粪便检验技术的过去、现状 与自动化技术进展

作者:张时民
2021-12-16


QQ图片20160224155115.jpg北京协和医院检验科副主任技师,北京协和医学院实验诊断学系血液体液教研室组长,兼北京协和医学院临床医学专业(8年制)实验诊断学和成教学院教师。从事临床基础检验专业工作、教学及科研三十余年。专业涉及临床基础检验血液、体液常规检验,形态学检验,自动化分析和质量管理等方面。

中华医学会检验分会第七、八届临床血液体液学组委员;中国医学装备学会临床检验装备技术专业委员会委员;中国卫生摄影协会摄影教育与研究分会常委;张江细胞形态学技术中心副主任;卫生部临床检验中心聘任技术专家、中国医疗器械评定委员会评审专家、中国合格评定国家认可委员会(CNAS)技术评审员等。兼《临床检验装备杂志》副主编,《中华检验医学杂志》、《中华医学杂志》、《实用检验医师杂志》、《中华临床医师杂志电子版》,《中国临床医生》等多本专业杂志的编委、特约编委、和编审专家等。撰写专业论文、综述、述评、专题讲座、病历报道、科普文章等60余篇。主编专著8部,副主编专著10部,参加编写教材、词典、专著等20余部。在国内外学术会议上多次进行有关血液、体液、质量管理等方面内容的讲座,受到欢迎与好评。



粪便是人体的一种主要排泄物,成分主要是未被吸收的食物残渣、消化道分泌物、粘膜脱落物、细菌、无机盐和水等成分。粪便检查的主要目的是了解消化道和通向消化道的器官是否有炎症、出血、寄生虫感染、肿瘤生长等情况;还可根据粪便的性状与组成,了解消化状况,粗略判断胰腺外分泌功能;了解肠道菌群分布是否合理,有无致病菌群出现等。而现代检验技术的发展,还可根据粪便中出现的一些特定蛋白,检测消化道肿瘤。


既然粪便检验与消化道疾病关系密切,那么他的现状与发展如何,有哪些检验方法需要巩固坚持,哪些方面需要发展,自动化设备进展如何呢?本文作者将做系统性论述和讲述,其内容仅代表个人观点。



一、粪便检验是一个古老的检验项目



最早的医学诊断依据是包括由古代医生用眼睛等感官对来自人体标本的观察,比如在中世纪晚期,医生会定期对病人的尿液进行观察,这就是尿检。粪便检验也是一项古老的检验技术,最初古人或医者是从观察粪便颜色和形状、气味等表象来了解病人疾病的,中国古代也有类似的记载,如汉•赵晔《吴越春秋:勾践入臣外传》中记载了勾践尝粪的故事:春秋时,吴灭越,越王勾践入臣于吴。吴王病,勾践用范蠡计,入宫问疾,尝吴王粪以诊病情,吴王喜,勾践遂得赦归越。故事所讲述的是越国灭亡后,勾践被迫在吴王手下称臣,某次吴王夫差病了,大夫们都不能确诊,范蠡通晓医术,就怂恿勾践去尝夫差的粪便,然后告诉夫差说这是什么病,会在什么时间痊愈。从而获得吴王的信任,最终被赦免而回归越国。故事只是传说,并不能真实记录历史与医史,但了解粪便与疾病的关系自古就有各种经验和传说。


而历史上寄生虫病对人类的危害非常严重,造成的伤害和死亡非常高,这无论在西方世界还是在中国,都是如此。最早的有关寄生虫感染的记载就来自公元前3000到400年的古埃及文字记录,甚至在古埃及木乃伊的身体中都可以发现寄生虫感染的痕迹。此外在中国、希腊、印度等文明古国的相关古医学记载中也有相关记载,据信我国在公园前后年代既有关于蛲虫、蛔虫和绦虫的记载,古代文献所包含的大量有关疾病的信息,而这些描述的疾病中一些可以清楚地认为是由寄生虫感染引起的。在中世纪的欧洲,医生通过诊断检查,包括对脉搏、心跳、敲击、查看尿液和粪便等排泄物,甚至有时查看精液,来确定对病人的症状并进行医治。随着17世纪起步的显微技术的发展和后来的细胞理论的建立,不仅揭示了人体细胞与组织结构,也发现了引起疾病的微小生物体,因此首先促进了寄生虫学研究和检验技术的发展。寄生虫学就是西方科学家在19世纪后期形成了一门独立的学科。西方学者Foster在《A History of Parasitology》中认为,早期寄生虫学研究始建立于1860~1910年间,因为这一时期寄生虫学家不断出现,新的寄生虫发现及所致疾病被基本阐明,包括寄生虫生活史也被揭示。而现代寄生虫学研究则被认为是自1948年起发展至今。而有关粪便常规检查和潜血的实验技术,也是在寄生虫学发展起来之后所逐渐建立。


