Полный анализ крови | |
---|---|
Синонимы | Общий анализ крови, [1] общий анализ крови (ОАК), [2] общий анализ крови, [3] общий анализ крови (ОБЭ), [2] гемограмма [4] |
МеШ | D001772 |
МедлайнПлюс | 003642 |
ПОЯСНИЦА | Коды CBC , например, 57021-8 |
HCPCS-L2 | G0306 |
Общий анализ крови ( CBC ), также известный как общий анализ крови ( FBC ), представляет собой набор медицинских лабораторных тестов, которые предоставляют информацию о клетках в крови человека . Общий анализ крови показывает количество лейкоцитов , эритроцитов и тромбоцитов , концентрацию гемоглобина и гематокрит (объемный процент эритроцитов). Также сообщаются индексы эритроцитов , которые показывают средний размер и содержание гемоглобина в эритроцитах, иможет быть включен дифференциал лейкоцитов , который подсчитывает различные типы лейкоцитов.
Общий анализ крови часто проводится как часть медицинского обследования и может использоваться для наблюдения за состоянием здоровья или диагностики заболеваний. Результаты интерпретируются путем сравнения их с контрольными диапазонами , которые варьируются в зависимости от пола и возраста. Такие состояния, как анемия и тромбоцитопения , определяются аномальными результатами общего анализа крови. Индексы эритроцитов могут предоставить информацию о причине анемии человека, такой как дефицит железа и дефицит витамина B12 , а результаты дифференциации лейкоцитов могут помочь диагностировать вирусные , бактериальные и паразитарные инфекции и заболевания крови, такие как лейкемия.. Не все результаты, выходящие за пределы референтного диапазона, требуют медицинского вмешательства.
ОАК обычно выполняется автоматическим гематологическим анализатором , который подсчитывает клетки и собирает информацию об их размере и структуре. Измеряют концентрацию гемоглобина и рассчитывают индексы эритроцитов на основе измерений эритроцитов и гемоглобина. Ручные тесты можно использовать для независимого подтверждения аномальных результатов. Приблизительно 10–25% образцов требуют ручной проверки мазка крови [5] , при которой кровь окрашивается и просматривается под микроскопом , чтобы убедиться, что результаты анализатора соответствуют внешнему виду клеток, и найти аномалии. Гематокрит можно определить вручную центрифугированием .пробу и измерение доли эритроцитов, а в лабораториях, не имеющих доступа к автоматизированным приборам, клетки крови подсчитывают под микроскопом с помощью гемоцитометра .
В 1852 году Карл Вирордт опубликовал первую процедуру анализа крови, которая заключалась в нанесении известного объема крови на предметное стекло микроскопа и подсчете каждой клетки. Изобретение гемоцитометра в 1874 году Луи-Шарлем Малассезом упростило микроскопический анализ клеток крови, а в конце 19 века Пауль Эрлих и Дмитрий Леонидович Романовский разработали методы окрашивания лейкоцитов и эритроцитов, которые до сих пор используются для исследования мазков крови. . Автоматизированные методы измерения гемоглобина были разработаны в 1920-х годах, и Максвелл Уинтроубпредставил метод гематокрита Винтроба в 1929 году, который, в свою очередь, позволил ему определить индексы эритроцитов. Вехой в автоматизации подсчета клеток крови стал принцип Коултера , который был запатентован Уоллесом Х. Коултером в 1953 году. Принцип Коултера использует измерения электрического импеданса для подсчета клеток крови и определения их размеров; это технология, которая до сих пор используется во многих автоматических анализаторах. Дальнейшие исследования 1970-х годов включали использование оптических измерений для подсчета и идентификации клеток, что позволило автоматизировать дифференциацию лейкоцитов.
Кровь состоит из жидкой части, называемой плазмой , и клеточной части, которая содержит эритроциты , лейкоциты и тромбоциты . [примечание 1] [7] Общий анализ крови оценивает три клеточных компонента крови. Некоторые медицинские состояния, такие как анемия или тромбоцитопения , характеризуются заметным увеличением или уменьшением числа клеток крови. [8] Изменения во многих системах органов могут влиять на кровь, поэтому результаты общего анализа крови полезны для исследования широкого спектра состояний. Из-за объема информации, которую он предоставляет, общий анализ крови является одним из наиболее часто выполняемыхмедицинские лабораторные анализы. [9] [10] [11]
Общий анализ крови часто используется для скрининга заболеваний в рамках медицинского обследования. [12] Это также требуется, когда поставщик медицинских услуг подозревает, что у человека есть заболевание, поражающее клетки крови, такое как инфекция , нарушение свертываемости крови или некоторые виды рака . Людям, у которых были диагностированы заболевания, которые могут привести к аномальным результатам общего анализа крови, или которые получают лечение, которое может повлиять на количество клеток крови, могут регулярно выполнять общий анализ крови для контроля за своим здоровьем [4] [12] , и тест часто проводится каждый день в человек, которые госпитализированы. [13] Результаты могут указывать на необходимость переливания крови или тромбоцитов .. [14]
Полный анализ крови имеет особое применение во многих медицинских специальностях . Его часто проводят перед операцией для выявления анемии, обеспечения достаточного уровня тромбоцитов и скрининга инфекции [15] [16] , а также после операции, чтобы можно было контролировать кровопотерю . [12] [17] В неотложной медицине общий анализ крови используется для исследования многочисленных симптомов, таких как лихорадка , боль в животе и одышка , [18] [19] [20] , а также для оценки кровотечения и травмы . [21][22] Анализы крови тщательно контролируются у людей, проходящих химиотерапию или лучевую терапию по поводу рака, потому что эти методы лечения подавляют выработку клеток крови в костном мозге и могут привести к очень низким уровням лейкоцитов, тромбоцитов и гемоглобина . [23] Регулярный общий анализ крови необходим людям, принимающим некоторые психиатрические препараты , такие как клозапин и карбамазепин , которые в редких случаях могут вызвать опасное для жизни падение числа лейкоцитов ( агранулоцитоз ). [24] [25]Поскольку анемия во время беременности может привести к неблагоприятным исходам для матери и ее ребенка, полный анализ крови является рутинной частью дородового наблюдения ; [26] и у новорожденных может потребоваться общий анализ крови для исследования желтухи или для подсчета количества незрелых клеток в дифференциале лейкоцитов , что может быть индикатором сепсиса . [27] [28]
Общий анализ крови является важным инструментом гематологии , которая изучает причину, прогноз, лечение и профилактику заболеваний, связанных с кровью. [29] Результаты общего анализа крови и исследования мазка отражают функционирование кроветворной системы — органов и тканей , участвующих в продукции и развитии клеток крови, в частности костного мозга . [9] [30] Например, низкое количество всех трех типов клеток ( панцитопения ) может указывать на то, что на выработку клеток крови влияет заболевание костного мозга, и исследование костного мозга может дополнительно выяснить причину. [31]Аномальные клетки в мазке крови могут указывать на острый лейкоз или лимфому [30] , в то время как аномально высокое количество нейтрофилов или лимфоцитов в сочетании с показательными симптомами и данными мазка крови может вызвать подозрение на миелопролиферативное заболевание или лимфопролиферативное заболевание . Исследование результатов общего анализа крови и мазка крови может помочь различить причины анемии, такие как дефицит питательных веществ , заболевания костного мозга , приобретенные гемолитические анемии и наследственные состояния, такие как серповидноклеточная анемия и талассемия . [32][33]
