임상검사와정도관리 : 제 28 권제 2 호 2006 J Lab Med Qual Assur 2006 ; 28:219-24 219 CELL-DYN Sapphire 자동혈액분석기의백혈구감별계산능평가 강성호 신의석 함천경 김현경 조한익 서울대학교의과대학검사의학교실 CELL-DYN Sapphire Hematology Analyzer Performance Evaluation on Leukocyte Differential Counts Seong-Ho Kang, Euiseuk Shin, Chun Kyung Ham, Hyun Kyung Kim, and Han-Ik Cho Department of Laboratory Medicine, Seoul National University College of Medicine, Seoul, Korea Background: R ecent advances of hem atology analy ze rs have im prov ed pe rform ance of leukocyte differential counts and have reduced work load of clinical hematology laboratories. We evaluated CELL-DYN Sapphire (Abbott Diagnostics, Santa Clara, CA, USA) performance on leukocyte differential counts according to Clinical and Laboratory Standards Institute (CLSI) docum ent H2 0- A. Me t h ods : We evaluated imprecision (short term imprecision from duplication of 147 patients sample and long term imprecision from three level commercial controls ) and accuracy (n= 46 2 ) of leukocyte differential counts of CELL-DYN Sapphire and compared with those of Sysmex XE-2100 (TOA Medical Electronics Co., Kobe, Japan), ADVIA 120 (Bay er D iagnos tics, T arrytown, NY, USA) and Beckman Coulter LH 750 (Beckman Coulter, Miami, FL, USA). R e s ul t s : The imprecision of CELL-DYN Sapphire for neutrophils and lymphocytes differentials was low with coefficients of variation (CV) from 1.4 to 6.2%, but the imprecision for basophils was high with CV from 34.7 to 79.6%. The correlation with manual count was good in samples without flags (n=314), with the exception of basophils (r: neutrophils, 0.921; lymphocytes, 0.921; monocytes, 0.653; eosinophils, 0.869; basophils 0.272). The correlation with other hematology analyzers was high except basophils (r: neutrophils, 0.969-0.986; lymphocytes, 0.986-0.990; monocytes, 0.787-0.887; eosinophils, 0.881-0.962; basophils 0.086-0.327). C oncl us i on: The performance on leukocyte differential counts of CELL-DYN Sapphire is comparable to Sysmex XE-2100, ADVIA 120 and Beckman Coulter LH 750. In regards of enumeration of basophils, the comparison with manual counts and oth er hem atology analyz ers s hows poor agre eme nt. K e y W ords:cell-dyn Sapphire hematology analyzer, Instrument evaluation, Leukocyte differential count 서 백혈구의감별계산은감염, 종양및기타혈액학적질환의조기발견및감별진단에매우중요하다. 백혈구의감별 론 교신저자 : 조한익우 ) 110-744 서울시종로구연건동 28 서울대학교의과대학검사의학교실전화 :02-2072-2542, FAX:02-3672-8697 E-mail:hanik@snu.ac.kr 계산은도말표본을육안으로관찰, 확인하는수기법이기준법 (reference method) 으로알려져있으며 [1], 수기법으로는 5 종백혈구이외비전형적인세포들을감별할수있는장점이있다. 자동혈액분석기는광학, 전자학적원리를이용하여유동액내에혼합되어있는대량의백혈구를단시간내에측정하는장비로서, 현미경으로확인하는수기법의단점인시간, 인력소비를감소시켰으며재현성과정확도가향상되어다량의수기감별계산을대체하여왔다 [2]. 또한이상세포를보일수있는검체에대해서는여러경고표시 (mor-
