Реферат по метрологии на тему: Анализаторы гематологические, методы и средства метрологического обеспечения. Анализаторы гематологические, методы и средства метрологического. Кафедра медикотехнические информационные технологии
 Скачать 404.89 Kb.
|
КАФЕДРА «МЕДИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ» Домашнее задание №1 «Анализаторы гематологические, методы и средства метрологического обеспечения» по учебной дисциплине: «Метрология, стандартизация и технические измерения» Студент: Оганесян А.К. _________________ Группа БМТ2-51Б подпись Преподаватель: Муравская Н.П. _________________ подпись Москва 2021 г. ОглавлениеВведение 2 1.Принцип работы гематологических анализаторов крови 4 1.1.Электрический импеданс 5 1.2.Проточная цитометрия 5 1.3.Флуоресцентная проточная цитометрия 6 2.Основные измеряемые параметры клеток крови 7 2.1.Подсчёт тромбоцитов (на анализаторе и при микроскопии по Фонио) 9 2.2.Подсчет ретикулоцитов 10 3.Процедура проведения анализа крови с помощью анализатора крови 11 4.Межгосударственный стандарт. Область применения стандарта 12 5.Определение метрологических характеристик 13 6.Измерение погрешности результатов 14 7.Устранение инструментальной погрешности 16 Заключение 18 Использованная литература 19 ВведениеАнализатор гематологический — прибор (комплекс оборудования), предназначенный для проведения количественных исследований клеток крови в клинико-диагностических лабораториях. Автоматический гематологический анализатор представляет собой полностью автоматизированный прибор, в котором весь аналитический процесс выполняется автоматически. Современные автоматические анализаторы способны обрабатывать десятки образцов (от 60 до 120) в час, с соответствующей спецификации точностью и воспроизводимостью, а также хранить результаты тестов во встроенной памяти и, при необходимости, распечатывать их на встроенном термопринтере или внешнем принтере. Гематологические анализаторы применяются для диагностики болезней, как кроветворной системы, так и всего организма человека, и предназначены для скринингового анализа в клинико-диагностических лабораториях. Гематологические анализаторы позволяют оценить размеры, структурные, цитохимические и др. характеристики клеток, анализировать большие популяции клеток в одном образце. Они имеют несколько различных каналов подсчёта клеточных популяций и концентрации гемоглобина. В гематологических анализаторах разных производителей нормальные показатели крови, установленные на приборе, могут существенно варьироваться в зависимости от норм, используемых в той или иной стране. Метрологическое обеспечение лабораторных исследований представляет собой одну из важнейших проблем, ее решение актуально, так как может обеспечить высокую точность и воспроизводимость результатов анализа, а, следовательно, и повысить достоверность диагностических заключений, формируемых на основании этих результатов. Полнота и точность знаний о процессах формирования погрешностей в информационно-измерительных системах для аналитических исследований связана не только с самой системой, измеряющей определенные показатели, но и с процессом измерения в целом. При этом процесс измерения включает в себя преаналитический, аналитический и постаналитический этапы работы, так как на любом из них возможны ошибки, связанные с подготовкой больного к исследованию, забором пробы, ее подготовкой к исследованию, хранением образцов и т. д. В конечном счете, возможны неточности при выписке и регистрации готовых анализов, а также в их трактовке. Факторы, отрицательно влияющие на точность результатов: - преаналитического этапа (нарушение правил маркировки, хранения, первичной обработки); - аналитического этапа (нарушение правил проведения аналитической процедуры, ошибок калибровки метода и настройки измерительного прибора, приобретение и использование реагентов и других расходных материалов, не допущенных к использованию); - постаналитического этапа (оценка правдоподобия и достоверности полученных результатов исследований, их предварительная интерпретация) этапов, способных помешать получению достоверного результата лабораторного исследования. Поэтому, при анализе полной погрешности измерения и ее характеристик, необходимо учитывать в измерительном уравнении не только собственно само измерение, но