Референтные диапазоны общего анализа крови представляют собой диапазон результатов, обнаруживаемых у 95% практически здоровых людей. [примечание 2] [35] По определению, 5% результатов всегда будут выходить за пределы этого диапазона, поэтому некоторые аномальные результаты могут отражать естественные отклонения, а не свидетельствовать о медицинской проблеме. [36] Это особенно вероятно, если такие результаты лишь немного выходят за пределы референтного диапазона, если они согласуются с предыдущими результатами или если общий анализ крови не выявил других связанных отклонений. [37] Когда тест проводится на относительно здоровой популяции, количество клинически незначимых аномалий может превышать количество результатов, свидетельствующих о заболевании. [38]По этой причине профессиональные организации в Соединенных Штатах, Великобритании и Канаде не рекомендуют проводить предоперационный общий анализ крови при операциях с низким уровнем риска у лиц без соответствующих заболеваний. [15] [39] [40] Повторные заборы крови для гематологических исследований у госпитализированных пациентов могут способствовать возникновению внутрибольничной анемии и привести к ненужным переливаниям крови. [38]
Образец берется путем забора крови в пробирку, содержащую антикоагулянт — обычно ЭДТА , — чтобы остановить ее естественное свертывание . [41] Кровь обычно берут из вены , но когда это затруднено, ее можно собрать из капилляров с помощью палочки или укола пятки у младенцев. [42] [43] Тестирование обычно проводится на автоматизированном анализаторе, но для исследования аномальных результатов можно использовать ручные методы, такие как исследование мазка крови или ручной тест на гематокрит. [44]Подсчет клеток и измерение гемоглобина выполняются вручную в лабораториях, не имеющих доступа к автоматизированным приборам. [45]
На борту анализатора образец перемешивается для равномерного распределения клеток, затем разбавляется и распределяется как минимум на два канала, один из которых используется для подсчета эритроцитов и тромбоцитов, а другой — для подсчета лейкоцитов и определения концентрации гемоглобина. . Некоторые приборы измеряют гемоглобин в отдельном канале, а дополнительные каналы могут использоваться для дифференциального подсчета лейкоцитов, подсчета ретикулоцитов и специальных измерений тромбоцитов. [46] [47] [48] Клетки подвешены в потоке жидкости, и их свойства измеряются, когда они проходят мимо датчиков с помощью метода, известного как проточная цитометрия . [примечание 3] [49] [52] Гидродинамическая фокусировкаможет использоваться для выделения отдельных клеток, чтобы можно было получить более точные результаты: разведенный образец вводят в поток жидкости под низким давлением, в результате чего клетки в образце выстраиваются в один ряд посредством ламинарного потока . [53] [54]
Для измерения концентрации гемоглобина в образец добавляют химический реагент для разрушения ( лизиса ) эритроцитов в канале, отдельном от канала, используемого для подсчета эритроцитов. На анализаторах, выполняющих подсчет лейкоцитов в том же канале, что и измерение гемоглобина, это упрощает подсчет лейкоцитов. [55] Гематологические анализаторы измеряют гемоглобин с помощью спектрофотометрии и основаны на линейной зависимости между поглощением света и количеством присутствующего гемоглобина. Химические вещества используются для преобразования различных форм гемоглобина, таких как оксигемоглобин и карбоксигемоглобин ., в одну стабильную форму, обычно цианметгемоглобин , и создать постоянное изменение цвета. Поглощение полученного цвета при измерении на определенной длине волны — обычно 540 нанометров — соответствует концентрации гемоглобина. [56] [57]
Сенсоры подсчитывают и идентифицируют клетки в образце, используя два основных принципа: электрический импеданс и светорассеяние . [58] Подсчет клеток на основе импеданса работает по принципу Коултера : клетки подвешены в жидкости, несущей электрический ток , и когда они проходят через маленькое отверстие (апертуру), они вызывают уменьшение тока из-за своей плохой электропроводности . Амплитуда импульса напряжения , генерируемого при пересечении клеткой апертуры, коррелирует с количеством жидкости, вытесненной клеткой, и, следовательно, с объемом клетки [59] [60] .в то время как общее количество импульсов коррелирует с количеством клеток в образце. Распределение объемов клеток наносится на гистограмму , и, устанавливая пороговые значения объема на основе типичных размеров клеток каждого типа, можно идентифицировать и подсчитывать различные клеточные популяции. [61]
В методах светорассеяния свет от лазера или вольфрамово-галогенной лампы направляется на поток клеток для сбора информации об их размере и структуре. Клетки рассеивают свет под разными углами при прохождении через луч, который регистрируют с помощью фотометров . [62] Прямое рассеяние, которое относится к количеству света, рассеянного вдоль оси луча, в основном вызвано дифракцией света и коррелирует с размером ячеек, в то время как боковое рассеяние (свет, рассеянный под углом 90 градусов) вызвано отражением и рефракции и предоставляет информацию о клеточной сложности. [62] [63]
Радиочастотные методы можно использовать в сочетании с импедансом. Эти методы работают по тому же принципу измерения прерывания тока, когда клетки проходят через апертуру, но поскольку высокочастотный радиочастотный ток проникает в клетки, амплитуда результирующего импульса зависит от таких факторов, как относительный размер ядра , строение ядра и количество гранул в цитоплазме . [64] [65] Мелкие эритроциты и клеточный дебрис, размер которых подобен тромбоцитам, могут мешать подсчету тромбоцитов, а крупные тромбоциты могут подсчитываться неточно, поэтому некоторые анализаторы используют дополнительные методы измерения тромбоцитов, такие как флуоресцентный.окрашивание, рассеяние света под разными углами и мечение моноклональными антителами . [48]
Большинство анализаторов напрямую измеряют средний размер эритроцитов, который называется средним объемом клеток (MCV), и рассчитывают гематокрит, умножая количество эритроцитов на MCV. Некоторые измеряют гематокрит, сравнивая общий объем эритроцитов с объемом взятой пробы крови, и получают MCV из гематокрита и числа эритроцитов. [66] Концентрация гемоглобина, количество эритроцитов и гематокрит используются для расчета среднего количества гемоглобина в каждом эритроците, среднего корпускулярного гемоглобина (MCH); и его концентрация, средняя концентрация корпускулярного гемоглобина (MCHC). [67] Другой расчет,Ширина распределения эритроцитов (RDW) получается из стандартного отклонения среднего объема клеток и отражает изменение размера клеток. [68]
