POCT—体外诊断家族的掌上明珠【技术篇】

千姿百态

体外诊断（IVD）是指人体之外对人体标本进行检测以获得临床信息，进而判断机体功能和疾病的产品和服务。从全球范围来看，体外诊断作为医疗器械领域的第一大细分市场，发展态势平稳，2013年全球体外诊断市场规模达到了554亿美元，2015年全球体外诊断市场规模约为634.3亿美元，预计到2018年可以达到777亿美元。2015年中国体外诊断市场规模约316亿美元，年均复合增长率为19.6%。

POCT作为体外诊断行业中增长最快的领域，在我国尚处于发展初期，在医院手术、急诊、重症监护、慢性病防治、突发公共卫生事件、县级医疗机构建设、新型农村合作医疗等方面具有巨大应用空间。本篇文章，就和大家一起来多角度地认识一下这位体外诊断家族中的掌上明珠——POCT。受篇幅所限，本文很多地方阐述不够详尽，欢迎您在留言区补充、交流。

1.POCT的定义

POCT( point of care testing) 从英文字面意思来看，有两方面的含义:从空间上理解，在患者现场进行的检验，即所谓的“床旁检验”；从时间上理解，在病人发病的时刻进行的检验，即“即时检验”。2008年，美国国家临床生化科学院(NACB) 在其制定的“POCT 循证文件”草案中，将POCT 定义为“在接近病人治疗处，由未接受临床实验室学科训练的临床人员或者病人(自我检测)进行的临床检验。”

由中国医学装备协会现场快速检测（POCT）专业委员会撰写的《现场快速检测（POCT）专家共识》2014版文件中更新了POCT的定义：POCT又称为即时检测，或现场快速检测，是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检测结果的一种检测方式。POCT在院内指在患者旁边进行的临床检测（床边检测bedside testing），通常不一定是临床检验师来进行；在院外则是指在采样现场即刻进行分析，省去标本在实验室检测时的复杂处理程序，快速得到检测结果的一类新方法。

2.POCT的发展历程

早在公元1500 年前, 当时的医生注意到某些神秘的“消瘦病人”的尿液可以吸引成群的蚂蚁, 应该说这就是POCT 的肇始。19世纪70年代到20世纪初，第二次科技革命推动了POCT检测技术的飞速发展，期间各种尿液分析试纸、早孕试纸和血糖试纸等产品层出不穷。1995年，美国临床实验室标准化委员会（NCCLS）发表了AST2-P文件，正式提出了POCT概念。从2000年开始，在美国临床化学委员会(AACC) 会议上多了一项POCT内容。2003 年的杜塞尔多夫国际医院及医疗设备博览会也增加了一项POCT技术报告和现场演示报告。

2004 年POCT概念及技术引入中国，2006 年中国首部POCT专著《即时检验》由上海科学技术出版社出版。2007 年，经卫生部批准，中国医院协会临床实验室管理分会建立了POCT 专业委员会，并提出POCT 院内管理草案。2013 年10月，国家标准化管理委员会发布《GB/T29790-2013及时检验质量和能力的要求》，确定POCT 译文为“即时检测”。2014 年6 月中国POCT 年会上，中国医学装备协会现场快速检测（POCT）装备技术分会成立，形成了《现场快速检测POCT 院内管理建议》草案以及《现场快速检测（POCT）专家共识》。2015年，iPOCT（智慧POCT）新概念被正式提出，融入精准化、自动化和云端化的POCT仪器的发展和应用即称之为“iPOCT”。

3.POCT的技术优势

世界卫生组织关于POCT的建议包括价廉、灵敏、特异、简便易用、快速、装置简单等。传统诊断中，大量时间被浪费在样本运送、前处理、组织、标记、录入、分发等方面，核心反应及分析时间占比极低。与之相比，POCT 进行了步骤精简，依靠其便携及反应快速等优势，POCT 仅保留了诊断最核心的“采样——分析——质控——输出”步骤，从而极大地降低了诊断时间，为患者在最佳时间就诊获得了最大便利。

