数字细胞成像分析仪DI-60系统对外周血白细胞形态学分类能力的评估*

刘培培，刘佳玉，李兴翠，尹可东，梁臻龙，李绵洋

中国人民解放军总医院第一医学中心检验科,北京 100853

形态学检查对技术人员的水平和经验要求较高，对工作效率以及实验室标本周转时间也会产生影响，因此，很多临床血液实验室常规并不进行此项检查[1-2]。但外周血形态学检查能及时发现一些早期或潜在的血液系统疾病，同时也能对全自动血细胞分析仪的偏差进行纠正，故形态学检查仍然具有很高的临床价值[3-4]。数字细胞成像分析仪DI-60系统(简称DI-60系统)的出现能较大程度上解决上述问题，但该分析系统的形态学检查能否完全替代人工镜检仍有待进一步验证[5-6]。本研究拟将DI-60系统和人工镜检进行对比，来评价、分析该系统形态学检查与人工镜检结果的一致性，为一些形态学经验欠缺的技术人员或样本量较大的实验室使用该系统提供理论支持。

1 资料与方法

1.1一般资料 根据美国临床实验室标准协会(CLSI)H20-A2文件，选取2020年8月本中心门诊和住院患者130例，从中挑选出显微镜下白细胞形态无异常的患者外周血标本100例，其中男54例，女46例。纳入标准：(1)年龄0～99岁；(2)3个月内无感染病史，无糖皮质激素或粒细胞集落刺激因子使用史，无急性中毒和急性溶血病史；(3)无肿瘤相关病史；(4)近5年内无手术史；(5)无血液系统疾病(包括贫血、白血病、血小板异常等)；(6)无变态反应性疾病(包括湿疹、荨麻疹、支气管哮喘、过敏性皮炎、过敏性鼻炎)，婴幼儿应注意近期有无食物过敏等；(7)<18岁者2周之内无发热及罹患各种疾病、婴幼儿无医院诊断的先天性疾病和营养不良史；(8)近1周无服药史(如抗菌药物等)。排除标准：(1)肿瘤及肿瘤放化疗患者；(2)发热患者；(3)贫血患者；(4)妊娠期或哺乳期妇女，女性月经量过多；(5)慢性理化损伤(如长期暴露于电离辐射环境)或长期接触化学物质(苯、铅等)；(6)自身免疫性疾病(如类风湿关节炎、系统性红斑狼疮等)。从本中心同期门诊和住院患者中选择287例XN仪器出现白细胞形态异常报警信息的患者标本，其中男145例，女142例，年龄0～85岁。本研究由本院医学伦理审查委员会批准，检测的标本为患者常规分析后的标本。

1.2方法

1.2.1制备外周血涂片 采用SP-10自动涂片染色仪自动推片2张(A、B)，并进行瑞氏-吉姆萨染色，其中血涂片A用于检测，血涂片B作为备用。

1.2.2血涂片人工镜检 按《红细胞和白细胞计数参考方法》[7]，由2名有10年以上血液细胞形态学检查经验的技术人员在镜下分别对血涂片A进行分类，每张血涂片油镜分类计数200个白细胞，共计400个白细胞,然后取均值。

1.2.3DI-60系统检测 使用DI-60系统对已阅的血涂片进行血细胞预分析识别，仪器设置为每张血涂片A分别计数100个白细胞和200个细胞，并重复2遍，分别取均值；取均值前均由有10年以上血液细胞形态学检查经验的技术人员对预分类结果进行复核。

1.2.4DI-60系统检测与血涂片人工镜检正常形态白细胞的评价指标和数据处理 对于正常形态白细胞血涂片标本，主要关注中性粒细胞(Neut)、淋巴细胞(Lym)、单核细胞(Mon)、嗜酸性粒细胞(Eos)、嗜碱性粒细胞(Baso)5种分类和计数。参照中华人民共和国原卫生部《红细胞和白细胞计数参考方法》[7](WS/T 245-2005)要求，以人工镜检的均值为靶值，DI-60系统分类的每种细胞的均值与靶值比较，根据95%置信区间(95%CI)来进行结果判断，分析DI-60系统分类与人工镜检的符合率；同时以每种细胞的人工镜检结果和DI-60系统分类结果作为2个变量进行拟合，以分析二者之间的相关性。

