即时即地检验技术与应用

**篇 概论 　　**章 POCT的概念 　　即时即地检验（point of care testing，POCT）是体外诊断（in vitro diagnostics，IVD）行业中发展*快、*具潜力的领域之一。它的发展顺应了“大健康”理念，促进了“以患者为中心”体系的建立。在分级诊疗、远程医疗、移动医疗、共享医疗等新的医疗模式之下，POCT迎来了前所未有的机遇。POCT在急诊急救、基层医疗、健康管理、疫情防控、军事救援等各类场景中均有用武之地。随着技术的发展和进步，POCT对技术集成和创新的要求也在不断提高。从简单的胶体金试纸条到高端的核酸检测POCT设备、智能的可穿戴产品，POCT正以全新的面目刷新着人们对它的认知。 　　**节 POCT的定义和特点 　　POCT指在采样现场进行的、利用便携式分析仪器及配套试剂快速得到结果的检测方式。POCT包括三个要素：一是时间，“即时”检测，即快速出具结果；二是空间，“即地”检测，将试剂盒和一些便携设备运送到患者身边，在采样现场就可进行检测；三是操作者，POCT的操作者可以是非专业检验师，甚至是被检测对象本人。 　　POCT在发展初期曾有过许多名称，如床旁检验（bedside testing）、家庭检验（home use testing）、实验室外检验（extra-laboratory testing）、医学诊所检验（physicians office testing）等。1995年3月，美国临床实验室标准化委员会（National Committee for Clinical Laboratory Standards，NCCLS）发布AST2-P文件，即《床边体外诊断检验导则》（Point-of-Care in vitro Diagnostic Testing：Proposed Guideline），首次明确了POCT的概念，并对POCT进行了规范。如今，POCT已成为医学检验和公共健康等领域普遍使用的术语。 　　与传统的实验室检测相比（表1-1），POCT优势在于：①省去标本复杂的预处理程序和时间，显著缩短周转时间（turn-around time，TAT）；②仪器小型便捷，适用于家庭、医院、救护车、海关、灾害救援现场等多种应用场景；③标本微量，甚至不需要标本；④操作简单，普通人员经过简单培训或阅读说明书亦可操作；⑤较低的资源占用（包括患者的住院时间、医护人员的占用时间等），综合使用成本低。 　　表1-1 传统实验室检测与POCT的比较 　　第二节 POCT的技术平台 　　（一）POCT技术发展历程 　　传说在公元前1500年左右，有人用含糖尿液可吸引蚂蚁来发现糖尿病，此类方法被认为是POCT的早期雏形。1957年，Edmonds以干化学纸片检测血糖及尿糖，由于操作简便快速，这一方法很快被扩展到许多项目，并得以商品化。1995年7月，美国临床化学学会（American Association for Clinical Chemistry，AACC）年会上首次开辟了POCT展区，这些移动便捷、操作简单、结果可靠的POCT设备令参观者耳目一新，人们由此开始逐渐了解POCT技术。 　　从历史发展和检测技术方面来看，POCT产品发展至今大致经历了五代变革。**代是以试纸条为主的定性检测，基本不依赖仪器，仅通过肉眼直接观察试纸条上颜色的变化来判读阴性或阳性结果。第二代是手工半定量检测，在**代技术的基础上，通过比色卡或便携式设备对检测结果进行判读。第三代是手工定量检测，此时期POCT仪器自动化程度不高，依然保留了部分手工操作步骤，检测结果以具体数值报告。第四代半自动定量技术则是在第三代的基础上把手工操作的部分用仪器代替，但仍保留了手工加样。第五代技术是互联网+医学检验，随着第四次工业革命的到来，POCT实现了自动化、信息化、智能化与云端化。 　　（二）POCT主要技术平台 　　1. 免疫层析技术 免疫层析技术根据标记物的不同，主要分为胶体金免疫层析技术和荧光免疫层析技术。其中，胶体金免疫层析技术以胶体金为标记物，通过条带显色或颜色强弱变化定性、半定量或定量分析，检测标本类型多样化，可单人份测定，是妊娠和传染性疾病快速检测的主要方法，特别适用于急诊检测、现场检测、家庭自测以及大面积初筛。荧光免疫层析技术以荧光物质为标记物，如荧光素、量子点、上转换纳米颗粒等，既保留了免疫层析现场快速检测的优点，又兼具荧光检测的高灵敏度，在心脏标志物和感染性指标的检测方面应用广泛。 　　2. 干式化学技术 其与传统的“湿化学”（即溶液化学）*大的区别在于参与化学反应的媒介不同。干式化学技术是以被检测样品中的液体作为溶剂，待测物直接与固化于载体上的干粉试剂反应的一种方式。干式化学技术具有无须试剂准备和定标、试剂稳定时间长、可以进行全血检测等优点，广泛应用于心肌酶谱、肝功能、肾功能、血常规等的测定。目前临床检验中普遍应用的多项尿液分析试条和血液干化学测定仪就采用了干式化学技术。 　　3. 电化学与生物传感器技术 生物传感器是由生物识别元件、信号转换器和信号放大装置构成的分析工具。