（1）操作简单、检验结果快速

POCT对操作人员没有严格要求，非检验专业人员也能操作。不论是临床科室医师、护士，还是患者自己，只要参照仪器使用说明书，稍加培训就能进行检验。POCT从采血、检验到获得检验结果，全过程通常只要几分钟，比医学检验实验室急诊报告时间（约30min）快数倍以上。快速的检验报告为某些急诊患者如急性心肌梗死AMI（补充：发生急性心肌埂塞后在1 小时内得到治疗，死亡率约为1%；6 小时内得到治疗，死亡率约为10%~12%，每延迟半个小时死亡率就增加1%）、急诊输血患者等的救治赢得了宝贵抢救时间。

（2）无时空限制、检验过程环节少

POCT检验通常与患者面对面直接操作，无须经过标本送检、核收登记、标本处理、标本检验、结果分析、签发报告等多个环节。整个过程没出病房，没离开患者视线，环节减少到最低限度，降低了发生差错的概率。POCT测定场所没有限制，不需要专用实验室，既可以在病房、护士站，也能在家中，甚至在救护车上都能进行检验；时间上也不会因检验人员下班或路途遥远而受影响，真正做到了有需要时的及时检验。

（3）实现个性化检验

与住院患者套餐式检验不同，POCT针对每个患者所患疾病不同而进行特定检验项目，个性化检验既能及时地满足患者需求，也能减少不必要的浪费。POCT 区别于传统检验的一个明显特点是检验人员可以与患者面对面交流，更能了解临床情况，真正实现“以患者为中心”，对经典实验室模式——“以标本为中心”带来深层变革。

（4）便携式仪器和试剂

POCT使用仪器通常为便携式小型化设备，便于移动、操作简单、维护容易、无需定标，对工作环境无特殊要求。检验试剂采用单人份密封包装，通常为干片式固体试剂，有效期相对较长，不需要特殊保存条件。

（5）应用领域不断拓展

POCT应用领域早期为血糖检验、血气分析等少数项目。经过多年发展，目前可进行肝功能、肾功能、电解质、心脏标志物、血凝与血栓、生殖医学、传染性疾病、感染性疾病、毒品检验、肿瘤标志物等多项检验。随着POCT技术进一步发展和临床不断需求，其应用领域会更加广泛。

4.POCT的产品迭代

随着科学发展和检测技术的不断革新，POCT 产品大致经历了以下四代。

第一代POCT产品：以试条试纸法为主的定性POCT 产品

第二代POCT产品：以板卡比色或半定量仪器阅读为主的半定量POCT产品

第三代POCT产品：以手工操作较少的全定量POCT系统

第四代POCT产品：自动化、信息化、智能化的POCT技术平台

5.POCT的检测原理

（1）干化学技术

有文献把干化学技术称作干试剂化学或固相化学技术，它是指预先将反应所需要的部分或全部试剂固定在具有特殊结构的载体上，将待测样品加于固相载体后，引起待测物与载体上的试剂发生化学反应产生化学信号，通过目测或仪器检测得出待测物的浓度。通常采用反射光度法或差示电极法作为测量手段，主要特点：准确度高、速度快，一般在3～4min 内即可做出检验结果；操作简便，不需要日常校正；无须贮备任何其它试剂或配制任何溶液；标本无须预处理，多层膜具有选择性过滤的功能，从而减少测定过程中干扰物质的影响；标本用量少，反应时的水分由标本中的液体成分供应，提高测定灵敏度；基于差示电极法原理的多层膜片系一次性使用，故有常规电极法的优点而无其缺点；有些情况可替代湿化学法用于急诊标本，还可用于对常规检测结果进行方法学评价等。目前干化学试剂已可进行近70 余项化学分析，已囊括常规生化项目、内分泌激素、毒素药物和特种蛋白等各个领域。

干化学试剂载体的结构分为：二层结构，三层结构，和多层膜结构。

二层结构

二层结构是在支持层塑料基片上有一试剂层纤维素片，在纤维素片中预固相了全部试剂，通过反射光度计测定其颜色的改变，从而计算待测成份的浓度，常见的是尿生化分析试剂条。但只能对待测成分进行定性或半定量测定，这样就限制了它在其它须准确定量的标本的应用。

