用于确定白血细胞计数的方法和装置的制造方法

用于确定白血细胞计数的方法和装置的制造方法
【专利说明】用于确定白血细胞计数的方法和装置
[0001] 相关专利申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2012年7月5日提交的美国临时专利申请No. 61/668, 377的优先权 的权益。本申请还设及美国专利No. 6, 744, 245。W上提交文档中的每一者的内容均W引用 方式并入本文。
【背景技术】
[0003] 本发明的实施例整体设及医学诊断领域，且更具体地讲，涵盖无需使红血细胞 (RBC)裂解并且无需进行重叠校正而生成白血细胞（WBC)计数的方法和设备。
[0004] 用于确定患者健康状况的常见医学检验为全血细胞计数（CBC)，其确定每单位体 积患者血液的各种类型血细胞的数量。所计数的一种类型的血细胞为白血细胞。
[0005] 白血细胞，又称为白血球，是由免疫系统释放W对抗感染并且对体内的外来物质 作出响应的细胞。存在多种类型的白血细胞，包括嗜中性粒细胞、嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒 细胞、淋己细胞和单核细胞。该些细胞一般根据它们吸收的染色剂的类型进行命名。
[0006] 在健康成人体内，白血细胞构成血细胞的约1%，其对应于每微升血液4X 103个至 1X104个细胞。从该范围偏离可能指示疾病状态。一些疾病，诸如白血病或感染，导致白细 胞增多，即白血细胞计数上升。一些疾病导致白细胞减少，即白血细胞计数下降。该些疾病 包括病毒性感染或骨髓障碍。
[0007] 另一种血细胞类型为网织红细胞。网织红细胞是未成熟的红血细胞。网织红细胞 包括核糖核酸（RNA)的网状组织，在所述细胞成熟为红血细胞时核糖核酸会消失。通常，网 织红细胞占成人体内红血细胞的0. 5% -1. 5%。网织红细胞的数量可由于例如受伤处的失 血、或例如某些类型的贫血中的红血细胞破坏而增加。低网织红细胞计数可能是其他类型 的贫血、暴露于福射、或影响骨髓的某些药物所导致的。
[000引示例性的目前使用的血液学分析仪利用流动池（flow cell)对血样进行计数和表 征。该些设备包括多个样本处理模块，该些模块为用于选择性地识别样品中的血细胞的程 序。例如，网织红细胞模块能够对红血细胞和网织红细胞进行计数。
[0009] 然而，当患者的白血细胞计数显著升高时，要获得准确的WBC计数可能存在问题。 在该些情况下，由于白血细胞重叠，所W血液学分析仪通常使用的基于阻抗的WBC计数模 块难W直接区分各个白血细胞。当某一细胞类型的浓度足够高W使得分析仪无法区分个体 细胞并且将两个或更多个细胞计为一个细胞时，会出现重叠问题。重叠校正将影响所有WBC 计数，但对浓度增大的WBC具有较大影响。如果不进行校正，结果是白血细胞浓度可能被低 估。现有方法尝试在算法上校正该些问题W便对重叠进行调整。
[0010] 因此，尽管WBC计数系统和方法当前可供使用，并且能向对它们有需求的患者提 供实际益处，但仍可取得多种进展W提供用于评估个体中的WBC状态的改进设备和方法。 本发明的实施例提供了解决该些问题的方案，因此对该些尚未解决的需求中的至少一些提 供了解答。

【发明内容】

[0011] 本发明的实施例提供用于分析个体中的白血细胞条件或参数的改进技术。此类技 术可W采用除体积电导率散射（VC巧参数之外的全血细胞计数（CBC)参数的各种组合，W 便提供评估患者或普通人群中的个体的WBC条件的可靠筛选方法。例如，诊断系统和方法 可提供关于个体是具有正常的WBC计数或参数、还是具有异常的WBC计数或参数的早期准 确预测。此类WBC分析技术可设及使用血液学分析仪的网织红细胞模块来计算某些RBC量 度。
[0012] 可使用被装配为获得多个光角度检测参数的血液学系统，诸如贝克曼库尔特公司 炬eckman Coulter)的 UniCel? 〇址? 800 细胞分析系统（UniCel? 〇址? 800 Cellular Analysis System),对从接受内科医生治疗的患者取得的血样进行评价。通过采用本文公 开的技术，血液病理学家和临床医生可W更好地预测每一位个体患者的疾病预后、评估将 来出现并发症的可能性，并且快速准确地定制为患者提供的疗法。
