第七篇-醫(yī)用檢驗儀器

1、檢驗醫(yī)學(xué)及其儀器王成什么是檢驗醫(yī)學(xué)定義：是指對臨床標(biāo)本進行正確的收集和測定，并作出正確的解釋和應(yīng)用。 是運用基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)理論和技術(shù)為臨床醫(yī)學(xué)服務(wù)的學(xué)科。近年來，由于臨床醫(yī)學(xué)的飛速發(fā)展，診斷、治療、監(jiān)測、預(yù)后和醫(yī)學(xué)研究對檢驗的需求迅速增多，醫(yī)學(xué)檢驗方法亦隨之迅速增多，醫(yī)學(xué)檢驗的各種檢測結(jié)果對疾病的診斷、治療、預(yù)后判斷和健康評價正起著越來越重要的作用。隨著新型電子、計算機、生物信息、激光、精密儀器制造等先進技術(shù)的迅猛發(fā)展和應(yīng)用，臨床檢驗儀器的更新?lián)Q代也日新月異。因此，從事臨床醫(yī)學(xué)檢驗專業(yè)的人員，了解現(xiàn)代臨床檢驗儀器的原理、使用和維修，越發(fā)顯得重要。檢驗醫(yī)學(xué)近代物理學(xué)生物化學(xué)分子生物學(xué)儀器材料學(xué)計算機電

2、子技術(shù)激光色譜、質(zhì)譜熒光古代:感官檢查（如：尿液中世紀(jì)）17世紀(jì):荷蘭Leeuwenhoek發(fā)明顯微鏡 一、臨床檢驗基礎(chǔ)的現(xiàn)狀和特點20世紀(jì)末以來:自然科學(xué)基礎(chǔ)學(xué)科與醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)學(xué)科結(jié)合電腦化、自動化、微量化21世紀(jì)：現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（遠程診斷）與系統(tǒng)生物工程（包括分子生物學(xué)）、臨床醫(yī)學(xué)結(jié)合。最常用的臨床檢驗，借助先進的檢測技術(shù)，對來自離體的血液、尿液、糞便以及分泌物和排泄物等標(biāo)本進行理學(xué)、化學(xué)、病原學(xué)和顯微鏡形態(tài)學(xué)的檢查，以簡便、快速的檢測結(jié)果，基本滿足臨床醫(yī)學(xué)檢驗篩檢疾病的需求。血液標(biāo)本采集血液標(biāo)本采集和抗凝劑選擇 全血：臨床血液學(xué)檢查：血細胞計數(shù)、分類血漿：臨床生化檢查（內(nèi)分泌激素測定等）；

3、血栓與止血的檢查血清：除纖維蛋白原等凝血 因子外，其他成分與血漿 基本相同，多數(shù)臨床化學(xué)和 臨床免疫學(xué)檢查。一、采血方法靜脈采血法 (venipuncture for blood collection) 皮膚采血法(skin puncture for blood collection )真空采血法 (vacuum tube for blood collection，負壓采血法)。定量、安全、轉(zhuǎn)運方便.封閉式采血,無需容器轉(zhuǎn)移，減少溶血。真空定量貯存試管適于不同的檢驗項目 （2）避免非疾病因素的干擾生理變異：第一類：不能控制的生理變異年齡和性別對檢驗影響為長期效應(yīng)第二類：相對能控制的生理變異，如

4、食物、藥物、情緒、狀態(tài)、體位和標(biāo)本采集時間等，對檢驗的影響多為短期效應(yīng)。1）飲食因素：剛進食、禁食、飲酒、吸煙2）藥物因素：方式、濃度 二、臨床檢驗基礎(chǔ)的應(yīng)用目的 1為疾病診斷和鑒別診斷提供實驗室檢測客觀依據(jù) 2.為疾病療效監(jiān)測和預(yù)后判斷提供動態(tài)變化依據(jù) 3.為預(yù)防疾病提供檢測依據(jù) 4.為科學(xué)研究提供醫(yī)學(xué)檢驗基本數(shù)據(jù)、基本檢驗方法和操作技能。 三 主要內(nèi)容血液分析技術(shù)與相關(guān)儀器流式細胞技術(shù)與流式細胞儀光譜分析技術(shù)及相關(guān)儀器電化學(xué)分析技術(shù)和臨床相關(guān)儀器自動生化分析技術(shù)和相關(guān)儀器尿液分析技術(shù)和相關(guān)儀器 庫爾特原理血細胞分析儀：指對一定體積全血內(nèi)血細胞異質(zhì)性進行自動分析的臨床常規(guī)檢驗儀器。計數(shù)原理是