北京协和医学院自1921年建院之初,就成立有寄生虫学系和寄生虫诊断检验室,说明在十九世纪初的中国,寄生虫病依然肆孽流行。图1为北京协和医院1931年的寄生虫检验报告单,其结果为蛔虫卵阳性。图2为北京协和医院寄生虫实验室1934年编印的检查技术手册,相当于我们现在所撰写的SOP。

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图1:北京协和医院寄生虫实验室1931年签发的检验报告单

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图2:1934年北京协和医学院寄生虫技术手册


二、粪便检验的现状



粪便检验方面,国内大多数医院实验室基本上一直以传统的技术为核心,未曾有过大的改变,基本上是延用了显微镜,玻片,化学法潜血试验这样简单而基本的技术,而后来潜血技术进展为单克隆抗体胶体金法。粪便常规检验是三大常规检验项目中的一项内容,他包括一般性状检查、化学检查(主要是便潜血试验)和显微镜检查三大部分。而绝大多数医院或医疗机构都可以完成这些检查内容,而且只局限于这些传统项目的检验,没有太多发展。这是有关检验技术问题的现状。


而另一个现状是这个古老而有诊断价值的检验项目,在国内许多医院并没有受到足够的重视,导致人才缺乏,甚至包括科室领导的不重视。此外还由于检验项目定价收费较低,耗费人力资源,不能够出成果,没有课题研究,又多采用全人工操作,在操作过程中对标本性状的感官接触和对标本味道的反感,缺乏对操作者的保护措施,生物安全危害等问题的存在,令操作者不愿意从事这一工作。而且手工操作本身标准化缺乏,或执行不严谨,也会导致检验结果变异较大。更有甚者采用简单、不规范、不严谨、甚至不负责的方法对样本进行检验就发出报告的事件发生,导致粪便检验分析技术水平大打折扣,质量显著下降,甚至导致原本可以通过粪便检查可以确诊的肠道寄生虫感染疾病漏诊。许多年轻检验者,甚至高学历、高职称的检验人员,在粪便检验、寄生虫形态学检验方面知识和经验空缺。


去年6月由检验医学网在网络上组织的一次有关“临床三大常规是否还需要大便常规?”的网络讨论中,来自国内许多医院的专家就此问题展开了激烈的讨论,现将部分专家观点引用到本文中,也代表了目前行业内对粪便常规检验现状和发展的一些观点。以下发言只代表发言者个人观点,不代表专业学会或所在医院、检验科室的观点与立场。


1、任碧琼(湖南省第二人民医院) 本人觉得我国在(开发粪便分析仪)这一块争相投资有点盲目,设想一下取消大便常规检测,国外好象没有全自动粪便检测仪,应该不是技术问题。大便常规检测终将淘汰,因为没有意义,取消常规不等于不做寄生虫、微生物等检测。大便异常的越来越少,临床医生若觉得需要检测大便就开申请,大便有异常患者也会自诉,但人人检测大便常规是没有必要的。所以可以缩小检测范围,需要查再查。


2、曹云(延安人民医院) 随着人们生活水平的提高,导致寄生虫感染逐年递减和消化道疾病类型的多变,部分人认为常规粪便检测阳性率太低了,但是作为一种传统检测方法,我们延续使用这么多年,一定有它的优势存在。目前我国沿海以及藏区,寄生虫以及烈性传染病还是存在。再加上环境因素的影响近年来肠道肿瘤疾病的多发,粪常规依旧可作为一个经济实惠的筛查项目,减少了上消化道出血,肠道肿瘤,寄生虫,霍乱等疾病的漏检,加之现在医院都存在看病难看病贵,我们更应该通过这种传统又经济实用项目为临床提供一个诊疗方向,减轻病人看病费用和负担。我科现已使用全自动粪便分析仪,我们与传统方法做过对比,符合要求,解决了手工操作马虎了事的问题,因此,粪便分析仪值得使用。


3、郝维敏(安徽省宿州市立医院) 我觉得大便常规检验人员都不是太重视,如果医生能针对性的开检验项目,像虫卵,霉菌,隐血,是否菌群失调,病毒检测等反而会引起检验人员的重视,效果要好点。大便分析仪从生物安全的角度上讲要上,但不能代替传统的镜检,过分依赖它反而会造成一些项目的漏检和误检。


5、王欣茹(二炮总医院) 人人查大便常规意义真的不大,临床医生应根据患者的临床症状及自诉开具相关大便检查,如寄生虫,微生物等项目。如果条件允许粪便检验采用自动化,这样会比手工操作好,毕竟能降低对工作人员及环境的污染!目前的症结在于大便收费低而成本又不断攀升,影响了大便检验的积极性!