三层结构

三层结构是在试剂层上加一多孔胶膜过滤层，其作用是将样品中的杂质过滤掉，并起保护试剂层作用。三层试剂载体的测定光路是通过透明的塑料基片，而不经过最上面的过滤层，这样消除了样品中干扰成分的影响，保证了待测成分测定的稳定性和准确性，常见的是微量法测定葡萄糖的试剂条。

多层膜结构

多层膜结构是当代临床检验中最具代表性的干化学法，集现代化学、光学、酶工程学、化学计量学和计算机技术于一体，多层膜结构分为三种类型：比色/速率法干片、离子法干片和免疫速率法干片。

比色/速率法干片

在试剂层中，根据实际测定的需要，可由数层至数十个功能试剂层组成。反应区的功能是将待测物通过物理、化学或生物酶学等反应转化为可与显色剂结合的化合物。指示剂层颜色变化与分析物浓度成比例，被反射光检测。

离子法干片

其设计采用直接电势法，样本无需稀释。离子干片是由纸桥将两个离子选择性电极相连，通过电压表来测量患者样本和已知参比液之间的电势差，从而计算出钠，钾，氯的离子浓度。

免疫速率法干片

免疫速率法干片主要用于进行药物浓度和蛋白质检测，分为竞争法和非竞争性干片两类。

竞争法：读数时采用了多点速率法来检测分析物浓度。分析物与酶标抗原竞争有限数量的抗体结合位点。加入含底物的免疫洗液，一方面洗去未结合物质，另一方面抗原抗体复合物与无色底物反应显色，通过速率的变化计算分析物浓度，发射光密度与分析物浓度成反比。

非竞争法：读数时采用定点速率法。待测物与固相抗体、酶标抗体形成夹心“三明治”。加入含底物的免疫洗液，洗去读数视窗区域未结合物质，抗原抗体结合物与底物反应显色， 发射光密度与待测物浓度成正比。

（2）免疫胶体金技术

免疫胶体金技术（immune colloidal gold technique, GICT）是以胶体金作为示踪标志物应用于抗原抗体反应的一种新型的免疫标记技术。胶体金是由氯金酸（HAuCl4）在还原剂（如枸橼酸三钠）作用下聚合成为特定大小的金颗粒，并由于静电作用成为一种稳定的胶体状态，称为胶体金。最常用的有金免疫层析试验、斑点金免疫渗滤试验。

金免疫层析试验（GICA)是用胶体金标记技术和蛋白质层析技术结合的以微孔滤膜为载体的快速固相膜免疫分析技术。具体是将各种反应试剂分点固定在试纸条上，将免疫金标记单克隆抗体吸附于层析条下端的玻璃纤维膜上，检测标本滴加于此处后，标本中的待测抗原与层析材料中的金标抗体特异结合形成金标抗原抗体复合物，并随样品溶液继续向前方涌动。到达至特定区域后，金标记抗原抗体复合物再与膜上的抗待测抗原的第二抗体结合，被富集在检测线区域而呈现红色的线条。GICA技术不能准确定量，只能作为定性或半定量试验，主要应用于正常体液中不存在的物质（如传染病抗原和抗体以及毒品类药物）和正常含量极低而在特殊情况下异常升高的物质（如HCG）的检测。

斑点金免疫渗滤试验（GIGFA）是将抗原或抗体点加在固相载体硝酸纤维素薄膜上，制成抗原或抗体包被的微孔滤膜并贴置于吸水材料上，依次在膜上滴加标本、胶体金及洗涤液等试剂并与硝酸纤维素膜上的相应抗体或抗原发生反应，过量试剂很快渗入吸水材料中。抗原抗体反应后形成大分子胶体金复合物，从而使阳性结果在膜上呈现红色斑点。该方法除试剂盒本身外，不需要任何仪器设备，快速简便，成为POCT主要方法之一。