5、根據(jù)血細胞的不良導(dǎo)電性和產(chǎn)生電阻抗原理來計數(shù)血液中的細胞，也就是電阻式血細胞計數(shù)原理，這種原理現(xiàn)在已經(jīng)成為血細胞計數(shù)和分析中最為經(jīng)典的原理。變阻脈沖法血細胞計數(shù)原理小孔管換能器將待測血液涌潔凈的電解液充分稀釋，使血細胞在電解液中成為游散狀態(tài)，在施以負壓，單個血細胞流過小孔，電解液電阻瞬間變大，經(jīng)電路處理形成一定的電壓值，進行計數(shù)。不同細胞引起的電壓變化血細胞的分類計數(shù)體積不同，產(chǎn)生的脈沖幅度也不同；白細胞最大，紅細胞次之，血小板最小。根據(jù)閾值選擇，進行不同細胞的計數(shù)。紅細胞計數(shù)：正常人體外周血紅細胞的數(shù)目為白細胞的1000倍左右，當(dāng)閾值電壓選在U1時，白細胞產(chǎn)生的脈沖可完全忽略，紅、白細胞數(shù)可

6、視為紅細胞數(shù)。紅細胞的計數(shù)血小板計數(shù)：將閾值電壓選在U2時，可以去掉干擾計數(shù)，并計出紅、白細胞和血小板的總數(shù)。最后從總數(shù)中減去紅、白細胞數(shù)，即為血小板數(shù)。 血小板的計數(shù)白細胞計數(shù)：在計數(shù)白細胞時，先在稀釋血液中加入一種溶血劑，使紅細胞溶解破碎，其碎片體積分散到不影響白細胞計數(shù)的程度，紅細胞破碎后，將閾值電壓選在Ul，再對剩下的白細胞進行計數(shù)，便可以求得白細胞數(shù)。血液分析技術(shù)與相關(guān)儀器VCS技術(shù)中V、C、S各代表什么意思： V代表體積，采用電阻抗進行血細胞計數(shù)和體積測量； C代表電導(dǎo)，依據(jù)細胞可影響高頻電流傳導(dǎo)的特性，采用高頻電磁探針測量細胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)，細胞內(nèi)核漿比例，質(zhì)粒的大小和密度，從而區(qū)別體

7、積完全相同而性質(zhì)不同的兩個細胞； S代表光散射，對細胞顆粒的構(gòu)型和顆粒質(zhì)量有較強的鑒別能力，通過測定單個細胞的散射光強度把粒細胞分開。容量、電導(dǎo)、光散射法（VCS） 首先標(biāo)本內(nèi)加入只作用紅細胞的溶血劑使紅細胞溶解，然后加入抗溶血劑起中和前溶血劑的作用，使白細胞表面、胞質(zhì)及細胞大小等特征仍然保持與體內(nèi)相同的狀態(tài)。根據(jù)流體力學(xué)的原理使用鞘流技術(shù)，使溶血后制體內(nèi)剩余的白細胞單個通過檢測器，接受VCS三種技術(shù)的同時檢測 血液分析技術(shù)與相關(guān)儀器血液凝固分析儀：采用一定的分析技術(shù)，對血栓與止血有關(guān)成分進行自動檢測的臨床常規(guī)檢驗儀器。血凝儀凝固法原理：是通過檢測血漿在凝血激活劑作用下一系列物理量（光、電、超

