临床体液检验中的模块化设计与智能化应用

【关键词】智能模块化；体液检测；应用

临床体液检测主要是指除了血液检测之外包括尿液、粪便（液）、精液、胸腹腔积液、阴道分泌物（液）以及脑脊液等相关化学成分和内容物有形成分的检测。关于尿液的检测，最初的时候并没有干化学的仪器设备，尿液是通过人工对照标准尿液化学显色卡判读试纸条颜色变化的方式来判断尿液干化学的结果，后来诞生了初代的检测设备用来检测干化学，它将人工判读的部分改为机器判读，设备普遍采用电比色原理，根据试纸条上的试剂区与尿液化学成分反应产生的颜色变化来测定尿液中化学成分的含量，然后仪器通过光电信号的转换，将扫描得到的光信号转换成电信号，再由电信号的强弱根据系统设定计算得出实际的干化学检测结果，随后进行人工镜检去最终解决尿液检测的问题。而如今，随着检测模块多样化思路在检测设备领域的广泛应用，尤其在医学检验行业的内部，逐渐掀起了一场关于精准检验的新革命。

一、模块化设计原理

所谓模块化是一种将复杂系统处理分解为更好的可管理多模块高通量工作的方式。每个模块完成一个特定的子功能，所有的模块按某种方法组装起来，成为一个整体，完成整个系统所要求的功能。比如：尿液的检测，起初只是通过液体间化学显色的方法来判断患者是否患有因某种尿液化学成分改变而引起的尿路或相关联的其他疾病。这一块，如果没有模块化设置，从开始到最后的逻辑操作若只是一个开始、一个方向、一个结束的话，仪器设备的逻辑设计会相当的复杂，既要考虑干化学检测的同时，还要考虑有形成分的检测，这样势必在处理器有限工作的前提下，效率变得很低，因为一个检测做完之后才能进行下一个测试，很多时间和精力都浪费在逻辑转换先后顺序的等待之中，这并不适合大规模高通量的样本检测。后来，为了检测方便就把具有诊疗价值的检测项目利用试纸条的方式多联排列集合在一起，于是就形成了目前普遍使用的干化学模块，这是模块化检测在体液检测领域运用的雏形。模块化适时的解决了这个问题，我们将复杂的检测过程模块化，设计多个模块，让每个模块分别去完成干化学检测和有形成分检测，多模块同时工作逻辑上不分先后，可以同时进行，加样针吸取尿液标本之后，通过分流装置将样本分别分配到尿液检测的两个工作模块当中，分析可以同时进行，并行不悖，这样在样本量很大的情况下就显得特别方便从容，这种多模块集合在一起的设备我们通常称作“一体机”。另外一种模块化的思路是将多个模块分开置之，每个模块都可以单独设置的同时与其他模块完全分开，样本就像工厂流水线上的产品加工一样，经过一个模块就会完成一项检测，比如尿液先后经过干化学和有形成分的模块之后，最后结果就随之合并显示出来，我们通常称其为“流水线”。

“检验流水线”和“一体机”都是模块化应用在体液检测中的经典呈现，一体机的优点在于体积小，空间占用少，方便小区域实验室的高通量样本检测，因为一体机是多模块合并的模式，针对一个标本会同时执行多个模块的检测命令，在相对大量标本的情况下，因为检测项目集合一体，整体检测时间差强人意，使用的方便度也最适合，缺点可能就是集合式的模块设置使得某个单模块的故障会引起整个模块系统的联动效应，影响其他模块的正常工作，所谓牵一发而动全身。而流水线就完美的解决了这个问题，模块单独分开设置，样本像置于流水线的产品一样等待相应模块的批量处理，只完成一个逻辑工作相对简单，在绝对高通量的情况下，速度就会明显比一体机提高很多，当然它也有其他的不足，比如流水线将模块分开设置，占地面积比一体机大很多，而且流水线为了完全追求高通量处理的“速度与激情”，往往会增加相应的模块单元，类似于电路里面的串联，所需空间随之变得更大，而且在非绝对高通量的情况下，标本的行走路径过长，虽然模块针对样本的批处理很快，但因为流水线普遍检测运送路径较长，而耽误了其相对迅速的检测时间。