220 강성호 신의석 함천경 김현경 조한익 phologic flag) 로해당되는이상세포가능성을알려주고있으며, 이러한 morphologic flag 는수기법과높은일치율을보여주었다 [3, 4]. 최근소개된 CELL-DYN Sapphire (Abbott Diagnostics, Santa Clara, CA, USA: 이하 CD-Sapphire) 는 CELL-DYN 4000 의후속모델로측정원리는유세포분석 (flow cytometry) 과흡광분광광도법 (absorption spectrophotometry) 을바탕으로하고 CELL-DYN 4000 의 argon laser 에서 blue diode laser 로바뀌면서광원을안정적이고반영구적으로사용할수있게되었다. CD Sapphire 는수력집중화 (hydrodynamic focusing), 전기저항 (electrical impedance), 4차원광학산란 (4-dimensional optical scatter), 488 nm 청색다이오드레이저형광 (blue diode laser fluorescence) 등을이용하여혈구를측정한다 [5]. CD Sapphire 의백혈구감별은 AD- VIA 120, Sysmex XE-2100 과공통적으로유세포분석원리를이용한다. 이들기기와구별되는점은여러각도에서광산란 (light scatter) 를측정하는 4차원광학산란을이용한다는것이다. 4차원광학산란은전방검출기와 3개의광전자증배관 (photomultiplier tube) 을이용하여 0, 7, 90 광산란과 90 감극광산란 (depolarized light scatter) 를측정하고이를통해얻은크기 (size), 복잡성 (complexity), 분엽정도 (lobularity), 과립정도 (granularity) 정보로백혈구를감별하는것이다. 백혈구를감별하는과정은 90, 7 광산란으로 mononuclear cell 과 polymorphonuclear cell 을구분하고 90 감극광산란과 90 광산란으로 polymorphonuclear cell 을호중구와호산구로구분하고 0, 7 광산란으로 mononuclear cell을호염기구, 림프구, 단구로구분하여 5종백혈구감별계산을하게된다. 본연구에서는미국임상검사실표준위원회 (Clinical and Laboratory Standards Institute, CLSI) 에서제시한표준방법 (CLSI H20-A)[1] 에따라서 CD-Sapphire 의백혈구감별계산의정밀도를구하였고수기법과비교하여정확도를평가하였다. 또한기존의자동혈액분석기 ADVIA 120 (Bayer Diagnostics, Tarrytown, NY, USA), Beckman Coulter LH 750 (Beckman Coulter, Miami, FL, USA: 이하 LH 750), Sysmex XE-2100 (TOA Medical Electronics Co., Ltd., Kobe, Japan: 이하 XE-2100) 의백혈구감별계산결과와비교하였다. 대상및방법 1. 대상서울대학교병원건강검진센터에서의뢰된검체중 CLSI H20-A[1] 의정상인에해당하는검체 100 개와외래및병동에서의뢰된환자검체 362 개총 462 개를대상으로하 였다. 2. 백혈구감별계산 EDTA 전혈을채혈후 4시간이내에 4가지자동혈액분석기로백혈구감별계산을시행하였다. 수기법은말초혈액을슬라이드에도말하고 Wright-Giemsa 염색후 2명의숙련된임상병리사가현미경으로각기다른슬라이드에서한명당백혈구 200 개씩총 400 개를감별계산하였다. 3. 평가방법 1) 정밀도정밀도는단기 (short term) 정밀도와장기 (long term) 정밀도로나누어서 CLSI H20-A 지침 [1] 에따라평가하였다. 단기정밀도는정상백혈구수를가진 147 개의환자검체를연속두번측정하여 CLSI 공식에따라중복검사결과의차이를구하여 5종백혈구백분율의변이계수를계산하였다. 장기정밀도는서로다른농도의세가지정도관리물질 CELL-DYN 29 Plus Control (Abbott Laboratories, Abbott Park, IL, USA) 을사용하여하루 3회, 1회에 2번씩총 10일간측정하여변이계수를구하였다. 2) 정확도및기존자동혈액분석기와비교정확도평가는 CD-Sapphire 에서 morphologic flag 가발생하지않은 314 개검체와 morphologic flag 가발생한 148 개검체로나누어서시행하였다. CD-Sapphire 에서측정된 5종백혈구백분율을기준법인수기법과비교하여상관계수와회귀방정식을산출하였다. CD-Sapphire 와 ADVIA 120, LH 750, XE-2100 과의백혈구감별계산비교는각기기에서 morphologic flag 가없는검체를사용하여 CD-Sapphire 의 5종백혈구백분율을다른기기의결과와비교하여상관계수와회귀방정식을산출하였다. 통계패키지는 SPSS 12.0KO for Windows (SPSS Inc., Chicago, IL, USA) 를사용하였다. 결과 1. 정밀도 (Table 1) 호중구, 림프구의변이계수는낮은백혈구수치정도관리물질의림프구의변이계수 (6.2%) 를제외하고는단기, 장기정밀도평가에서 1.4% 에서 4.2% 범위로모두 5% 이내였고, 단구, 호산구의변이계수는 6.7% 에서 27.7% 였으나, 호염기구는변이계수가 30% 이상이었다. 장기정밀도평가에서정도관리물질의백혈구수치가증가함에따라서변이계수가감소하였다. 변이계수는단기정밀도평가에서호중구, 림프구, 단구, 호산구, 호염기구순으로증가하였고장