8、聲、機械運動等）的變化，再由計算機分析所得數(shù)據(jù)并將之換算成最終結(jié)果的方法，故也稱生物物理法。血液從溶膠狀態(tài)變?yōu)槟z狀態(tài)的現(xiàn)象，是止血功能的重要組成部分，由多種因子參與，參與的因子稱為凝血因子。血凝最后形成纖維蛋白。正常血液中，有使纖維蛋白溶解的物質(zhì)，又存在抗凝因子，故正常血液不會自己凝固。異常-凝血因子不足，可致出血，反之，可致血管內(nèi)凝血生物學(xué)方法 將凝血因子激活劑加入到待檢血漿中，使血漿發(fā)生體外凝固，凝血儀連續(xù)記錄血漿凝固過程中的一系列變化(如光、電、機械運動等)，并將這些變化信號轉(zhuǎn)變成數(shù)據(jù)，用計算機收集、處理數(shù)據(jù)后得出檢測結(jié)果。 血液流變學(xué) 研究血液及其組成成分的流動與變形規(guī)律,是生物流變

9、學(xué)的一個分支。 研究對象包括：全血類指標(biāo)：如血液黏度、血液的觸變性、黏彈性、紅細胞壓積等；紅細胞類指標(biāo)：如紅細胞聚集性、紅細胞變形性、紅細胞膜的微黏度、紅細胞電泳等；血小板類指標(biāo)：如血小板聚集性、血小板黏附性、血栓彈力圖、體外血栓的形成與測定等；血漿類指標(biāo)：如血漿黏度、血漿纖維蛋白原等 臨床血液流變學(xué)臨床血液流變學(xué)主要探討在疾病的發(fā)生、發(fā)展、診斷、治療、預(yù)后估計中血液流變指標(biāo)的意義和作用，從血液流變學(xué)的角度研究疾病的發(fā)病機理、治療措施等；病程發(fā)展的監(jiān)測，評價藥物療效等。研究重點在于血液的宏觀、微觀流變特性的改變與各種疾病之間的關(guān)系及生化指標(biāo)，如血糖、血脂、血漿蛋白、凝血因子、自由基、內(nèi)毒素等與

10、血液流變特性的關(guān)系等。 血液的流變特性 血液是一種懸浮系統(tǒng)，有形成分中大部分是紅細胞，此外還有少量的白細胞及血小板等，這些成分共同懸浮在血漿中。血漿是一種復(fù)雜的水樣溶液，主要是高分子化合物，如白蛋白、球蛋白、纖維蛋白原等，溶解在稀鹽溶液中。 影響血液流變特性的主要是紅細胞的特性，它可看做是高度可變形的中間充滿液體的彈性薄殼體。 血液在血管中的流動形式層流即血液在血管中的流動是分層流動的，越靠近中央流速越快，反之越慢，這樣在兩層之間就產(chǎn)生了速度差，即V1-V20，如果將兩層間的距離與速度差之比，即得速度梯度，速度梯度又稱切變率。在實際的血液流動中，血細胞處于血管的中央，其周圍是血漿層，這樣形成兩

11、個相即流速較快的中央相和流速較慢的邊緣相。二者合稱兩相系統(tǒng)(Two phase system)，這種流動形式具有重要的生理意義(壓迫、 分技)。 血液在血管中的流動 血液在血管中的流動血液在血管中的流動紅細胞聚集性健康人的血液流動中形成的聚集體極易被散開，故一般不會發(fā)生紅細胞的聚集，其聚集也通常是可逆的，它依賴于切變率以及紅細胞膜的表面性質(zhì)。當(dāng)切變率增大時，紅細胞呈分散狀態(tài)，切變率減小時，則呈聚集狀態(tài)。 1影響紅細胞聚集性的因素 F聚集力=F大分子力F電斥力 F 切應(yīng)力F表面曲力。紅細胞膜的活性、滲透壓、pH值、炎癥反應(yīng)、毒性等因素2紅細胞聚集性測定的意義紅細胞的聚集性增高可導(dǎo)致血液黏度增加，

12、使局部血液停滯，聚集體可閉塞小動脈的入口，造成血液循環(huán)障礙。血流減緩及組織灌注的減低又可加重紅細胞的聚集程度。出現(xiàn)一系列的惡性循環(huán)，進而殃及血細胞本身及血管壁基質(zhì)。紅細胞聚集性紅細胞變形性指在外力的作用下，紅細胞改變形狀的特性，一般用于描述紅細胞在流動中的變形能力。它隨切變率的增加而增加。變形性的優(yōu)勢是影響血液在高切變率下黏度變化的重要因素。 三、紅細胞變形性1影響紅細胞變形性的因素 紅細胞自身因素： 膜粘彈性：ATP酶活性，脂質(zhì) 組成改變； 內(nèi)黏度：A、Hb性質(zhì)的改變，B、 Hb濃度的改變； S/V：正常情況下，紅細胞膜有 50%的膜貯量；S/V細胞更趨 于球形，張力變形性。 切變率的大?。?/p>