и остальные факторы, влияющие на конечный результат. Таким образом, полная погрешность может быть получена при совокупном анализе предметной части исследования, метода исследования, аппаратной части и метода анализа результата. В данном домашнем задании мы рассмотрим принципы работы гематологических анализаторов, влияние факторов аналитического этапа на точность результатов, методы и средства метрологического обеспечения. Принцип работы гематологических анализаторов кровиВ основе устройства автоматических гематологических анализаторов лежат три технологии: Электрический импеданс Проточная цитометрия Флуоресцентная проточная цитометрия Эти три метода предполагают использование химических реагентов, приводящих к лизису или изменения клеток для фиксации измеряемых параметров. Например, электрический импеданс позволяет дифференцировать эритроциты, лейкоциты и тромбоциты по объему. Добавление ядрообразующего агента, который сжимает лимфоциты больше, чем другие лейкоциты, позволяет дифференцировать объем лимфоцитов. Электрический импедансТрадиционным методом является метод электрического импеданса, иначе кондуктометрический или также называемый метод Коултера (Культера, Култера, Coulter) по имени его создателя. Этот метод/принцип используется практически во всех гематологических анализаторах. Суть его состоит в том, что кровь пропускается между двумя электродами через отверстие настолько узкое, что через него может проходить только одна клетка. Импеданс или, проще говоря, проводимость среды изменяется по мере прохождения клеток через отверстие и это изменение пропорционально объему/размеру проходящих клеток. Данная зависимость и позволяет производить их дифференцированный подсчет. Импедансный анализ позволяет выполнить клинический анализа крови с определением гранулоцитов, лимфоцитов и моноцитов, но он не позволяет различать гранулярные лейкоциты одинакового размера: эозинофилы, базофилы и нейтрофилы. Скорость автоматического подсчета по данному методу в гематологических анализаторах составляет до 10000 клеток в секунду, и типичный анализ по импедансному методу может быть проведен менее чем за минуту.  Рисунок 1. – Принцип кондуктометрического метода Проточная цитометрияЛазерная проточная цитометрия – более дорогостоящий метод по сравнению с импедансным, поскольку требует более дорогих реагентов, но он позволяет получать детальную картину морфологии клеток крови. Это лучший метод для определения лейкоцитарной пятикомпонентной формулы. Суть метода состоит в том, что поток образца крови проходит через лазерный луч. Измеряется поглощение луча, а рассеянный свет измеряется под разными углами для определения зернистости, диаметра и внутренней сложности клетки. Это фактически те же самые морфологические характеристики клетки, которые можно определить вручную с помощью микроскопа.  Рисунок 2. – Принцип проточной цитрометрии  Рисунок 3. – Анализ результатов проточной цитрометрии Флуоресцентная проточная цитометрияДобавление специальных флуоресцентных добавок позволяет расширить применение проточной цитометрии до возможности оценивать специфические популяции клеток. Флуоресцентные красители позволяют оценить соотношение ядро-плазма в каждой окрашенной клетке. Это используется для анализа тромбоцитов, зарождающихся эритроцитов и ретикулоцитов.  Рисунок 4. – Анализ результатов флуоресцентной проточной цитометрии Основные измеряемые параметры клеток кровиОбщий анализ крови: WBC - Общее количество лейкоцитов (х109/л) RBC - Общее количество эритроцитов (1012/л) HGB - Гемоглобин (г/л) HCT - Гематокрит (%, л/л) MCV - Средний объем эритроцита (фл) MCH - Среднее содержание гемоглобина в эритроците (пг) MCHC - Средняя концентрация гемоглобина в эритроците (%) RDW-CV - Ширина распределения эритроцитов по объему (фл) RTC – Относительное количество ретикулоцитов (%) PLT - Общее количество тромбоцитов (х109/л) NEUT - Относительное количество нейтрофилов (%) EOS - Относительно количество эозинофилов (%) BAS - Относительное количество базофилов (%) LYM - Относительное количество лимфоцитов (%) MON - Относительное количество моноцитов (%) PCT - Тромбокрит (%) ESR – СОЭ – скорость оседания эритроцитов (мм/ч) Анализ выполняется на гематологических анализаторах. Таблица 1. – Показатели переферической крови у взрослых (Приказы МЗ СССР №960 от 1974 г. и №1175 от 1979 г.)
