血库自动化：现状、问题和展望
1 血库工作的特点与现状
血库或输血科作为医院的辅助科室，在部分临床患者的诊治过程中起着至关重要的作用。特别是对于一些外科病患，能否及时有效地给予输血支持，决定着治疗的成败。然而在大多数非专业甚至专业人员的印象中，血库工作仅仅是鉴定ABO血型以及简单的配血，属于简单重复的技术工作。这一误解严重制约着现代血库的发展，导致在大多数临床医院中，血库的人员配备、设备购置以及技术发展得不到充分的重视。现代输血早已成为一门独立的学科，输血医学涉及移植、免疫、细胞、生理、生化等诸多学科，成为一门十分繁杂的综合学科。其主要的工作，除了为患者提供常规的配合型的血液及血液成分以外，还应该包括临床合理输血的指导，输血不良反应的处理，特殊细胞的采集、处理和治疗，与移植与疾病诊断相关的血型鉴定等。
目前国内大型医院普遍设立了输血科，然而大部分输血科的工作与以往的血库区别不大，多数输血科没有配备输血医生，缺乏现代输血科应有的复杂免疫血液学标本的检测能力。输血科的主要业务工作仍然是费时费力的人工血型鉴定、抗体筛查以及配血试验。繁琐细致的手工检测束缚了输血科的发展，血库检测的自动化将为输血科的发展提供机遇。
2 血库自动化的早期尝试及失败的原因
早在上世纪60年代，Lalezari及其同事发明了Polybrene方法，并试图对血库工作进行自动化改造[1]。然而最初的尝试并不成功，最终Polybrene方法仍然以手工操作的方式得到了推广[2]。直到目前，在输血检测领域，机器仍然无法完全替代手工操作，这和医院检验科形成了鲜明的对比。究其原因，可能有这样几点：1）输血科检测对准确性要求极高，千分之一甚至万分之一的差错率也无法被接受。2）输血相关检测主要是基于“血凝”原理而实现的，自动检测设备对血液凝集，特别是微小凝集、混合型凝集、假凝集等多种情况的准确判别还存在一定的困难。3）输血科检测样本的差异性较大，无论是血型检测还是血型抗体检测，均因患者的不同而存在极大的差异，导致机器检测常常无法获得最终结果，仍然需要手工操作做出最终判定。4）输血科检测中常规检测涉及的试剂较少，但扩展检测涉及大量不同的血型试剂盒细胞试剂，这些非常规的试剂往往质量无法保证，难以在自动化设备上加以应用。
3 血库自动化的现状
目前国内大型医院的输血科开始普遍使用自动化设备完成相对简单的ABO、Rh(D)定型试验，血型抗体筛选试验，以及交叉配血试验。在市场得到推广的自动化设备基于两种不同的方法：平板法和微柱凝集法。平板法又分为两种，以Olympus为代表的“梯形板法”；以Immucor产品为代表的“U型板法”。后者推出了一系列自动化仪器，包括1998年推出的Dias，1999年推出ABS2000，2004年推出Galileo工作站，2007年推出Echo工作站，2010年推出NEO工作站。以微柱凝集法为基础的自动化设备，其代表有：ORTHO公司的“AUTOVUE”和“PROVUE”以及戴安娜公司推出的“Wadiana”和“ERYTRA”工作站等。另外，曾出现通过基于微量板法的“磁化红细胞”方法[3]，可免除离心过程，实现快速检测。该方法最终并没有成功地在临床推广，成本较高可能是该方法难以推广的主要原因。
以上自动化设备的检测原理，均建立在“血凝试验”的基础之上。究其成功的原因，这些自动化设备都利用了特殊的载体（微量板或凝胶板）将红细胞凝集形态转化为自动化设备比较容易判别的形式。微量板法是将红细胞平铺于微孔底部为阳性结果，而用细胞沉降至微孔底部形成集中的圆点作为阴性结果。微柱凝集法是将红细胞滞留在微柱上端或中部为阳性结果，而红细胞沉降至微柱底部为阴性结果。即使如此，一些自动化设备仍然需要将检测结果拍成图像，供肉眼判别和保存。
血库自动化设备成功的另一个原因，源自血库检测工作的特点，即约98%的患者均不存在不规则血型抗体[4-6]，而血型出现异常的患者更是低于1/1000[7]。因此绝大部分的患者的血型及血型抗体检测均为“正常型”，可以由自动化设备给出正确的结果。一台全自动血型仪的检测速度大约相当于3~4个熟练技术人员手工操作[8]，因此有效降低了输血科检测中人工操作的强度，减少了操作误差，受到了医院血库，特别是大型医院输血科的普遍欢迎。在近10年中，血库自动化设备的普及率大大提高。
4 目前存在的问题