После обработки реагентами лейкоциты образуют три отчетливых пика, когда их объемы нанесены на гистограмму. Эти пики примерно соответствуют популяциям гранулоцитов , лимфоцитов и других мононуклеарных клеток , что позволяет провести дифференциальную оценку из трех частей, основываясь только на объеме клеток. [69] [70] В более продвинутых анализаторах используются дополнительные методы для получения дифференциала из пяти-семи частей, такие как светорассеяние или радиочастотный анализ, [70] или использование красителей для окрашивания определенных химических веществ внутри клеток, например, нуклеиновых кислот , которые обнаруживаются в более высоких концентрациях в незрелых клетках [71] или миелопероксидазы ,фермент, обнаруженный в клетках миелоидного ряда . [72] [73] Базофилы можно подсчитывать в отдельном канале, где реагент разрушает другие лейкоциты и оставляет базофилы нетронутыми. Данные, собранные в результате этих измерений, анализируются и наносятся на диаграмму рассеяния , где они формируют кластеры, соответствующие каждому типу лейкоцитов. [70] [72] Другим подходом к автоматизации дифференциального подсчета является использование программного обеспечения для цифровой микроскопии, [74] которое использует искусственный интеллект для классификации лейкоцитов по микрофотографиям.мазка крови. Изображения клеток отображаются человеку-оператору, который при необходимости может вручную переклассифицировать клетки. [75]
Большинству анализаторов требуется меньше минуты, чтобы выполнить все тесты общего анализа крови. [58] Поскольку анализаторы отбирают и подсчитывают множество отдельных клеток, результаты очень точны. [76] Тем не менее, некоторые аномальные клетки могут быть идентифицированы неправильно, что требует ручной проверки результатов прибора и идентификации аномальных клеток другими способами, которые прибор не может классифицировать. [5] [77]
Тестирование в месте оказания медицинской помощи относится к тестам, проводимым вне лабораторных условий, например, у постели больного или в клинике. [78] [79] Этот метод тестирования быстрее и использует меньше крови, чем обычные методы, и не требует специально обученного персонала, поэтому он полезен в экстренных ситуациях и в районах с ограниченным доступом к ресурсам. Обычно используемые устройства для гематологического тестирования в месте оказания медицинской помощи включают HemoCue , портативный анализатор, который использует спектрофотометрию для измерения концентрации гемоглобина в образце, и i-STAT , который выводит показания гемоглобина путем оценки концентрации эритроцитов из проводимость крови. [79] Гемоглобин и гематокрит можно измерить с помощью устройств для оказания медицинской помощи, предназначенных для тестирования газов крови , но эти измерения иногда плохо коррелируют с результатами, полученными стандартными методами. [78] Существуют упрощенные версии гематологических анализаторов, предназначенных для использования в клиниках, которые могут проводить общий анализ крови и дифференциальный анализ. [80]
Тесты можно проводить вручную, когда автоматизированное оборудование недоступно или когда результаты анализатора указывают на необходимость дальнейшего исследования. [45] Автоматизированные результаты помечаются для ручного просмотра мазка крови в 10–25% случаев, что может быть связано с аномальными клеточными популяциями, которые анализатор не может правильно подсчитать, [5] внутренние флаги, генерируемые анализатором, которые предполагают, что результаты могут быть неточные [81] или числовые результаты, выходящие за установленные пороговые значения. [77] Чтобы исследовать эти вопросы, кровь наносят на предметное стекло микроскопа, окрашивают красителем Романовского и исследуют под микроскопом . [82]Оценивается внешний вид эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов и сообщается о качественных отклонениях, если таковые имеются. [83] Изменения внешнего вида эритроцитов могут иметь большое диагностическое значение — например, наличие серповидноклеточных клеток указывает на серповидноклеточную анемию , а большое количество фрагментированных эритроцитов ( шистоцитов ) требует срочного исследования, поскольку может предполагают микроангиопатическую гемолитическую анемию . [84] При некоторых воспалительных состояниях и при парапротеиновых расстройствах, таких как множественная миелома , высокий уровень белка в крови может привести к тому, что эритроциты в мазке будут выглядеть сложенными вместе, что называетсяруло . [85] Некоторые паразитарные заболевания , такие как малярия и бабезиоз , могут быть обнаружены путем обнаружения возбудителей в мазке крови, [86] и количество тромбоцитов может быть оценено по мазку крови, что полезно, если автоматизированный подсчет тромбоцитов неточный. [77]
Чтобы провести дифференциацию лейкоцитов вручную, микроскопист подсчитывает 100 клеток в мазке крови и классифицирует их по внешнему виду; иногда насчитывают 200 клеток. [87] Это дает процент каждого типа лейкоцитов, и, умножая эти проценты на общее количество лейкоцитов, можно получить абсолютное количество каждого типа лейкоцитов. [88] Ручной подсчет подвержен ошибкам выборки, поскольку по сравнению с автоматическим анализом подсчитывается очень мало клеток, [76] , но он может идентифицировать аномальные клетки, которые не могут анализаторы, [72] [77] , такие как бластные клетки, наблюдаемые при остром лейкозе. [89]Клинически значимые признаки, такие как токсические грануляции и вакуолизация , также могут быть установлены при микроскопическом исследовании лейкоцитов. [90]
Гематокрит можно определить вручную, наполнив капилляр кровью, отцентрифугировав ее и измерив процентное содержание крови, состоящей из эритроцитов. [66] Это полезно при некоторых состояниях, которые могут привести к неправильным автоматическим результатам гематокрита, таких как полицитемия (сильно повышенное количество эритроцитов) [66] или тяжелый лейкоцитоз (сильно повышенное количество лейкоцитов, которое препятствует красному измерения клеток крови, заставляя лейкоциты считаться эритроцитами). [91]
Красные и белые кровяные тельца и тромбоциты можно подсчитать с помощью гемоцитометра , предметного стекла микроскопа, содержащего камеру, в которой находится определенный объем разбавленной крови. В камере гемоцитометра выгравирована калиброванная сетка для облегчения подсчета клеток. Клетки, видимые в сетке, подсчитывают и делят на объем исследованной крови, который определяют по количеству квадратов, подсчитанных на сетке, для получения концентрации клеток в образце. [45] [92] Ручной подсчет клеток является трудоемким и неточным по сравнению с автоматическими методами, поэтому они используются редко, за исключением лабораторий, не имеющих доступа к автоматическим анализаторам. [45] [92]Для подсчета лейкоцитов образец разбавляют жидкостью, содержащей соединение, которое лизирует эритроциты, такое как оксалат аммония , уксусная кислота или соляная кислота . [93] Иногда в разбавитель добавляют краситель, который выделяет ядра лейкоцитов, что облегчает их идентификацию. Ручной подсчет тромбоцитов выполняется аналогичным образом, хотя некоторые методы оставляют эритроциты нетронутыми. Использование фазово-контрастного микроскопа , а не светового микроскопа , может облегчить идентификацию тромбоцитов. [94]Ручной подсчет эритроцитов проводится редко, поскольку он неточен, и для оценки эритроцитов доступны другие методы, такие как гемоглобинометрия и ручной гематокрит; но при необходимости можно подсчитать эритроциты в крови, разведенной физиологическим раствором. [95]