[0013] 化H 800血液学分析仪能够直接识别指示血液组分类型（诸如白血细胞、红血细 胞和血小板）的形态特征。如本文别处所讨论，该技术同时收集有关与细胞形态或某些细 胞事件直接相关的各种参数的数据。在分析细胞组分时，可将该些组分绘制成直方图，同时 它们的位置由各种参数限定。例如，由于不同的血细胞类型可能具有不同的特征，因此它们 可被绘制或分割在直方图的不同区域中，从而形成细胞群体。可使用每个群体中的事件数 来生成计数。除此类计数之外，可分别地计算各种形态学参数（体积、电导率，W及五个光 散射角度）中每一者的多个点的平均值和标准偏差值。因此，生成了与细胞事件直接相关 的大量数据。该种信息可称为VCS数据，其不但可W在仪器的屏幕上查看，还可W被自动地 导出为Excel文件。本发明的实施例可包括通过如下方式评价来自个体的生物样品；获得 设及任选地与CBC数据结合的VCS数据的生物样品分布（profile)，W及基于所述数据将诸 如WBC计数或WBC值的WBC参数指定给生物样品。某些实施例还可W包括输出WBC计数。 该些步骤中的一个或多个可由血液学分析仪诸如贝克曼库尔特公司的UniCel'K化H? 800 细胞分析系统执行。
[0014] 本发明的实施例提供快速准确的WBC筛选结果。使用本文公开的方法，可W使用 从多参数细胞分析系统获得的信息来评价和预测个体中的WBC条件。如本文所公开，示例 性的细胞分析系统可同时测量诸如体积、电导率和/或多个光散射角度的参数。此类系统 提供高度的分辨率和灵敏度来执行细胞分析技术。在一些情况下，细胞分析系统检测= 个、四个、五个或更多个角范围的光散射。另外，细胞分析系统还可W检测与入射光成0° 至约r之间的角度的信号，该信号与称为轴向光损失的消光参数对应。作为非限制性例 子，贝克曼库尔特公司的UniCel'"'化H? 800细胞分析系统提供针对多个角度（例如，对于 AL2,介于0° -0. 5°之间；对于LALS，为约5. r ;对于LMALS，介于9° -19°之间；且对于 UMALS，介于20° -43°之间）的光散射检测数据。该些技术允许对具有异常WBC参数的患 者进行快速准确的诊断和治疗，尤其是在不易获得更现代的检验的情况下。
[0015] 此类血液学分析仪器能够在几秒内评价8, 000多个细胞，并且可W定量地评价细 胞体积、细胞质粒度、细胞核复杂度和内部密度等形态特征。可制定数值决策规则，并可使 用该规则来实施用于预测个体中的WBC条件状况或状态的策略。例如，WBC条件状况或状 态可能与个体的WBC计数相关联。在一些情况下，WBC条件或状况可指针对个体计算的WBC 计数。
[0016] 因此，本发明的实施例涵盖使用用于疾病分类的多参数模型来诊断或监测与WBC 相关联的病症的系统和方法。可通过将来自各种测量参数的信息加W组合来分析形态变化 的模式。因此，本发明的实施例非常适合用于分析WBC参数W评价血液疾病（如白血病）， 并且非常适合对与白血细胞计数升高或下降相关联的病症的进程和治疗进行监测。可使用 如本文所公开的WBC分析系统和方法来提供对接受白血病、感染（例如，病毒感染）和骨髓 障碍治疗的患者的治疗进展的指示。
[0017] 如本文所公开的示例性技术涵盖无需使红血细胞裂解并且无需进行重叠校正而 生成正确的白血细胞计数的方法和系统。在一个方面，本发明的实施例设及一种用于在白 血细胞计数较高时使用血液学分析仪的网织红细胞模块来测量白血细胞计数的方法。在一 个实施例中，所述方法包括W下步骤：在血液学分析仪中使血样暴露于光；使用血液学分 析仪测量多个散射角度处的散射量；使用计算机计算所述多个散射角度中的预定义散射角 度处的散射量；使用由计算机执行的算法确定从白血细胞群体分离的红血细胞（成熟红血 细胞和网织红细胞）群体；使用计算机响应于所述分离而确定网织红细胞和白血细胞的计 数。在一个实施例中，WBC区分开的群体可包括但并不是必须包括有核红血细胞。
