ORIGINAL ARTICLE http://dx.doi.org/10.15263/jlmqa.2014.36.3.140 Evaluation of the Sysmex XN-20 Complete Blood Count Analyser Eun Jin Lee, Kwongu Lee, Miyoung Kim, Han-Sung Kim, Hee Jung Kang, and Young Kyung Lee Department of Laboratory Medicine, Hallym University College of Medicine, Anyang, Korea Corresponding author: Young Kyung Lee Department of Laboratory Medicine, Hallym University Sacred Heart Hospital, Hallym University College of Medicine, 22 Gwanpyeong-ro 170beon-gil, Dongan-gu, Anyang 431-796, Korea Tel: +82-31-380-3930 Fax:+82-31-380-3934 E-mail: lyoungk@hallym.or.kr Background: The XN-20 (Sysmex, Japan) is a recently developed hematology analyser, which adopts new technologies to improve the accuracy of complete blood count (CBC) and white blood cell (WBC) differentials and the efficiency of the flag system. In this study, we evaluated the performance of the XN-20 for CBC, WBC differentials, and reticulocyte counts. We also analysed the efficiency of its flag system. Methods: We evaluated the precision and linearity of CBC and reticulocyte counts. In the correlation study, the results of XN-20 were compared with those obtained using ADVIA 2120 (Siemens, USA). The performance was also evaluated in the low WBC mode. We analysed the efficiency of the flag system in detecting abnormal blood cells using 43 abnormal samples. Results: The CVs for precision were <2% for most of the CBC parameters. Linearity was good for WBC, red blood cell (RBC), Hb, Hct, and platelet. The results of XN-20 were well correlated with those of ADVIA 2120. The correlation coefficients (r) was >0.9800 for all CBC parameters except for erythrocyte indices, and it was >0.9500 for WBC differentials except for monocyte and basophil. In the low WBC mode, XN-20 could reliably analyse the WBC differentials in samples with low WBC count. The efficiencies of the flag systems were 95.3% for blasts, 83.7% for left-shifted neutrophils, 97.7% for atypical lymphocytes, and 86.0% for nucleated RBCs. Conclusions: The XN-20 showed good precision and its results were well correlated with those obtained using ADVIA 2120. In particular, in the low WBC mode, it could provide reliable WBC differentials for samples with low WBC counts, and the flag systems detected abnormal blood cells with high efficiency. (J Lab Med Qual Assur 2014;36:140-148) Key Words : Blood cell count, Leukocyte count, Differential leukocyte count pissn: 1225-097X eissn: 2288-7261 Received August 14, 2014, Revision received September 10, 2014, Accepted September 15, 2014 서론 전혈구계산 (complete blood count, CBC) 과백혈구감별계산은대부분의내원환자에서기본적으로시행되는검사로, 가장기본적인정보를제공하지만, 한편으로는진료방향을결정하는데있어맨처음으로중요한단서를제공하는검사이다 [1]. 