尿液分析进展

朱忠勇

　　Urinalysis （尿分析），是当前国外普遍使用的一个新词，由 Urine 和 Analysis 二词组合构成，其含义相当于我国的尿常规检验。尿是一种容易获得的检验材料，其组成的变化不仅能反映泌尿生殖道的病变，而且不少全身性疾病可引起尿成分的变化。所以自古以来，验尿一起直被认为是一种重要的诊病手段。时至今日，尽管医学上发展了很多先进的查病方法，但尿分析的作用并未稍减。国外如美国、日本等都有尿分析的专著，有关尿分析方法的改进、标准化和自动化的报道也常见于各种医学刊物。笔者就近年来尿分析的重要进展，作一简要综述。

一、自动化试剂条技术的进展及评价

1 ．试剂条的新进展：

　　用自动化试剂条（ automated　reagent strips ）技术代替手工进行尿化学测定，已应用多年。由尿中的血红蛋白、亚硝酸盐和白细胞酯酶间接推算是否存在红细胞、细菌和白细胞的过筛价值及实用性，经过一阵犹豫和争论之后，现已为大多数临床及检验专家所接受。因为尽管尿中出现血红蛋白不一定同时存在红细胞、引起泌尿系感染的细菌并非都还原硝酸盐、尿中的淋巴细胞等也没有酯酶活性，但毕竟是少数。国外在 80 年代中期进行的大量对比研究表明，试条的过筛价值是无庸置疑的。至于令人头痛的尿中抗坏血酸的干扰问题，现已完全解决。新一代的试条在相关的试条垫块（ pad ）中，加了抗坏血酸氧化酶或碘盐以分解或氧化抗坏血酸；有的试条则另加一个测抗坏血酸的垫块作为对照。此外，有的试条还另加一个空白块，用于消除尿本身有深颜色时对结果的干扰。

　　目前大部分试条都加了一个含多电解质(poly-electrolyte) 试剂的，偏碱性并含有 pH 指示剂的垫块，用于测尿比重。所谓多电解质试剂，是一种多元羧酸，当尿中存在电解质时，其 pKa 降低，pH 下降，指示剂随之变色。该法在尿呈酸性时有一定准确性，但对碱性尿会有较大误差。因此有的厂家提出当尿液的 pH 大于 6.5 时 , 其比重要加 0.005 ，有的仪器已自动进行校正。与化学试验比较起来，测比重试条的准确性稍差。因此有些现代化尿分析仪，并不采用此法。例如 Bayer 公司的 Clinitek Atlas MT型全自动尿分析仪 , 采用的是折射计法。美国的国际远程图像系统 (international remote image　systems, 以下简称 IRIS) 尿分析仪，则采用谐振(harmonic oscillation) 原理测比重。其原理及方法是；将尿液引入一 U 形硼硅酸玻管中，该管的一端接一个振动传感器，另一端则绕着线圈。当线圈通过电流时，引起硼硅管振动，其振动频率由振动传感器加以检测。因为振动的频率取决于样品中的溶质浓度，即其频率的衰减与尿的比重成正比，在仪器上直接换算成比重。

2 ．自动化尿分析仪的改进：

　　试条法是通过化学反应产生的颜色变化进行测定的。早期是用肉眼观察颜色变化及深浅，并与一标准色板进行比较而作定性或半定量。这种方法目前在一些标本量少的单位和供个人使用的试条仍大量使用，但在大批量检查时显得效率太低，而且肉眼比色受主观因素的影响，精密度较差，人眼对颜色深度的微细差别往往不及仪器，因此灵敏度也较差。当前应用最广的是半自动尿分析仪，该仪器实质上是一台反射式光度计，经过改进，精密度及灵敏度不断提高，已成为当前国内外临床检验最常用的仪器之一。新式的仪器往往采用多个波长。有的用了寿命较长的发光二极管作为光源，有的多达十多个检测器，并配有功能齐全的电脑。最先进的全自动仪器，如 Supertron Clinitek Atlas 等，自动化程度很高。例如 Atlas 型仪器将 490 个试条连在一起，并卷成圆筒，置于仪器内；同时有一个可放50 个尿样的转盘和自动定量吸加液装置。测定时，将贴了条形码的尿样管排列于转盘上，启动仪器，转动着的试条筒使试条转至光路区，仪器即自动按顺序吸尿样加至每个试块，自动进行测定，荧屏显示结果及打印， 全部按程序自动进行， 无需人看管（ walkaway ）。该仪器还有一特制白色滤纸垫块，用于检测尿的颜色（最新的仪器已经能测定尿的浊度）。同时有校正仪器用的专用试条，测定中（配合质控液）可插入对仪器进行质控的试条。这种仪器除了效率高、测定项目多、污染少以外，最大的优点是加尿量及读取结果的时间一致而半自动仪器的试条靠手工浸尿液后再置入仪器中，易造成污染，且条件难以一致，往往影响结果。所以这种仪器的精密度和准确性都有大大提高。