二、流式成像技术在体液检测中的应用

随着模块化在现代体液检测中的应用越来越广，一体机与流水线的理念与检测项目的配适也愈加成熟，笔者观察到在目前的体液检测领域当中，流式成像模块与干化学模块的组合是最为普遍的联合检测方式，干化学检测一般是运用光电比色和扫描成像的技术，利用光电信号转换以及扫描后对颜色种类及深浅的识别，代替人眼的判读。这种集约经典的化学成分检测方式，让多种化学检测指标可以同时通过简单的颜色变化来反应出化学成分含量的增减，继而定性或半定量出所要检出的化学成分，试纸条的应用功不可没，我称之为“化学芯片”。流式成像技术是目前最新的体液固形物检测技术，在此之前基本都是通过人工的镜下筛查达到同样的效果，人工筛查效率低在样本数量过大时，很难做到标准化的镜检要求，特别是尿液沉渣（有形成分）检测需要取一定体积的尿液离心取沉淀物再行观察的要求，在目前各大医院高通量检测的压力之下，几乎很难广泛推广，流式成像技术完美的解决了这个问题，它将尿液通过鞘液的包裹按比例形成有形粒子分布均匀的待检样本，混匀后高速流过带有电子摄像头的物镜平台，连接摄像头的电子显微镜将流过的检测样本像被切片分层一样被电子显微镜捕捉到了多个流体横截面的图片，相当于人眼在物镜下分辨了多个视野，然后计算机再累计计数，通过对样本数百上千图片中有形成分的数据库比对，归类出各种有形成分的具体数量，最后再经过人工对结果的复审，最终得到最接近样本实际情况的结果。仪器主机通过对大量均匀样本混悬液横截面有形成分图片的比对识别，得到海量的数据结果后，计算分类得到接近于样本实际情况的统计结果是目前最符合实际情况的有形成分检测方式了，比离心沉渣浓缩的方式更科学化、自动化、效率化。让人工镜下筛检的误差降到最低，让检测人员搜索识别能力的差距弥补到最小，有了仪器的加持，让人工的工作从一线退居二线，直接参与到最后的审核阶段，检测人员的能力提高就主要着重于对已有结果的判读和分析了，得到最真实结果的可控性有了保障。目前，干化学检测加流式成像的模块化组合方式已经逐渐成为新一代体液检测的主流。

三、智能化体液检验的临床应用

之前提到了体液检测当中模块化理念的兴起，以及模块化一体机及流水线的具体应用，随后介绍了体液检测的两个通用模块的主要检测思路的原理设计，最后我要谈的是关于这些所有前台操作的后台支持—智能化应用。举个例子，迪瑞MUS-3600尿液分析流水线系统针对有形成分的检测采用平面层流技术、高速摄像技术及智能识别技术，通过储存的云数据分析鉴定大量样本图片。它通过数据库的学习和训练，融合机器学习与卷积神经网络分类技术将AI技术深度学习运用到尿液有形成分的识别分析中，从而形成各类有形成分的识别规则。人工审核会将偶尔不准确的分类进行重新识别归类后，出现的新粒子会自动上传到云端，系统会自动定期更新，日积月累，单一粒子的群像特点就会被描摹的越来越准确和清晰，随着实测数据库的不断丰富、庞大，系统也可快速进行迭代升级，从而提高相似粒子的识别能力，减少自动识别的误差，从而达到更准确地细分尿液有形成分，减轻检验工作量，提高工作效率保证结果准确发放的目的。目前，临床检验工作中体液检测的难点是有形成分的快速精准识别，特别是亚类粒子的自动化识别，比如管型的次级分类，而人工离心复核显微镜检查耗时长，主观性大，效率低，这一系列问题有望通过智能化系统自动识别予以解决。

迪瑞MUS-3600全自动尿液分析系统

除了应用在常规尿液检测领域，在粪便（液）、精液、阴道分泌物（液）和脑脊液等方面，逐渐存在的以智能模块化驱动，一体机及流水线模式呈现，集合干化学及有形成分检测原理运用的新一代体液检测正逐步改变如今快速发展的现代临床检验，让精准检验的未来在体液检测领域有了全新的发展方向。

医学检验科

枣阳市第一人民医院始建于1949年，是一所集医疗、教学、科研、康复、急救为一体的三级甲等综合医院。医学检验科是湖北省三级医院临床重点专科、枣阳市临床检验质量控制中心的依托单位。现有工作人员42人，其中主任技师1人，副主任技师3人，主管技师20人；襄阳市医学会检验分会副主委1人、委员1人。科室建筑面积2000余平方米，实验室布局合理、专业设置齐全（临床血液、体液学，临床化学，临床免疫学，临床微生物学，临床分子生物学等），开展检测项目达350余项，满足临床诊疗需求。与湖北省人民医院、中南医院，武汉同济医院、亚洲心脏病医院等建立了长期的科研合作、业务培训关系，每年在各级医学期刊发表学术论文数篇

枣阳市第一人民医院

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