新一代POCT仪器使用生物传感器，利用离子选择电极、底物特异性电极、电导传感器等特定的生物检测器，组合了酶化学、免疫化学、电化学与计算机技术，可对生物体液中的分析物进行超微量分析，如检测基础血气（pH、PCO2、PO2），电解质（K+、Na+、Cl–、Ca2+、Mg2+），代谢物（葡萄糖、血乳酸）等。 　　4. 生物芯片技术 生物芯片可以实现对DNA、RNA、多肽、蛋白质、细胞、组织以及其他生物组分的准确、快速、高通量检测，在疾病筛查和早期诊断上具有极大优势，已成为检验医学发展的热点之一。其特点是在小面积的芯片上同时测定多个项目，极大限度提高了分析效率。目前常见的生物芯片可分为基因芯片、蛋白质芯片、细胞芯片、组织芯片等。 　　5. 化学发光免疫分析技术 化学发光免疫分析技术既有免疫反应的特异性，同时又结合化学发光的高灵敏度，具有灵敏度高、特异性强、精密度好、线性范围宽等优点，现已成为一种重要的非同位素标记免疫分析方法。配合POCT小型化、轻便化的设计理念，化学发光免疫分析POCT产品非常适合用于病情变化较快的重症炎症感染和心脑血管疾病的首诊筛查及病程监控。 　　6. 免疫比浊技术 当可溶性抗原与相应抗体特异性结合且比例合适时，会在特殊的缓冲液中快速形成一定大小的抗原抗体复合物，使反应液出现浊度，利用光学测量仪器对浊度进行测定即可检测抗原的含量。根据检测信号的不同，免疫比浊法可分为免疫散射比浊法和免疫透射比浊法。免疫散射比浊法检测的是散射光的信号强弱，免疫透射比浊法检测的是入射光的信号减弱。由于受免疫复合物的大小和数量限制，免疫比浊法检测敏感性有限。为了提高敏感性，乳胶增强免疫比浊法应运而生。乳胶增强免疫比浊法是一种较为稳定、准确的体液蛋白均相免疫比浊技术。该方法是将抗体连接在大小适中、均匀一致的乳胶颗粒上，增加了免疫复合物的直径，提高了检测敏感性。乳胶增强是免疫比浊法的发展方向之一，如基于乳胶增强透射免疫比浊法测定C反应蛋白。 　　7. 微流控技术 基于微流控技术的POCT仪器进一步实现了小型化和精细化，可以对待测物进行快速、准确、高通量的检测。目前微流控技术在血气、生化、免疫、分子诊断等领域均有应用，经典产品如i-STAT血气分析仪，一机可检测血气/生化、电解质、凝血，2～3分钟即可出结果；Triage快速心肌梗死/心力衰竭诊断仪，可在15分钟内得到脑利尿钠肽（BNP）、心肌肌钙蛋白I（cTnI）等多项心脏标志物的结果。 　　8. 红外和近红外分光光度技术 红外和近红外分光光度技术具有方便、快速、无创、不污染环境、成本较低等优点，在医学检验方面展现出巨大的应用潜力。目前该技术在POCT上的应用常见于无创血糖检测。基于近红外光谱技术的血糖检测可以避免抽血引起的交叉感染和血液标本的污染，降低每次检验的成本并缩短报告时间，但其稳定性、准确性和灵敏度还有待提高。 　　9. 分子诊断POCT技术 分子诊断是从基因层面进行检测，以核酸为检测对象，灵敏度和准确性高。传统的核酸检测操作复杂、耗时较长，且在临床实验室中还需要独立分区，建立标准的分子诊断实验室，成本较高。随着技术的发展以及临床需求的推动，“样本进-结果出”的全自动一体化分子检测POCT平台开始出现。在新型冠状病毒肺炎（corona virus disease 2019，COVID-19）疫情期间，分子诊断POCT技术获得了大量关注，相关产品主要基于聚合酶链式反应（PCR）或等温扩增技术，将复杂的核酸检测步骤整合到一个系统中，极大地简化了流程，实现了核酸检测的快速化、集成化和便捷化。 　　10. POCT质谱技术 质谱分析是先将物质离子化，按离子的质荷比（m/z）分离，然后测量各种离子峰的强度从而实现分析目的的一种方法。质谱具有很强的物质定性和定量分析能力，是纯物质鉴定*有力的工具之一。目前国内使用的质谱仪多为大型设备，尺寸较大、价格昂贵、升级维护困难，且从样品的前处理到质谱测定的全过程都在实验室内完成，无法用于临床上的床旁检测。出于移动检测、现场快速检测与降低成本的需求，开发具备现场分析和应急检测能力的便携式小型化质谱仪已成为质谱领域的研究热点之一。近年来，小型化质谱仪在食品安全、药品检测、环境监测、公共安全、法医研究等领域发挥着越来越重要的作用，实现了复杂样品的简单分析和快速报告。 　　第三节 POCT的应用场景 　　随着检验医学的发展，各类大型、自动、高效、精确的检验装备相继问世，开展项目日益增多。但以医院实验室为中心的集中检测模式，在时间上和空间上还无法对临床提供全方位的服务和支撑。在临床检验需求的推动下，POCT凭借其仪器便携、操作简便、结果即时准确等一系列优势得到了快速发展。一方面POCT是对大型检测手段的补充，另一方面它也扩大了检验医学的外延。 　　POCT的应用场景可分为院内和院外两个部分。院内场景（表1-2）主要在医院的检验科、临床科室、急诊、ICU、手术室等。院外场景（表1-3）则以院前急救（救护车）、基层医疗（卫生院、社区门诊和医师诊所等）和个体健康管理（家庭）为主，除此之外也应用于食品安全监控、现场监督执法、军事及灾难救援等场景，其形式相比大型检验装备更加灵活多样。 　　表1-2 院内POCT产品的应用情况