　　关于试条的化学反应机理，像葡萄糖、蛋白、亚硝酸盐、酮体、白细胞酯酶、尿胆原和胆红素等，在一般教科书上都有介绍，在此只着重讲关于过氧化物酶作用的原理。其所以要特别强调这个酶，除了因为它在临床免疫、临床血液学、临床生化以及体液检验中广泛应用之外，更重要的是在国内发表的不少检验医学的文章（甚至少数教科书）中，对这一反应的原理作了错误的论述，必须予以澄清。有些文章说：“过氧化物酶催化过氧化氢放出的新生氧，氧化了联苯胺等而显色”是不准确的。可能是有的同志分不清过氧化氢酶和过氧化酶。过氧化氢酶（触酶）能催化过氧化氢放出新生氧，而过氧化物酶只是在有供氢（电子）体的情况下，催化供氢体脱氢（氧化），同时使过氧化还原为水，试看以下反应：

触酶

过氧化氢酶：H 2 O 2 -H 2 2H 2 O-O 2

　　上式表明，过氧化氢酶实际上是使一分子 H 2 O 2 脱氢（氧化），而另一分子 H 2 O 2 加氢（还原）成水，同时放出氧（新生氧）。

AH 2 -H 2 O 2

A-2H 2 O . 过氧化酶（无色） （有色）

　　上式中的 AH 2 是一种供氢（电子）体，通常是一类苯胺或酚，如联苯胺、 4- 氯 -1- 萘酚等。其本身不含发色基团，故无色。当其脱氢后，分子结构发生了变化，出现了色基（例如醌式结构： 或） 从而显色。事实上在此反应中，如仅有过氧化氢而无供氢体，反应就不能进行：并且反应的结果是生成氧化了的供氢体和水，不产生“新生氧”。这在一些生化和免疫组织化学教科书上都已有说明，可有些检验的文章至今仍在重复错误的说法。

二、尿沉渣检查的标准化和自动化

　　现代化的尿分析仪对红、白细胞和细菌的检测是靠化学试验间接（推测）求得的，特异性都不太强。试条也不能检出管型、上皮细胞、滴虫、精子、结晶等等。当检查结果有疑问时，仪器往往给出警示信号，提示要进行镜检确定。目前，不管多么先进的尿分析仪，都不能完全取代尿沉渣的显微镜检查，只能起初筛作用。

　　关于何种情况下需要进行镜检，美国临床检验标准委员会 (NCCLS) 提出了三条： (1) 医师提出要求。（ 2 ）由于病人的疾病、病情或其它检查结果而要求。（ 3 ）尿的任何一项物理、化学检查结果不正常。

　　我国丛玉隆等也提出过类似的几条。

1 ．镜检方法的标准化：

　　尿沉渣镜检，首先遇到的问题是方法如何统一。例如，取多少尿离心；离心力、离心时间；最后留下多少沉淀尿液，取多少用于镜检；加盖片时，盖片的面积、显微镜放大倍率，高倍镜物镜头的直径（高倍视野的面积），观察多少视野以及报告方式等等，目前国内外很不一致。例如，NCCLS 的 GP66-T 指南（ 1992 ）规定：取尿 12ml 离心，相对离心力（ RCF ） 400 × g ，离心 5 分钟，弃上清后留下 0.2ml( 用一种特制的带尖头的离心管，倾去上清后，恰好剩下 0.2ml) ，吸取 20ul ，加于载玻片上，加 22mm 2 的盖片，根据高镜头直径算出高倍视野面积，最后以每亳升尿中的细胞数报告。而日本临床检验标准委员会（ JCCLS ）指南 GP1 － P2 （ 1995 ）则规定为：取尿 10ml ，用水平离心机离心， RCF 为 500 × g ，离心5 分钟，留下 0.2ml ，取 15ul 沉渣加盖 18mm 2 盖片，用 10 ×目镜和 40 ×物镜（每视野面积为 0.196mm 2 ） ,结果以每高倍视野（ HPF ）细胞数或每低倍视野（ LPF ）管型数报告。

　　我国的《全国临床检验操作规程》第二版的规定，除了离心速度为 1500r/mim ，最后取沉渣液 20ul 镜检外，其余与 JCCLS 基本相同。由此可见，各国在这些基本条件方面存在相当大的差别。为了使尿沉渣镜检定量化和标准化，国外已推出不少商品化的专用装置。这些装置的主要部分是在一个特制玻片或塑料片上安置几个半封闭的，有固定面积和深度并有刻度区的计数室每片可多至 10 个，（各种装置计算室的设计略有差别，但大同小异）。

