的應(yīng)用可以有效避免臨床常見(jiàn)的脂血樣本對(duì)血常規(guī)WBC參數(shù)計(jì)數(shù)可能造成的影響，使得BC-6800全自動(dòng)血細(xì)胞分析儀的臨床性能得到明顯的提升，提升用戶使用感受，降低實(shí)驗(yàn)室操作人員的人為介入和工作量，使之可以更加滿足臨床用戶的使用需求。

[1] 隆路, 楊冬蓮, 田忠黃. 脂肪乳對(duì)血常規(guī)部分結(jié)果的影響. 江西醫(yī)學(xué)檢驗(yàn), 2003, 21: 210-211.

[2] 曾素根, 余江, 曾婷婷等. Sysmex公司血液分析儀的干擾因素分析判斷及處理程序. 檢驗(yàn)醫(yī)學(xué), 2010, 25: 244-246.

[3] 徐玉兵, 高春芳, 趙琳. 脂血對(duì)Sysmex XE-2100D血液分析儀檢測(cè)指標(biāo)的影響研究. 檢驗(yàn)醫(yī)學(xué), 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