6、王翠峰(包头医学院附院) 目前我们医院的便常规+潜血试验已作为住院病人的常规项目,凡住院必开,而门诊病人则基本具有针对性。但多数检验人员常在具体操作时不能认真对待标本,只简单地看一下红白细胞的情况,鉴别一下是否是痢疾,是否有消化道出血,仅此而已!尽管反复强调便常规中还要看寄生虫、还要留意特殊细胞形态,但效果总甚微!一是标本本身性质的缘故,一是大家对便中病理成份的相关知识的缺乏!但我们也确实在便常规中检测到异常细胞,后经染色确定为肿瘤细胞!所以便常规还是有益的,对某些肠道疾病还是比较直接的方法,但临床大夫要有针对性,而我们医院的方式不太可取,弊大于利。我也曾留意过自动便分析仪,但好像用的不太多,还有许多不成熟之处!所以这块在实际工作中也是个难题!


7、同重湘(甘肃省传染病医院) 大便常规检查还是不可以取消的。无论是肠炎、菌痢、还是菌群失调性腹泻、真菌感染,隐血阳性、柏油样便、消化道慢性出血等,大便常规检测都不失为最简单、最直接的方法。文化程度高一点儿的病人或许可以给大夫解释清楚,而大部分老百姓还是得靠医院检查才可以给临床医生提示消化道疾病的,至于费用的问题,那是体制收费的问题,可以通过部门协调来解决。仪器研发也有它的合理性,毕竟检查范围更广,发现病理性问题的可能性更大,物价问题依然可以协调,我科就有一台仪器在使用,效果很好。另外寄生虫也可以直接镜检,虽说现在生活条件好了,寄生虫感染率不高,但并不是没有,另外还和专业人员的检测水平有关,水平不高,就是有也发现不了,所以提高人员检测水平也很重要。总之,个人认为废除一项沿用多年的国际通用的检测方法,需要慎重,除非有更好的替代手段。


再举一例,在结核病的筛查中,虽说现在各种先进的检查手段曾出不穷,有化学的,免疫学的,分子生物学的,当然还有先进影像设备提供的影像学等等,但沿用一百多年来的抗酸染色镜检依然是不可替代,虽然阳性率只有20%~30%,需有104的数量才可以发现。因此常规镜检是最快速最直接简单的方法。


8、赵书平(泰安市中心医院) 

(1)不能一概否认大便常规,有些疾病检查一下大便还是能够发现一些问题!

(2)检验项目的增减不能检验人说去就去,说加就加的,总得听听临床的意见吧?

(3)有的医院有规定哪些疾病应该查哪些项目,不然就视为不合格病历!

(4)关于全自动大便分析仪,如果大便比较多,检查的项目又多,比如有轮状病毒,潜血等,可以考虑上。如果标本不多,人也富裕那就别上,毕竟有设备折旧!


9、赵笑梅(吉林市中心医院) 便常规的检测实际是非常有意义的,取材无创,简单,不受其他干扰因素影响检验。对于综合性医院,尤其是消化科和儿科等尤其有重要意义。主要是由于物价定的低,操作繁琐,感觉和方法学不匹配,所以对于检验人员来讲,收费少,还要单独设岗,占人力资源,不太认可。相应收费能按形态标准收费提高,会好一些。毕竟有些寄生虫,痢疾等可以直接确诊,快捷方便。而且我们作食源性疾病筛查也是以便常规为基础的。


10、穆红(天津市第一中心医院) 我认为大便常规还是有意义的,不应该取消。我也关注了自动化分析仪,但是感觉技术还不成熟,没有标准化图谱,没有质控,检测的准确性不能保证,同时还会有一些漏检。


11、孙黎辉(深圳龙岗区中医院) 大便常规不同病种的意义程度不样,特别是儿科、传染科意义特别大。但是目前缺少标准化及质控,也许自动分析仪可逐步解决这一问题


12、赵娟(四川省人民医院) 自动化程度不成熟,手工又不愿做,基本成了实习生的专利,从而变成形式主义。建议与特殊指标一样,有临床症状,需要的才查,不用每人必做!这样更务实!