최근개발되는자동혈구계산기는다양한원리를접목하여보다정확하고신속하게결과를제공하며, 더욱이예전에는검출하지못하였던모세포나비정형림프구, 유핵적혈구등에대한정보도제공하고있어환자진료에도도움이되고검사실 업무의효율성도증대시키게된다 [1-4]. 최근개발된 XN-Series (Sysmex, Kobe, Japan) 는모듈형태로여러대의자동혈구계산기와슬라이드제작기를연결하여사용하는시스템이다. XN-20 (Sysmex) 은여기에구성되는자동혈구계산기로 CBC와백혈구감별계산뿐만아니라망상적혈구수와체액세포수측정기능도추가로가지고있다. XN-20은전기저항원리외에비색법, 유세포분석원리 (flow cytometry) 를추가로이용하여 CBC 결과와백혈구감별계산의정확성을높이고, 다양한지표들을제공하며, 특히저농도백혈구검체에서도백혈구감별계산이가능하게하고, 비정상 140 Copyright 2014 The Korean Association of Quality Assurance for Clinical Laboratory
혈구검출능력을향상시키고자하였다 [5,6]. 본연구에서는 XN-20의 CBC와백혈구감별계산능력을평가하고, 비정상혈구를검출하는 flag체계에대한유효성을분석함으로써 XN-20의자동혈구분석기로서의수행능을평가하고자하였다. 재료및방법 1. 대상정밀도분석을위해서는상품화된대조물질인 XN-Check (Sysmex) 를사용하였으며, 각각저농도, 정상농도, 고농도 3 가지농도의물질을사용하였다. 상관성비교를위해서는한림대학교성심병원에내원하여 CBC가의뢰된검체 106 검체를대상으로하였다. 망상적혈구수의상관성분석을위해서는망상적혈구수가높은 46검체를별도로이용하였다. 비정상혈구를검출하는 flag체계의유효성을보기위해서호중구증가증, 림프구증가증, 단구증가증, 호산구증가증, 호중구좌방이동, 비정형림프구, 유핵적혈구, 급성백혈병등을포함하는 43개의환자검체를이용하였다. 환자검체는 Dipotassium EDTA 진공채혈관 (Becton, Dickinson and Company, Franklin Lakes, NJ, USA) 에채혈한전혈을이용하였다. 2. 장비 XN-20은전기저항원리와광산란법과더불어유세포분석원리를이용한자동혈구계산기로서다양한특수채널을가지고있어향상된비정상혈구검출기능과세포계수기능을제공한다. 특히 WDF채널은미성숙백혈구를, WPC채널은모세포나비정형림프구를검출할수있도록, WNR채널 (white cell nucleated channel) 은유핵적혈구를검출할수있도록고안되어있고, low WBC 모드 에서는백혈구수가낮은검체에서도백혈구감별계산이가능하도록, PLT-F 채널에서는유세포분석원리를이용하여저농도의혈소판수측정시정확도를높이도록제작되어있다 [5,6]. 3. 방법 1) 정밀도저농도, 정상농도, 고농도 3가지농도의대조물질을각각하루에 2번씩 10일간측정하였고, 한번측정할때 2회연속측정하였다. CLSI (Clinical and Laboratory Standards Institute) EP05-A2 [7] 에따라검사내정밀도와전체정밀도의 CV를산정하였다. 2) 직선성동일한혈액형의검체 10개를혼주한후 3,000 rpm에서 15 분간원심분리하여적혈구층과 buffy coat 층을분리하고, 다시 3,000 rpm에서 15분간원심분리하여혈소판결핍혈장을제조하였다. 적혈구층과 buffy coat 층을각각혈소판결핍혈장으로계대희석하여다양한농도의검체를제조한후제조당일 2 회씩측정하여평균값을기대값과비교하였다. 3) 상관성상관성평가는 XN-20으로측정한결과를기존에검사실에서사용하고있던 ADVIA 2120 (Siemens, Tarrytown, NY, USA) 으로측정한결과와비교하였다. 상관성평가는 1개월에걸쳐시행하였고, CLSI EP9-A3 [8] 에따라 4시간이내에수행되었고각검사는장비별로 1회시행하였다. 4) Low WBC 모드를이용한백혈구감별계산백혈구수가매우낮은경우 low WBC 모드를이용한백혈구감별계산능력을평가하기위하여, CBC검사가의뢰된다양한농도의 9검체를혈소판결핍혈장으로각각 1:3 희석하고, 희석전검체와희석후검체에대해시행한백혈구감별계산을희석전검체에대해참고법인수기법으로시행한백혈구감별계산결과와비교하였다. 희석전검체의백혈구수는 0.4-20.5 10 9 /L였고희석후검체의백혈구수는 0.1-5.1 10 9 / L였다. 수기법은검체마다 2개의슬라이드를제작하여 2명의검사자가각각서로다른슬라이드에대해각각 200개의백혈구를검사하여백혈구감별계산을시행하였으며, 두검사자의결과의평균값을구하였다 [9]. 