第一节 临床检验的特点
一、临床检验的发展历程
谈及临床检验的发展，早在古时医者便可通过尿液的变化来初步了解身体脏腑的功能病变情况。唐代王焘在其所著的《外台秘要》中转载甄立言的《古今录验方》，文中写到患消渴病者小便发甜，这是迄今为止世界上最早记录糖尿病患者小便甜的史料记载。“医学之父”希波克拉底认为尿液检查可以辅助疾病的诊断。古代医者在诊疗过程中逐渐发现体液检查对于疾病的诊断具有重要价值，临床检验开始了发展探索的萌芽阶段。
随着医学及其他学科的快速发展，简单的检查已经难以满足临床诊疗的需求，多个学科间的相互融合，一些具有代表性的仪器和分析方法就此诞生。复式显微镜的发明使人类第一次观察到活动的微小生物和细胞，早期的显微镜放大倍数及分辨能力比较低，经过不断改进，现在的显微镜仪器更为先进和便利，显微镜的发明代表着微生物检验及细胞学检验的诞生。17世纪以来，尿液中的蛋白质等成分可以采用化学方法进行检测，步入了临床化学的时代。
最初的检验工作是由临床医师进行操作，没有专门的检验人员，早期的检验没有成为独立学科，相关检验业务都是简单的手工操作，但这也步入了检验医学的初级阶段。随着检验业务的扩展，操作越来越专业化，逐渐形成了检验专业的雏形。伴随着现代生物学、化学、物理学、免疫学等学科的迅猛发展，各学科间相互渗透，许多新技术、新发现被应用于疾病的诊断，检验专业也随之发生了根本性的改变。
我国的检验医学事业发展较晚，经历了相对漫长、滞后的阶段。随着国民经济的快速发展，对人民健康卫生事业的不断重视，我国健康卫生事业取得了长足的进步。20世纪20年代初，以协和医院为代表，开设了临床生化检验课程，自1983年起，在全国正式开始医学检验本科教育。20世纪以来，全国各家医院先后建立起临床实验室，我国的体外诊断技术得到进一步的应用和发展。经过几代检验人的不懈努力，现如今的临床实验室无论是在人员的数量和能力，还是在仪器设施的配备等方面都有了极大的提升，所承载的检测范围和检测数量都快速增长。临床实验室从最初的纯手工操作的作坊式检验时代，经历了半自动化分析到全自动化分析的飞跃，再到标准化、智能化、现代化、自动化的新时代。现在的临床检验已经不仅仅局限于辅助临床诊断疾病，在某些疾病的病因诊断、治疗及预防方面起到了不可替代的重要作用。
二、临床检验的新时代
（一）检验流程的自动化
目前，检验项目的种类及标本量与日俱增。以临床生化检验为例，30年前的检验项目不足100项，现在可开展的项目超过1 500项，检验项目不再局限于蛋白质、电解质、酶等，已经延伸到激素、微量元素、药物及微量蛋白等的检测。单纯手工、作坊式仪器设备已经远远不能满足临床对检验的需求，大量的手工操作不仅会降低工作效率，检验质量也无法保证。我国各省市级的大型三甲医院，其临床实验室的自动化程度越来越高，覆盖多个检测项目，全自动分析仪可以实现从进样、添加试剂、检测反应再到结果输出实现全流程的自动化，检测速率快速提升，工作效率明显提高，仪器统一标准化的操作也在一定程度上避免了人为误差。自动化不仅体现在检测仪器的自动化，检验前样本的分拣运输也在逐步实现自动化。目前有些分拣设备能够依据系统设定的程序，将不同采血管按照类别分配到指定的仓位中，再由自动运输轨道，将样本运送至不同专业组。标本分拣设备的发明承担了一部分人工分拣的工作，提高了检验前的工作效率，也使得标本的分类和采集管理更加规范化。
（二）检验样本的微量化