[001引在另一个实施例中，所述多个散射角度中的预定义散射角度包括ALL、LALS和 MLS。在又一个实施例中，计算所述多个散射角度中的预定义散射角度处的散射量的步骤 包括计算LALS的对数。在一个实施例中，计算所述多个散射角度中的预定义散射角度处的 散射量的步骤包括计算LALS的对数和MLS的对数的总和。在另一个实施例中，细胞的透 明度通过A化测得。在又一个实施例中，对WBC的量进行计数的步骤包括计算W下关系： UWBC#Ee?c= RBC# GBcX ((WBC&NRBC)事件Ee"e/RBC事件 Eet J。在一个实施例中，确定 WBC 的量的 步骤包括计算W下关系；UWBC#Ee?c= URBC#gbcX (WBC&NRBC事件Eeticy(RBC事件Eetk + (WBC&NRBC) 事件化《c))。在另一个实施例中，所述方法还包括通过使用来自NRBC模块的NRBC%，根据W 下关系校正WBC计数的步骤；WBC#Ewk= UWBC# (1+NRBC%胃e)。在另一个实施例中，在 WBC群体不包括NRBC的情况下，对WBC的量进行计数的步骤包括计算W下关系；WBC#Ee?e = RBC#cbcX (WBC事件 Retie/RBC事件 Retie )。
[0019] 在另一个方面，本发明的实施例设及使用网织红细胞模块对白血细胞进行计数的 装置。在一个实施例中，所述装置包括血液学分析仪。在另一个实施例中，血液学分析仪包 括光源，所述光源在血液学分析仪中利用光对血样进行照射；和检测器阵列，所述检测器阵 列测量多个散射角度处的光散射的量；及与检测器阵列电连通的处理器，所述处理器连接 到血液学分析仪的检测器阵列；W及计算机，所述计算机计算所述多个散射角度中的预定 义散射角度处的散射量的对数；所述处理器使用聚类算法确定从白血细胞群体分离的红血 细胞（成熟红血细胞和网织红细胞）群体；所述处理器响应于所述分离而确定网织红细胞 和白血细胞的量。
[0020] 在所述装置的一个实施例中，所述多个散射角度中的预定义散射角度包括ALL、 LALS和MLS。在另一个实施例中，计算所述多个散射角度中的预定义散射角度处的散射量 的处理器计算LALS的对数。在又一个实施例中，计算所述多个散射角度中的预定义散射角 度处的散射量的处理器包括计算LALS的对数和MLS的对数的总和。在一个实施例中，体积 通过A化测得。在另一个实施例中，对WBC的量进行计数的处理器计算W下关系；UWBC馬e?e =RBC#cbcX (WBC&NRBC事件Ee"e/RBC事件EetJ。在另一个实施例中，对WBC的量进行计数的处理 器计算W下关系；UWBC#Ee?c= URBC#gbcX (WBC&NRBC事件Ee"cy(RBC事件Eetk+WBC&NRBC事件Eetw)。 在又一个实施例中，对WBC的量进行计数的处理器通过使用来自NRBC模块的NRBC%，根 据W下关系校正WBC计数；WBC#E6tk= UWBC#E6uy(l+NRBC%胃）。在另一个实施例中，在 WBC群体不包括NRBC的情况下，对WBC的量进行计数的步骤包括计算W下关系；WBC#Ee?e = RBC#cbcX (WBC事件 Retie/RBC事件 Retie )。
[0021] 在一个方面，本发明的实施例涵盖基于从个体的血液获得的生物样品来估计个体 中的白血细胞状态的自动化系统和方法。示例性系统可包括具有细胞询问区的光学元件、 被配置成朝细胞询问区递送生物样品的流体动力学聚焦料流的流动路径、被配置成测量生 物样品的逐个穿过细胞询问区的细胞的直流值C)阻抗的电极组件、被取向为将光束沿着 光束轴引导W照射生物样品的逐个穿过细胞询问区的细胞的光源，W及光学禪合到细胞询 问区W便测量由生物样品的被照射细胞散射并且透射穿过所述被照射细胞的光的光检测 组件。在一些情况下，光检测组件被配置成测量来自被照射细胞的在相对于光束轴的第一 范围内的第一传播光、来自被照射细胞的在相对于光束轴的第二角度范围内的第二传播 光，W及来自被照射细胞的沿着光束轴传播的轴向光，其中所述第二范围不同于所述第一 范围。在某些实施例中，所述系统被配置成将来自生物样品的细胞的DC阻抗、第一传播光、 第二传播光和轴向光测量结果的子集与对个体中的白血细胞状态的估计相关联。根据一 些实施例，对个体白血细胞状态的估计包括对白血细胞计数的估计。在某些情况下，DC阻 抗测量结果经由网织红细胞模块获得，并且所述系统被配置成将DC阻抗测量结果与对个 体白血细胞状态的估计相关联。任选地，所述子集的光测量结果可经由网织红细胞模块获 得，并且所述系统可被配置成将经由网织红细胞模块获得的光测量结果与对个体白血细胞 状态的估计相关联。