1.2.5DI-60系统检测与血涂片人工镜检异常形态白细胞的评价指标和数据处理 对于异常形态白细胞的血涂片标本，主要关注原始细胞、早幼粒细胞、中幼粒细胞、晚幼粒细胞和异形淋巴细胞5种异常形态类别和计数。去除掉人工镜检和DI-60系统均未检出异常形态白细胞的标本，对有异常形态白细胞检出的标本分为人工镜检检出例数(Man)、DI-60系统计数100个白细胞检出例数(DI100)、DI-60系统计数200个白细胞检出例数(DI200)、DI-60系统计数100个白细胞和200个白细胞2种情况检出的总例数(DI)、人工镜检和DI-60系统均检出的例数(Man&DI)。按照公式计算：(1)检出异常形态白细胞的患者总数(Total)=(Man+DI)-Man&DI；(2)人工镜检异常形态白细胞的检出率(Rman)=(Man/Total)×100%；(3)DI-60系统计数100个白细胞时异常形态白细胞的检出率(RDI100)=(DI100/Total)×100%；(4)DI-60系统计数200个白细胞时异常形态白细胞的检出率(RDI200)=(DI200/Total)×100%。

2 结 果

2.1DI-60系统检测与人工镜检正常形态白细胞的相关评价

2.1.1DI-60系统检测与人工镜检正常形态白细胞的符合率比较 与人工镜检比较，DI-60系统计数100个白细胞和200个白细胞时，Neut、Lym、Mon的符合率均在80%左右，而在计数100个白细胞时，Eos的符合率比计数200个白细胞时低，而Baso的符合率均较低，见图1。

图1 DI-60系统计数100、200个白细胞与人工镜检符合率比较

2.1.2DI-60系统检测与人工镜检正常形态白细胞的相关性分析 在对正常形态白细胞分类计数时，DI-60系统计数100个白细胞与人工镜检Neut、Lym、Mon、Eos、Baso的结果均呈线性正相关(r=0.920 4、0.895 0、0.655 1、0.765 2、0.697 4，P<0.05，图2)，计数200个白细胞时也与人工镜检Neut、Lym、Mon、Eos、Baso的结果呈线性正相关(r=0.935 5、0.925 6、0.655 0、0.783 1、0.719 9，P<0.05，图3)。

注：A、B、C、D、E分别为DI-60系统计数100个白细胞与人工镜检Neut、Lym、Mon、Eos、Baso结果的相关性。图2 DI-60系统计数100个白细胞与人工镜检的相关性

注：A、B、C、D、E分别为DI-60系统计数200个白细胞与人工镜检Neut、Lym、Mon、Eos、Baso结果的相关性。图3 DI-60系统计数200个白细胞与人工镜检的相关性

2.2DI-60系统检测与人工镜检异常形态白细胞的检出情况比较 DI-60系统检测与人工镜检异常形态白细胞的检出率(RDI100、RDI200、Rman)差异无统计学意义(P>0.05)，见表1。

表1 DI-60系统检测与人工镜检对异常形态白细胞的检出情况比较

3 讨 论

自动化是医学实验室发展的必然趋势，但形态学领域一直是自动化仪器触碰的禁区。随着科学技术的发展，特别是近年来AI技术的深入发展和广泛应用，使得科研工作者有了探索这个“禁区”的底气；同时随着精准医学理论的提出，疾病早发现、早诊断、早治疗已成为共识[8]。外周血细胞形态学检查能及时发现一些早期或潜在的血液系统疾病，但对技术人员的经验要求较高，且大大增加了工作量，降低了工作效率[9]。DI-60系统能否成为一个解决方案，作为人工镜检的有力补充甚至在一定范围内替代人工镜检，是值得关注的问题。因此本研究选取100例镜下白细胞形态无异常的外周血标本作为研究对象，从符合率和相关性两个角度对DI-60系统和人工镜检进行了比较[10]。

从分类的符合率角度来看，图1的比对结果表明当DI-60系统计数200个白细胞时，Neut、Lym、Mon和Eos的符合率均达到了80%以上；当DI-60系统计数100个白细胞时，仅Neut的符合率达到了80%以上，但Lym和Mon的符合率(79%和78%)也非常接近80%，虽然相对于DI-60系统计数200个白细胞的符合率低一些，但一定程度上也算具有较好的符合率。在这2种计数情况下，Baso的符合率均较低，分析原因，主要是因为外周血中Baso数量相对较少，导致即使少数细胞识别错误，也会对符合率带来较大的偏差。