Гемоглобин можно измерить вручную с помощью спектрофотометра или колориметра . Чтобы измерить гемоглобин вручную, образец разбавляют реагентами, которые разрушают эритроциты для высвобождения гемоглобина. Другие химические вещества используются для преобразования различных типов гемоглобина в одну форму, что позволяет легко измерить его. Затем раствор помещают в измерительную кювету и измеряют оптическую плотность при определенной длине волны, которая зависит от типа используемого реагента. Эталонный стандарт, содержащий известное количество гемоглобина, используется для определения взаимосвязи между абсорбцией и концентрацией гемоглобина, что позволяет измерить уровень гемоглобина в образце. [96]
В сельских и экономически неблагополучных районах доступное тестирование ограничено доступом к оборудованию и персоналу. В учреждениях первичной медико -санитарной помощи в этих регионах тестирование может быть ограничено исследованием морфологии эритроцитов и ручным измерением гемоглобина, в то время как более сложные методы, такие как ручной подсчет и дифференциация клеток, а иногда и автоматический подсчет клеток, выполняются в районных лабораториях. Региональные и провинциальные больницы и академические центры обычно имеют доступ к автоматическим анализаторам. При отсутствии лабораторного оборудования оценку концентрации гемоглобина можно получить, поместив каплю крови на стандартную впитывающую бумагу и сравнив ее с цветовой шкалой. [97]
Автоматические анализаторы необходимо регулярно калибровать . Большинство производителей предоставляют консервированную кровь с определенными параметрами, и анализаторы настраиваются, если результаты выходят за определенные пороговые значения. [98] Чтобы гарантировать точность результатов, образцы для контроля качества, которые обычно предоставляются производителем прибора, тестируются не реже одного раза в день. Образцы составлены для получения конкретных результатов, и лаборатории сравнивают свои результаты с известными значениями, чтобы убедиться, что прибор работает правильно. [99] [100] Для лабораторий, не имеющих доступа к коммерческим материалам для контроля качества, индийская регулирующая организация рекомендует анализировать образцы пациентов в двух экземплярах и сравнивать результаты. [101]Измерение скользящего среднего , при котором средние результаты для образцов пациентов измеряются через заданные интервалы, может использоваться в качестве дополнительного метода контроля качества. Предполагая, что характеристики популяции пациентов остаются примерно одинаковыми с течением времени, среднее значение должно оставаться постоянным; большие сдвиги среднего значения могут указывать на проблемы с прибором. [99] [100] Значения MCHC особенно полезны в этом отношении. [102]
В дополнение к анализу образцов внутреннего контроля качества с известными результатами лаборатории могут получать образцы внешней оценки качества от регулирующих организаций. В то время как целью внутреннего контроля качества является обеспечение воспроизводимости результатов анализатора в данной лаборатории, внешняя оценка качества подтверждает, что результаты, полученные в разных лабораториях, согласуются друг с другом и с целевыми значениями. [103] Ожидаемые результаты для образцов внешней оценки качества не сообщаются лаборатории. [104] Программы внешней оценки качества получили широкое распространение в Северной Америке и Западной Европе, [99]и от лабораторий часто требуется участие в этих программах для поддержания аккредитации . [105] Логистические проблемы могут затруднить для лабораторий в районах с ограниченными ресурсами внедрение схем внешней оценки качества. [106]
Общий анализ крови измеряет количество тромбоцитов, эритроцитов и лейкоцитов, а также значения гемоглобина и гематокрита. Индексы эритроцитов — MCV, MCH и MCHC — которые описывают размер эритроцитов и содержание в них гемоглобина, сообщаются вместе с шириной распределения эритроцитов (RDW), которая измеряет степень вариации в размерах эритроцитов. клетки. Может быть проведена дифференциальная диагностика лейкоцитов, которая перечисляет различные типы лейкоцитов, и иногда включает подсчет незрелых эритроцитов (ретикулоцитов). [4] [107]
аналит | Результат | Нормальный диапазон |
---|---|---|
Количество эритроцитов | 5,5 х 10 12 /л | 4,5–5,7 |
Количество белых клеток | 9,8 х 10 9 /л | 4,0–10,0 |
гемоглобин | 123 г/л | 133–167 |
Гематокрит | 0,42 | 0,35–0,53 |
MCV | 76 фл | 77–98 |
МЧ | 22,4 стр. | 26–33 |
МСНС | 293 г/л | 330–370 |
РДВ | 14,5% | 10,3–15,3 |
Красные кровяные тельца доставляют кислород из легких к тканям, а по возвращении переносят углекислый газ обратно в легкие, где он выдыхается. Эти функции опосредованы гемоглобином клеток. [109] Анализатор подсчитывает эритроциты, сообщая результат в единицах 10 6 клеток на микролитр крови (× 10 6 /мкл) или 10 12 клеток на литр (× 10 12 /л), и измеряет их средний размер, который называется средним объемом клетки и выражается в фемтолитрах или кубических микрометрах. [4]Умножая средний объем клеток на количество эритроцитов, можно получить гематокрит (HCT) или объем эритроцитов (PCV), измерение процентной доли крови, состоящей из эритроцитов; [66] , а при непосредственном определении гематокрита средний объем клеток можно рассчитать на основе гематокрита и количества эритроцитов. [110] [111] Гемоглобин, измеренный после лизиса эритроцитов, обычно выражается в граммах на литр (г/л) или граммах на децилитр (г/дл). [112]Если предположить, что эритроциты в норме, между гемоглобином и гематокритом существует постоянная связь: процент гематокрита примерно в три раза больше, чем значение гемоглобина в г/дл, плюс-минус три. Это соотношение, называемое правилом трех , можно использовать для подтверждения правильности результатов общего анализа крови. [113]
Два других измерения рассчитываются на основе количества эритроцитов, концентрации гемоглобина и гематокрита: средний корпускулярный гемоглобин и средняя концентрация корпускулярного гемоглобина . [114] [115] Эти параметры описывают содержание гемоглобина в каждом эритроците. MCH и MCHC могут сбивать с толку; по сути, MCH является мерой среднего количества гемоглобина на эритроцит. MCHC дает среднюю долю гемоглобина в клетке. MCH не учитывает размер эритроцитов, тогда как MCHC учитывает. [116] В совокупности MCV, MCH и MCHC называются индексами эритроцитов . [114] [115]Изменения этих показателей видны в мазке крови: аномально большие или маленькие эритроциты можно определить по сравнению с размерами лейкоцитов, а клетки с низким содержанием гемоглобина выглядят бледными. [117] Другой параметр рассчитывается из первоначальных измерений эритроцитов: ширина распределения эритроцитов или RDW, который отражает степень вариации размера клеток. [118]