CELL-DYN Sapphire 자동혈액분석기의백혈구감별계산능평가 221 Table 1. Leukocyte differential short term and long term imprecision of CELL-DYN Sapphire Short term Long term Low level Normal level High level Means CV (%) Means CV (%) Means CV (%) Means CV (%) WBC (/μl) 5,211-3,300-7,730-15,800 - Neutrophils % 51.2 2.8 55.3 3.3 58.3 1.7 63.9 1.4 Lymphocytes % 37.0 4.2 34.0 6.2 29.3 3.9 20.3 3.4 Monocytes % 7.7 11.1 6.5 27.7 7.9 12.8 11.1 7.9 Eosinophils % 3.4 16.6 1.8 19.6 2.0 11.4 2.5 6.7 Basophils % 0.6 70.3 0.8 79.6 0.9 39.7 0.6 34.7 Table 2. Comparison of automated methods: CELL-DYN Sapphire vs ADVIA 120, LH 750 and XE-2100 (n=306, 313, 303) intercept slope r Cells vs ADVIA vs LH vs XE vs ADVIA vs LH vs XE vs ADVIA vs LH vs XE Neutrophils % -2.1-2.0-0.3 0.985 0.988 0.989 0.969 0.981 0.986 Lymphocytes % 1.7 2.0 0.5 1.038 1.010 0.987 0.987 0.990 0.986 Monocytes % 1.2 1.9 1.1 1.166 0.766 0.913 0.887 0.826 0.787 Eosinophils % 0.2 0.7 0.3 0.972 0.737 0.953 0.955 0.881 0.962 Basophils % 0.3 0.6 0.4 0.416 0.111 0.407 0.307 0.086 0.327 Abbreviations: ADVIA, ADVIA 120; LH, LH 750; XE, XE-2100. 기정밀도평가에서는호중구, 림프구, 호산구, 단구, 호염기구순으로증가하였다. 2. 정확도및기존자동혈액분석기와비교 CD-Sapphire 에서 morphologic flag 가발생한검체의 CD-Sapphire 의백혈구감별계산결과와수기법의상관계수는호중구 0.921, 림프구 0.921, 단구 0.653, 호산구 0.869, 호염기구 0.272 로호염기구를제외하고는상관성이우수하였다 (Fig. 1). Morphologic flag 가발생한검체의상관계수는호중구 0.808, 림프구 0.866 으로감소하였고기울기도각각 0.64, 0.77 로감소하였다 (Fig. 2). CD-Sapphire 의 5종백혈구백분율과다른기기의백혈구감별계산결과와비교하였을때호염기구 ( 상관계수 : 0.086-0.327) 를제외하고는상관계수가 0.7 이상으로상관성이우수하였다 (Table 2). 백혈구아형중호중구, 호산구, 호염기구는 XE-2100 과의비교에서상관계수가가장높았고림프구는 LH 750, 단구는 ADVIA 120 과의비교에서상관계수가가장높았다. 고찰본연구에서는 CD-Sapphire 의백혈구감별계산의정밀도, 정확도평가와더불어현재많이사용되는자동혈액분석기인 ADVIA 120, LH 750, XE-2100 과백혈구감별 계산결과를비교하였다. CD-Sapphire 의단기정밀도변이계수는 147 개의환자검체를연속측정하여구하였고호중구 2.8%, 림프구 4.2%, 단구 11.1%, 호산구 16.6%, 호염기구 70.3% 로세포수가적은아형일수록변이계수가증가하였다 (Table. 1). 호중구, 림프구의결과는실제환자검체에서재현성이좋을것이며단구, 호산구, 호염기구는그에비해재현성이떨어질것이다. 264 개의환자검체를중복검사한 Symex SE-9000 의연구결과와비교해보면 ( 변이계수 : 호중구 3.35%, 림프구 4.25%, 단구 7.9%, 호산구 9.5%, 호염기구 44.2%)[3] 호중구, 림프구는변이계수가낮았으나단구, 호산구, 호염기구는다소높았다. 단기정밀도에서변이계수는호중구, 림프구, 단구, 호산구, 호염기구순으로증가하였으나정도관리물질을이용한장기정밀도에서는호중구, 림프구, 호산구, 단구, 호염기구순으로증가하였다. CD-Sapphire 의정밀도는장기정밀도에서변이계수의 5개백혈구아형에서증가순서는 LH 750 를평가한검사간정밀도변이계수 [6] 의증가순과일치하여장기정밀도에서는호산구가단구보다변이계수가낮을것으로생각된다. CD-Sapphire 의변이계수는장기정밀도에서 5개백혈구아형모두백혈구수치가증가함에따라감소하였는데이것은자동혈액분석기가보다많은숫자의백혈구를계산할수록오차가감소하기때문일것으로생각된다. 정확도평가는 morphologic flag 가있는검체에서이상