Подсчёт тромбоцитов (на анализаторе и при микроскопии по Фонио)Тромбоциты – безъядерные клетки крови дисковидной формы размером 2 – 4 микрометра. Тромбоциты выполняют ангиотрофическую и адгезивно-агрегационную функции и принимают участие в процессах свертывания и фибринолиза, обеспечивают ретракцию (уплотнение) кровяного сгустка. Они способны переносить на своей мембране циркулирующие иммунные комплексы, поддерживать спазм сосудов. При активации тромбоциты приобретают сферическую форму и образуют специальные выросты (псевдоподии), с помощью которых они соединяются между собой (агрегируют) и прилипают к поврежденной стенке сосуда (способность к адгезии). Активированные тромбоциты выбрасывают содержимое своих гранул в кровяное русло: факторы свертывания, пероксидазу, серотонин, ионы кальция, АДФ, фактор Виллебранда, тромбоцитарный фибриноген, фактор роста тромбоцитов, которые участвуют в процессе свертывания. Анализ включает в себя определение следующих параметров: PLT -Общее количество тромбоцитов (х109/л) PDW - Ширина распределения тромбоцитов по объему (%) MPV - Средний объем тромбоцитов (фл) P-LCR -Количество гигантских ( ˃12 мкм) тромбоцитов (%) PCT -Тромбокрит (%) Тромбоциты по Фонио (х109/л) Анализ выполняется на гематологических анализаторах и с помощью микроскопа. Подсчет количества тромбоцитов осуществляется двумя методами: - на гематологическом анализаторе окрашенных специальным красителем тромбоцитов (оптический метод) - при световой микроскопии окрашенного мазка крови с использованием иммерсионного масла Подсчет ретикулоцитовКоличество ретикулоцитов в периферической крови является показателем активности эритропоэза, то есть отражает эритропоэтическую активность костного мозга. Анализ включает в себя определение 7 параметров: RET% - Относительное количество ретикулоцитов (%о) RET# -Абсолютное количество ретикулоцитов (х109/л) IRF% - Относительное количество незрелых ретикулоцитов (%) LFR% - Относительное количество зрелых ретикулоцитов (%) MFR% - Относительное количество средних ретикулоцитов (%) HFR% -Относительное количество больших ретикулоцитов (%) RET – He -Содержание гемоглобина в ретикулоците (пг) Анализ выполняется на гематологических анализаторах. Определение СОЭ Анализ включает в себя определение следующего параметра: СОЭ – скорость оседания эритроцитов (мм/ч). Анализ выполняется по методу Панченкова на анализаторе. Определение свободного гемоглобина в плазме У здоровых лиц в плазме содержится лишь незначительное (1—4 мг%) количество свободного гемоглобина. Это гемоглобин, выделившийся из закончивших свой жизненный цикл эритроцитов. Содержание свободного гемоглобина в плазме меняется в зависимости от интенсивности гемолиза и гемоглобинсвязывающей способности белков плазмы. Анализ включает в себя определение следующего параметра: Hb св. - Свободный гемоглобин (г/л) Анализ выполняется на анализаторе. Процедура проведения анализа крови с помощью анализатора кровиЧтобы провести анализ крови на гематологическом анализаторе, необходимо выполнить следующие этапы: Забор крови и смешивание её с соответствующим антикоагулянтом (ЭДТА). Включение анализатора (выполнение автоматических процедур перед началом работы: проверка, заполнение реагентами, измерение бланка). Установка пробирки с кровью в анализатор. Запуск измерения (кнопка START). Автоматический анализ пробы и выдача результатов на дисплей или принтер. При выполнении анализа на гематологическом анализаторе предпочтительно использовать венозную кровь. Взятие венозной крови лучше осуществлять, применяя специальные одноразовые системы с ЭДТА – «МОНОВЕТ». Это гарантирует отсутствие в образце посторонних примесей, а наличие антикоагулянта в оптимальной концентрации предотвращает образование фибриновых сгустков и агрегацию тромбоцитов. При взятии капиллярной крови оптимально использовать пробирки с ЭДТА – «МИКРОВЕТ». Нанесённый на внутреннюю поверхность пробирки мелкодисперсный порошок ЭДТА быстро растворяется в крови и надёжно блокирует процессы свертывания крови и активации тромбоцитов. Межгосударственный стандарт. Область применения стандартаМежгосударственным стандартом для метрологического обеспечения гематологических анализаторов является ГОСТ 8.627-2013 "Государственная система обеспечения