相关性分析，一般认为，r的绝对值大于0.8即可表明2个变量之间具有高度相关性，越接近于1，相关性越强。本研究显示，无论计数100还是200个白细胞，DI-60系统与人工镜检Neut和Lym的r均大于0.8，说明DI-60系统与人工镜检Neut和Lym具有很高的相关性。但值得注意的是DI-60系统计数100、200个白细胞与人工镜检Mon的相关性相对较差。分析原因，很可能是因为Mon在外周血有形成分中是体积较大的细胞，无论是人工还是仪器推片，Mon较容易聚集在涂片边缘，而DI-60系统扫描区域是一个相对固定的单细胞层区域，这个区域未涵盖涂片边缘，因此容易造成Mon计数的系统性偏倚。图1中DI-60系统计数100、200个白细胞与人工镜检Mon的符合率为78%、80%，也可以侧面反映这个系统性偏倚的存在，这也是DI-60系统下一步需要重点改进的地方。

对于白细胞异常形态的检出率，总体来看人工镜检与DI-60系统检出率均较满意。需要注意的是，早幼粒细胞人工检出率稍低。本课题组分析发现，可能原因是早幼粒细胞的数量较少，大部分为0%～1%，再加上分片区域不同等随机因素造成。在原始细胞计数时，其中有3例标本，人工镜检在边缘发现原始细胞，计数仅为1%～3%，但DI-60系统却未检出，分析原因很可能是因为DI-60系统阅片区域的设定未涵盖涂片边缘和尾部，与上述正常形态中Mon计数的系统性偏倚类似。在日常工作中，血涂片中的异常细胞大多数体积较大，因而容易出现在边缘和尾部，尤其是白细胞的数值较低时，边缘和尾部的细胞需更加注意。从DI-60系统计数100个细胞与200个细胞的检出率来看，虽然100个细胞的检出率与200个细胞的检出率差异无统计学意义(P>0.05)，但是根据本实验组多年的临床工作经验，建议在白细胞数值较低时，或者使用DI-60系统分析异常形态白细胞时，应把细胞计数数值设置适当调高，最好设置细胞计数200或200个以上，避免日常工作中对原始细胞等异常细胞的漏检。在对DI-60系统检测结果进行签核时，也发现一些因仪器焦距、角度等仪器成像因素导致个别细胞形态不够典型，无法确认的情况，这时需要结合人工镜检进行判定。综上所述，对于异常形态的白细胞，DI-60系统检测与人工镜检的表现差异无统计学意义(P>0.05)。

DI-60系统在日常工作中，Neut与Lym计数占外周血白细胞比例较高，而且它能够将相同类型的所有细胞同时显示在浏览屏幕上，这种对细胞实时的直接的比较给技术人员的签核带来便利。因此，大大节省了白细胞分类的时间。自动涂片染色的使用进一步减少了人工工作量，并提高了实验室的效率。KRATZ等[10]的报告称，人工使用显微镜阅读每张玻片的平均时间为5.1 min。BRIGGS等[11]进行的计时研究进一步表明，当经验不足的检验技师使用DM96时，使用DM96的时间比人工阅片时间更快。此外，DI-60系统的标本处理速度为每小时30个，还可以设置白细胞分类数量，使漏检率大大降低。DI-60系统不但可以解决无人阅片或阅片人员不足等问题，还可以解决不同人员、不同实验室导致的形态学分类标准不一致的问题。DI-60系统中存储的细胞形态，可以解决各个实验室人员培训困难等问题。签核后的细胞图像存贮在数据库中，可以解决形态学电子资料的存档和查询问题，方便后期查询、交流学习、培训教学。

虽然DI-60系统有诸多优点，但由于涂片受染色、成像等一系列问题干扰，在签核细胞时，如对细胞形态或者分类有置疑时，必须经显微镜人工复核后才能报告。

综上所述，DI-60系统与人工镜检具有较好的符合率和相关性，特别是对于Neut和Lym，虽然其仍存在一定程度的系统偏倚，但可以在一定程度上替代人工镜检。