尿液分析進展

朱忠勇

　　Urinalysis （尿分析），是當前國外普遍使用的一個新詞，由 Urine 和 Analysis 二詞組合構成，其含義相當于我國的尿常規檢驗。尿是一種容易獲得的檢驗材料，其組成的變化不僅能反映泌尿生殖道的病變，而且不少全身性疾病可引起尿成分的變化。所以自古以來，驗尿一起直被認為是一種重要的診病手段。時至今日，盡管醫學上發展了很多先進的查病方法，但尿分析的作用并未稍減。國外如美國、日本等都有尿分析的專著，有關尿分析方法的改進、標準化和自動化的報道也常見于各種醫學刊物。筆者就近年來尿分析的重要進展，作一簡要綜述。

一、自動化試劑條技術的進展及評價

1 ．試劑條的新進展：

　　用自動化試劑條（ automated　reagent strips ）技術代替手工進行尿化學測定，已應用多年。由尿中的血紅蛋白、亞硝酸鹽和白細胞酯酶間接推算是否存在紅細胞、細菌和白細胞的過篩價值及實用性，經過一陣猶豫和爭論之后，現已為大多數臨床及檢驗專家所接受。因為盡管尿中出現血紅蛋白不一定同時存在紅細胞、引起泌尿系感染的細菌并非都還原硝酸鹽、尿中的淋巴細胞等也沒有酯酶活性，但畢竟是少數。國外在 80 年代中期進行的大量對比研究表明，試條的過篩價值是無庸置疑的。至于令人頭痛的尿中抗壞血酸的干擾問題，現已完全解決。新一代的試條在相關的試條墊塊（ pad ）中，加了抗壞血酸氧化酶或碘鹽以分解或氧化抗壞血酸；有的試條則另加一個測抗壞血酸的墊塊作為對照。此外，有的試條還另加一個空白塊，用于消除尿本身有深顏色時對結果的干擾。

　　目前大部分試條都加了一個含多電解質(poly-electrolyte) 試劑的，偏堿性并含有 pH 指示劑的墊塊，用于測尿比重。所謂多電解質試劑，是一種多元羧酸，當尿中存在電解質時，其 pKa 降低，pH 下降，指示劑隨之變色。該法在尿呈酸性時有一定準確性，但對堿性尿會有較大誤差。因此有的廠家提出當尿液的 pH 大于 6.5 時 , 其比重要加 0.005 ，有的儀器已自動進行校正。與化學試驗比較起來，測比重試條的準確性稍差。因此有些現代化尿分析儀，并不采用此法。例如 Bayer 公司的 Clinitek Atlas MT型全自動尿分析儀 , 采用的是折射計法。美國的國際遠程圖像系統 (international remote image　systems, 以下簡稱 IRIS) 尿分析儀，則采用諧振(harmonic oscillation) 原理測比重。其原理及方法是；將尿液引入一 U 形硼硅酸玻管中，該管的一端接一個振動傳感器，另一端則繞著線圈。當線圈通過電流時，引起硼硅管振動，其振動頻率由振動傳感器加以檢測。因為振動的頻率取決于樣品中的溶質濃度，即其頻率的衰減與尿的比重成正比，在儀器上直接換算成比重。

2 ．自動化尿分析儀的改進：

　　試條法是通過化學反應產生的顏色變化進行測定的。早期是用肉眼觀察顏色變化及深淺，并與一標準色板進行比較而作定性或半定量。這種方法目前在一些標本量少的單位和供個人使用的試條仍大量使用，但在大批量檢查時顯得效率太低，而且肉眼比色受主觀因素的影響，精密度較差，人眼對顏色深度的微細差別往往不及儀器，因此靈敏度也較差。當前應用最廣的是半自動尿分析儀，該儀器實質上是一臺反射式光度計，經過改進，精密度及靈敏度不斷提高，已成為當前國內外臨床檢驗最常用的儀器之一。新式的儀器往往采用多個波長。有的用了壽命較長的發光二極管作為光源，有的多達十多個檢測器，并配有功能齊全的電腦。最先進的全自動儀器，如 Supertron Clinitek Atlas 等，自動化程度很高。例如 Atlas 型儀器將 490 個試條連在一起，并卷成圓筒，置于儀器內；同時有一個可放50 個尿樣的轉盤和自動定量吸加液裝置。測定時，將貼了條形碼的尿樣管排列于轉盤上，啟動儀器，轉動著的試條筒使試條轉至光路區，儀器即自動按順序吸尿樣加至每個試塊，自動進行測定，熒屏顯示結果及打印， 全部按程序自動進行， 無需人看管（ walkaway ）。該儀器還有一特制白色濾紙墊塊，用于檢測尿的顏色（最新的儀器已經能測定尿的濁度）。同時有校正儀器用的專用試條，測定中（配合質控液）可插入對儀器進行質控的試條。這種儀器除了效率高、測定項目多、污染少以外，最大的優點是加尿量及讀取結果的時間一致而半自動儀器的試條靠手工浸尿液后再置入儀器中，易造成污染，且條件難以一致，往往影響結果。所以這種儀器的精密度和準確性都有大大提高。