единства измерений. Изделия медицинские диагностические in vitro, предназначенные для измерений величин в биологических пробах. Часть 1. Анализаторы гематологические. Методика поверки" (введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 22 ноября 2013 г. N 1750-ст). Настоящий стандарт распространяется на лабораторные гематологические анализаторы, в том числе закрытого типа (далее - анализаторы), предназначенные для измерения счетной концентрации эритроцитов и лейкоцитов кондуктометрическим методом, а также массовой концентрации гемоглобина спектрофотометрическим методом в крови с пределами допускаемой относительной погрешности ±15% и более при измерениях счетной концентрации эритроцитов и лейкоцитов и ±10% и более при измерениях массовой концентрации гемоглобина, и устанавливает методику первичной и периодической поверок. Интервал между поверками установлен при утверждении типа анализаторов. В Российской Федерации интервал между поверками анализаторов указан в свидетельстве об утверждении типа средств измерений. Определение метрологических характеристикПогрешность анализатора определяют, измеряя счетную концентрацию эритроцитов, лейкоцитов и массовой концентрации гемоглобина в пробах стандартных образцов состава форменных элементов крови "Гематологический контроль" ("норма", "патология"). Содержание аналитов в каждом из стандартных образцов определяют не менее трех раз. Последовательно выбирая в главном меню режимы определения счетной концентрации эритроцитов (RBC) и лейкоцитов (WBC) и массовой концентрации гемоглобина (HGB), выполняют операции согласно подпунктам меню анализатора. Результаты определения счетной концентрации эритроцитов (RBC) и лейкоцитов (WBC) и массовой концентрации гемоглобина (HGB) выводятся на экран анализатора и сохраняются в памяти анализатора. Последовательно меняя пробы стандартных образцов, определяют счетную концентрацию эритроцитов, лейкоцитов и массовой концентрации гемоглобина. Относительную погрешность счетной концентрации эритроцитов и лейкоцитов и массовой концентрации гемоглобина  , %, рассчитывают по формуле , (1)где  - результат измерения для i-го поверочного раствора;n - число измерений для i-го поверочного раствора (n=3);  - значение счетной концентрации эритроцитов и лейкоцитов, а также массовой концентрации гемоглобина, приведенные в паспорте стандартного образца состава форменных элементов крови "Гематологический контроль".Результат определения погрешности анализатора считают положительными, если полученные значения погрешности во всех точках поверки не превышают пределов допускаемой погрешности, установленных при утверждении типа и указанных в руководстве по эксплуатации анализаторов. Измерение погрешности результатовМетрологическое обеспечение лабораторных исследований представляет собой одну из важнейших проблем, решение которой могло бы обеспечить высокую точность и воспроизводимость результатов анализа, а следовательно, и повысить достоверность диагностических заключений, формируемых на основании этих результатов. Однако существует ряд обстоятельств, затрудняющих решение данной проблемы в полном объеме. Эти обстоятельства затрагивают различные стороны организации лабораторных исследований и требуют тщательного изучения. Полнота и точность знаний о процессах формирования погрешностей в информационно-измерительных системах для аналитических исследований связана не только с самой системой, измеряющей определенные показатели, но и с процессом измерения в целом. При этом в процесс измерения включаются доаналитический, аналитический и постаналитический этапы работы, так как на любом из них возможны ошибки. Поэтому, при анализе полной погрешности измерения и ее характеристик, необходимо учитывать в измерительном уравнении не только собственно само измерение, но и остальные факторы, влияющие на конечный результат. Таким образом, полная погрешность может быть получена при совокупном анализе предметной части исследования, метода исследования, аппаратной части и метода анализа результата. Причем, к предметной части исследования относится биофизические характеристики забираемого биосубстрата, включая процессы его формирования в организме пациента, методики подготовки пациента к исследованию, забору пробы, ее подготовки к исследованию, дозирование исследуемых и мерных средств, хранение и транспортировка образцов и т.