13、李红玉(中山大学孙逸仙医院) 大便常规本身的临床意义是无可非议的,特别是虫卵的检测。从检验科部分工作人员素质角度考虑,如果不改变工作态度,单纯大便常规检查确实意义尽失(因几乎其结果均为正常);从临床医生角度,其应根据实际需要才进行检测,而不应作如血、尿常规一样的常规项目,且不同科室可能需求不同,一刀切消取大便常规检测不太合理。大便分析仪技术慢慢成熟,虫卵漏检率也会逐渐降价(其实同样因不同检测者而异,至少我科情况如此)。


14、许绍强(广东三九脑科医院)

(1)个人认为大便常规不应该取消。因为常规形态学检查有助于红白细胞、寄生虫卵的检测,还是有其实际应用价值的。阳性检出率低,很大程度取决于我们检验人员的态度和责任心!相当人员怕脏、怕臭,认为意义不大而对常规检测抗拒,我在实习时见过带教老师标本看都不看,就全部扫到污物桶里了!另外,形态学不过关。很多年轻检验人员红白细胞分不清,虫卵视而不见(不认识),这是不重视,缺乏培训的必然结果。

(2)收费低不是取消常规检测的理由。

(3)全自动价值不大,且价格太高,目前技术不成熟。目前我了解到的全自动设备技术性能指标是达不到临床检测需要的。理由是大便成分的复杂性,全自动设备根本无法准确识别红白细胞及虫卵!就好比尿沉渣全自动检测,仪器只能粗筛,人工必需复核,相对而言,目前大便常规全自动的图像采集和识别能力还要差。


15、顾向明(中山市中医院) 大便常规检测还是应该坚持做的,因寄生虫病在我省并未消失,某些地区还有漫延之势(如肝吸虫之在广东、广西)。全自动粪便检测仪在我们国内亦有开发的必要,可代替人工检测,使检验科工作人员不愿从事的工作机械化、自动化,确是造福于患者、医生及检验科员工的好事情,有必要花大力气加以完善并保证结果的准确性。


16、陈兴国(天津泰达医院) 大便常规目前个人认为取消还不现实,只是没必要作为入院常规比查项目。一方面意义变得不像以前那么重要了,再者护士,患者,检验人员都对这个项目有抵触情绪。全自动粪便分析仪还是受欢迎的,只是目前技术还不是很过关,相信会越来越好!


17、黎明新(沈阳医学院附属中心医院) 三大常规是检验专业对血、尿、并便常规检验的通用称法。不等于每个入院病人必检,尤其对便常规。并且对于不同区域、等级和不同专科,基于临床需求不同,检验科对常规亦有不同组合,取消没有必要,每患必查也不必须。便常规检验不规范甚至不认真是手工操作的通病。自动化成本偏高(对于入院即筛查,阳性结果又偏低的群体有滥收费嫌疑)。对标本量大的国内某些大型医院(自动化仪器)有一定需求。


18、哈小琴(兰州军区总医院) 我个人认为目前所有住院病人必须查便常规意义不大,而且留取后时间往往超时,对临床诊疗意义不大,取消为好。对于临床医生认为确有需要的可以具体申请,如查虫卵、隐血、病原或病毒等,针对性更强,减少工作量,检验人员会更细致。至于大便全自动分析仪,若不能取消便常规项目,个人认为可以用,毕竟比现在年轻人的手工要细一点,让年轻的检验师更能接受。


19、汪一萍(宁波市鄞州人民医院) 血、尿、便常规检查临床简称三大常规,始于何时有什么依据无从考证。我们做过一次住院病人标本送检情况统计,开了医嘱因为各种原因未送大便标本达20%,可见大便常规检查临床需要度之低。个人同意取消每个病人必检的建议,临床可以根据需要选择做大便常规镜检、0B试验、找虫卵(寄生虫)、找阿米巴、轮状病毒等致泻病毒检验及大便致病菌培养(沙门、志贺菌等)。大便全自动分析仪有过专门关注,感觉总体还不成熟,主要在于防污、防堵技术上不能完全保证,另外检测速度和显微镜摄像技术及细胞网络自动识别系统等关键技术尚不能满足我们实际需要。但是随着这些技术问题逐一解决,我认为大便全自动分析仪还是会深受检验人员欢迎。


20、刘文恩(中南大学湘雅医院) 我觉得大便常规检测有一定意义,不建议取消。

(1)对于筛查急慢性肠道感染很有意义,如可根据大便常规检测区分侵袭性腹泻与分泌性腹泻,进而鉴别出不同的疾病,如可初步区分急性细菌性痢疾、急性阿米巴痢疾、霍乱、轮状病毒性肠炎等。