Аномально низкий уровень гемоглобина, гематокрита или количества эритроцитов указывает на анемию. [119] Анемия не является диагнозом сама по себе, но указывает на основное состояние, влияющее на эритроциты человека. [88] Общие причины анемии включают кровопотерю, образование дефектных эритроцитов (неэффективный эритропоэз ), снижение образования эритроцитов (недостаточный эритропоэз) и повышенное разрушение эритроцитов ( гемолитическая анемия ). [120] Анемия снижает способность крови переносить кислород, вызывая такие симптомы, как усталость и одышка. [121] Если уровень гемоглобина падает ниже пороговых значений, определяемых клиническим состоянием человека, может потребоваться переливание крови. [122]
Повышенное количество эритроцитов, приводящее к увеличению гемоглобина и гематокрита, [примечание 4] называется полицитемией . [126] Обезвоживание или использование диуретиков может вызвать «относительную» полицитемию за счет уменьшения количества плазмы по сравнению с эритроцитами. Истинное увеличение количества эритроцитов, называемое абсолютной полицитемией, может происходить, когда организм вырабатывает больше эритроцитов, чтобы компенсировать хронически низкий уровень кислорода при таких состояниях, как болезни легких или сердца , или когда у человека аномально высокий уровень эритропоэтина . , гормон, который стимулирует выработку эритроцитов. Вполицитемия истинная , костный мозг вырабатывает эритроциты и другие клетки крови с чрезмерно высокой скоростью. [127]
Оценка индексов эритроцитов помогает в определении причины анемии. Если MCV низкий, анемия называется микроцитарной , а анемия с высоким MCV называется макроцитарной анемией . Анемия с низким уровнем MCHC называется гипохромной анемией . Если анемия присутствует, но показатели эритроцитов в норме, анемия считается нормохромной и нормоцитарной . [117] Термин гиперхромия , относящийся к высокому уровню MCHC, обычно не используется. Повышение MCHC выше верхнего контрольного значения встречается редко, в основном при таких состояниях, как сфероцитоз , серповидно-клеточная анемия и болезнь гемоглобина С.[115] [128] Повышенный уровень MCHC также может быть ложным результатом таких состояний, как агглютинация эритроцитов (которая вызывает ложное снижение количества эритроцитов, повышающее уровень MCHC) [129] [130] или сильно повышенное количество липидов в крови (что вызывает ложное повышение результата гемоглобина). [128] [131]
Микроцитарная анемия обычно связана с дефицитом железа, талассемией и анемией хронических заболеваний , тогда как макроцитарная анемия связана с алкоголизмом , дефицитом фолиевой кислоты и B12 , приемом некоторых лекарств и некоторыми заболеваниями костного мозга. Острая кровопотеря, гемолитическая анемия, поражение костного мозга, различные хронические заболевания могут привести к анемии с нормоцитарной картиной крови. [115] [132] MCV служит дополнительной цели в лабораторном контроле качества. Он относительно стабилен во времени по сравнению с другими параметрами общего анализа крови, поэтому большое изменение MCV может указывать на то, что образец был взят не у того пациента. [133]
Низкий RDW не имеет клинического значения, но повышенный RDW представляет собой повышенную вариабельность размера эритроцитов, состояние, известное как анизоцитоз . [118] Анизоцитоз часто встречается при алиментарных анемиях, таких как железодефицитная анемия и анемия, вызванная дефицитом витамина B12 или фолиевой кислоты, в то время как у людей с талассемией может быть нормальный RDW. [118] На основании результатов общего анализа крови могут быть предприняты дальнейшие шаги для исследования анемии, такие как тест на ферритин для подтверждения наличия дефицита железа или электрофорез гемоглобина для диагностики гемоглобинопатии , такой как талассемия или серповидно-клеточная анемия. [134]
|
|
Лейкоциты защищают от инфекций и участвуют в воспалительной реакции . [136] Высокий уровень лейкоцитов, называемый лейкоцитозом, часто возникает при инфекциях, воспалениях и состояниях физиологического стресса . Это также может быть вызвано заболеваниями, которые связаны с аномальной продукцией клеток крови, такими как миелопролиферативные и лимфопролиферативные заболевания . [137] Снижение количества лейкоцитов, называемое лейкопенией , может привести к повышенному риску заражения инфекциями [138] и возникает при химиотерапии и лучевой терапии, а также при многих состояниях, которые подавляют выработку клеток крови.[139] Сепсис связан как с лейкоцитозом, так и с лейкопенией. [140] Общее количество лейкоцитов обычно выражается в клетках на микролитр крови (/мкл) или 10 9 клеток на литр (× 10 9 /л). [4]
В дифференциале лейкоцитов идентифицируются и подсчитываются различные типы лейкоцитов. Результаты представлены в процентах и в виде абсолютного числа на единицу объема. Обычно измеряют пять типов лейкоцитов — нейтрофилы , лимфоциты , моноциты , эозинофилы и базофилы . [141] Некоторые инструменты сообщают о количестве незрелых гранулоцитов, что представляет собой классификацию, состоящую из предшественников нейтрофилов; в частности, промиелоциты , миелоциты и метамиелоциты . [примечание 5] [144]Сообщается о других типах ячеек, если они идентифицированы в ручном дифференциале. [145]
Дифференциальные результаты полезны при диагностике и мониторинге многих заболеваний. Например, повышенное количество нейтрофилов ( нейтрофилия ) связано с бактериальной инфекцией, воспалением и миелопролиферативными заболеваниями [146] [147] , в то время как снижение количества нейтрофилов ( нейтропения ) может наблюдаться у лиц, проходящих химиотерапию или принимающих определенные лекарства, или у тех, кто имеют заболевания, поражающие костный мозг. [148] [149] Нейтропения также может быть вызвана некоторыми врожденными заболеваниями и может возникать временно после вирусных или бактериальных инфекций у детей. [150]Людей с тяжелой нейтропенией и клиническими признаками инфекции лечат антибиотиками, чтобы предотвратить потенциально опасное для жизни заболевание. [151]
Повышенное количество палочкоядерных нейтрофилов — молодых нейтрофилов без сегментированных ядер — или незрелых гранулоцитов называется сдвигом влево и возникает при сепсисе и некоторых заболеваниях крови, но является нормальным при беременности. [152] [153] Повышенное количество лимфоцитов ( лимфоцитоз ) связано с вирусной инфекцией [6] и лимфопролиферативными заболеваниями, такими как хронический лимфоцитарный лейкоз ; [154] повышенное количество моноцитов ( моноцитоз ) связано с хроническими воспалительными состояниями; [155] и количество эозинофилов часто увеличивается ( эозинофилия) при паразитарных инфекциях и аллергических состояниях. [156] Повышенное количество базофилов, называемое базофилией , может наблюдаться при миелопролиферативных заболеваниях, таких как хронический миелоидный лейкоз и истинная полицитемия. [147] Присутствие некоторых типов аномальных клеток, таких как бластные клетки или лимфоциты с неопластическими признаками, свидетельствует о гематологическом злокачественном новообразовании . [89] [157]