5) Flag의분석 XN-20은비정상소견에대해다양한 flag를표시하는데, 이중형태학적이상과관련된주요 flag인 Blast flag, IG present flag, Left shift flag, Atypical lympho flag, NRBC present flag가비정상검체를검출하는데있어얼마나유효한지를 1개월동안의뢰된비정상 43검체를대상으로평가하였다. 각각의 flag는 CLSI H20-A2 [9] 에따라슬라이드를도말하여수기법으로계수한것을참고법으로하여비교하였는데, Blast flag는모세포 2% 인경우, Atypical lympho flag 는비정형림프구 10% 인경우 NRBC present flag는유핵적혈구 1/100 WBCs인경우를참값으로하여비교하였고, IG present flag와 Left shift flag는수기법에서간상호중구, 후골수구, 골수구, 전골수구가 0.5% 인경우를참값으로하여비교분석하였으며, 각각의 flag에대한민감도, 특이도, 양성및 www.jlmqa.org J Lab Med Qual Assur 2014;36:140-148 141
Table 1. The CVs of within-run precisions and total precisions for complete blood count parameters and reticulocyte counts Parameter Mean Low Normal High Within-run CV (%) Total CV (%) Mean Within-run CV (%) Total CV (%) Mean Within-run CV (%) White blood cell ( 10 9 /L) 3.0 1.97 2.21 6.9 1.40 1.56 16.5 0.98 0.97 Red blood cell ( 10 12 /L) 2.3 0.60 1.05 4.5 0.64 0.89 5.4 0.65 0.84 Hb (g/dl) 6.2 1.00 1.18 12.8 0.49 0.89 16.8 0.34 0.68 Hct (%) 18.1 0.77 1.51 37.7 0.69 1.41 48.5 0.74 1.27 Platelet ( 10 9 /L) 45 4.49 6.58 249 2.61 2.71 567 1.50 1.38 Total CV (%) Reticulocyte (%) 0.9 4.91 5.29 2.1 2.51 3.37 4.7 3.04 4.19 음성예측도와유효성 (efficiency) 을구하였다. 유효성은전체검체중에 flag체계가진양성과진음성을보인검체의백분율로계산하였다. 4. 통계통계분석은 MedCalc ver. 13.3.3.0 (Medcalc software bvba, Ostend, Belgium) 을이용하였다. 결과 1. 정밀도 CBC와망상적혈구수의검사내 CV와전체 CV는 Table 1 과같다. CBC는대부분의항목에서 2% 미만의 CV를보였으며, 혈소판의경우저농도물질에서는전체 CV가 6.58%, 검사내 CV가 4.49% 였으나, 농도가증가할수록 CV는감소하였으며, 고농도에서는전체및검사내 CV 각각 1.38%, 1.50% 였다. 망상적혈구수의 CV는 2.51-5.29% 범위로전체농도범위에서일관되게양호한값을보였다 (Table 1). 2. 직선성직선성평가에서백혈구수는 0.02-609.29 10 9 /L, 적혈구수는 0.02-8.70 10 12 /L, Hb은 0.2-26.1 g/dl, Hct은 0.2-75.3%, 혈소판수는 3.0-3,063.0 10 9 /L 범위에서모두기대값과비교하여상관계수 (r) 0.9999 이상으로우수한직선성을보였다 (Fig. 1). 3. 상관성 XN-20의 CBC변수들은 ADVIA 2120의결과와우수한상관성을보였다. 백혈구수, 적혈구수, 혈소판수, Hb, Hct 은모두 r값이 0.9800 이상이었고, 적혈구지수에서는 mean corpuscular volume (MCV), mean corpuscular hemoglobin (MCH), red cell distribution width는 r값이 0.9503?0.9713 범위였고, mean corpuscular hemoglobin concentration (MCHC) 만 r값이 0.8326으로다소낮았다. Mean platelet volume (MPV) 는 r값이 0.7400이었다 (Fig. 2A). 백혈구감별계산에서호중구, 림프구, 호산구는 r값이 0.9500 이상으로높은상관성을보였고, 단구와호염기구는각각 0.5305, 0.4750 의 r값을보였다 (Fig. 2B). 망상적혈구도 r이 0.9913으로 ADVIA 2120과우수한상관성을보였다 (Fig. 2C). 4. Low WBC 모드를이용한백혈구감별계산희석전검체와희석후검체에서의백혈구감별계산 ( 호중구, 림프구, 단구 ) 결과를희석전검체를대상으로참고방법인수기법으로시행한결과와비교하였을때희석후검체도희석전검체와마찬가지로양호한 r값을보였다 (Fig. 3). 