背景介绍

贫血是全球性健康问题，根据世界卫生组织(WHO)的数据，全球约有24.8%的人口患有贫血。长期贫血会导致疲倦、虚弱、心力衰竭、胎儿发育不良和孕妇自然流产，以及生长发育相关的儿童疾病，贫血早期筛查以及治疗后即时监测对疾病预防和用药指导十分重要。血中血红蛋白（Hb）水平可以反应贫血状况，然而，由于缺乏低成本易操作的Hb即时检测方法，在一些国家和地区仍然难以实现贫血的早期诊断和定期监测。

近期，南方医院郑磊教授团队POCT课题组提出了一种基于智能手机的Hb分析仪(SHbA)，整个操作只需要一滴指尖血，无其它样品处理和试剂添加过程，可克服检测仪器和环境的限制且具有低成本、快速、高效等优点。相关的成果以“A portable smartphone- based hemoglobin point-of-care testing platform for accurate anemia diagnostics”为题发表在Biosensors and Bioelectronics上（DOI:org/10.1016/j.bios.2021.113622），且已申报国家发明专利。

主要研究内容

在本研究中，作者设计了一种基于智能手机的Hb分析仪，如图1所示。SHbA使用叠氮化物-高铁血红蛋白法检测Hb。所有的检测试剂包括脱氧胆酸钠、亚硝酸钠和叠氮化钠都干燥贴附在微量比色皿的内壁上。当血液接触微量比色皿后，通过毛细作用被吸入腔内，并与试剂自发混合，整个检测过程中不需要加试剂和洗涤等操作。然后在微量比色皿中，红细胞膜被脱氧胆酸钠裂解释放出Hb，然后亚硝酸钠将Hb铁从亚铁转变为三价铁，形成高铁血红蛋白。最后，高铁血红蛋白与叠氮化物结合形成叠氮高铁血红蛋白，在540 nm具有特异吸收峰。之后将微量比色皿插入到智能手机阅读仪，智能手机自带的环境光传感器（ALS）将直接读取透过微量比色皿的光强度，进而计算出Hb的浓度，结果显示在智能手机屏幕上。

图1.基于智能手机的Hb检测流程及原理图。

作者首先验证了SHbA在静脉血样本中检测Hb的性能。研究团队对360份成人血液样本进行了测试，结果显示SHbA测定Hb浓度与血液分析仪(XN9000)获得的临床结果具有良好的一致性(R²= 0.979)。对于男性以及女性贫血选择不同Hb阈值进行结果分析，表明SHbA具有良好的准确性，可以有效地用于贫血的诊断和评估（图2b, c)。

然后验证了SHbA在指尖血样本中检测Hb的性能。测试了461份指尖血样本，结果显示SHbA测定的Hb浓度与使用临床血液分析仪（XS-900i）获得的结果一致好(R²= 0.951)（图2d）。SHbA和血液分析仪之间的Bland Altman分析显示SHbA具有出色的准确性。使用儿童贫血的平均Hb临界值115 g/L，显示SHbA的敏感性和特异性分别为96.39% (240/249) 和95.58% (216/226)。同时，当对轻度、中度和重度贫血（115 g/L、90 g/L和60 g/L）贫血程度的准确率为90.76% (226/249)（图2f)。这些结果表明，SHbA在指尖血中对于贫血的诊断和评估具有良好的性能。

图2.SHbA的检测性能。

为了评估SHbA在家庭自用的可行性，我们招募了20名未经培训的志愿者。志愿者根据操作手册使用SHbA分析他们的指尖血液中的Hb水平。 同时，专业的采血人员从每个志愿者身上抽取静脉血，并使用血液分析仪测量Hb水平。所有志愿者均顺利完成实验，自测结果与血液分析仪的结果具有良好的相关性（图3a）。此外，SHbA和血液分析仪之间的Bland Altman分析显示偏差为0.86 g/L，LOA为-7.33 g/L至9.06 g/L（图3b），这些结果表明SHbA可实际应用于贫血诊断和监测的家庭化使用。

图3.使用SHbA进行Hb自测的性能评估。

小结

本工作报道了一种准确、易操作和低成本的血红蛋白检测技术。结果表明，SHbA与临床常用的血液分析仪的分析结果一致性好，可以实现贫血患者居家自测或高危人群居家初筛贫血的愿景。同时，通过互联网传输Hb结果可以居家获得专业的贫血在线医疗。SHbA提供了一种稳定、准确和易负担得起的贫血诊断方法，尤其适合在偏远地区进行贫血筛查和治疗监控。

南方医院付强强，亓涛和吴泽为本研究的第一作者，司徒博教授和郑磊教授为通讯作者。

Qiangqiang Fu#, Tao Qi#, Ze Wu#, Yongjian He, Shujuan Guan, Shihua Luo, Qi Zhang, Wenfeng Luo, Wei Xiao, Bo Situ, Lei Zheng. A portable smartphone-based hemoglobin point-of-care testing platform for accurate anemia diagnostics. Biosensors and Bioelectronics, 217, 114711.

原文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0956566322007515