222 강성호 신의석 함천경 김현경 조한익 9 y= 0.96x + 0.98 r=0.921 y=0.91x + 1.95 r=0.921 7 5 주석 3 3 5 7 9 (a) Neutrophils (b) Lymphocytes y=0.73x + 2.54 r=0.653 15.00 y=0.84x + 0.73 r=0.869 15.00 1 5.00 1 5.00 5.00 1 15.00 (c) Monocytes 5.00 1 15.00 (d) Eosinophils 3.00 2.50 y=0.24x + 0.48 r=0.272 2.00 1.50 1.00 0.50 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 (e) Basophlis Fig. 1. Comparison of CELL-DYN Sapphire differential count with manual differential count in samples without flag (n=314). 세포가발견될가능성이높아 morphologic flag 가있는검체와없는검체로나누어서시행하였다. Morphologic flag 가 없는검체로수기법과백혈구감별계산을비교하였을때호염기구를제외하고는상관계수가 0.653-0.921 로좋은상관성
CELL-DYN Sapphire 자동혈액분석기의백혈구감별계산능평가 223 10 y=0.64x + 4.56 r=0.808 10 y=0.77x + 7.58 r=0.866 10 10 (a) Neutrophils (b) Lymphocytes Fig. 2. Comparison of CELL-DYN Sapphire differential count with manual differential count in samples with flag (n=148). 을보였고특히호중구, 림프구는상관계수가모두 0.921 이었고기울기가 0.96, 0.91 로 1에근접하여정확도가높았다 (Fig. 1). 호염기구는기울기가 0.24, 상관계수 0.272 로상관성이좋지않았으며이것은이전연구결과와일치하였다 [2, 3, 6-8]. Morphologic flag 가있는검체에서는 flag 가없던검체에서상관계수가높았던호중구, 림프구의상관계수가감소하였고, 호중구는회귀직선보다낮은것들이다수있었고림프구는회귀직선보다높은것들이다수있어서호중구는수기법보다많게, 림프구는수기법보다적게계산하였다 (Fig. 2). 이와같이상관계수가감소한것은모세포 (blast), 미성숙과립구, 비정형림프구등이증가하였고이것들을 CD-Sapphire 가정확히감별하지못하였기때문일것이다. 따라서이상백혈구가많이관찰될수있는, morphologic flag가발생한검체에서는 morphologic flag를포함한재검토기준을선정하여수기법으로감별계산을해야할것으로생각된다. 다른기기와의 5종백혈구감별계산의상관성비교에서호염기구를제외하고는상관성이좋았다 (Table 2). 백혈구아형별로살펴보면호중구는절편이 0 미만, 기울기가 1 미만으로다른기기보다적게측정하는경향을보였고, 림프구와단구는특정경향을발견할수없었으며, 호산구는기울기가모두 1 이하였다. 호중구와호산구가경향성을보이는것은 4차원광학산란으로얻어진결과를분석하는과정에서 polymorphonuclear cell 로구분된세포를 90 감극광산란과 90 광산란으로호중구와호산구로구분하는과정중의특정요인과관련있을것으로생각된다. 호염기구는위에서언급한것처럼재현성, 정확도도떨어질뿐만아니라기기간비교에서도상관성이낮았다. 이것은 Coulter GEN-S 와 ADVIA 120 을유세포분석과비교연구결과 [10] 와 PENTRA 80을유세포분석과수기법으로비교한연구결과 [11] 와일치하였다. 호염기구는백혈구중가장백분율이낮아서정밀도가떨어질뿐만아니라, 기기회사마다측정원리, 방법이달라서호염기구백분율은믿을만하지못하고정확한감별계산을위해서는여전히수기법이필요한것으로여겨진다 [9]. 결론적으로 CD-Sapphire 의백혈구감별계산수행능력은호염기구를제외하고는정밀도와정확도가우수하였고 Sysmex XE-2100, ADVIA 120, Beckman Coulter LH 750 과의비교에서도우수한상관성을보여주어상기자동혈액분석기들과견줄만한백혈구감별계산수행능력을보였다. 요약배경 : 최근자동혈액분석기의기술의진보로백혈구감별계산수행능력이향상되었고임상혈액검사실의업무량이감소되었다. CLSI (Clinical and Laboratory Standards Institute) H20-A 지침에따라 CELL-DYN Sapphire (Abbott Diagnostics, Santa Clara, CA, USA) 의백혈구감별계산수행능력을평가하였다. 방법 : CELL-DYN Sapphire 백혈구감별계산의정밀도 ( 환자검체 147 개를이용한단기정밀도, 세가지정도관리물질을이용한장기정밀도 ), 정확도 (n=462) 를평가하였고백혈구감별계산결과를 Sysmex XE-2100 (TOA Medical Electronics Co., Kobe, Japan), ADVIA 120 (Bayer Diagnostics, Tarrytown, NY, USA), Beckman Coulter LH 750 (Beckman Coulter, Miami, FL, USA) 의결과와비교하였다.
