臨床血液検査：光学顕微鏡から血液分析装置まで

一般的な臨床血液検査は、医師が患者に処方する最も一般的な診断検査です。 過去数十年にわたって、このルーチンの技術は非常に有益でしたが、非常に有益な研究が行われ、自動化されました。 ハイテク自動血液分析装置は、従来の光学顕微鏡を使用した検査診断医を支援するようになりました。



この投稿では、私たちの血を通して見える「スマートマシン」の内部で何が起こっているのか、そしてなぜそれを信頼すべきなのかを説明します。 世界ブランドのBeckman CoulterのUniCel DxH800血液分析装置の例でプロセスの物理を検討します。 ラボ診断サービスLAB4U.RUで注文された研究が実行されるのは、この装置です。 しかし、自動血液分析の技術を理解するために、顕微鏡で検査技師が見たものと、この情報をどのように解釈したかを理解します。

血液検査パラメーター

そのため、血液には3種類の細胞が含まれています。

• 免疫防御を提供する白血球;
• 血液凝固の原因となる血小板;
• 酸素と二酸化炭素を運ぶ赤血球。

これらの細胞は、血液中に非常に特定の量で見つかります。 それらは、人の年齢と健康状態によって決まります。 体が置かれている状態に応じて、骨髄は体に必要なだけの細胞を産生します。 したがって、特定のタイプの血球の数とその形状、サイズ、およびその他の質的特性を知っていれば、体の状態と現在のニーズを自信を持って判断できます。 一般的な臨床血液検査を構成するのは、これらの重要なパラメーター（各タイプの細胞数、外観、および定性的特性）です。









一般的な血液検査を行う場合、赤血球、血小板、白血球の数がカウントされます。 白血球はもっと複雑です。白血球にはいくつかの種類があり、それぞれの種類には独自の機能があります。 5種類の白血球が区別されます：

1. 主に細菌を中和する好中球;
2. 抗原抗体免疫複合体を中和する好酸球;
3. アレルギー反応に関与する好塩基球;
4. 単球-主なマクロファージと利用者;
5. 一般的および局所的な免疫を提供するリンパ球。

次に、成熟度による好中球は次のように分類されます。

• 刺す
• セグメント化された、
• 骨髄球
• メタ骨髄球。

総体積中の各タイプの白血球の割合は、白血球製剤と呼ばれ、これは重要な診断的価値を持っています。 たとえば、細菌の炎症プロセスが顕著であればあるほど、白血球製剤中の好中球が多くなります。 さまざまな成熟度の好中球の存在は、細菌感染の重症度を示しています。 プロセスが鋭くなるほど、血液中の好中球が刺されます。 血液中のメタ骨髄細胞と骨髄細胞の出現は、非常に深刻な細菌感染を示しています。 ウイルス性疾患の場合、アレルギー反応を伴うリンパ球の増加が特徴的です-好酸球の増加。



定量的な指標に加えて、細胞の形態は非常に重要です。 それらの通常の形状とサイズの変化は、体内に特定の病理学的プロセスが存在することも示しています。



重要かつ最もよく知られている指標は、血液中のヘモグロビンの量です。これは、組織に酸素を供給し、二酸化炭素を除去する複雑なタンパク質です。 血液中のヘモグロビンの濃度は、貧血の診断における主要な指標です。



もう1つの重要なパラメーターは、赤血球沈降速度（ESR）です。 炎症プロセスでは、赤血球は互いにくっついて小さな凝血塊を形成する性質があります。 質量が大きくなると、重力の影響下で赤血球が付着すると、単一細胞よりも早く沈降します。 mm / hでの沈降速度の変化は、体内の炎症プロセスの簡単な指標です。

そのまま：スカリファイアー、試験管、顕微鏡

採血









彼らが以前に献血を行ったことを思い出してください：痛みを伴う枕の刺し傷、圧迫された血液の貴重な滴が集められた無限のガラス管。 実験助手として、彼は一滴のガラスを別のガラスの上に導きました。そこでは、一滴の血があり、簡単な鉛筆でガラスの数をひっかきました。 そして、さまざまな液体の無限の試験管。 今ではすでに何らかの錬金術のように思えます。



血液は薬指から正確に採取されたため、非常に深刻な理由がありました。この指の解剖学的構造は、傷が感染した場合にその損傷によって敗血症のリスクが最小限になるようになっています。 静脈からの採血は、はるかに危険であると考えられていました。 したがって、静脈血の分析は日常的なものではなく、必要に応じて、主に病院で処方されました。



すでにフェンスの段階で、重大なエラーが始まったことに注意する必要があります。 たとえば、皮膚の厚さが異なると注射深度も異なり、血液組織液が試験管に入ります。したがって、指に圧力をかけると血中濃度が変化し、さらに血球が破壊される可能性があります。