13、切變率變形(激光 衍射儀)； 血漿滲透量：滲透量細胞內(nèi)液外滲 內(nèi)粘，滲透量細胞腫脹 S/V變形； 溫度： 當(dāng) 溫度達40-41時、RBC膜 構(gòu)象改變變形； 氧化劑：氧化劑Hb變性，膜蛋白交鏈。外部因素血管中的紅細胞血管中的紅細胞血液黏度黏度是血液的重要力學(xué)性質(zhì)，也是血液流變學(xué)研究的重要內(nèi)容之一，血液黏度對于機體的生理和病理變化均具有重要意義。 血液黏度的測定原理一般情況下在體外測定血液和血漿的黏度。全血黏度主要取決于紅細胞數(shù)量的多少，血漿黏度主要取決于血漿蛋白。血液的黏度在體內(nèi)并不是一個物理常數(shù)，在大血管和微血管中血液的表觀黏度不一樣。目前測量全血黏度一般均使用回轉(zhuǎn)式黏度計，評價全血黏度使用表

14、觀黏度的概念，以同一切變率下的表觀黏度作為不同樣本之間互相比較的指標(biāo)。 毛細管黏度計的測量原理依據(jù)泊肅葉定律：流量與管道兩端的壓力差、管道半徑成正比，并與管道長度和流體黏度成反比。管道半徑R、長度L、壓力都可以在實驗條件下恒定，那么流量Q就只與黏度有關(guān)，而如果我們恒定流量Q，那么黏度就與時間t成正相關(guān)。利用一已知黏度的流體做對照就可以測出血液的黏度。 毛細管黏度計的測量原理實際測量時，讓水和血液分別通過同樣長度、同樣管徑的玻璃管，分別測量水和血液通過時所用的時間Tw和Tb，已知水的黏度W，則血液黏度可按下式計算出來。b =（Tb/Tw）*w 回轉(zhuǎn)式黏度計的測量原理將血液置于一個切變率已知的切變

15、場中，測量一定剪切率下所產(chǎn)生的切應(yīng)力大小，然后按下式計算血液的表觀黏度=/錐板式黏度計的工作原理圖 由一圓平板和一同軸圓錐組成，待測的液體放在圓錐和圓板間隙內(nèi)。一般固定圓板，圓錐以已知角速度旋轉(zhuǎn)，通過測量液體加在圓錐上的扭力矩換算成液體的黏度。 錐板式黏度計流式細胞技術(shù)與流式細胞儀采用激光作為激發(fā)光源，保證其具有更好的單色性與激發(fā)效率；利用熒光染料與單克隆抗體技術(shù)結(jié)合的標(biāo)記技術(shù)，保證檢測的靈敏度和特異性；用計算機系統(tǒng)對流動的單細胞懸液中單個細胞的多個參數(shù)信號進行數(shù)據(jù)處理分析，保證了檢測速度與統(tǒng)計分析精確性。 一、工作原理 液流系統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)細胞信號處理細胞分選器1.流式細胞儀的基本結(jié)構(gòu)：由樣本和

16、鞘液組成待測細胞 單個細胞的懸液 熒光染料標(biāo)記的單抗對其染色 受清潔氣體壓力 從樣品管進入流動室形成樣本流鞘液：輔助樣本流被正常檢測的基質(zhì)液。主要作用是包裹樣本流的周圍，保持樣本流中細胞處于噴嘴中心位置，防止其靠近孔壁而阻塞噴孔。（1）液流系統(tǒng)采用激光作為激發(fā)光源，保證其具有更好的單色性與激發(fā)效率；利用熒光染料與單克隆抗體技術(shù)結(jié)合的標(biāo)記技術(shù)，保證檢測的靈敏度和特異性；用計算機系統(tǒng)對流動的單細胞懸液中單個細胞的多個參數(shù)信號進行數(shù)據(jù)處理分析，保證了檢測速度與統(tǒng)計分析精確性。 一、工作原理 由樣本和鞘液組成待測細胞 單個細胞的懸液 熒光染料標(biāo)記的單抗對其染色 受清潔氣體壓力 從樣品管進入流動室形成樣