早期的临床检验由于受到技术等方面的限制，所需要的标本量比较大，早期手工操作的试管已经被仪器的微量反应杯所取代，吸管及移液器逐渐被机器不同型号的加样针所替代；以前需要肉眼判断颜色变化及浊度大小的反应，现在通过仪器可以捕获微小的变化；以前需要几毫升甚至是几十毫升的血液样本才能完成的检验项目，现在只需要几百微升，甚至是几十微升就能实现精准检测。随着技术的不断发展，现在检验所需标本逐渐微量化，一方面可以减轻患者的病痛和心理负担，另一方面还能降低检验成本，节约资源。
（三）检验过程的信息化与智能化
在手工作坊操作的年代，没有商品化的检测试剂盒，需要自己购买原材料自行配制检测试剂。试管、吸管、比色计、滴定管、显微镜等是那个年代主要的检验设备，试剂和仪器设备的滞后阻碍了临床检验的进一步发展。历经几十年的发展，现在临床实验室不同检验项目都配有商品化的试剂盒，检验设备精密且复杂，不断的更新换代使硬件设施紧跟临床检验发展的步伐。从手工填写检验申请单到现在的条码技术，从多人手工流水作业到使用全自动前处理及全自动分析仪等先进设备作业，临床检验正在一步步实现检验前、检验中的标准化管理。随着医院信息系统的不断完善，实验室信息系统（laboratory information system，LIS）被应用到日常的检验工作中，目前多数仪器配备的双向传输功能，能够将检测结果直接传输到检验LIS中，通过智能信息手段辅助处理大量检验数据，检验科的工作从人员到仪器、从试剂到仪器、从标准到质量都趋于现代化和信息化。
（四）定量检测需求增加
随着精准医学时代的来临，在诊疗过程中临床医师需要更多精准的检验数据来对疾病的诊断和病程的监测进行判定，以往一些传统的定性检测项目或者某些定量项目的检出已经满足不了现阶段临床发展的需求，这进一步推动临床检验向精细化和多样化的方向发展。近年来，定量检测系统性能不断被改进、优化、提升，一些新的检测技术被开发并应用于临床，改善了传统检验方法存在的弊端，使检验技术进一步得到提升。
（五）检测新技术的迅猛发展
检验学科作为一门多个学科相互融合、相互渗透的综合性学科，正在吸收各个学科的优势技术，结合基本的理论知识和专业判断，逐步成为具有一定优势的新兴学科。检验学科覆盖的检测技术有多种，包括各种光谱分析技术、放射性和非放射性免疫分析技术、固相酶免疫测定技术、多种层析技术、电化学分析技术、分子杂交技术，以及现在的芯片技术、测序技术、质谱技术等新兴检测技术。随着这些新技术的不断成熟，使得该学科在未来应用领域有着可观的前景。
1.聚合酶链反应
自1983年聚合酶链反应（polymerase chain reaction，PCR）技术问世以来，诊断技术有了重大突破，目前已经在感染性疾病、遗传性疾病、肿瘤、个体化用药、亲子鉴定、司法鉴定等方面得到了广泛的应用。该技术使人们不再仅仅停留于对蛋白分子表型的认识，而是更深一步向遗传物质方面进行探索。PCR技术能够实现定性和定量的检测，根据基因位点进行分型，还能够检测基因的多态性。该技术的出现在一定程度上弥补了现有技术的缺陷，如血清学结果难以给出判断，或生化免疫指标不能反映病原体的感染情况等。目前应用最广、最为成熟的一种PCR技术是实时荧光定量PCR（quantitative real-time PCR，qPCR）技术。该技术在全封闭的单管中进行扩增，操作简便，易于自动化，且无PCR产物的后续处理，很大程度上减少了实验室污染的可能性，使得其应用范围越来越广。由于PCR技术壁垒相对较低，因此目前基于传统PCR技术的分子诊断产品占总产品量的70%以上。
近些年发展起来的数字PCR（digital PCR，dPCR）技术能够实现核酸分子的绝对定量，其原理是将核酸模板稀释成几万个独立的反应单元，待扩增结束后对每个反应单元的荧光信号进行采集。dPCR的灵敏程度与反应单元的数目密切相关。目前两大主流dPCR系统分别为微流控芯片系统及微滴系统。dPCR技术的发展为临床检验提供了一种灵敏度和特异性更高的检测方法，能够实现低拷贝样品的检测。目前各种PCR技术优缺点并存，相互间并不是相互取代的关系，而是进一步拓展了其应用领域，为临床检验注入了新的活力。
