Characteristic and Direction of Automatic Development in Clinic Laboratory

焦连亭

天津中医学院第一附属医院，中心实验部，天津 300193

ABSTRACT

　　The characteristic and direction of automatization in clinic laboratory was introduced. 1. Total laboratory automatization. 2.Modularity and fixed combined testing system. 3.Dry chemistry analyse. In periscopic part, we recommended CMOS chip technique and automatic analyse, painless test, artificial intelligence system. Moreover, the emotional service should be more emphasized for today‘s fast developing in testing technique.

　　我国实验室自动化检测始于70年代末期，当时北京协和医院引进我国第一台全自动生化分析仪，开启了我国自动化分析的新纪元。从此随着改革开放不断深入，我国实验室自动化的进程迅猛发展，随着自动化仪器的引进，新的技术、新的项目、新的方法不断涌现，对人的思维方式，行为方式产生了巨大的影响。如生化检测的紫外分光检测，负斜率，连续监测等等，就对传统的生化检测方式产生巨大的冲击。过去那种自配试剂手工方式的检测手段逐步被淘汰。随着血液、尿液、免疫、微生物、血凝、分子生物学等检测的不断自动化，规范化，我国临床检验事业迅速搭上了国际快车，可以毫不夸张的说，我国一些大医院的自动化设备绝不亚于国外某些发达国家。新产品不断推出，使人眼花缭乱，目不暇接。由于临床实验室广阔的应用前景和市场潜力，国内自动化仪器的生产亦得到快速的发展，自动生化分析仪、血液分析仪、尿液分析仪等都已有了我国自己的品牌。我国临床实验室自动化进程正呈现如下特点：

　　一、全面实验室自动化(Total Laboratory Automatization TLA)

　　我国实验室自动化起始于全自动生化分析，继而是尿液分析仪和血液分析仪。生化分析仪的检测速度越来越快，有的仪器已达2500个Test／小时，尿液分析仪的检测速度500个Test／小时。尿沉渣除传统的显微镜检测外，日本SYSMEX公司推出的UF-100尿液流式分析仪改变了传统的检测方式，近一两年全自动尿液化学测定和沉渣组合式尿液分析仪不断推出，大大加快了尿液分析的自动化进程。血液自动分析仪除提高细胞分类和血小板检测水平外，血液样本的自动进样也出现在一些五分类的仪器上，减少污染，减轻了人的劳动强度。另外，流式细胞分析仪进入临床实验室促进了细胞生物学研究的进展。免疫学自动化分析的出现，得益于免疫学分析技术在临床化学中的应用，在抗原－抗体反应基础上发展起来的固相载体、免疫比浊、放射免疫、酶联免疫、荧光免疫、发光免疫及免疫学的生物传感技术和流式免疫微球分析都极大地推动了免疫学和生物化学的融合，促进了各种自动化免疫分析仪的推出和应用，如散射比浊、化学发光、电化学发光、酶免疫分析、荧光偏振、微粒子酶免分析、荧光酶标免疫分析等。微生物检测自动化相对比较困难，但也得到了较大发展。自动血液培养仪、细菌鉴定仪和药敏分析仪在一些大医院的实验室得到广泛的应用。过去很少有人问津的精液测定，利用微机控制实现对显微镜下精子运动图像的连续拍摄，经分析得出精子运动的轨迹，进而计算精子运动的各项参数，提高了精液测定的自动化水平。总之自动化的进程涉及临床实验室的各个领域。

上述谈到的仅仅是检测过程的自动化，而不是实验室自动化的全部内涵。分析前和分析后处理已被越来越多的人所重视。在临床，实验室样本的前处理是用时、用工最多的工序，也是最容易出错的地方。因此样本前处理系统正在进入一些大型实验室，它包括使用专门的样品采集器，条码技术，专用离心机，自动开启试管盖及挑选样本传送到相应的分析仪已实现了自动化操作过程。分析后的处理，即分析后样本的处理，如归类、储存、重新选取和轨道传输。

　　TLA依赖于实验室的信息管理系统（Laboratory Information System LIS）的支持，该系统要对不同的仪器（包括血液、生化、免疫）的操作，信息互换，质控及最后的分类进行综合管理。但如何对实验室众多仪器的检验数据进行合理使用监督、质控和统一管理，并对实验室流程进行管理是实验室全面自动化亟待解决的问题。今后不远的将来检验结果数据的共享和合理使用将是发展的趋势，因此实验室信息系统中应采用标准化的数据格式，这关系着实验室的发展，对实验室全面自动化来讲LIS占有重要位置。

　　TLA的实施有两种模式，一是整体实验室自动化，即一些高端检测仪器由自动轨道组合而成，输送样本使其从接收到样本的分离，然后将样本发送到各种检测仪器，最后到储存区。这些装置多数是由精密的LIS控制的，价格昂贵，适用于一些超大型医院。另一种模式是一种渐进式实验室自动化，其主要特点是联接完整的分析仪形成独立的工作单元，这些设备包括离心机、开盖机、分配器样本装载器和样本卸载器。总之，全面实验室自动化是一个发展趋势。

　　二、全自动模块系列和固定组合仪器

　　所谓全自动模块系统即可根据实验室的需要对各自独立的操作仪器进行有效组合，通常要有一个样本处理核心单元和智能化流程管理系统，以及多种类型的分析模块，如Roche公司的MODULAR模块式一体化分析系统可配置光度测定模块，可进行临床化学、特定蛋白、治疗药物监测（TDM）等项目。配置异相免疫分析模块，可进行肿瘤标志物、激素、维生素、心肌标志物等检测。一个样本在同一台仪器上可获得生化和免疫等多项检测指标，分析速度也大大提高，如生化模组合测定项目可扩大到150项，每小时800~10000个测试。免疫分析亦可同时测定60个项目，每小时170~680个测试。美国雅培公司的ARCHITECT全自动模块系列最多可四台i2000全自动免疫分析模块整合成i8000，其性能和容量同时也倍增成为一台超大型免疫分析系统。与此同时超大型免疫和生化整合成的工作站—ci8200也在雅培得以实现。