17、本流鞘液：輔助樣本流被正常檢測的基質(zhì)液。主要作用是包裹樣本流的周圍，保持樣本流中細胞處于噴嘴中心位置，防止其靠近孔壁而阻塞噴孔。（1）液流系統(tǒng)FCM的液流系統(tǒng)（如何形成單個細胞流）樣本管鞘液管激光光源：氣冷式氬離子激光器分色反光鏡：反射長/短波長，通過短/長波長光束成形器：兩十字交叉放置的透鏡透鏡組：形成平行光，除去室內(nèi)光濾片：長通、短通、帶通光電倍增管：FS, SS（散射光）， FL1, FL2, FL3, FL4（熒光）（2）光學(xué)系統(tǒng)FACSCalibur 光路圖單參數(shù)直方圖雙參數(shù)直方圖:點圖 二維等高圖 假三維等高圖三參數(shù)直方圖多參數(shù)分析分析直方圖二、數(shù)據(jù)顯示方式數(shù)據(jù)顯示類型單參數(shù)直方圖

18、（Histogram）X軸：代表熒光信號或散射光信號的強度，用“通道數(shù)”表示，可以與光強度之間線性關(guān)系或?qū)?shù)關(guān)系Y軸：代表該通道內(nèi)所出現(xiàn)具有相同光信號特征性細胞的頻率二維等高圖和密度圖Pseudo 3D Plot3D Plot光譜分析技術(shù)及相關(guān)儀器光譜分析方法（Spectrometry）是基于電磁輻射與物質(zhì)相互作用產(chǎn)生的特征光譜波長與強度進行物質(zhì)分析的方法。它涉及物質(zhì)的能量狀態(tài)、狀態(tài)躍遷以及躍遷強度等方面。通過物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)及內(nèi)部運動規(guī)律的研究，可以解釋光譜學(xué)的規(guī)律；通過光譜學(xué)規(guī)律的研究，可以揭示物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)及內(nèi)部運動的規(guī)律。光譜分析方法包括各種吸收光譜分析和發(fā)射光譜分析法以及散射光譜（

19、拉曼散射譜）分析法。 通過流式細胞儀進行細胞分選主要是在對具有某種特征的細胞需進一步培養(yǎng)和研究時進行的。4、細胞分選原理細胞懸液形成液流柱流動室振動液流斷裂成液滴空白液滴含細胞的液滴棄去偏轉(zhuǎn)落入收集器壓電晶體產(chǎn)生機械振動不充電充電（一）分選基本原理透射光譜法透射光譜法就是把待測樣品置于作用光與檢測器之間，檢測器所檢測到的分析光是作用光通過樣品體與樣品分子相互作用后的光，若樣品是透明的真溶液，則分析光在樣品中經(jīng)過的路程一定，透射光的強度與樣品組分濃度由比耳定律決定。 反射光譜法反射光譜分析時，檢測器與光源置于待測樣品的同一側(cè)，檢測器檢測到的分析光是光源發(fā)出的作用光投射到物體后，以各種方式反射回來

20、的光。物體對光的反射分為規(guī)則反射光（鏡面反射）與漫反射。規(guī)則反射光指在物體表面按入射角等于反射角的反射定律發(fā)生的反射。漫反射是光投向漫反射體（顆粒或粉末）后，在物體表面或內(nèi)部發(fā)生的方向不定的反射。定性分析近紅外光譜定性分析利用模式識別與聚類的一些算法，主要用于鑒定。在模式識別運算時需要有一組用于計算機“學(xué)習(xí)”的樣品集，通過計算機運算，得出學(xué)習(xí)樣品在數(shù)學(xué)空間的范圍，對未知樣品運算后，若也在此范圍內(nèi)，則該樣品屬于學(xué)習(xí)樣品集類型，反之則否定。聚類運算時不需學(xué)習(xí)樣品集，它通過待分析樣品的光譜特征，根據(jù)光譜近似程度進行分類。 定量分析近紅外光譜分析與其它吸收光譜按照比耳定律作定量分析類似。作常規(guī)光譜定量

