- 微電子所在全血細胞計數即時診斷（POCT）領域取得重要進展
- 來源：重點實驗室 張文昌、張康瑋 發表于 2023/1/10
全血細胞計數作為臨床檢驗領域中常用的血液檢驗項目之一，可實現對血液中白細胞、紅細胞和血小板等細胞子類的識別與計數，在血細胞形態或濃度異常相關疾病的診斷及療效評估中具有重要的作用。基于全血細胞計數的現場診斷/即時診斷（POCT）有望超越醫院和檢驗中心等傳統醫療場所，進入家庭及采樣現場，實現個體化健康管理、慢性病管理的疾病檢測模式，在推動公共健康管理、智能家庭醫療、“互聯網+”智能醫療等方面具有重大應用潛力。
微電子所微電子實驗室劉明院士團隊聯合鄭州大學、鄭大一附院、北醫三院等多家機構，利用“動態成像、多幀分析”方法，探索出一種全新的基于智能手機的無標記即時檢測方法和小型化血細胞計數系統。針對“流動”成像中細胞沉降導致樣本濃度異于原始樣本濃度、非球形細胞隨機翻轉導致單幀誤識兩個挑戰，提出單細胞定點旋轉及多幀形態學關聯分析方法，提高細胞的識別、計數準確率。
在微流控芯片方面，團隊利用交錯擠壓結構實現細胞單層直線排列，提出基于縮/擴結構的單細胞定點翻轉，仿真分析了寬流速范圍內（出口平均流速50~2000 μm/s）芯片功能的有效性及穩定性。在單細胞識別、計數方面，團隊基于軌跡跟蹤的多角度形態學關聯分析方法，成功將單細胞識別平均精度由0.8622提升至0.9934，可有效剔除細胞重疊、聚團導致的誤識、漏識。在系統性能層面，實現測試通量約為8000個細胞/分鐘，樣本濃度一致性極限時長可達1小時。在臨床樣本檢測靈敏度及特異性方面，該研究開展了10例雙盲測試及75例臨床患者的大規模樣本分析驗證。結果表明，POCT設備與臨床用檢驗設備（血球儀）的細胞子類計數結果高度一致（R2>0.98），充分驗證了該方法的可行性及POCT設備在血細胞濃度異常現場診斷方面的應用潛力。
相關研究成果以“Fully integrated point-of-care blood cell count using multi-frame morphology analysis”為題在生物電子領域頂級期刊《生物傳感器與生物電子學》（Biosensors and Bioelectronics）上在線發表。微電子所副研究員張文昌為作者及通訊作者，鄭州大學第一附屬醫院李婭副主任醫師及陳冰博士為共同作者，鄭州大學楊瀟楠教授和美國賓夕法尼亞州立大學管偉華教授為共同通訊作者。
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.bios.2022.115012
圖1微流控芯片、系統結構圖及工作流程
圖2 細胞成像及跟蹤識別結果
圖3 臨床實驗結果
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