　　關于試條的化學反應機理，像葡萄糖、蛋白、亞硝酸鹽、酮體、白細胞酯酶、尿膽原和膽紅素等，在一般教科書上都有介紹，在此只著重講關于過氧化物酶作用的原理。其所以要特別強調這個酶，除了因為它在臨床免疫、臨床血液學、臨床生化以及體液檢驗中廣泛應用之外，更重要的是在國內發表的不少檢驗醫學的文章（甚至少數教科書）中，對這一反應的原理作了錯誤的論述，必須予以澄清。有些文章說：“過氧化物酶催化過氧化氫放出的新生氧，氧化了聯苯胺等而顯色”是不準確的。可能是有的同志分不清過氧化氫酶和過氧化酶。過氧化氫酶（觸酶）能催化過氧化氫放出新生氧，而過氧化物酶只是在有供氫（電子）體的情況下，催化供氫體脫氫（氧化），同時使過氧化還原為水，試看以下反應：

觸酶

過氧化氫酶：H 2 O 2 -H 2 2H 2 O-O 2

　　上式表明，過氧化氫酶實際上是使一分子 H 2 O 2 脫氫（氧化），而另一分子 H 2 O 2 加氫（還原）成水，同時放出氧（新生氧）。

AH 2 -H 2 O 2

A-2H 2 O . 過氧化酶（無色） （有色）

　　上式中的 AH 2 是一種供氫（電子）體，通常是一類苯胺或酚，如聯苯胺、 4- 氯 -1- 萘酚等。其本身不含發色基團，故無色。當其脫氫后，分子結構發生了變化，出現了色基（例如醌式結構： 或） 從而顯色。事實上在此反應中，如僅有過氧化氫而無供氫體，反應就不能進行：并且反應的結果是生成氧化了的供氫體和水，不產生“新生氧”。這在一些生化和免疫組織化學教科書上都已有說明，可有些檢驗的文章至今仍在重復錯誤的說法。

二、尿沉渣檢查的標準化和自動化

　　現代化的尿分析儀對紅、白細胞和細菌的檢測是靠化學試驗間接（推測）求得的，特異性都不太強。試條也不能檢出管型、上皮細胞、滴蟲、精子、結晶等等。當檢查結果有疑問時，儀器往往給出警示信號，提示要進行鏡檢確定。目前，不管多么先進的尿分析儀，都不能完全取代尿沉渣的顯微鏡檢查，只能起初篩作用。

　　關于何種情況下需要進行鏡檢，美國臨床檢驗標準委員會 (NCCLS) 提出了三條： (1) 醫師提出要求。（ 2 ）由于病人的疾病、病情或其它檢查結果而要求。（ 3 ）尿的任何一項物理、化學檢查結果不正常。

　　我國叢玉隆等也提出過類似的幾條。

1 ．鏡檢方法的標準化：

　　尿沉渣鏡檢，首先遇到的問題是方法如何統一。例如，取多少尿離心；離心力、離心時間；最后留下多少沉淀尿液，取多少用于鏡檢；加蓋片時，蓋片的面積、顯微鏡放大倍率，高倍鏡物鏡頭的直徑（高倍視野的面積），觀察多少視野以及報告方式等等，目前國內外很不一致。例如，NCCLS 的 GP66-T 指南（ 1992 ）規定：取尿 12ml 離心，相對離心力（ RCF ） 400 × g ，離心 5 分鐘，棄上清后留下 0.2ml( 用一種特制的帶尖頭的離心管，傾去上清后，恰好剩下 0.2ml) ，吸取 20ul ，加于載玻片上，加 22mm 2 的蓋片，根據高鏡頭直徑算出高倍視野面積，最后以每亳升尿中的細胞數報告。而日本臨床檢驗標準委員會（ JCCLS ）指南 GP1 － P2 （ 1995 ）則規定為：取尿 10ml ，用水平離心機離心， RCF 為 500 × g ，離心5 分鐘，留下 0.2ml ，取 15ul 沉渣加蓋 18mm 2 蓋片，用 10 ×目鏡和 40 ×物鏡（每視野面積為 0.196mm 2 ） ,結果以每高倍視野（ HPF ）細胞數或每低倍視野（ LPF ）管型數報告。

　　我國的《全國臨床檢驗操作規程》第二版的規定，除了離心速度為 1500r/mim ，最后取沉渣液 20ul 鏡檢外，其余與 JCCLS 基本相同。由此可見，各國在這些基本條件方面存在相當大的差別。為了使尿沉渣鏡檢定量化和標準化，國外已推出不少商品化的專用裝置。這些裝置的主要部分是在一個特制玻片或塑料片上安置幾個半封閉的，有固定面積和深度并有刻度區的計數室每片可多至 10 個，（各種裝置計算室的設計略有差別，但大同小異）。

