王兴丽 天津市蓟州区人民医院检验科 （天津 301900）

内容提要： 本文针对尿液有形成分分析仪相关发展过程和研究现状进行系统性介绍，并对现阶段临床中应用较多的尿液有形成分分析仪类型、仪器工作原理、主要性能特点、临床应用情况以及优劣势进行分析，并指出以全视野实景沉渣形态显示技术为主要原理并应用一次性计数板的全自动尿液有形成分分析仪以及尿液干化学分析仪集为一体化的全自动尿液分析检测系统是未来该类仪器发展的必然方向。

肾脏疾病是临床中发病率较高的疾病，近年来由于肾血管病变、乙肝相关肾病、感染、代谢异常以及急性肾损伤等因素的影响，我国肾脏疾病发病率呈现出不断升高的趋势，不仅对患者的健康及生活质量造成了严重影响，同时也加重了家庭、国家及社会的经济负担。针对肾脏疾病患者开展实验室检查十分必要，其中尿液有形成分分析检验在部分肾脏疾病的筛查和诊断中也有重要作用[1-3]。1983年美国国际遥控影响集团公司所推出的尿沉渣检查工作站是尿液有形成分检查自动化进程的开始。日本东亚公司和美国国际遥控影像集团公司在1990年合作推出影像流式细胞技术类UA-1000型尿液有形成分分析检测系统，但该系统具有对数据的分析处理能力较差，不能进行重复检查且生产成本过高等不足，因此无法进行推广应用。日本Sysmex公司在1995年推出UF-100型全自动尿液有形成分分析仪，并在该项自动化分析中应用了颗粒计数和流式细胞技术，现也应用于多种该类仪器中，并推出了UF-1000i以及UF-4000等新型号尿液有形成分分析仪。长春迪瑞在2010年研发出了具有流动技术的尿液有形成分分析仪并在市场中投入。在临床实际中，现阶段市面上任何原理或型号尿液有形成分分析仪均无法正确识别复杂形态或有形成分较为罕见的样本，无论智能仪器发展至何种程度，距今为止均不能准确识别尿液样本中的几十种有形成分，因此其仍然属于筛选方法[4]。本文将对现阶段国内外常用的尿液有形成分分析仪原理、性能特点和临床应用情况进行分析，旨在其能够更好在临床中应用。

1.尿液有形成分分析仪类型、工作原理、性能特点分析

1.1 仪器类型

现阶段临床中的尿液有形成分分析仪主要分为两种类型，第一种是包含了激光和计算机技术、细胞化学以及流体力学技术，通过化学及无力方法检测尿液有形成分；第二种是影像式尿液有形成分分析仪，基本原理为数字图像法，尿液流经鞘流液时通过数字摄像技术对其运动过程进行拍摄，或尿液流经计数板后通过物理方法使其沉淀，或让其维持在静止状态并进行数字图像拍摄，最后通过识别软件对有形成分类型和定量技术进行检测[5]。

日本Sysmex公司所研发生产的UF系列尿液有形成分分析仪是目前全球范围内唯一一种应用流式细胞技术和核酸染色法检测尿液有形成分的全自动化检测仪。其优势体现在可用少量样本进行检测且无需进行离心处理；仪器进行样本稀释和染色时能够消除尿液样本中的尿酸盐、磷酸盐所致的假管型感染；能够提供电导率信息对肾脏浓缩和稀释尿液的功能进行辅助判断；可根据直方图上显示的红细胞体积对血尿来源进行判定。其不足之处在于无法明确分类管型与结晶；红细胞影漏检率较高；尿液粒子图像模糊，需复检，故人工显微镜进行复检风险较高。

影像式尿液有形成分分析仪的优势体现在仪器定量准确率和检出率高，具有良好重复检测性；可直接拍摄尿液有形成分的图像，并可回顾性分析图片，故人工复检率更低。其不足之处在于检测时图像可能有模糊或重叠情况，不能准确识别，需要再次检测或人工复检；对操作要求较高。目前临床中常见的影像式尿液有形成分分析仪主要包括科宝XS全自动尿液有形成分分析仪、IQ200全自动尿液有形成分分析仪等。