指から採取した血液が置かれたチューブの列を覚えていますか？ 異なる細胞を実際に数えるには、異なるチューブが本当に必要でした。 赤血球の場合-生理食塩水で、白血球の場合-赤血球が溶解した酢酸溶液で、ヘモグロビンを測定するために-塩酸溶液で。 別のキャピラリーを使用してESRを決定しました。 そして最後の段階で、白血球処方のその後のカウントのためにガラス上に塗抹標本が作られました。

顕微鏡下での血液検査

実験室で顕微鏡下で細胞を数えるために、19世紀にロシアの医師によって提案された特別な光学デバイスが使用されました。このデバイスの名前はGoryaevのカメラです。 液体の所定の微小体積中の細胞の数を決定することが可能になり、長方形のくぼみ（カメラ）を持つ厚いガラススライドでした。 微細なグリッドがそれに適用されました。 上から、ゴリャエフのカメラは薄いカバースリップで覆われていました。



このグリッドは225個の大きな正方形で構成され、そのうち25個は16個の小さな正方形に分割されていました。 赤血球は、ゴリャエフの商工会議所の対角線にある小さな横紋の正方形でカウントされました。 さらに、正方形の境界にあるセルをカウントするための特定のルールがありました。 血液1リットル中の赤血球数の計算は、血液の希釈とグリッド内の正方形の数に基づいて、式に従って実行されました。 数学的削減の後、チャンバー内の計算された細胞数に10の12乗を掛けて分析フォームに追加するだけで十分でした。



白血球はここで数えられましたが、白血球は赤血球の千倍の大きさであるため、すでにグリッドの大きな正方形を使用していました。 白血球を数えた後、その数に10の9乗を掛けてフォームに入力しました。 経験豊富な実験助手では、細胞のカウントに平均3〜5分かかりました。



このタイプの細胞はサイズが小さいため、ゴリャエフの細胞での血小板計数法は非常に面倒でした。 それらの量は、染色された血液塗抹標本のみに基づいて推定され、プロセス自体も非常に面倒でした。 したがって、原則として、血小板数は医師の特別な要請がある場合にのみ計算されました。



白血球フォーミュラ 、つまり、各タイプの白血球の総数に対する割合は、眼鏡での血液塗抹標本の研究結果によると、医師によってのみ決定されました。









視野のさまざまな種類の白血球を核の形状によって視覚的に判断し、医師は各種類の細胞とその総数を数えました。 合計で100を数えた彼は、各タイプのセルに必要な割合を受け取りました。 計算を簡素化するために、セルのタイプごとに個別のキーを持つ特別なカウンターが使用されました。



ヘモグロビンなどの重要なパラメーターは、実験助手によって視覚的に決定されたことは注目に値します（！）塩酸を使用した試験管内の溶血の色によって。 この方法は、ヘモグロビンから茶色の塩酸ヘマチンへの変換に基づいており、その色強度はヘモグロビン含量に比例します。 得られた塩酸ヘマチン溶液を水で希釈して、既知のヘモグロビン濃度に対応する標準の色にした。 一般的に、前世紀

実現方法：真空容器と血液分析装置

そもそも、採血の技術は完全に変わりました。 試験管付きの瘢痕化器とガラス毛細管は、真空容器に置き換えられました。 現在使用されている血液サンプリングシステムは外傷性が低く、プロセスは完全に統一されており、この段階でエラーの割合が大幅に減少しました。 防腐剤と抗凝固剤を含む真空管を使用すると、サンプリングポイントから検査室まで血液を保管および輸送できます。 新しい技術の出現により、いつでもどこでも、できるだけ便利にテストを受けることが可能になりました。









一見したところ、血球の識別とそのカウントなどの複雑なプロセスを自動化することは不可能に思えます。 しかし、いつものように、独創的なことはすべて簡単です。 自動血液検査は、基本的な物理法則に基づいています。 自動細胞計数の技術は、1953年にアメリカ人のジョセフとウォレスカルターによって特許が取得されました。 彼らの名前が、Bekman＆Coulterの世界的な血液機器のブランド名になっています。

細胞カウント

開口インピーダンス法（コールター法または導電率測定法）は、数をカウントし、細胞が両側に2つの電極がある小径の穴（開口）を通過するときに発生するパルスの性質を評価することに基づいています。 セルが電解質で満たされたチャネルを通過すると、電流に対する抵抗が増加します。 セルの各通過には、電気インパルスの出現が伴います。 細胞の濃度を調べるには、特定のサンプル量をチャネルに通し、出現したパルスの数をカウントする必要があります。 唯一の制限は、サンプルの濃度により、常に1つの細胞のみが開口部を通過するようにする必要があることです。