Тромбоциты играют важную роль в свертывании крови. Когда стенка кровеносного сосуда повреждена, тромбоциты прилипают к открытой поверхности в месте повреждения и закупоривают щель. Одновременная активация каскада коагуляции приводит к образованию фибрина , который укрепляет тромбоцитарную пробку для образования стабильного сгустка . [158] Низкое количество тромбоцитов, известное как тромбоцитопения, может вызвать кровотечение в тяжелой форме. [159]Это может произойти у людей, которые проходят лечение, подавляющее костный мозг, такое как химиотерапия или лучевая терапия, или принимают определенные лекарства, такие как гепарин, которые могут побудить иммунную систему разрушать тромбоциты. Тромбоцитопения является признаком многих заболеваний крови, таких как острый лейкоз и апластическая анемия , а также некоторых аутоиммунных заболеваний . [160] [161] Если количество тромбоцитов очень низкое, может быть выполнено переливание тромбоцитов. [162] Тромбоцитоз , означающий высокое количество тромбоцитов, может возникать при воспалениях или травмах [163] , а также при дефиците железа [164] .и количество тромбоцитов может достигать исключительно высокого уровня у людей с эссенциальной тромбоцитемией , редким заболеванием крови. [163] Количество тромбоцитов может быть выражено в единицах клеток на микролитр крови (/мкл), [165] 10 3 клеток на микролитр (× 10 3 /мкл) или 10 9 клеток на литр (× 10 9 /л ). ). [4]
Средний объем тромбоцитов (MPV) измеряет средний размер тромбоцитов в фемтолитрах. Это может помочь в определении причины тромбоцитопении; повышенный MPV может возникать, когда молодые тромбоциты высвобождаются в кровоток для компенсации повышенного разрушения тромбоцитов, в то время как снижение продукции тромбоцитов из-за дисфункции костного мозга может привести к низкому MPV. MPV также полезен для дифференциации врожденных заболеваний, вызывающих тромбоцитопению. [118] [166] Фракция незрелых тромбоцитов (IPF) или количество ретикулированных тромбоцитов сообщается некоторыми анализаторами и предоставляет информацию о скорости образования тромбоцитов путем измерения количества незрелых тромбоцитов в крови. [167]
Ретикулоциты представляют собой незрелые эритроциты, которые, в отличие от зрелых клеток, содержат РНК . Подсчет ретикулоцитов иногда проводится как часть общего анализа крови, обычно для выяснения причины анемии человека или оценки его реакции на лечение. Анемия с высоким числом ретикулоцитов может указывать на то, что костный мозг вырабатывает эритроциты с большей скоростью, чтобы компенсировать кровопотерю или гемолиз, [74] , в то время как анемия с низким числом ретикулоцитов может свидетельствовать о том, что у человека есть состояние, которое снижает способность организма вырабатывать эритроциты. [168] Когда люди с алиментарной анемией получают питательные добавки, увеличение количества ретикулоцитов указывает на то, что их организм реагирует на лечение, производя больше эритроцитов. [169] Гематологические анализаторы выполняют подсчет ретикулоцитов, окрашивая эритроциты красителем, который связывается с РНК, и измеряя количество ретикулоцитов с помощью светорассеяния или флуоресцентного анализа. Тест можно проводить вручную, окрашивая кровь новым метиленовым синим и подсчитывая процент эритроцитов, содержащих РНК, под микроскопом. Количество ретикулоцитов выражается в абсолютном числе [168] или в процентах от эритроцитов. [170]
Некоторые приборы измеряют среднее количество гемоглобина в каждом ретикулоците; параметр, который изучался как показатель дефицита железа у людей, у которых есть условия, которые мешают стандартным тестам. [171] Фракция незрелых ретикулоцитов (IRF) — это еще одно измерение, производимое некоторыми анализаторами для количественной оценки зрелости ретикулоцитов: менее зрелые клетки содержат больше РНК и, таким образом, производят более сильный флуоресцентный сигнал. Эта информация может быть полезна при диагностике анемии и оценке выработки эритроцитов после лечения анемии или трансплантации костного мозга . [172]
При своем образовании в костном мозге, а у плодов в печени и селезенке [173] эритроциты содержат клеточное ядро, обычно отсутствующее в зрелых клетках, циркулирующих в кровяном русле. Ядросодержащие эритроциты являются нормальным явлением у новорожденных [174] , но при обнаружении у детей и взрослых они указывают на повышенную потребность в эритроцитах, которая может быть вызвана кровотечением, некоторыми видами рака и анемией. [118] Большинство анализаторов могут обнаруживать эти клетки как часть дифференциального подсчета клеток. Большое количество ядерных эритроцитов может привести к ложно высокому количеству лейкоцитов, что потребует корректировки. [175]
Усовершенствованные гематологические анализаторы производят новые измерения клеток крови, которые показали диагностическую значимость в научных исследованиях, но еще не нашли широкого клинического применения. [171] Например, некоторые типы анализаторов производят показания координат , указывающие размер и положение каждого кластера лейкоцитов. Эти параметры (называемые данными клеточной популяции) [176] изучались как потенциальные маркеры заболеваний крови, бактериальных инфекций и малярии. Анализаторы, использующие окрашивание миелопероксидазой для проведения дифференциальных подсчетов, могут измерять экспрессию фермента лейкоцитами, которая изменяется при различных заболеваниях. [75]Некоторые инструменты могут сообщать о проценте гипохромных эритроцитов в дополнение к среднему значению MCHC или подсчитывать количество фрагментированных эритроцитов ( шистоцитов ) [171] , которые встречаются при некоторых типах гемолитической анемии. [177] Поскольку эти параметры часто специфичны для конкретных марок анализаторов, лабораториям сложно интерпретировать и сравнивать результаты. [171]
Тест | Единицы | Взрослый | Педиатрический (4–7 лет) | Новорожденный (возраст 0–1 день) |
---|---|---|---|---|
WBC | × 10 9 /л | 3,6–10,6 | 5,0–17,0 | 9,0–37,0 |
РБК | × 10 12 /л |
| 4.00–5.20 | 4.10–6.10 |
HGB | г/л |
| 102–152 | 165–215 |
HCT | л/л |
| 0,36–0,46 | 0,48–0,68 |
MCV | фл | 80–100 | 78–94 | 95–125 |
МЧ | пг | 26–34 | 23–31 | 30–42 |
МСНС | г/л | 320–360 | 320–360 | 300–340 |
РДВ | % | 11,5–14,5 | 11,5–14,5 | повышенный [примечание 6] |
PLT | × 10 9 /л | 150–450 | 150–450 | 150–450 |
нейтрофилы | × 10 9 /л | 1,7–7,5 | 1,5–11,0 | 3,7–30,0 |
лимфоциты | × 10 9 /л | 1,0–3,2 | 1,5–11,1 | 1,6–14,1 |
Моноциты | × 10 9 /л | 0,1–1,3 | 0,1–1,9 | 0,1–4,4 |
Эозинофилы | × 10 9 /л | 0,0–0,3 | 0,0–0,7 | 0,0–1,5 |
Базофилы | × 10 9 /л | 0,0–0,2 | 0,0–0,3 | 0,0–0,7 |
Общий анализ крови интерпретируется путем сравнения выходных данных с референтными диапазонами, которые представляют собой результаты, обнаруженные у 95% практически здоровых людей. [35] Основываясь на статистическом нормальном распределении , диапазоны протестированных выборок варьируются в зависимости от пола и возраста. [179]