　　报道较多的有 Kova ,UNI-Slide,Count-10,UriSystem 和 Whale T- 系统等。我国引进的“尿沉渣定量分析板”（ Fast Read-10 系统）也属此类，《全国临床检验操作规程》有详细介绍。近年来，由 DiaSys仪器公司研制的尿沉渣半自动检测系统，是一种设计巧妙、操作方便的尿沉渣定量分析仪。它将离心后混匀的尿自动吸入一特制的具有固定体积和分格刻度的透明玻璃板中，在显微镜下对沉淀物进行计数后，再自动抽走尿液，自动清洗后再吸下一份标本检测。最近该公司又加了一个带有显微摄像系统和显示器. . . →的电脑工作站， (R/S 2003 型 ) 使镜下的沉渣形态更好看，是一种十分有推广应用前景的仪器。相信随着这些装置的推广，一定会使尿沉渣镜检方法逐步统一起来，至少在一个国家或地区达到标准化。当前尿沉渣都倾向于用 Sternheimer 和Stern-heime-Malbin(SM) 染色检查。经染色后，各种细胞、管型及真菌等更易辩认

2 ．尿沉渣分析自动化：

　　尿沉渣分析自动化的研究由来已久，难度较大，近年来已取得重大进展。目前已有两种类型的自动化仪器问世： IRIS TM 和 UF － 100型。两种仪器的设计思路完全不同。 IRIS 实际上是一台带图像分析装置的电视显微镜，称为自动智能显微镜 (automated intelligent microscopy, 简称 AIM) 。它由频闪 (strobe) 光源灯， 相聚光镜 (phase　condenser), 装在固定台上的流动样品池， 10 ×和40 ×镜头可转动的物镜以及彩色摄像机等组成一个工作站（ workstation ）。不离心的尿样经过染色，引入流动池后，进入显微镜光路，由电视屏进行观察、分类、电脑分析记录、打印结果等。这种仪器 80 年代初即已上市，但至今推广有限。

　　UF － 100 是日本东亚公司最新推出的，按流式细胞仪原理设计的一种新型尿沉渣分析仪。该仪器所用尿液也不需离心，但要经荧光染色。尿经液流聚焦使有形成分有序地吸入测定管道后，同时检测电阻抗（类似血液分析仪的阻抗法，用以测定有型物数目及大小），激光照射后发射的荧光强度和在前向角测定的散射激光强度以及脉冲时间，再用电脑加以综合分析，在屏幕上显示各种散点图和直方图并打印出结果和图形。由于各种细胞、管型、细菌等的大小、形状、内部结构和结合荧光染料的多少不同，故可加以区分。该仪器还可以同时测定电导率，用以间接推算比重。值一提的是，仪器可检测一般不为检验人员所注意的细菌；同时还可将红细胞分为均一型、不均一型和混合型，对鉴别红细胞来源 ( 肾小球、肾小管或是下泌尿道 ) 有参考价值。以往这种检查要用相差显微镜，而且主观影响较大。但这种仪器不能准确区分管型的类型，也不能区分滴虫和结晶。对少数特殊细胞如移行上皮细胞、肿瘤细胞等的鉴别有困难。因此，目前它依然是一种过筛仪器，还不能完全取代人工镜检。

三、尿分析的质量保证和质控

　　与血液及生化检验比较起来，尿分析的质量保证和质控难度较大。除了方法未标准化和各试条、仪器生产厂家每种试条的灵敏度、定值标准等相互有差异以外，尿标本的留取、收集、运送、保存、前处理等环节多，往往难于控制。例如尿的化学检查和沉渣检查，要求留尿后在常温下不超过 2 小时。除了检验室本身以外，还要临床科室留取新鲜尿并及时送到检验室。这在有些地方很难做到。对试条的质控，相对比较简单。目前试剂、仪器和尿沉渣定量检测板生产厂家，大都提供配套的用于试条质控的质控液，有的是片剂或粉剂，用前加水溶解。另外还有供仪器校正用的色板，校正带等，可按说明书进行仪器的检查校正。

　　台湾在 1987 和 1990 年所进行的两次全省性尿分析室间质控中（ 1987 年参加者 83 个单位， 1990 年为 135个单位），采用了 Hycor Biomedical 公司生产的Kova-Trol assays 系统作为质控物。该质控物包括了所有化学试验（含比重）和沉渣有形成分如红、白细胞，各种管型和结晶等，并按异常的程度不同分为I 、 II 、 III 三个等级。参加者都用了试条法（多数为 Ames 试条），包括肉眼比色（少数）和仪器测定。

　　尿沉渣有用 Kova 系统作定量检查和普通玻片直接镜检两种。结果两次调查试条法各项化学检查结果十分接近。与标准（对照）符合率多数在 90% 以上，仅比重一项相差稍大，沉渣检查如用 Kova 系统相互相差较小。但用普通玻片法镜检者结果相互之间相差很大。表明尿沉渣检查如不标准化，其可比性差。此一问题国内急待解决。