過去60年間で、自動血液分析の技術は大きく進歩しました。 当初、これらは8〜10個のパラメーターを決定する単純な細胞カウンターでした。赤血球数（RBC）、白血球数（WBC）、ヘモグロビン（Hb）、およびいくつかの計算されたものです。 これらはファーストクラスのアナライザーでした。



アナライザーの2番目のクラスは、すでに最大20の異なる血液パラメーターを決定しました。 それらは白血球の分化が著しく高く、顆粒球の集団（好酸球+好中球+好塩基球）、リンパ球、および単球、好酸球、好塩基球および形質細胞を含む培地細胞の不可欠な集団を分離することができます。 白血球のこの分化は、実際に健康な人の検査にうまく使用されました。



現在最も技術的に進歩した革新的なアナライザーは、最大数百の異なるパラメーターを決定し、成熟度を含む細胞の広範な分化を実行し、その形態を分析し、病理学の検出について検査医に信号を送るサードクラスのマシンです。 サードクラスのマシンには、原則として、自動塗抹標本準備システム（着色を含む）とモニター画面上の画像表示も装備されています。 このような高度な血液システムには、BeckmanCoulter機器、特にUniCel DxH 800細胞分析システムが含まれます。









最新のBeckmanCoulterデバイスは、特許取得済みのVCS（Volume-Conductivity-Scatter）テクノロジーに基づいたマルチパラメーターフローサイトメトリーを使用しています。 VCSテクノロジーでは、細胞の体積、導電率、光散乱の評価を行います。



最初のパラメーター-細胞体積-は、細胞が一定電流で開口部を通過するときの抵抗の評価に基づいたカルター原理を使用して測定されます。 細胞核の大きさと密度、およびその内部組成は、高周波の交流電流での電気伝導率を測定することにより決定されます。 さまざまな角度からのレーザー光の散乱により、細胞表面の構造、細胞質の粒度、細胞核の形態に関する情報が得られます。



3つのチャネルから取得したデータを組み合わせて分析します。 その結果、赤血球と白血球（好中球）の成熟度に応じた分裂を含め、細胞はクラスターに分配されます。 これらの3次元の得られた測定値に基づいて、多くの血液学的パラメーターが決定されます-診断目的で最大30、研究目的で20以上、高度に専門化された細胞学的研究で100以上の特定の計算パラメーター。 データは2Dおよび3D形式で視覚化されます。 BackmanCoulter血液分析装置で作業する実験助手は、およそ次の形式でモニターの分析結果を確認します。









そして、それは決定を下します-彼らが検証される必要があるかどうか。



言うまでもなく、最新の自動分析の情報内容と精度は手動よりも何倍も高いですか？ このクラスのマシンの生産性は、サンプル内の数千のセルを分析する場合、1時間あたり約数百のサンプルです。 塗抹顕微鏡下では、医師は100個の細胞しか分析しなかったことを思い出してください！



しかし、これらの印象的な結果にもかかわらず、診断の「ゴールドスタンダード」のままであるのはまさに顕微鏡検査です。 特に、装置が病理学的細胞形態を明らかにするとき、サンプルは顕微鏡下で手動で分析される。 血液疾患の患者を診察する場合、染色された血液塗抹標本の顕微鏡検査は、経験豊富な血液専門医によって手動でのみ行われます。 正確にこのように、手動で、自動細胞計数に加えて、白血球製剤は、ラボオンラインサービスLAB4U.RUを使用して行われた注文のすべての子供の血液検査で評価されます。

履歴書の代わりに

自動血液分析の技術は急速に発展し続けています。 基本的に、彼らはすでに定期的な予防分析で顕微鏡検査に取って代わり、特に重要な状況にそれを残しています。 私たちは、子供の分析、特に確認された病気、特に血液疾患の人々の分析を念頭に置いています。 ただし、予見可能な将来およびこの分野の検査診断では、医師はニューラルネットワークを使用して細胞の形態学的分析を独立して実行できるデバイスを受け取ります。 医師の負担を軽減すると同時に、非定型的および病理学的な細胞状態のみが意思決定領域に人によって残るため、医師は資格の要件を引き上げます。



何度も増加している血液検査の有益なパラメータの数は、専門的な資格と、診断目的でパラメータ質量値の組み合わせを分析する必要がある臨床医の要件を高めます。 この分野の医師の助けになるのは、アナライザーのデータを使用して、患者のさらなる検査のための推奨事項を提供し、可能な診断を発行するエキスパートシステムです。 このようなシステムはすでに実験室市場に出回っています。 しかし、これは別の記事のトピックです。