5. Flag의유용성평가비정상 43검체를대상으로하여 XN-20에서보고되는 Blast flag, IG present flag, Left shift flag, Atypical lympho flag, NRBC present flag의유용성을평가한결과는 Table 2와같다. Blast flag의양성예측도는 66.7%, 음성예측도는 100.0%, 유효성은 95.3% 였다. 미성숙백혈구를검출하는데있어 Left shift flag의양성예측도, 음성예측도, 유효성은각각 83.3%, 83.8%, 83.7% 로, 각각 38.5%, 80.0%, 67.4% 를보인 IG present flag보다높은값을보였다. 비정형림프구가양성인검체는 1개밖에없었지만, Atypical lympho flag의음성예측도와민감도가 100.0% 였으며, 유효성도 97.7% 로비정형림프구를선별하는데유용한결과를보였다. NRBC present flag의양성예측도는 28.6% 로낮았으나, 음성예측도와특이도는각각 97.2%, 87.5% 로우수한값을보였으며, 유효성은 86.0% 였다. 142 J Lab Med Qual Assur 2014;36:140-148 www.jlmqa.org
Fig. 1. Linearity of complete blood count parameters. Linearity was good for white blood cell, red blood cell, Hb, Hct, and platelet. (A) White blood cell. (B) Red blood cell. (C) Hb. (D) Hct. (E) Platelet. 고찰 XN-20은 CBC, 5종백혈구감별계산, 망상적혈구수및유핵적혈구수측정이가능하고, 체액세포수측정기능도가지고있는자동혈구분석기로정밀도와기존방법과의상관성이우수하였다. CBC검사에대한정밀도는 CV값이대부분 2% 미만이었다. CV값은대조물질의농도가높을수록낮은값을보였으며, 이는자동혈구분석기가많은수의세포를계산할수록오차가감소한다는견해와일치하는소견이었다 [10]. 혈소판수측정에있어서도마찬가지로평균 45 10 9 /L 농도에서는전체정밀도 CV값이 6.58% 였으나, 평균 249 10 9 /L 농도에서는 2.71% 였으며, 평균 567 109/L의고농도에서는 2% 미만의값을보였다. 망상적혈구는 CV값이 2.51-5.29% 로검체내망상적혈구의농도가낮음을고려할때전체범위에서고르게양호한결 과라고생각한다. 직선성평가에서는 XN-20가임상적으로필요한범위에대해우수한직선성을보여일반검사실뿐만아니라혈액질환자의검체를다루는검사실의경우에도정확한정보를제공할수있을것으로기대되었다. 본원에서기존에사용하고있던 ADVIA-2120과비교하였을때 MCHC와 MPV를제외한모든지표들이기존장비와양호한상관성을보였다. MCHC의낮은상관성은다른자동혈구분석기에서도흔히보이는결과로, 적혈구지수를측정하는방법이광산란원리인지전기저항원리인지등의원리에따라 MCV에영향을주고, MCV로부터계산되거나연관되어있는 Hct와, Hb으로부터계산되는 MCHC는값의범위가좁아더크게영향을받는것으로여겨지진다 [4,11]. 본연구에서도 XN-20은전기저항법을이용하고 ADVIA-2120은광산란법을이용하기때문에다른적혈구지수에비해다소낮은상관성을 www.jlmqa.org J Lab Med Qual Assur 2014;36:140-148 143
Fig. 2. Correlation between XN-20 (Sys mex) and ADVIA 2120 (Siemens) for: (A) complete blood count parameters (n=106); (B) WBC differentials (n=106); (C) reticulocyte counts (n=46). Correlation coefficients were >0.9500 except for MCHC, MPV, and monocyte and basophil. Abbreviations: WBC, white blood cell; RBC, Red blood cell; MCV, Mean corpuscular volume; MCH, Mean corpuscular haemoglobin; MCHC, mean cor puscular hemo globin concen tration; RDW, Red cell distibution width; MPV, mean platelet volume. 144 J Lab Med Qual Assur 2014;36:140-148 www.jlmqa.org
Fig. 2. Continued. 보였을것으로생각한다. 백혈구감별계산에서도단구, 호염기구를제외한항목에서기존장비와양호한상관성을보였다. 이는다른연구들과비슷한결과로단구와호염기구의경우검체내농도가낮은것이주요원인으로생각한다 [4,5]. XN-20은 low WBC모드라는기능을통해백혈구수가낮은검체에대해서도비교적신뢰할수있는백혈구감별계산결과 를제공할수있었다. 이는백혈구수가낮은검체에대해별도로수기법으로백혈구감별계산을시행하는번거로움을감소시키기때문에검사실업무에상당히도움이될수있다. 본연구에서검체를희석하여인위적으로백혈구수를낮춘후시행한백혈구감별계산결과가원검체로시행한수기법감별계산결과와우수한상관성을보여, XN-20가백혈구수가낮은검체에서도신뢰할수있는백혈구감별계산결과를제공하는것 www.jlmqa.org J Lab Med Qual Assur 2014;36:140-148 145