　　固定组合式分析仪这几年也有快速发展的趋势，根据诊断的需要，往往设定一个固定项目组合，一次进样可同时显示多个结果。由于多种检测同时进行，因而大大节约了测定时间，1～2分钟就可完成多项测定。如美国NOVA公司的STAT PROFILE Ultra，可同时完成血气、血氧、电解质、葡萄糖、尿素、乳酸、红细胞压积等多项检测。给医生提供电解质平衡、血液载氧能力，组织灌注和与代谢及重要器官衰竭相关的急诊化学。生产厂商还根据诊断需要，推出多种不同型号的仪器，项目可有多种组合，大大方便了用户。美国康仁公司800系列血气／电解质／代谢物测量系统也是按这一思路进行设计的，还有美国贝克曼公司的CX生化急诊系列等。法国的ABX公司还将C－反应蛋白与血常规组合在一台仪器内，提高了感染性疾病的诊断效率。这类仪器得以发展的另一个原因是操作简单，这里没有样品的分离，只要一按按钮，吸入一定量全血即可完成全部操作，由于其自身的优势在急症医学方面具有广阔的应用前景。

三、干式化学技术及干式生化分析仪

　　所谓“干化学”是与传统的“湿化学”(即溶液化学)相比较而言，它是以被检测样品中的液体作为反应媒介，待测物直接与固化于载体上的干粉试剂反应的一种方式，它与传统式化学的最大的区别是参与反应的媒介不同。

　　属于干化学分析的第一个项目是1956年美国Ames公司生产的尿糖试纸，随着生物化学中酶的分离、提纯、储存等技术的发展，传感器，光度计和电极技术的进步，以及计算机的普及，近20年干化学及干式分析仪得到了长足的进步。

　　美国强生公司的VITROS系列仪器，Roche公司的Reflotron仪器等就是代表产品。其所应用试剂片采用多层膜技术，测定方法是反射光度法（Reflectance spectrophotometry）和差示电位（differential potentionmetry ）两大类。反射光度法的多层膜一般均有分布层和试剂层，分布层可阻止蛋白质等大分子组份的通过，依赖检测项目的不同，尚有清除剂层，半透膜层和指示剂层，用于除去各种干扰，以适用于不同的项目测定。差示电位法主要用于无机离子的测定，此种干片包括两个完全等同的离子选择电极，两者以一纸盐桥相连，操作时取等量的样本和参比液分别加入样品和参比槽内，测量差示电位而得到待测物的浓度。Roche公司的产品上层还有玻璃纤维组成的过滤层，阻止血球的通过，因而可使用全血进行测定。

　　干化学的主要优点是操作简便，无液测定，速度快。正是由于这些湿化学无法比拟的优点，其产品的应用得到了快速的普及。在美国许多医院都有强生公司的VITROS系列产品用于急症化学分析。我国前几年因干化学单项测定成本较高而未广泛应用。随着国家经济的发展，干化学分析仪将会进入更多的临床实验室。干化学分析仪因为不使用液体试剂，仪器构造相对简单，将会更加小型化而适用于床旁检验（POCT）。如美国的雅培公司i-STATI便携式血液分析仪只有手掌大小，采用微电极板技术，一次进样可同时检测包括血气、电解质、凝血等多达十几项。相信今后会有更多的干式分析进入临床实验室。

　　四、展望

　　临床实验室已进入飞快发展的阶段，由于各种检测技术的开发应用，融合，几乎每天都有新的产品出现，这必将大大加快临床实验室自动化的进程，展望未来，有些问题应引起我们更大的关注。

　　1.基因芯片、蛋白质芯片技术将会进入临床实验室，这一技术的成熟与自动化检测技术的融合将会加快这一进程。另外无痛，无创伤分析因社会更加注重人性化管理而得到发展，国外已有无创伤测血糖的产品，尽管技术上还不成熟，但一出现便受到人们的欢迎。医学检验正在向检验医学转型，在注重仪器硬件开发的同时，源于知识推理的专家系统、模糊逻辑、神经元网络和基因算式已开始应用，面对如此浩繁的数据，人们越来越需要借助人工智能的帮助。

　　2.检测系统: 仪器越来越多，技术越来越新，在当今知识一体化，全球一体化的信息时代，需要规范、需要溯源、需要交流，因此检测系统的观点已被大家所接受。每项检测的校正物要有溯源性，仪器、试剂、质控物要能保证校正物的定值能在样品中正确传递，只有这样各种不同仪器、不同技术、不同单位得出结果才有可比性，而这一点在临床实验室和临床诊断中是最重要的。

　　3.服务模式的转变，有些生产商、供应商注重推销其产品、技术这是非常必要的，只有技术好、性能独特才会有人去用，但仅有这些还是不够的，还应有好的服务。对于售后服务大家已有所共识，在这里我还想谈一点就是人性化的服务。现代社会人们需要更多的交流包括情感的交流，供应商应定期举办用户技术讲座，联谊会，进行学术交流，联络感，使大家觉得是一个集体，是一个圈子，是一个获得知识和交流情感的地方。有的公司正是采用这种方式，用一个好的产品就将众多的用户联络成一个大家庭，即促进了学术又增进了感情，相辅相成，何乐而不为。

　　临床实验室自动化是发展的必然趋势，而自动化分析必将促进检验医学的发展。