(2)真菌和寄生虫检测。

(3)潜血对于肠道肿瘤早期筛查有意义,我院作为体检项目常规开展。

(4)很多人没有进行常规体检,只有得了病才到医院,这一点可能与国外有区别。所以,入院后做个常规检查既简单经济又快速,对病人有利。

(5)粪便常规自动化仪器需要完善,完善后的粪便自动化仪器对于检验人员人性化操作、减轻检验人员劳动强度、提高生物安全都有帮助。


21、程训民(安徽淮北市人民医院) 随着时代的变迁,大便检查作为常规已失去了意义,但是,大便检验不能取消,应视患者情况由医生申请。同时应解决自动化检测的问题!每年4月至1O月的肠道疾病检测有取消的必要,浪费人力,物力,况且肠道疾病就诊率低,都自主使用抗生素(抗生素该随意使用吗?-编者疑问),大部分能解决问题。


22、赵建平(内蒙古人民医院) 目前大便常规检查由于收费低、标本脏、检验人员不想做、有些人操作流于形式。但粪便常规和隐血检查对于胃肠道的炎症判断和出血部位、性质的判断很简单、很重要、标本来源也简单、所以本人认为不能废除;但对于住院病人没必要都做、根据患者状态、临床表现有目的地检查。自动化设备由于对寄生虫、虫卵检查欠佳、在消化道等专科医院外推广前景不好。


23、杨荣伟(浙江大学第一附院) 粪是人体代谢的重要排泄物,粪常规检查工作量不小、有嗅觉难受现象、异常检出率不高,但废除该常规检查可能会有较大社会因素影响。最佳方案应是加大粪便研究,提高粪便检查能反应个体有异常发现的指标。


24、卿文衡(湖南省衡阳市中心医院) 在我们这里大便常规检查也是凑合着做,镜检阳性率可能不到百分之二。我认为大便镜检,医生在需要时检查。作为用大便分析仪器,本人认为用于临床不可取,这是利益所趋。同时小便常规用仪器取代,也是这道理。


25、李锋(宁夏医科大学总医院) 便常规作为一个筛查项目还是有一定意义的,可以直接反映出引起异常的原因。况且收费低,留样方便无创,临床对此还是挺认可的。同样作为筛查用途,粪便分析仪经第二代的改进,检测效率和分析能力得到了提升,阳性筛检率和人工镜检率已经接近。我们对人工镜检和第一代、第二代多台仪器都进行过比对,二代仪器基本能够满足筛查需要,结合人工镜检,在保证检验结果质量的同时,提高了检验效率。缺点就是成本增加,如果进一步降低成本并提高结果准确性,对于大型实验室来讲还是比较实用的,对小型实验室或标本量不大的实验室,直接显微镜镜检就可以,使用仪器意义不大。


26、张时民(北京协和医院) 我的观点是大便常规不会取消,消化科医生很重视粪便检验,包括常规和潜血。要规范好操作方法,包括涂片和镜检的标准操作规程,报告尽量规范化。前面已经有许多专家提出粪便常规检查不能放弃这一观点了,在此不再重复。


自动化仪器只是处于起步阶段,还有许多不完善的地方。我认为目前的进步就在于自动化制片,减少味道引起的反感,减少生物安全危害。标准化制片是有助于镜检工作的,但是自动化识别还有很长的路要走。仪器法目前要首先保证不漏检是关键,特别是采用一些技术手段达到不漏检寄生虫是关键。在国外起步最早的Diasys FE-2其实就是一种肠道寄生虫筛检仪器,是半自动化的仪器,在我国开发的设备,也是沿着那个思路发展起来的,不过比他更自动化一些,还增加了一些金标法的检查。将金标法结果拍照,识别,存档也是一个创新,留下了可追溯检验结果的证据。我曾经提过建议,仪器应该专门设计一个寄生虫筛检程序,所有检验虫卵的样本都应该能做集卵处理(离心法或浮聚法),不论大小虫卵,甚至活体寄生虫也不能漏掉(例如常见的粪类圆线虫、蛲虫等)。前面一位主任曾经提到肝吸虫的问题,南方很多见,漏掉就太误诊了。我新浪微博中也总有许多来自各地的网络求助,许多内容是寄生虫方面的鉴别,几乎成了会诊中心。所以我认为培养人很重要,特别是基层的检验员。我曾经说过一句话:粪便寄生虫阳性报告也许是检验科发出的为数不多的诊断性报告,而且是含金量最高的诊断性报告。希望不断提高检验员的水平,特别是寄生虫检验和鉴别的能力。