（3）化学发光免疫技术

化学发光免疫分析（CLIA）是将化学发光与免疫反应相结合，用于检测微量抗原或抗体的一种新型标记免疫分析技术。CLIA 具有灵敏度高、特异性强、无放射性危害等优点。根据化学发光免疫分析中标记物的不同及反应原理不同，大体可分为直接化学发光免疫分析、化学发光酶免疫分析和电化学发光免疫分析。

直接化学发光免疫分析是用化学发光剂（如吖啶酯）直接标记抗体（抗原），与待测抗原（抗体）发生免疫反应后形成固相包被抗体-待测抗原-吖啶酯标记抗体复合物后进行分析。

化学发光酶免疫分析是用参与催化某一化学发光反应的酶如辣根过氧化物酶（HRP）或碱性磷酸酶（ALP）来标记抗体（抗原）与待测标本中相应的抗原（抗体）免疫反应后，形成固相包被的抗体-待测抗原-酶标记抗体复合物，经洗涤后加入底物（发光剂），酶催化和分解底物发光。

电化学发光免疫分析是以电化学发光剂三联吡啶钌标记抗体（抗原），以三丙胺（TPA）为电子供体，在电场中因电子转移而发生特异性化学发光反应。

（4）上转发光免疫层析技术

上转发光技术（up-converting phosphor technology，UPT）是以上转发光材料（up-converting phosphor，UCP）颗粒作为示踪物的一种新型的检测技术。UCP颗粒作为标记物在床边诊断（POCT）检测中，体现了无本底干扰、无焠灭、稳定性好、适于多重分析和定量分析等显著优势。

（5）生物传感器技术

生物传感器（biosensor）是对生物物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测的仪器，是识别元件与适当的理化换能器及信号放大装置构成的分析工具或系统。生物传感器具有接受器与转换器的功能，具有非常高的选择性，由固定化的生物敏感材料（包括酶、抗体、抗原、微生物、细胞、组织、核酸等生物活性物质）作识别元件，与待测物质进行分子识别后，产生物理或化学反应经换能器转换成可被信号处理系统识别的信号，进而待测物质的浓度。

基于电化学酶法的传感器（如：葡萄糖检测仪）

基于核酸-分子结合的电化学核酸传感器

以核酸分子(能与各种蛋白或小分子特异紧密结合)作为识别元素，以电极作为信号转换器的生物传感器。核酸分子探针具有结构简单、特异性强、靶物质分子广泛和易于大量商业化合成的优点。

基于电解质的干化学测定法的生物传感器

分为两类：

a. 基于反射光度法干化学测定

b. 基于离子选择性电极（ISE）方法干化学测定

（6）生物芯片技术

生物芯片（biochip）又称微阵列（Microarray），是指采用光导原位合成或微量点样等方法，通过微加工和微电子技术在固相载体芯片表面构建微型生物化学分析系统，将大量生物大分子比如核酸片段、多肽分子甚至组织切片、细胞等生物样品有序的固化于支持物的表面，组成密集二维分子排列，然后与已标记的待测生物样品中靶分子杂交后对杂交信号进行分析，以实现对核酸、蛋白质、细胞、组织以及其他生物组分的准确、快速、大信息量检测。

（7）红外和远红外分光光度技术

常用于经皮检测仪器，用于检测血液中血红蛋白、胆红素、葡萄糖等成分。这类床边检验仪器可连续监测病人血液中的目的成分，无需抽血，可避免抽血可能引起的交叉感染和血液标本的污染，降低每次检验的成本和缩短报告时间。

（8）微流控芯片技术

微流控芯片（Microfluidic chip）以微机电加工为依托，以微通道网络为结构特征，其目标是将生物、化学、医学分析过程中所涉及的采样、预处理、加试剂、混合、反应、分离、检测等操作单元部分或全部集成于一块微米尺度的芯片上，通过对芯片微通道网络内微流体的操控实现自动完成分析全过程，有文献称之为芯片实验室(Lab on a chip)。

来源：  越秀健康产业投资基金