在一些情况下，所述子集的光测量结果可经由网织红细胞模块获得，DC 阻抗测量结果也可经由网织红细胞模块获得，并且所述系统可被配置成将经由网织红细胞 模块获得的DC阻抗测量结果、经由网织红细胞模块获得的光测量结果、W及经由全血细胞 计数模块获得的红血细胞计数与对个体白血细胞状态的估计相关联。在一些情况下，所述 系统包括全血细胞计数模块。在一些情况下，经由网织红细胞模块获得的所述子集的光测 量结果可包括小角光散射（LAL巧测量结果、下中间角光散射（LMAL巧测量结果、上中间角 光散射扣MAL巧测量结果、或轴向光损失（ALL)测量结果。在一些情况下，生物样品为个体 的血样。在一些情况下，所述子集的光测量结果经由网织红细胞模块获得，DC阻抗测量结 果经由网织红细胞模块获得，并且所述系统被配置成将经由网织红细胞模块获得的DC阻 抗测量结果、经由网织红细胞模块获得的光测量结果、经由全血细胞计数模块获得的红血 细胞计数W及经由有核红血细胞（NRBC)模块获得的NRBC参数与对个体白血细胞状态的估 计相关联。
[0022] 在另一个方面，本发明的实施例涵盖基于从个体的血液获得的生物样品来估计个 体中的白血细胞状态的系统和方法。示例性方法可包括朝着光学元件的细胞询问区递送生 物样品的流体动力学聚焦料流；利用电极组件测量生物样品的逐个穿过细胞询问区的细胞 的电流值C)阻抗；利用具有轴线的电磁光束照射生物样品的逐个穿过细胞询问区的细胞； 利用光检测组件测量来自被照射细胞的在相对于光束轴的第一范围内的第一传播光；利用 光检测组件测量来自被照射细胞的在相对于光束轴的第二角度范围内的第二传播光，所述 第二范围不同于所述第一范围；利用光检测组件测量来自被照射细胞的沿着光束轴传播的 轴向光；W及将来自生物样品的细胞的DC阻抗、第一传播光、第二传播光和轴向光测量结 果的子集与估计的个体白血细胞状态相关联。
[0023] 在另一个方面，本发明的实施例涵盖评价来自个体的生物样品的方法，所述方法 设及获得生物样品的电流光传播数据分布、基于电流光传播数据分布将白血细胞状态指示 指定给生物样品，W及输出指定的白血细胞状态指示。
[0024] 在另一个方面，本发明的实施例涵盖基于从个体获得的生物样品来估计个体白血 细胞状态的自动化系统。示例性系统包括被配置成接纳并引导生物样品移动穿过孔的导 管、被配置成在生物样品移动穿过孔时发出穿过该生物样品的光并且收集关于所述光的散 射和吸收的数据的光散射和吸收测量设备，W及被配置成在生物样品移动穿过孔时使电流 通过该生物样品并且收集关于所述电流的数据的电流测量设备。在一些情况下，系统被配 置成将关于所述光的散射和吸收的数据和关于所述电流的数据与估计的个体白血细胞状 态相关联。
[0025] 在又一个方面，本发明的实施例涵盖基于从个体获得的生物样品来估计个体白血 细胞状态的自动化系统。示例性系统包括用于在生物样品穿过孔时获得该样品的光散射数 据、光吸收数据和电流数据的换能器，处理器W及存储介质。在一些情况下，存储介质具有 计算机应用程序，该计算机应用程序被配置成在被处理器执行时，导致所述系统使用光散 射数据、光吸收数据、电流数据或它们的组合来确定估计的个体白血细胞状态，W及从处理 器输出与估计的白血细胞状态相关的信息。
[0026] 在又一个方面，本发明的实施例涵盖基于从个体获得的生物样品来估计个体白血 细胞状态的自动化系统，其中所述系统包括用于在生物样品穿过孔时获得该样品的电流光 传播数据的换能器，处理器和存储介质。存储介质可包括计算机应用程序，该计算机应用程 序被配置成在被处理器执行时，导致所述系统使用电流光传播数据来确定估计的个体白血 细胞状态，W及从处理器输出与估计的白血细胞状态相关的信息。
[0027] 在又一个方面，本发明的实施例包括基于从个体获得的生物样品来识别个体是否 可能具有异常白血细胞状态的自动化系统。示例性系统可包括存储介质、处理器和换能器。 换能器可被配置成在生物样品穿过孔时获得该样品的光散射数据、光吸收数据和电流数 据。存储介质可包括计算机应用程序，该计算机应用程序被配置成在被处理器执行时，导致 所述系统使用基于光散射数据、光吸收数据或电流数据中的一种或多种量度的参数来确定 估计的个体白血细胞状态，W及从处理器输出与估计的个体白血细胞状态相关的白血细胞 信息。
[002引在另一个方面，本发明的实施例涵盖用于评价从个体获得的生物样品的系统和方 法。示例性方法可包括使生物样品穿过颗粒分析系统的孔，W及在生物样品穿过孔时获得 该样品的光散射数据、光吸收数据和电