Fig. 3. White blood cell differentials of diluted samples were well correlated with those of manual differential counts of undiluted samples. (A, B) Neutrophil %; (C, D) Lymphocyte %; (E, F) Monocyte %. Table 2. The efficiency of the flag system for finding abnormal samples (n=43) Flag Blast* IG present Left shift IG present+left shift Atypical lympho NRBC present True positive (N) 4 5 5 7 1 2 True negative (N) 37 24 31 23 42 35 False positive (N) 2 8 1 9 1 5 False negative (N) 0 6 6 4 0 1 Positive predictive value (%) 66.7 38.5 83.3 43.8 50.0 28.6 Negative predictive value (%) 100.0 80.0 83.8 85.2 100.0 97.2 Sensitivity (%) 100.0 45.5 45.5 63.6 100.0 66.7 Specificity (%) 94.9 75.0 96.9 71.9 97.6 87.5 Efficiency (%) 95.3 67.4 83.7 69.8 97.7 86.0 *Blast 2%. Band form promyelocyte 0.5%. Atypical lymphocyte 10%. Erythroblasts 1/100 white blood cells. 146 J Lab Med Qual Assur 2014;36:140-148 www.jlmqa.org
을확인하였다. 정확한 flag는검사실의슬라이드재검률을낮출수있고환자를진단하는데도도움이된다 [2,12]. 본연구에서는주로 flag에의존하게되는비정상세포관련 flag의유용성을평가하였다. Blasts flag와 Atypical lympho flag는위음성이관찰되지않았으며, 유효성이매우높아유용한정보를제공할것으로기대되었다. 미성숙과립구의존재를표시하는 flag로 IG present flag와 Left shift flag 두가지가있었는데, 이중 Left shift flag가유효성이더높아미성숙과립구존재를판단하는데더유용한 flag라고생각하였다. NRBC present flag는위양성이높았으나음성예측도가높아유핵적혈구존재를배제하는데유용하게사용할수있을것이다. XN-20은 CBC와백혈구감별계산에있어정밀도와기존장비와의상관성이우수하였고, 특히백혈구수가낮은검체에서신뢰할만한백혈구감별계산을할수있는장점이있으며, 여러가지비정상혈구를검출할수있는 flag체계를가지고있어일반혈액검사실에서유용하게사용될수있을것으로생각한다. REFERENCES 1. Buttarello M, Plebani M. Automated blood cell counts: state of the art. Am J Clin Pathol 2008;130:104-16. 2. Ward PC. The CBC at the turn of the millennium: an overview. Clin Chem 2000;46(8 Pt 2):1215-20. 3. Shelat SG, Canfield W, Shibutani S. Differences in detecting blasts between ADVIA 2120 and Beckman-Coulter LH750 hematology analyzers. Int J Lab Hematol 2010; 32(1 Pt 2):113-6. 4. Jo YA, Kim M, Kim HS, Kang HJ, Lee YK. Evaluation of the mindray BC-6800 complete blood counts analyzer. Lab Med Online 2013;3:131-7. 5. Briggs C, Longair I, Kumar P, Singh D, Machin SJ. Perfor mance evaluation of the Sysmex haematology XN modular system. J Clin Pathol 2012;65:1024-30. 6. Tanaka Y, Tanaka Y, Gondo K, Maruki Y, Kondo T, Asai S, et al. Performance evaluation of platelet counting by novel fluorescent dye staining in the XN-Series automated hema tology analyzers. J Clin Lab Anal 2014;28:341-8. 