21、分析時，需要建立光譜參數(shù)與樣品含量間的關(guān)系（標(biāo)準(zhǔn)曲線）。但對復(fù)雜樣品作近紅外光譜定量分析時，為了解決近紅外譜區(qū)重疊與譜圖測定不穩(wěn)定的問題，必須充分應(yīng)用全光譜的信息。 光譜分析儀器紫外可見光光譜儀近紅外光譜儀紅外光譜儀電化學(xué)分析技術(shù)及其臨床儀器電化學(xué)分析法：利用溶液電化學(xué)性質(zhì)將被測物質(zhì)的濃度轉(zhuǎn)變成電學(xué)參數(shù)而進行檢測的方法。2. 離子選擇性電極：用特殊敏感膜制成的、對溶液中特定離子具有選擇性響應(yīng)的電極。3. 電解質(zhì)分析儀：通常采用離子選擇性電極（ISE）測定生物樣品中離子濃度的儀器。4. 血氣分析儀：利用電極對人全血中的酸堿度（pH）、二氧化碳分壓（PCO2）和氧分壓（PO2）進行測定的儀器。pH

22、電極電極對被測樣本的反應(yīng)，會在玻璃薄膜的內(nèi)部與外部之間產(chǎn)生一個直流電壓，該電壓與內(nèi)部緩沖液和樣本的PH值差成正比，是由玻璃的金屬離子與液體的氫離子H之間在膜面上的交換所產(chǎn)生的，該離子交換由液體中的H濃度所控制。 二氧化碳分壓(PCO2)電極PCO2電極是一種氣敏電極。在電極的前端有一層半透膜。半透膜只允許某種特定的氣體通過，而阻止其他的氣體和離子通過。PCO2電極工作原理圖 CO2H2OH2CO3HHCO3 電極套中是一對測量 pH值的玻璃和參比電極。它們能將 pH值的變化測量出來。這樣，測得的pH值便間接地反應(yīng)了溶液中PCO2的高低。 PH-logPCO2氧分壓電極(PO2電極) 氧分壓電極

23、也是一種氣敏電極。氧的測量是基于電解氧的原理而實現(xiàn)的。在氧電極的陰極和陽極之間加有0.7V左右的極化電壓。在極化電壓的作用下，進入到電極套中的氧被電解。電極上所產(chǎn)生的反應(yīng)為: 陽極反應(yīng)：O2十2H2O十4e4OH 陰極反應(yīng)：4Ag4Ag一4e 此電解電流的大小正比于 PO2的高低。這樣，通過氧電極的轉(zhuǎn)換，PO2的高低便轉(zhuǎn)換成了電流的大小。血氣分析儀的工作原理如圖所示 電解質(zhì)的工作原理圖 自動生化分析技術(shù)和相關(guān)儀器生化分析儀通過對血液和其他體液的分析來測定各種生化指標(biāo)：如血紅蛋白、膽固醇、肌肝、轉(zhuǎn)氨酶、葡萄糖等，是臨床診斷常用的重要儀器之一。自動生化分析儀：是將生物化學(xué)分析過程中的取樣、加試劑、

24、去干擾、混合、保溫反應(yīng)、自動檢測、結(jié)果計算、數(shù)據(jù)處理和打印報告，以及實驗后的清洗等步驟自動化的儀器。 生化分析的光學(xué)測定原理許多化學(xué)物質(zhì)具有顏色，有些無色的化合物也可以和顯色劑作用，生成有色物質(zhì)。當(dāng)有色溶液的濃度改變時，顏色的深淺也隨著改變。濃度越大，顏色越深；濃度越小，顏色越淺。因此，可通過比較溶液顏色深淺的方法來確定有色溶液的濃度，對溶液中所含的物質(zhì)進行定量分析。生化分析即利用光電比色法分析標(biāo)本中的各生化指標(biāo)。物質(zhì)的顏色與光的吸收、透過、反射有關(guān)。透明物質(zhì)的顏色是其透過光波的顏色，不透明物質(zhì)的顏色是其反射光波的顏色。有色溶液對光的吸收是有選擇性的。各溶液呈現(xiàn)不同的顏色，是因為溶液中的有色質(zhì)點選擇性地吸收某種顏色的