血库自动化设备目前仍存在许多问题，在检测中常常出现无法判定的情况，导致仪器无法自动得出结果。这种情况在血型检测中的出现率可达0.3%~2%[8,9]。在临床配血阳性标本中，全自动方法与手工法比较，假阳性率可增高10%左右[10]，这体现出目前血库自动化检测设备在处理复杂标本时仍存在明显不足。全自动设备对患者标本也比较“挑剔”，标本量较少或抗凝不完全等情况均会导致检测失败。更为严重的是，对于那些有临床意义的弱阳性结果会出现一定量的漏检。
血库使用全自动设备还带来了另一个负面影响，血库工作越来越依赖于自动化设备，技术人员手工法检测能力呈下降趋势。甚至像“手工抗球蛋白试验”这种可以作为金标准的经典检测方法，在许多应用自动化设备的血库中已无法实现，原因是缺乏相应试剂或是缺乏熟练的操作人员。无论是微柱凝集法还是微量板法，均无法区分盐水介质反应性抗体和非盐水介质反应性抗体。仅靠自动化设备得到的结果，获得的信息量将少于手工操作。因此保留血库工作人员手工操作能力，便成为引进自动化设备后血库必须考虑的问题。
5 分子检测的应用
分子检测技术的飞速发展，为血库检测带来了新的挑战和机遇。目前已经应用于血库工作的分子技术包括“多重PCR抗原检测技术”和高通量“芯片抗原检测技术”。目前两种技术均已应用于相对稀有的红细胞抗原的检测[11-13]，前者可以通过“Pool”技术提高检测通量，降低成本，适用于采供血机构筛选临床需要的稀有血型血液；后者能够一次性检测多种不同的抗原，可用于长期输血或有其它特殊需要的患者的稀有血型检测，也可应用于采供血系统对稀有血型献血者进行的筛选。这些技术目前在我国还没有大规模应用于临床，主要的问题是操作要求较高，成本问题也是瓶颈因素。然而随着临床输血水平的提升，患者抗体检出率不断提高，扩展的“血型同型输注”将成为今后的发展方向。由于高通量，大规模分子检测能部分弥补分子检测复杂、耗时的缺陷，另外稀有抗原相应抗体十分稀有和昂贵，使得分子检测显示出其存在的意义。随着临床对ABO、Rh(D)血型以外的特殊血型血液的需求量增加，大规模扩展的血型筛选必将成为未来的趋势。近期快速发展二代测序技术[14,15]，使得全基因组测序变得越来越快速和廉价。目前国际上人类全基因组测序成本，已经下降到1000美元附近。鉴于全基因组测序在医疗诊治等方面可能具有的巨大意义，个体化全基因组测序有望在不远的将来成为可能。这种可能性将对血型检测的未来产生巨大的影响，人类所有血型的信息将有可能作为全基因组测序的副产物，而轻易获得。
6 血型及血型抗体检测的未来
由于成本的低廉，检测方法的简便，检测结果的准确等优点，在ABO、Rh(D)血型鉴定方面，血清学技术在相当长的一段时间内，仍将作为主流技术而存在。基于芯片或测序的分子技术，将在稀有血型献血者筛选，以及需要个性化治疗的输血患者中得到应用。得益于全基因组测序技术，以及目前在不同人群中血型基因多态性的大量研究，人类血型定型在不久的将来，有可能成为一种信息检索、校对工作，而非实验室检测工作。
然而在血型抗体的检测方面，目前使用的血清学方法还很难被取代。虽然分子生物学检测技术可以在一定程度上实现“扩展的同型输血”，理论上可以避免血型免疫反应的发生。但出于安全考虑，抗体筛选和配血技术将很难被分子生物学技术所完全取代，毕竟血清学检测比分子生物学检测更接近输血患者体内的情况。然而受限于红细胞试剂保存时间短，特殊血型的试剂红细胞难以获得等因素，目前开展血型不规则抗体鉴定的血库十分稀少。大多数不规则抗体的检测工作均由专业实验室完成，这使得部分患者得不到及时的输血治疗，也使得血库技术水平得不到提高。未来的血型抗体检测技术需要着重解决对新鲜试剂红细胞的过度依赖问题。可能会通过微量化以及红细胞长期保存技术，跨过这一难题，从而逐渐淘汰目前的抗体检测技术。比较有希望的抗体检测新技术有：“细胞芯片技术”和“微流控技术”。这两项技术的共同特点是微量、可使用冻干的红细胞、较容易实现高通量检测以及结果的自动化判读。一旦这一技术开发成熟，将很大程度上促进血库中抗体筛选及鉴定工作的水平，并使血库真正全面走上自动化检测的道路。
无论未来的发展前景如何，血库检测中手工操作在可预见的未来将不会被彻底淘汰。对于血型检测、血型抗体检测以及配血中遇到的各种疑难问题，仍然需要通过灵活的手工操作加以解决。如果未来能生产出真正意义上的“万能血型”血液，血库中所有的血型检测盒血型抗体检测、配血试验将会被彻底淘汰。然而“万能血型”血液的生产，远比想象的要困难的多，在可预见的未来，人类还无法生产这种“万能”血液来替代献血者捐献的血液。因此，血库检测也无法实现完全的自动化。