内科和需要做消化道检查的科室,外科和儿科的粪便检查需求比较多,妇科、神经科、耳鼻喉科检验申请比较少。其实很多病例诊断是可以用排除法的,不是说阴性就没有价值,如果粪便常规和便潜血没有问题,实际上是排除了一部分疾病或证明消化道无问题,这也是粪便检查的意义。随着检查,治疗进程,如果粪便检验出现问题了,就要通过回顾性分析证明是问题是从什么时候开始的,影响有多大,这就需要找出历次粪便检查结果进行分析。所以我认为粪便检查无论是阴性结果还是阳性结果,都具有一定的临床意义。


(以上内容转自检验医学网2015年6月有关粪便检验的专题讨论,作者仅摘录部分有代表性的专家发言,特此注明)


通过上面多位专家的讨论,作者认为粪便检验的重要性不言而喻,因此专门摘录目前在粪便检验这一领域内,从一般性状检查到显微镜检查,从各种粪便化学检查的诊断价值到具有诊断价值的寄生虫检验诊断,都显示了他们的重要价值,请看本期杂志中的常用粪便分析结果与临床意义一览表和人体消化道常见寄生虫资料介绍。



三、粪便分析的自动化技术进展



在前面的讨论中,许多专家都提到了粪便自动化分析设备这一主题内容,这也是近年来一个热点问题,也是临床基础检验,常规检验最晚开启的一个自动化分析项目,因此本文对此进行介绍。作者曾经担任《临床检验装备大全-仪器设备分册》副主编,主持编写了该书的第八章:粪便分析仪器。


粪便检验的自动化进程开展较晚,作者了解到的信息是美国戴西斯公司最早于1998年推出DiaSys FE-2粪便分析工作站(图3),开启了粪便肠道寄生虫卵筛检数字图像拍摄和分析技术。他们采用将粪便标本置于一个名为Parasep专用离心管中,通过添加稀释液对标本进行稀释处理,达到将标本混悬、过滤、浓缩、减少污染和减少异味的作用,然后通过DiaSys FE-2这个设备将有价值的成分,包括虫卵和细胞等重要成分保留下来,再将其通过管道充入一个平板流动计数池内,由数码拍摄系统进行成像,其主要用于粪便中肠道寄生虫的筛查。这个系统是对粪便显微镜检查操作最早实现半自动自动化的设备,起到了引领作用。近年来国内许多厂家开始研发和生产粪便检验的自动化设备,或者叫做粪便分析工作站,取得一些进展,作者根据自己了解的情况对此类设备进行简单介绍。

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图3:DiaSys FE-2粪便分析工作站


目前粪便分析工作站主要是国内厂家在研发和生产,已经有将近10年的历史。目前所了解的粪便分析工作站都配套有专用的粪便标本采集器,这个粪便标本采集器也是各个生产厂家的核心耗材,其结构有标本采集匙、过滤网、残渣收集池、生物安全防护、沉渣收集容器等特殊结构,并完全与设备配套使用。


目前的粪便自动化分析工作站,依据分析原理有两大类型,他们的优点和不足各有那些,现分述如下。


1.直接涂片式粪便分析工作站

此类仪器由样本前处理、制片、镜检、耗材处理和计算机系统构成。直接涂片式粪便分析工作站基本工作流程见图4。

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图4:直接涂片式粪便分析工作站基本工作流程图


该类设备在进行粪便显微镜检查时,其特点是不对标本进行预先稀释和过滤,采用完全模拟人工涂片镜检的模式进行。当样本杯到达取样位置时,首先对样本瓶内的样本进行拍照获取颜色、性状等理学指标,之后机械手进入样本瓶取样,然后通过添加生理盐水液将标本定量制备成悬浊液,然后再将悬浊液均匀涂抹在一次性专用检测板上,这种板相当于我们传统镜检使用的玻片,制备好的粪便涂片被送入到设备的显微镜装置下,显微镜配套的数字成像系统,根据光学原理拍摄多幅低倍镜及高倍镜数字图像照片,用以记录显微镜下的发现,并将图片传输到计算机内。计算机数据处理系统通过对成像系传输的图像进行处理,经过对图像的识别和人工辅助识别,得到化验结果,操作者可输入文字或数据结果、编辑显微镜图像,完成确认报告,再经打印机打印包括患者资料、检查结果(包含肠道寄生卵、幼虫;原虫、细胞;食物残渣等定量结果及图像结果)的粪便检验报告单。还可通过与网络连接向LIS系统传输检验图文报告。仪器制备的粪便悬浊液还可被滴加于各种金标法反应板上,可用于粪便潜血、轮状病毒等金标法检测,并通过拍照获取潜血、轮状病毒等特检指标的结果图片,并可进行阴性与阳性的判断。此类原理的仪器以科瑞杰生产的系列仪器为主,图5为FJ3-1T 10DC型粪便分析工作站。 