7. Clinical and Laboratory Standards Institute. Evaluation of precision performance of quantitative measurement methods: approved guideline. 2nd ed. Wayne (PA): Clinical and Laboratory Standards Institute, 2004. 8. Clinical and Laboratory Standard Institute. Measurement procedure comparison and bias estimation using patient samples; approved guideline. 3rd ed. Wayne (PA): Clinical and Laboratory Standards Institute, 2013. 9. Clinical and Laboratory Standards Institute. Reference leukocyte (WBC) differential count (proportional) and evaluation of instrumental methods: approved standard. 2nd ed. Wayne (PA): Clinical and Laboratory Standards Institute, 2007. 10. Kang SH, Shin E, Ham CK, Kim HK, Cho HI. CELL- DYN Sapphire hematology analyzer performance evaluation on leukocyte differential counts. J Lab Med Qual Assur 2006;28:219-24. 11. Yang HY, Park SY, Suh JT, Lee HJ. Evaluation of CELL- DYN Sapphire hematology analyzer. J Lab Med Qual Assur 2008;30:189-94. 12. Kim SJ, Kim Y, Shin S, Song J, Choi JR. Comparison study of the rates of manual peripheral blood smear review from 3 automated hematology analyzers, Unicel DxH 800, ADVIA 2120i, and XE 2100, using international consensus group guidelines. Arch Pathol Lab Med 2012; 136:1408-13. www.jlmqa.org J Lab Med Qual Assur 2014;36:140-148 147
Sysmex XN-20 자동혈구분석기의평가이은진 이권구 김미영 김한성 강희정 이영경한림대학교의과대학진단검사의학교실 배경 : XN-20 (Sysmex, Japan) 은전혈구계산 (complete blood count, CBC) 의정확성을높이고, flag 체계의유용성을높이기위해새로운기술을도입한자동혈구계산기이다. 본연구에서는 CBC, 백혈구감별계산, 망상적혈구수측정에있어 XN-20 의성능과 flag 체계의유효성을평가하고자하였다. 방법 : CBC, 망상적혈구수측정의정밀도와직선성을분석하였다. 상관성분석을위해서는 XN-20 의결과를 ADVIA 2120 (Siemens, USA) 의결과와비교하였다. Low white blood cell (WBC) 모드 의기능에대해서도평가를시행하였으며, 43 개의비정상검체를이용하여비정상세포를검출하는데있어 flag 의유효성도평가하였다. 결과 : 정밀도분석에서 CV 는대부분 CBC 변수에서는 2% 미만이었다. 직선성은백혈구수, 적혈구수, 혈색소, 헤마토크릿, 혈소판수모두에서우수한결과를보였다. XN-20 의결과는 ADVIA 2120 의결과와우수한상관성을보였다. 상관계수 (r) 는적혈구지수를제외한 CBC 지표에서 >0.9800 였고단구와호염기구를제외한백혈구감별계산에서 >0.9500 였다. Low WBC 모드는백혈구수가낮은검체에서도신뢰할만한백혈구감별계산을시행할수있었다. 각 flag 의유효성은모세포를검출하는데있어서는 95.3%, 미성숙과립구는 83.7%, 비정형림프구는 97.7%, 유핵적혈구는 86.0% 였다. 결론 : XN-20 은정밀도가와기존자동혈구분석기와의상관성이우수하였다. Low WBC 모드는백혈구수가낮은검체에서신뢰할만한백혈구감별계산결과를제공하였으며, flag 체계는비정상세포를검출하는데상당히유용하였다. (J Lab Med Qual Assur 2014;36:140-148) 교신저자 : 이영경우 )431-796 경기도안양시동안구관평로 170 번길 22, 한림대학교의과대학진단검사의학교실 Tel: 031)380-3930, Fax: 031)380-3934, E-mail: lyoungk@hallym.or.kr 148 J Lab Med Qual Assur 2014;36:140-148 www.jlmqa.org