1.2 工作原理

检测原理包括三种：①核酸荧光染色，样本处理无需进行离心，但需染色，常用鞘液、稀释液以及染色液等试剂，无有形成分图像，有散点图直方图[6]；UF-1000i型尿液有形成分分析仪是以该种检测原理为依据的代表性仪器，其集核酸荧光染色、激光和鞘流技术为一体，同时该型号尿液有形成分分析仪为更迅速检测尿液样本中的细菌以及其他有形成分，特设了沉渣和细菌检测系统；②数字化流式形态学，样本无需染色和离心，常用鞘液、稀释液以及清洁液等试剂，有有形成分图像，但无散点图直方图；以该项工作原理为依据的代表性仪器为IQ200全自动尿液有形成分分析仪，其应用平面流式细胞技术、高速摄影成像技术以及电荷耦合元件摄像头技术可拍摄多幅连续静止的尿沉渣粒子光学图像并行光电转换，通过进一步处理可辨别分类和计数电子图像；③静止式数字影像拍摄技术，样本机内离心与否均可，无需染色，常用计数板和清洁液，有有形成分图像，但无散点图直方图[7]；以该项原理为依据的代表性仪器为科宝XS全自动尿液有形成分分析仪，该仪器可自动沉淀和浓缩尿液样本，显微镜系统可分类和技术在计数板条中成像的样本有形成分，并在全视野实景成像系统下获取与显微镜下类似的、清晰的图像，整个检测过程均为自动操作。检测人员可直接通过计算机屏幕对图像进行观看。

1.3 性能特点

以ISO15189体液学检测相关说明和《尿液有形成分分析仪行业标准》的相关要求，自动化尿沉渣分析仪的性能验证内容主要包括批间精密度、批内精密度，即重复性；可报告范围以及携带污染率。

以核酸荧光染色技术为工作原理的UF-1000i型尿液有形成分分析仪可用新鲜尿液样本直接上机进行检测，不必离心处理；可荧光染色处理样本；分析速度为每小时100份样本；可选择手动0.8mL和自动1.2mL两种进样方法；最小检测样本量为4mL。尿液样本中的有形成分在颗粒大小、核酸荧光强度以及内部结构等方面均存在差异，且会产生特征明显的光学信号，故可通过红细胞和白细胞直方图、散点图获得检测结果。该类仪器的特点在于两方面：①测定细菌计数时有单独的细菌通道和特异性染色液；②利用前向散射光可获得红细胞FSC直方图相关信息，对红细胞来源进行判断。

以数字化流式形态学为工作原理的FUS系列尿液有形成分分析仪工作基础是显微镜数码成像，样本无需离心和染色，因其型号不同，故分析速度介于每小时100～120份，最小检测样本量为2～3mL。主要特点体现在应用图像分析和流式细胞技术，可对比并判断样本有形成分的大小、形状、质地和对比度特点，并能够定量报告细胞、管型、细菌等十二大类尿液有形成分，并且每种成分均可于荧光屏上进行形态显示。

以静止式数字影像拍摄技术为工作原理的科宝XS全自动尿液有形成分分析仪工作基础是显微镜数码成像，可对样本进行自动沉淀和离心，无需染色，分析速度是每小时100份样本，最小检测样本量为2mL。该类分析仪的特点主要包括应用显微镜实现全视野高速摄像扫描，并通过自动离子识别技术进行样本检测，镜检中可进行离心和非离心检测，其检验结果与人工镜检具有较高一致性。

2.自动化尿液有形成分分析仪在临床中的应用

尿液中可有管型、细胞、寄生虫或结晶等多种有形成分，形态不同，变化多端或有破损，因此可能造成无法识别或难以鉴别等情况，需要有丰富工作经验的工作人员进行检验，故镜检是进行尿液有形成分检验的主要方式。但人工镜检不能进行大批量样本检测，且耗时较长，故临床应用受限。因此需要使用自动化尿液有形成分分析仪进行高强度和超负荷检测工作[8]。

2.1 核酸荧光染色类尿液有形成分分析仪的应用

上世纪70年代才发展起来的流式细胞术属于高科技分析技术之一，日本Sysmex公司在1995年以该项技术为基础研发生产了UF-1000型号全自动尿液有形成分分析仪，包括了荧光测量技术和FSC技术。UF-1000i型号全自动尿液有形成分分析仪是2008年进入我国市场中的，利用激光散射检测、荧光染色和流式细胞技术检测尿液样本中的有形成分，不仅包括UF-100分析仪的检测技术，还增加了荧光强度级别、侧向散射光以及电子基团等多项检测参数，使仪器检测能力得到有效提升。UF-1000i全自动尿液有形成分分析仪对白细胞检测效果相比UF-100型号仪器更佳。同时UF-1000i型号仪器一方面可以根据光散射强度和荧光染色情况对白细胞、红细胞、管型计数结果进行报告，另一方面还可以以仪器红细胞位相图中所显示出来的红细胞分布宽度和体积等数据对尿红细胞形态学指标进行报告，在肾性血尿、非肾性血尿等病变的诊断中有良好的参考依据[9]。此外尿渗透压可对肾脏浓缩功能是否有早期损伤进行反映，尿电导率能够对尿渗透压进行间接反映，故可将其作为尿液宫缩功能的评价指标。