2.分子杂交技术
核酸分子杂交技术是基于Walson-Crick碱基配对，使两条具有同源序列的核酸单链相结合的技术。该技术具有较高的灵敏度和特异性，能够根据已知的探针序列对特异的靶序列进行检测，其中包括基因组DNA、细胞总DNA或RNA。早期为了便于跟踪和检测，探针需要经过同位素的标记，考虑到同位素的不安全因素，近年来逐渐发展了多种非同位素标记探针的方法。鉴于核酸分子杂交技术的性能优势，其不仅在分子生物学领域中被广泛应用，在临床分子诊断中也被广泛应用于特定基因序列的检测。
3.测序技术
为了更好地满足临床需求，第二代分子诊断技术应运而生。1977年以双脱氧链终止法（dideoxy chain-termination method/Sanger sequencing）为代表的第一代测序技术诞生，巨大地推动了基因检测技术上的革新，测序技术自问世至今经历了第一代测序、高通量测序（high-throughput sequencing，HTS）、第三代测序技术。高通量测序又称为第二代测序（next generation sequencing，NGS）、大规模平行测序，在全球范围内占据优势地位。该技术在临床病原微生物检验、遗传性疾病诊断、产前诊断、肿瘤多基因变异、肠道微生态治疗等方面都有巨大的应用价值，能够为临床上疾病的早期诊断和治疗提供依据。
4.核酸质谱技术
近年来，质谱技术快速发展，为临床检验又提供了一种快速、准确且灵敏度高的检测手段。核酸质谱技术的研发突破了以往只有小分子才能进行质谱分析的瓶颈，极大地推进了基因组学的发展，在DNA的损伤与修饰、核酸高级结构的鉴定等领域有巨大的应用前景。
5.基因芯片技术
又称DNA芯片技术，是将微加工技术与微电子技术相结合，在固相基质表面集成紧密排列的分子微列阵，从而实现检测的集成化和微型化。与传统的染色体核型分析技术相比，基因芯片技术具有更高的分辨率，目前在国内外的临床遗传学诊断领域已成为一项常规的技术。此外，还有一种是利用微米级流体管道和反应器等元件构成的微流控芯片，目前的临床应用领域主要是药物基因的平行检测。
6.质谱（mass spectrometry，MS）
是将待测物通过离子化的方式转化为离子和碎片离子，依据质荷比（m/z）的大小进行测定，从而对多种无机物或有机物进行分析。近年来“组学”研究被广泛关注，生物质谱（biological mass spectrometry，BMS）技术的研发也使得生物大分子的分析得以实现。前述的分子诊断技术之一核酸质谱技术就是其中一员。此外，质谱技术在临床中也能够实现对一些激素、代谢产物、毒物药物等的分析检测，特别是现阶段，基质辅助激光解析电离飞行时间质谱是一种对病原微生物进行快速鉴定的热门检测手段，该技术的应用极大地缩短了传统鉴定微生物从接种、分离培养到生化鉴定的漫长等待过程。由于该技术快速且准确，能够争取更多的诊疗时间，目前该项技术已经真正实现商品化，正在全国临床微生物实验室间推广开展。