224 강성호 신의석 함천경 김현경 조한익 결과 : CELL-DYN Sapphire 의호중구, 림프구의변이계수는 1.4% 에서 6.2% 로정밀도가높았으나호염기구의변이계수는 34.7% 에서 79.6% 로정밀도가낮았다. Morphologic flag가없는검체 (n=314) 로수기법과비교하였을때호염기구를제외하고는상관성이높았다 ( 상관계수 : 호중구, 0.921; 림프구, 0.921; 단구, 0.653; 호산구, 0.869; 호염기구, 0.272). 다른자동혈액분석기와비교하였을때호염기구이외에는상관성이높았다 ( 상관계수 : 호중구, 0.986-0.990; 림프구, 0.986-0.990; 단구, 0.787-0.887; 호산구, 0.881-0.962; 호염기구, 0.086-0.327). 결론 : CELL-DYN Sapphire 의백혈구감별계산수행능력은 Sysmex XE-2100, ADVIA 120, Beckman Coulter LH 750 과견줄만하였다. 호염기구감별계산은수기법이나다른자동혈액분석기의감별계산과정확히일치하지않았다. 참고문헌 1. National Committee for Clinical Laboratory Standards. Reference Leukocyte Differential Count (Proportional) and Evaluation of Instrumental Methods. NCCLS document H20-A. Wayne, Pa: National Committee for Clinical Laboratory Standards, 1992. 2. 채석래, 박장순, 김대철, 김성원, 차영주. Sysmex SE-9000 의 Morphologic Flag 분석및재검토조건설정. 대한임상병리학회지 2000;20:449-54. 3. Buttarello M, Bulian P, Temporin V, Rizzotti P. Sysmex SE-9000 hematology analyzer: performance evaluation on leukocyte differential counts using an NCCLS H20-A protocol. National Committee for Clinical Laboratory Standards. Am J Clin Pathol 1997;108:674-86. 4. Stamminger G, Auch D, Diem H, Sinha P. Performance of the XE-2100 leucocyte differential. Clin Lab Haematol 2002;24:271-80. 5. Muller R, Mellors I, Johannessen B, Aarsand AK, Kiefer P, Hardy J, et al. European multi-center evaluation of the Abbott Cell-Dyn sapphire hematology analyzer. Lab Hematol 2006;12:15-31. 6. Aulesa C, Pastor I, Naranjo D, Piqueras J, Galimany R. Validation of the Coulter LH 750 in a hospital reference laboratory. Lab Hematol 2003;9:15-28. 7. 박지영, 이광희, 이영경, 조현찬. Coulter GEN S System을이용한백혈구감별계산의평가. 임상병리와정도관리 1998;20:401-5. 8. 신인순. 자동혈액계산기 (Technicon H*2, Coulter STKS, Sysmex NE-8000) 의부정확도및단기간부정밀도에관한연구. 임상병리와정도관리 1992;14:133-45. 9. Lesesve JF, Benbih M, Lecompte T. Accurate basophils counting: not an easy goal! Clin Lab Haematol 2005;27: 143-4. 10. Ducrest S, Meier F, Tschopp C, Pavlovic R, Dahinden CA. Flowcytometric analysis of basophil counts in human blood and inaccuracy of hematology analyzers. Allergy 2005;60: 1446-50. 11. Arroyo ME, Tabernero MD, Garcia-Marcos MA, Orfao A. Analytic performance of the PENTRA 80 automated blood cell analyzer for the evaluation of normal and pathologic WBCs. Am J Clin Pathol 2005;123:206-14.