д. Например, в доаналитическом этапе, общего анализа биопроб из периферической крови можно выделить следующие ошибки, не зависящие от лабораторных исследований, но искажающие конечный результат: положение тела, прием пищи перед забором крови, чрезмерно тугой жгут, наложенный на плечо, физическое или эмоциональное напряжение больного; влияние характера питания, качественный состав пищи; биологические ритмы; влияние принимаемых фармакологических препаратов; влияние физиотерапевтических процедур и рентгеновского облучения, алкоголя, наркоза, травм и хирургических вмешательств, приема наркотических препаратов; объект исследования (и взятый из него биосубстрат) может находиться в таких исходных условиях, при которых формировать биопробу непосредственно, без использования специальных приемов, нельзя. При заборе пробы на результат измерений могу оказать влияние неправильная венопункция, плазма с признаками гемолиза, неправильное соотношение кровь — антикоагулянт, примесь тканевой жидкости, наличие сгустков крови, присутствие гепарина. Так же возможны неправильное взвешивание и дозировка реактивов, использование реактивов с истекшим сроком годности, использование непригодного оборудования, перепутывание проб, неправильная регистрация результатов. Аналитический этап состоит из измерения необходимых параметров биопробы и их последующего анализа, т.е. свой вклад в погрешность вносят метод и аппаратная часть исследования. В общем случае суммарная погрешность складывается из погрешностей проведения технологических операций пробоподготовки и инструментальной погрешности анализатора. Для пробоподготовительных операций характерны погрешности связанные с первоначальной подготовкой и хранением биопробы: качеством реактивов и инструментов, временем доставки после отбора, обработки после получения, и т. п.; обусловленные характером подготовительных технологических операций на аналитическом этапе: дозированием исследуемой биопробы и реагентов, используемых на этом этапе, последовательности, продолжительности и качества выполнения операций, качества подготовки и заполнения измерительных реакционных объемов и т. д. Инструментальная погрешность складывается из ошибок, вносимых различными блоками и каскадами преобразования измеряемой физической величины в выходной сигнал, а также из погрешностей нормировки шкалы анализатора в терминах концентрации исследуемого компонента жидкости или кинетического параметра изучаемого процесса, сбоев в работе программного обеспечения и т. д. Погрешность на выходе сложного анализатора является линейной комбинацией погрешности отдельных блоков, осуществляющих преобразования измеренной величины, причем погрешность каждого последующего блока не зависит от функций преобразования результатов, получаемых в предыдущих блоках, а только от их производных в окрестностях точек номинальных значений. На постаналитическом этапе исследований главную роль играет человеческий фактор, т.е. возможны неточности при выписке и регистрации готовых анализов, а также в их трактовке. Устранение инструментальной погрешностиОсновные узлы анализатора — измерительные камеры (блок детекторов), аналоговая и цифровая (материнская) платы, блок питания. Измерительный сигнал с блока детекторов поступает на аналоговую плату, на которой происходит усиление сигнала и его аналоговая фильтрация, после чего сигнал передается на цифровую плату центрального процессора. На плате ЦПУ происходит преобразование аналогового сигнала в цифровой, после чего происходит выделение счетных импульсов, их дифференцирование по амплитуде и подсчет. «Слабым звеном» такой компоновки является связка Детектор-Аналоговая плата-ЦПУ в силу того, что сигнал с измерительных электродов представляет собой смесь из полезных и шумовых импульсов с очень низкой амплитудой. Данный метод прост в реализации, обладает достаточной точностью, однако имеет ряд недостатков, к главным из которых относятся: – наличие электрических помех, в результате чего амплитуда и форма счетных импульсов искажается; – форма клеток крови не является сферической, что приводит к искажению счетных импульсов; – возможен пропуск счетных импульсов; – возможно ложное срабатывание счетчика, когда за сигнал от клетки принимается сигнал от