　　報道較多的有 Kova ,UNI-Slide,Count-10,UriSystem 和 Whale T- 系統等。我國引進的“尿沉渣定量分析板”（ Fast Read-10 系統）也屬此類，《全國臨床檢驗操作規程》有詳細介紹。近年來，由 DiaSys儀器公司研制的尿沉渣半自動檢測系統，是一種設計巧妙、操作方便的尿沉渣定量分析儀。它將離心后混勻的尿自動吸入一特制的具有固定體積和分格刻度的透明玻璃板中，在顯微鏡下對沉淀物進行計數后，再自動抽走尿液，自動清洗后再吸下一份標本檢測。最近該公司又加了一個帶有顯微攝像系統和顯示器. . . →的電腦工作站， (R/S 2003 型 ) 使鏡下的沉渣形態更好看，是一種十分有推廣應用前景的儀器。相信隨著這些裝置的推廣，一定會使尿沉渣鏡檢方法逐步統一起來，至少在一個國家或地區達到標準化。當前尿沉渣都傾向于用 Sternheimer 和Stern-heime-Malbin(SM) 染色檢查。經染色后，各種細胞、管型及真菌等更易辯認

2 ．尿沉渣分析自動化：

　　尿沉渣分析自動化的研究由來已久，難度較大，近年來已取得重大進展。目前已有兩種類型的自動化儀器問世： IRIS TM 和 UF － 100型。兩種儀器的設計思路完全不同。 IRIS 實際上是一臺帶圖像分析裝置的電視顯微鏡，稱為自動智能顯微鏡 (automated intelligent microscopy, 簡稱 AIM) 。它由頻閃 (strobe) 光源燈， 相聚光鏡 (phase　condenser), 裝在固定臺上的流動樣品池， 10 ×和40 ×鏡頭可轉動的物鏡以及彩色攝像機等組成一個工作站（ workstation ）。不離心的尿樣經過染色，引入流動池后，進入顯微鏡光路，由電視屏進行觀察、分類、電腦分析記錄、打印結果等。這種儀器 80 年代初即已上市，但至今推廣有限。

　　UF － 100 是日本東亞公司最新推出的，按流式細胞儀原理設計的一種新型尿沉渣分析儀。該儀器所用尿液也不需離心，但要經熒光染色。尿經液流聚焦使有形成分有序地吸入測定管道后，同時檢測電阻抗（類似血液分析儀的阻抗法，用以測定有型物數目及大小），激光照射后發射的熒光強度和在前向角測定的散射激光強度以及脈沖時間，再用電腦加以綜合分析，在屏幕上顯示各種散點圖和直方圖并打印出結果和圖形。由于各種細胞、管型、細菌等的大小、形狀、內部結構和結合熒光染料的多少不同，故可加以區分。該儀器還可以同時測定電導率，用以間接推算比重。值一提的是，儀器可檢測一般不為檢驗人員所注意的細菌；同時還可將紅細胞分為均一型、不均一型和混合型，對鑒別紅細胞來源 ( 腎小球、腎小管或是下泌尿道 ) 有參考價值。以往這種檢查要用相差顯微鏡，而且主觀影響較大。但這種儀器不能準確區分管型的類型，也不能區分滴蟲和結晶。對少數特殊細胞如移行上皮細胞、腫瘤細胞等的鑒別有困難。因此，目前它依然是一種過篩儀器，還不能完全取代人工鏡檢。

三、尿分析的質量保證和質控

　　與血液及生化檢驗比較起來，尿分析的質量保證和質控難度較大。除了方法未標準化和各試條、儀器生產廠家每種試條的靈敏度、定值標準等相互有差異以外，尿標本的留取、收集、運送、保存、前處理等環節多，往往難于控制。例如尿的化學檢查和沉渣檢查，要求留尿后在常溫下不超過 2 小時。除了檢驗室本身以外，還要臨床科室留取新鮮尿并及時送到檢驗室。這在有些地方很難做到。對試條的質控，相對比較簡單。目前試劑、儀器和尿沉渣定量檢測板生產廠家，大都提供配套的用于試條質控的質控液，有的是片劑或粉劑，用前加水溶解。另外還有供儀器校正用的色板，校正帶等，可按說明書進行儀器的檢查校正。

　　臺灣在 1987 和 1990 年所進行的兩次全省性尿分析室間質控中（ 1987 年參加者 83 個單位， 1990 年為 135個單位），采用了 Hycor Biomedical 公司生產的Kova-Trol assays 系統作為質控物。該質控物包括了所有化學試驗（含比重）和沉渣有形成分如紅、白細胞，各種管型和結晶等，并按異常的程度不同分為I 、 II 、 III 三個等級。參加者都用了試條法（多數為 Ames 試條），包括肉眼比色（少數）和儀器測定。

　　尿沉渣有用 Kova 系統作定量檢查和普通玻片直接鏡檢兩種。結果兩次調查試條法各項化學檢查結果十分接近。與標準（對照）符合率多數在 90% 以上，僅比重一項相差稍大，沉渣檢查如用 Kova 系統相互相差較小。但用普通玻片法鏡檢者結果相互之間相差很大。表明尿沉渣檢查如不標準化，其可比性差。此一問題國內急待解決。