В среднем у взрослых женщин значения гемоглобина, гематокрита и количества эритроцитов ниже, чем у мужчин; разница уменьшается, но все еще присутствует после менопаузы . [180] Результаты общего анализа крови у детей и новорожденных отличаются от результатов у взрослых. Гемоглобин, гематокрит и количество эритроцитов у новорожденных чрезвычайно высоки, чтобы компенсировать низкий уровень кислорода в матке и высокую долю фетального гемоглобина , который менее эффективен в доставке кислорода к тканям, чем зрелые формы гемоглобина, внутри их красной крови. клетки. [181] [182] MCV также повышен, а количество лейкоцитов повышено с преобладанием нейтрофилов. [181] [183]Количество эритроцитов и связанные с ним показатели начинают снижаться вскоре после рождения, достигая самого низкого уровня примерно в двухмесячном возрасте и затем увеличиваясь. [184] [185] Эритроциты младенцев и детей старшего возраста меньше, с более низким MCH, чем у взрослых. При дифференциации лейкоцитов у детей количество лимфоцитов часто превышает количество нейтрофилов, тогда как у взрослых преобладают нейтрофилы. [181]
На контрольные диапазоны могут влиять и другие различия между популяциями: например, люди, живущие на больших высотах, имеют более высокие показатели гемоглобина, гематокрита и эритроцитов, а люди африканского происхождения имеют в среднем более низкое количество лейкоцитов. [186] Тип анализатора, используемого для проведения общего анализа крови, также влияет на референсные диапазоны. Поэтому референтные диапазоны устанавливаются отдельными лабораториями на основе их собственных групп пациентов и оборудования. [187] [188]
Некоторые заболевания или проблемы с образцом крови могут привести к неточным результатам. Если образец имеет видимые сгустки, что может быть вызвано плохой техникой флеботомии , он непригоден для тестирования, поскольку количество тромбоцитов будет ложно снижено, а другие результаты могут быть ненормальными. [189] [190] Образцы, хранившиеся при комнатной температуре в течение нескольких часов, могут давать ложно высокие показания для MCV, [191] потому что эритроциты набухают, когда они поглощают воду из плазмы; результаты дифференциации тромбоцитов и лейкоцитов могут быть неточными в старых образцах, поскольку клетки со временем деградируют. [91]
Образцы, взятые у людей с очень высоким уровнем билирубина или липидов в плазме (называемые желтушным образцом или липемическим образцом соответственно) [192] , могут давать ложно высокие показания гемоглобина, поскольку эти вещества изменяют цвет и непрозрачность плазмы крови. образец, который мешает измерению гемоглобина. [193] Этот эффект можно смягчить, заменив плазму физиологическим раствором. [91]
У некоторых людей вырабатывается антитело , которое заставляет их тромбоциты образовывать сгустки, когда их кровь набирается в пробирки, содержащие ЭДТА, антикоагулянт, обычно используемый для сбора образцов общего анализа крови. Сгустки тромбоцитов могут быть подсчитаны автоматическими анализаторами как отдельные тромбоциты, что приводит к ложно заниженному количеству тромбоцитов. Этого можно избежать, используя альтернативный антикоагулянт, такой как цитрат натрия или гепарин . [194] [195]
Другим опосредованным антителами состоянием, которое может повлиять на результаты общего анализа крови, является агглютинация эритроцитов . Это явление заставляет эритроциты слипаться из-за антител, связанных с клеточной поверхностью. [196] Агрегаты эритроцитов подсчитываются анализатором как отдельные клетки, что приводит к заметному снижению количества эритроцитов и гематокрита, а также заметному повышению MCV и MCHC. [53] Часто эти антитела активны только при комнатной температуре (в этом случае их называют холодовыми агглютининами ), и агглютинацию можно обратить, нагревая образец до 37 °C (99 °F). Образцы от людей с теплой аутоиммунной гемолитической анемиейможет проявляться агглютинация эритроцитов, которая не проходит при нагревании. [130]
В то время как клетки бласта и лимфомы могут быть идентифицированы в ручном дифференциале, микроскопическое исследование не может надежно определить гематопоэтическую линию клеток . Эта информация часто необходима для диагностики рака крови. После выявления аномальных клеток можно использовать дополнительные методы, такие как иммунофенотипирование с помощью проточной цитометрии, для идентификации маркеров , которые предоставляют дополнительную информацию о клетках. [197] [198]
До появления автоматических счетчиков клеток полный анализ крови выполняли вручную: под микроскопом подсчитывали лейкоциты, эритроциты и тромбоциты. [200] Первым человеком, опубликовавшим микроскопические наблюдения за клетками крови, был Антони ван Левенгук , [201] который сообщил о появлении эритроцитов в письме 1674 года в Proceedings of the Royal Society of London . [202] Ян Сваммердам описал эритроциты несколькими годами ранее, но в то время не опубликовал свои выводы. На протяжении 18-го и 19-го веков усовершенствования технологии микроскопии, такие как ахроматические линзы, позволили лейкоцитам и тромбоцитамдля подсчета в неокрашенных образцах. [203]
Физиологу Карлу Виерордту приписывают проведение первого анализа крови. [8] [204] [205] Его методика, опубликованная в 1852 году, включала аспирацию тщательно отмеренного объема крови в капиллярную трубку и нанесение ее на предметное стекло микроскопа, покрытое яичным белком . После высыхания крови он подсчитал каждую клетку на предметном стекле; этот процесс может занять более трех часов. [206] Гемоцитометр, введенный в 1874 году Луи-Шарлем Малассезом , упростил микроскопический подсчет клеток крови. [207]Гемоцитометр Малассеса состоял из предметного стекла микроскопа, содержащего уплощенную капиллярную трубку. Разбавленную кровь вводили в капиллярную камеру с помощью резиновой трубки, прикрепленной к одному концу, а к микроскопу присоединяли окуляр с масштабированной сеткой, что позволяло микроскописту подсчитывать число клеток в объеме крови. В 1877 году Уильям Гауэрс изобрел гемоцитометр со встроенной счетной сеткой, что избавило от необходимости производить специально откалиброванные окуляры для каждого микроскопа. [208]
В 1870-х годах Пауль Эрлих разработал метод окрашивания с использованием комбинации кислотного и основного красителей, который позволял различать различные типы лейкоцитов и позволял исследовать морфологию эритроцитов . [203] Дмитрий Леонидович Романовский усовершенствовал эту технику в 1890-х годах, используя смесь эозина и состаренного метиленового синего для получения широкого спектра оттенков, которых не было при использовании одного из красителей по отдельности. Это стало основой для окрашивания по Романовскому, метода, который до сих пор используется для окрашивания мазков крови для ручного просмотра. [209]