这样粪便分析工作站就自动化的完成了粪便取样,外观判断、显微镜检查和化学检查四大常做的检验内容。这里需要提请注意的是,因为粪便标本是一种比较复杂的物质,其中各种粪质或未消化产物,会对形态学识别产生影响,因此在审核报告前要对仪器所拍的数字图像照片一一审核,发现可疑成分,特别是图像不能分辨清楚的物质,仍需要进行显微镜下的镜检复核。或者就在这套分析系统提供的显微镜下再次查看。

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图5:FJ3-1T 10DC型粪便分析工作站


2.过滤式粪便分析工作站

此类仪器是在Diasys FE-2设备原理基础上改良和发展起来的。其一般结构包括专用粪便样本杯、粪便取样处理系统(包括定量泵、蠕动泵、搅拌器、管道和取样针),外观拍摄镜头、流动计数平台或一次性计数板、显微镜和数字成像系统、金标法检测单元、计算机软件和机械系统组成。


该类仪器工作特点是将标本留取在仪器配套的标本容器内,首先由CCD相机拍摄标本外观照片,然后将样本杯转移到稀释位,仪器向样本杯内注入一定量的稀释液,通过搅拌器自动混匀,样本杯内有一特制过滤网,过滤网孔径经过特殊设计,可以将较大的粪渣等成分阻拦在一侧,可以允许细胞或虫卵等有价值成分通过过滤网进入样品杯的另一侧。然后仪器的取样系统会吸取一定量的过滤后悬液,通过管道进入流动计数池或一次性计数板。经过一段时间的沉淀,计数板被推进到自动显微镜之下,经过对焦,显微摄像系统对计数池下的标本进行多幅低倍镜和高倍镜的数字图像拍照,数字图像经过处理后,传输到计算机。某些具有智能识别能力的设备,可以初步对拍摄的图像进行识别,但这个图片同样需要通过人工在屏幕上查看,修改识别错误或漏检的成分后,确认无误再发出检验报告。另外稀释后的粪便悬液还可通过管路输送到粪便免疫学金标板试验反应区,可以根据预定的金标法检验项目滴入标本,经一定反应时间后由CCD相机拍摄反应结果,判断实验的阳性或阴性。所有检验数据,包括一般性状检查、形态学检查、潜血和相应的金标项目的实验结果,合并后发出粪便分析报告。国内目前采用过滤式分析原理的粪便分析仪器种类比较多,例如①AVE-562,②THME-DBFJ-1000,③HL-F380,④Sciendox 2000R等的几种品牌的仪器,见图6。

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图6:几种过滤式粪便分析工作站


3.粪便分析仪的特点

(1)操作简易:一般检验员经过培训即可进行操作。全自动粪便检验操作仪具有自动开启标本盒、自动取样、自动涂片、自动送玻片镜检、高低倍镜自动转换、自动关闭标本盒、自动清洁工作管路和计数板等功能。通过透明密封的采样夹可以进行理学检查、观察标本的物理性状和颜色。

(2)避免交叉污染:标本被患者放入标本盒内加盖后即处于封闭中,在整个操作过程中,都是在封闭环境中进行,试验完成后,所有标本和废液都被收集在废液桶内,利于集中消毒处理,最大限度的减少实验室和环境污染。

(3)仪器显微摄像系统:系统拍摄图像的质量依赖于显微镜的质量和数字相机的质量。一般粪便分析系统会采用光学显微镜系统,也有附带相差显微镜系统的,显微镜一般可以提供低倍镜视野(10×)、高倍镜视野(40×)的图像,也有提供(20×)视野图像的。还有设备可以采用独特全焦模式CMOS拍摄,采用多视野断层扫描立体成像技术,增强图像中的特征性信息含量,因此可以拍摄比较大比较厚,焦点不在同一个平面上的粪便成分,如较大的寄生虫卵的各个断层照片,然后将其合并为一幅清晰的照片功能,使得图像特征明显和易于识别。如沃文特公司开发的ORIENTER FA160型粪便分析系统(见图7)。


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图7:ORIENTER FA160型粪便分析系统

(4)标准化操作流程,降低了操作人员的劳动强度。

(5)标准化报告模式和数据管理:仪器设有样本理学图片、镜检图片和隐血结果图片三合一图文报告,检验报告可以更标准化方式发放。电脑存储所有记录,做到粪便检验全部资料可以回顾性分析追溯,避免传统方法的检验后即丢弃标本,无法询证的局面。临床举证更具权威,能在医疗纠纷中有效地保护检验人员。通过网络系统与LIS和HIS相连接,实现无纸传输,储存和检索非常方便。