随着精准医疗在全球范围的推进，精准检验的发展必然成为趋势，发展临床实验室是必经之路。为了加快具有临床应用价值新项目的推进，2021年国家发布了最新修订的《医疗器械监督管理条例》，对国内尚无同品种产品上市的体外诊断试剂，符合条件的医疗机构根据本单位的临床需要，可以自行研制。临床实验室可以对一些涉及核酸、蛋白组、代谢组疾病等体外诊断项目进行研发、验证和使用，这些项目被称作临床实验室自建项目（laboratory developed test，LDT）。LDT主要针对设备较为复杂、操作难度系数较高、结果需要强大的数据分析团队支撑，以及需要较高水平的临床分析的体外诊断项目，LDT的出现提供了不断涌现的新技术、新方法、新设备与临床疾病诊断相结合的机会，目的是为患者提供个性化的医疗服务。
（六）现场快速检验
现场快速检验（point of care testing，POCT）又被称作即时检验，是一种省去标本在实验室流转处理的复杂程序，以最快的方式得到检验结果的新方法。该方法能够快速缩短样本周转时间（turnaround time，TAT），不受时间和空间上的限制。POCT其含义可以理解为在空间上不受场地的制约，可以在患者身边进行采样检测；在时间上能够达到即时检测的效果。POCT的试剂和仪器均是便携式、可即时操作的，目前深受临床医师和护士的青睐。现在已开展的POCT项目有血糖的监测、血凝状态的监测、心血管相关疾病指标的检测、病原微生物的鉴定、酸碱平衡及新型冠状病毒抗原的快速检测等。虽然现阶段POCT仪器使用的主要场所仍是医院检验科，但是其使用范围正在逐步扩大，从医院门急诊监护室、手术室，延伸到采样现场、家庭保健、社区医疗服务中心等场所。为了保障POCT能够更好地服务临床，现阶段亟须解决POCT存在的问题，包括如何控制检测质量、检测人员水平参差不齐、组织管理尚需完善及检测费用等。临床检验势必要朝着更便捷、高效、准确的方向发展下去，POCT技术会有更广阔的发展空间。
三、临床检验的未来发展
我国的临床检验经历了手工作坊式操作模式，见证了实验室从半自动化到全自动化分析的飞跃，再到现在全实验室自动化和信息化的阶段，那么未来临床检验的发展方向将会如何呢？目前大多数专家认为未来的临床检验会朝着人工智能（artificial intelligence，AI）的方向发展下去，以AI作为平台，可以实现标本的物流全流程智能管理、检验结果的自动审核、临床基础检验形态学智能化识别、自动采血机器人等。此外，未来的检验科将会以大数据和互联网为支撑，借助大数据分析平台，对检验数据进行分析管理，建立个体化的参考区间，提供个性化的健康服务。
四、新时代的检验医学面临的挑战
近年来随着检验医学快速的发展，许多新的项目、新的技术手段不断被研发并应用于临床。在面对众多的检验项目时，临床医师都会感到困惑。由于各自的专业领域有所不同，临床医师和护士对当前临床检验的最新发展并不熟知。因此对影响检验结果的各种因素自然了解得不够全面，知识层面的不对等加上缺乏有效的沟通，最终会影响整个医院的医疗质量。
在面对患者时，作为检验人员，我们的首要任务和职责是提供高品质的检验服务，但随着人们健康意识的增强，患者对医疗服务水平的要求也在不断提高，高品质的检验服务不仅仅在于精准的检验结果，同时还要伴随着情感、文化、精神层面的服务输出，只有做到这些才能真正为患者提供高品质的检验服务。
新时代的检验医学不再局限于医院的检验科，告别了以标本为中心的时代，沟通管理将伴随在整个检验过程中，良好的沟通能够起到事半功倍的效果。虽然医院各部门分管的工作不尽相同，但是每个部门之间沟通能否顺利都会对下一阶段的医疗质量产生很大的影响，进而影响到最终的检测结果。因此，临床检验的沟通要贯穿于检验全流程，单独强调或侧重某一环节，必然会造成偏失。良好的沟通不单纯是态度问题，更多的是个人能力的体现。检验工作面对的不仅有临床医师、护士及患者，还涉及检验全流程及质量控制的各个方面。因此，作为检验人员，我们要通过系统、全面的学习，提升自身的沟通能力。