Первые методы измерения гемоглобина были разработаны в конце 19 века и включали визуальное сравнение цвета разбавленной крови с известным стандартом. [205] Попытки автоматизировать этот процесс с помощью спектрофотометрии и колориметрии были ограничены тем фактом, что гемоглобин присутствует в крови во многих различных формах, а это означает, что его нельзя измерить на одной длине волны . В 1920 году был представлен метод преобразования различных форм гемоглобина в одну стабильную форму (цианметгемоглобин или гемиглобинцианид), позволяющий автоматически измерять уровень гемоглобина. Метод цианметгемоглобина остается эталонным методом измерения гемоглобина и до сих пор используется во многих автоматических гематологических анализаторах. [57][210] [211]
Максвеллу Уинтробу приписывают изобретение теста на гематокрит. [66] [212] В 1929 году он защитил докторскую диссертацию в Университете Тулейна , чтобы определить нормальные диапазоны параметров эритроцитов, и изобрел метод, известный как гематокрит Винтроба. Измерения гематокрита ранее были описаны в литературе, но метод Уинтроба отличался тем, что в нем использовалась большая трубка, которую можно было производить серийно в соответствии с точными спецификациями, со встроенной шкалой. После центрифугирования измеряли фракцию эритроцитов в пробирке для определения гематокрита. Изобретение воспроизводимого метода определения значений гематокрита позволило Винтробу определить индексы эритроцитов. [205]
Исследования в области автоматического подсчета клеток начались в начале 20 века. [211] В методе, разработанном в 1928 году, для оценки количества эритроцитов использовалось количество света , прошедшего через разбавленный образец крови, измеренное с помощью фотометрии, но это оказалось неточным для образцов с аномальными эритроцитами. [8] Другие неудачные попытки, предпринятые в 1930-х и 1940-х годах, включали фотоэлектрические детекторы, прикрепленные к микроскопам, которые подсчитывали клетки по мере их сканирования. [211] В конце 1940-х годов Уоллес Х. Коултер , мотивированный необходимостью улучшения методов подсчета эритроцитов после бомбардировки Хиросимы и Нагасаки , [213]пытались улучшить методы подсчета фотоэлементов. [примечание 7] Его исследованиям помогал его брат Джозеф Р. Коултер в подвальной лаборатории в Чикаго. [60] Их результаты с использованием фотоэлектрических методов оказались неутешительными, и в 1948 году, после прочтения статьи, связывающей проводимость крови с концентрацией в ней эритроцитов, Уоллес разработал принцип Коултера — теорию о том, что клетка, подвешенная в проводящей среде, образует каплю. в токе, пропорциональном его размеру, когда он проходит через апертуру. [213]
В октябре того же года Уоллес построил счетчик, чтобы продемонстрировать принцип. Из-за финансовых ограничений отверстие было сделано путем прожигания дырки в куске целлофана от пачки сигарет. [60] [213] Уоллес подал патент на метод в 1949 году, а в 1951 году обратился в Управление военно-морских исследований для финансирования разработки счетчика Коултера . [213] Патентная заявка Уоллеса была одобрена в 1953 г. после усовершенствования апертуры и введения ртутного манометра .Чтобы обеспечить точный контроль над размером выборки, братья основали Coulter Electronics Inc. в 1958 году для продажи своих инструментов. Счетчик Коултера изначально был разработан для подсчета эритроцитов, но с более поздними модификациями он оказался эффективным для подсчета лейкоцитов. [60] Счетчики Коултера получили широкое распространение в медицинских лабораториях. [211]
Первым анализатором, способным одновременно подсчитывать несколько клеток, был Technicon SMA 4A-7A., выпущенный в 1965 году. Это было достигнуто путем разделения образцов крови на два канала: один для подсчета эритроцитов и лейкоцитов и один для измерения гемоглобина. Однако инструмент был ненадежен и сложен в обслуживании. В 1968 году был выпущен анализатор Coulter Model S, получивший широкое распространение. Как и в приборе Technicon, в нем использовались две разные реакционные камеры, одна из которых использовалась для подсчета эритроцитов, а другая - для подсчета лейкоцитов и определения гемоглобина. Модель S также определяла средний объем клеток с помощью измерений импеданса, что позволяло получить индексы эритроцитов и гематокрит. Автоматизированный подсчет тромбоцитов был введен в 1970 г. с помощью прибора Hemalog-8 компании Technicon и был принят в анализаторах серии Coulter S Plus в 1980 г. [214] .
После того, как базовый подсчет клеток был автоматизирован, дифференциация лейкоцитов оставалась сложной задачей. На протяжении 1970-х годов исследователи изучали два метода автоматизации дифференциального подсчета: цифровую обработку изображений и проточную цитометрию. Используя технологию, разработанную в 1950-х и 60-х годах для автоматизации считывания мазков Папаниколау , было произведено несколько моделей анализаторов обработки изображений. [215] Эти инструменты будут сканировать окрашенный мазок крови, чтобы найти ядра клеток, а затем делать снимки клеток с более высоким разрешением для их анализа с помощью денситометрии . [216]Они были дорогими, медленными и мало способствовали сокращению рабочей нагрузки в лаборатории, поскольку они по-прежнему требовали подготовки и окрашивания мазков крови, поэтому системы на основе проточной цитометрии стали более популярными, [217] [218] , а к 1990 г. не было цифровых изображений. анализаторы были коммерчески доступны в Соединенных Штатах или Западной Европе. [219] Эти методы возродились в 2000-х годах с введением более совершенных платформ анализа изображений с использованием искусственных нейронных сетей . [220] [221] [222]
Ранние устройства проточной цитометрии направляли лучи света на клетки с определенной длиной волны и измеряли полученное поглощение, флуоресценцию или светорассеяние, собирая информацию об особенностях клеток и позволяя количественно определять клеточное содержимое, такое как ДНК . [223] Один из таких инструментов — спектрофотометр Rapid Cell Spectrophotometer, разработанный Луисом Каменским в 1965 г. для автоматизации цитологии шейки матки — мог генерировать диаграммы рассеяния клеток крови с использованием методов цитохимического окрашивания. Леонард Орнштейн, который помог разработать систему окрашивания на спектрофотометре Rapid Cell Spectrophotometer, и его коллеги позже создали первый коммерческий проточный цитометрический дифференциальный анализатор лейкоцитов Hemalog D. [224] [225] Представлен в 1974 г., [226][227] Этот анализатор использовал светорассеяние, поглощение и окрашивание клеток для идентификации пяти нормальных типов лейкоцитов в дополнение к «крупным неидентифицированным клеткам», классификация которых обычно состояла из атипичных лимфоцитов или бластных клеток. Hemalog D может подсчитать 10 000 клеток за один прогон, что является заметным улучшением по сравнению с ручным дифференциалом. [225] [228] В 1981 году компания Technicon объединила Hemalog D с анализатором Hemalog-8, чтобы создать Technicon H6000, первый комбинированный анализатор полного анализа крови и дифференциальный анализатор. Этот анализатор был непопулярен в гематологических лабораториях, поскольку он был трудоемким в эксплуатации, но в конце 1980-х - начале 1990-х годов аналогичные системы широко производились другими производителями, такими как Sysmex ,Эбботт , Рош и Бекман Коултер . [229]