(6)功能的扩展:例如某些设备可以对样本进行染色,染色后虫卵及原虫包囊结构清晰易辫,淀粉颗粒染呈紫蓝色有利于鉴别等。

(7)大部分粪便分析系统多可配备多种金标法检测卡,扩充了粪便检验的内含,增加了一些有消化道疾病的筛查指标。常用项目及临床应用价值见表1。


表1:粪便分析仪可做的金标法检验项目和临床应用价值

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4.问题和发展

正像前面文章中许多专家在谈论粪便分析仪中所说的,粪便分析仪的技术还不成熟,国内虽有许多投入和研发,但是目前还没有国家的行业标准出台,所以基本上是在企业自行认定的基础上进行研发与生产。由于粪便成分的复杂性,无论是哪种方法在准确识别红白细胞及虫卵上只能是过筛性的,人工对照屏幕的筛检,甚至是显微镜下的再检验也是必须的程序。特别是虫卵检查的复杂性很高,形态特点独特,过滤法虽说可保证将虫卵不漏掉,但是较大的虫卵也许会有麻烦,另外寄生虫的虫体比较大,就会被过滤网拦在外面,从而导致漏检问题。这是需要开发厂商需要细致研究的问题。


近些年来形态学检验自动化分析技术在血细胞形态分析、尿液有形成分分析领域都取得一些进展,应用数字图像技术开发的仪器也逐渐成熟,用户在增加,但是都有一些不可避免的疑难问题出现。而近年来发展起来的粪便自动化分析技术,还并不完美,仍不能完全代替人工镜检,也是一类过筛性仪器。选择或使用这类仪器值得注意的问题是一定要评估其对检测有形成分目标的识别率和准确率。因为在不同品牌仪器之间,仪器的原理、模拟计算方法、内存的数据库不同,对有形成分的识别能力差别很大。可用人工目测与仪器自动识别同一细胞的评价方法,得出仪器的“识别率”和“准确率”,来评价该设备的可信程度。


今后数字图像粪便自动化分析设备要在几个方面改进,提高技术水平,这将是用户选择仪器的关键内容,作者建议如下。


(1)仪器采集的数据和模拟的计算公式要最大限度的符合粪便有形成分的形态特征。

(2)不断扩大粪便分析设备中有关形态学资料的数据库,应包括细胞、虫卵和常见结晶,提高图像识别设备的技术水平,提高拍摄图像清晰度,提高对图像分析与识别率。

(3)在正确识别的基础上,提高检测速度,降低试验成本。

(4)增加专用寄生虫检验分析通道,凡有需要寄生虫检验的样本,应该加大取样量,增加集卵处理方法、染色法等技术,提高检出阳性率。

(5)增加质量管理:以往的粪便检验是没有质控概念的,仪器法虽然保证了前处理和制片的一致性,但是对识别和定量分析缺乏质控。同步检测的金标法试验,也应该具有质量管理方法,保证不出现假阴性或假阳性问题。

(6)建立图像数据库:用户发现的典型形态学资料,可以存储并数据化分析,待专家认可后可作为今后识别软件升级的依据,也可作为培训学习和研究的图像资料。

(7)增加互联网服务功能,凡有阳性发现的病例,用户可通过仪器与互联网的连接,将相关病例资料和拍摄的图像上传服务中心,由服务中心组织相关专家在线查看判断及解答疑难的形态学求助问题。

(8)增加操作的易用性,人性化操作界面,减少故障率。


5.小结

虽然粪便中的成分具有一定的复杂性,但是自动化分析在近10年的发展应用中,已经在逐步改善、逐步进步、逐步提高,其性能也在日趋完善,各个医院的临床检验科室也在关注和尝试使用此类仪器来解决人工不足以及检验程序标准化的问题。在2015年举办的首届全国临床检验装备与应用学术会议上,首次举办了“粪便检查自动化”论坛,参会者踊跃。本人有幸主持了此次分论坛会议(图9),无论从讲演者发言,到会议互动,与会者的热情关注,充分感受到会议带来的效应。也就是说粪便分析自动化已经提到医院检验科下一个自动化设备应用的议事日程,粪便自动化分析技术在今后实验室检查领域中将具有很大的发展潜力,越来越多,性能更加先进,更能满足实验室需求的粪便自动化分析仪器将走入实验室。2016年的全国临床检验装备与应用学术会议上将继续粪便分析专题论坛,希望获得各位的支持。

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图9:2015年首次粪便检查自动化论坛