2.2 数字化流式形态学类尿液有形成分分析仪的应用

1983年才首次用于临床实验室的尿液有形成分分析仪是Yellow Iris设备，通过电视摄像模式获得尿液有形成分图像后给予分析处理，该设备每小时检测样本量为30份，且需要人工辅助操作，无自动化识别技术，但其是开启尿液有形成分分析仪自动化时代的代表仪器。2003年～2008年这六年间，该产品开始推出IQ200系列全自动尿液有形成分分析仪，通过流式细胞术高频闪光源、电视摄像光学系统、颗粒自动识别图像软件自动分类和技术鞘流液中检测的样本，图像清晰，经过专业培训的工作人员很容易识别粒子图像，有效提升了验证效率。该仪器显示单个细胞，一方面摄像镜头焦距固定无法使形态和大小不同的有形成分群体均经焦点通过，而另一方面受到细胞聚集或重叠等因素的影响，部分形态易混淆的尿液有形成分辨别难度较高，因此错检或漏检风险高，需要复检或人工镜检。

国产的FUS系列全自动尿液有形成分分析仪利用平面流式细胞技术、显微高速成像技术进行检测，样本不必离心，可对尿液中不同有形成分真实形态进行反映，进而可定量尿液样本中有形成分的数量。但不能做出单细胞照片，无法与其他细胞进行体积、折光性的对比，尤其是样本中有单水草酸钙结晶时，易被检出红细胞，而若标本干化学隐血检测阳性，若未触犯复检规则，可能会在报告中显示红细胞异常增加，造成假阳性结果，进而导致过度检查或治疗。但其检测快，故可用于肾脏疾病筛查工作中。

2.3 静止式数字影像拍摄类尿液有形成分分析仪

科宝XS全自动尿液有形成分分析仪具有全视野实景形态显示技术，可展示出高清实景尿沉渣的全视野图像，当不同类型有效成分集中在同一视野时，可以通过颗粒、形态和大小等信息对整个视野背景进行综合分析，并鉴别出管型和细胞。此外该仪器还有加速沉淀的设计，应用加样品到计数板中水平按照2000s/min的速度进行10s离心处理，可保证检出率以及操作规范化，并且低转速短时间进行水平离心处理，计数板壁上有平铺的沉渣，可预防细胞丢失或破损，还可避免细胞下降不完全。此外该设备针对不同仪器可能出现的草酸钙结晶和红细胞易混淆现象进行了改进，对草酸钙结晶进行分类，可报告出单或双水草酸钙结晶，便于区分其与红细胞，提升红细胞识别特异性。但该设备因带有自动离心和沉淀功能，故细菌数多会超出正常水平，黏液丝阳性率较高，对透明管型判断结果造成了不良影响。若样本中黏液丝含量较多时，可能导致红细胞被覆盖或包裹，导致出现假阴性结果，尤其是有脓尿或血尿时，仪器正常计数。

国产LX8000R全自动尿液有形成分分析仪具有图像自动聚焦功能，可多层次和多方位扫描有效成分的沉淀层面，保证图像与人工镜检图像具有较高的一致性，其符合镜检金标准要求，溯源性也十分充足。该设备特有相差装置能够增强显微镜视野下的明暗反差，对肾小球性血尿诊断价值较高，故通过该设备检测红细胞形态的创新点在于：①一台仪器可以发挥红细胞形态分析功能和计数功能；②可直接利用计算机屏幕对红细胞形态进行分析，无需借助显微镜视野，故便于观察与分析[10]。

3.展望和结语

随着科学技术的不断发展，人工智能在尿液有形成分分析仪中的应用越来越多，促使有形成分检测从原本的单纯手工镜检逐渐发展为半自动、全自动检测，不仅有效减轻了工作人员的工作压力和强度，也有效提升了样本检测效率和准确性。展望于未来，尿液有形成分分析仪的发展趋势应该包括，与显微镜检查金标准高度相符的静止式数字影像拍摄类尿液有形成分分析仪会受到更多关注，操作标准需要达到规范化，保证结果客观性；单纯根据尿液有形成分分析仪的报告结果时在假阴性和假阳性率方面仍有不足，但若盲目进行镜检复查以提升其检测敏感度和特异度，会导致自动化仪器应用不合理，需要将尿液干化学及沉渣检测结果分析和审核尿液有形成分分析仪报告，故结合尿液有形成分分析仪、尿液干化学分析仪构成的高度智能化、自动化和标准化的全自动尿液检测分析系统开展尿常规检查，可有效提升检测率，这都是未来尿液检测发展的必然趋势。