примесей в реагентах. С целью устранения указанных недостатков предлагается осуществлять классификацию измерительных сигналов по информативным признакам, для чего необходимо выбрать подходящую модель измерительных сигналов. С точки зрения применения в гематологическом анализаторе, наиболее подходящими являются признаки, во-первых, не требующие разработки новых технических средств для их измерения и, во-вторых, задача выбора которых не требовала большой априорной информации о сигналах. Для защиты от помех применяется экранирование кабелей, однако, полностью устранить влияние помех невозможно. С целью повышения точности классификации клеток крови предлагается дополнить блок подсчета клеток модулем анализа, который производит сравнение информативных признаков, выделенных из измерительных сигналов, с эталонными признаками. Данная задача легко реализуется в силу следующих факторов: – небольшое количество классов: от 3 до 7; – эталонные сигналы легко получить, поскольку формы клеток различных классов хорошо изучены; – измерительный сигнал — одномерный и прост в описании. В качестве модернизации предлагается усовершенствовать аналоговую плату, разместив в ней микропроцессорную систему обработки счетных импульсов. Это позволит исключить передачу аналогового измерительного сигнала, и проводить его предварительную обработку непосредственно после блока детектора. Изменив структурную схему прототипа с целью устранения одного из его недостатков: дополним аналоговую плату микропроцессорной системой, которая позволит, во-первых, сразу после усиления преобразовать аналоговый сигнал в цифровой, и, во-вторых, провести его цифровую предварительную обработку — выделение информативных признаков. Причем, алгоритм такой обработки может быть в принципе любым в силу возможностей микропроцессорной системы. Структурная схема модернизированного анализатора представлена на рисунке.  Рисунок 5. – Структурная схема модернизированного анализатора. Измерительный сигнал поступает на аналоговую плату, где происходит его усиление и сразу же поступает на вход микропроцессорной системы (МПС) предварительной обработки. Данная система работает как цифровой измеритель напряжения: происходит преобразование аналогового сигнала в двоичный код, однозначно описывающий амплитуду и длительность измерительных импульсов [1]. Здесь же может быть реализована функция удаления ложных помеховых импульсов. Далее сигнал поступает на плату центрального процессора, где происходит окончательная обработка сигнала и принятие решения о количестве и виде клеток крови в анализируемой пробе. Плата центрального процессора управляет работой всех систем анализатора. Измерительные камеры являются важнейшим узлом прибора, в них происходит формирование измерительного сигнала. Для измерения гемоглобина одна из камер снабжена оптическим модулем. В данной работе принцип измерения гемоглобина не рассматривается. ЗаключениеИсходя из вышесказанного, можно предложить два основных подхода к решению проблемы повышения надежности и точности лабораторных исследований: совершенствование методов и техники исследований, увеличение кратности исследований и оптимизация функции преобразования получаемых результатов с привлечением аппарата математической статистики и теории ошибок. Использованная литератураhttps://ru.wikipedia.org/wiki/Анализатор_гематологический https://findlab.ru/news/gematologicheskie-analizatory-ot-klinicheskogo-analiza-krovi-do-kletochnoj-morfologii/ ГОСТ 8.627-2013 — URL: https://docs.cntd.ru/document/1200108164 Наумов В.Ю., Муха Ю.П. МЕТРОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ГЕМАТОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ. — URL: http://attic.volgmed.ru/science/it/research/naumov.pdf Чуксин, А. А. Повышение точности классификации клеток крови в гематологическом анализаторе / А. А. Чуксин. — Текст: непосредственный // Молодой ученый. — 2019. — № 25 (263). — С. 144-146. — URL: https://moluch.ru/archive/263/60929/ Наумов В.Ю. Модели и метод метрологического анализа сложного информационно-измерительного комплекса для аналитических измерений в гематологии — диссертация / кандидат наук Наумов, Вадим Юрьевич — URL: https://www.dissercat.com/content/modeli-i-metod-metrologicheskogo-analiza-slozhnogo-informatsionno-izmeritelnogo-kompleksa-dl |
