相比于住院患者,门诊受医保政策影响相对较小,未来门诊检测需求可能增加。门诊在感染、慢病和心肌标志物等项目上的检测需求,也是小发光未来潜在发力点。
小发光是什么?小发光发展历程怎样?有哪些技术组合与分类?用在什么场景?全国有哪些厂家,到底哪家强?接下来,黄工从技术、市场、政策、产业等视角,试着回答:小发光,谁更强?
小发光这个概念,到底谁提出的?至今或许无从考证。黄工认为,这是化学发光方法学,在与POCT应用场景的持续深入交互中,自然而然地催生了这一概念。
小发光业内共识分为两种产品形态,一种是单人化学发光(特征是一人份一项目测试),另一种是小型全自动管式化学发光(试剂是大规格瓶装试剂)。黄工提出了一种分类方法(图2)。按照试剂包装规格,可分为单人份和多人份。而单人份,按照试剂盒形态,可分为:船式、微流控式、毛细管式、生物芯片式。这可理解为POCT化学发光。多人份,按照反应装置(载体),可分为:管式和板式。这可理解为大发光的缩小版。目前业界,对小发光、POCT化学发光、单人份化学发光的定义和关系,还有争议。
但万事万物,终有源头。目前公认的小发光“鼻祖”,是日本三菱化学集团的PATHFAST系统(见图3)。PATHFAST系统,大约在2003年左右发布,至今已有20年。PATHFAST系统,其实是美迪恩斯生命科技株式会社(LSIM)推出的。美迪恩斯是日本三菱化学控股子公司。2018年3月,北京中生北控与美迪恩斯签署合作代理协议,作为中国区一级代理商,负责PATHFAST仪器和试剂的销售与服务。
小发光发展至今,已融合多款经典POCT机型模式及优点。在这里,再介绍两款机型:法国生物梅里埃(BioMérieux)VIDAS系统(见图6),丹麦雷度米特 AQT90 FLEX系统(见图)。据业内人士回忆,第一代VIDAS系统,大约在1992年左右发布,至今超过30年,目前在全球装机超过3万台。这两款仪器检测原理,前者用的免疫荧光,后者用的时间分辨荧光。虽然都不是化学发光法,但对国内小发光仪器的设计制造的影响,非常深远。包括PATHFAST在内,这三款机型,是国内众多IVD仪器厂家,争相学习、模仿的对象。经典永流传,是经过时间洗礼和验证的精品。黄工基于学习理解,就以上三款机型的技术原理和仪器构造,做些分享介绍。还包括试剂盒的形态。
产品操作手册显示,PATHFAST系统,整体尺寸不大,如图3,体积0.09m³,典型台式机,裸机重量28kg。仪器内部构造和运动逻辑,看视频1。
检测原理及过程PATHFAST的试剂盒,类似于长条船形。试剂盒的表面用铝箔密封,每个试剂盒上都印有条形码。条形码包含分析项目、批号、有效期和其他标识信息。左侧为样本孔,中左为检测项目,中间为反应孔,右上为条形码和试剂有效期。
图7为VIDAS单人份试剂盒,上图为试剂条平面图。①条形码;②条形码代码数字(当条形码无法读取时,手动输入);③检测项目;④空白格,可填写ID;⑤批次代码;⑥试剂有效期;⑦试剂盒序号。中图为船式试剂条纵剖面图。由左至右,分布有10个小孔。左1孔,样本孔。SPR为移液枪头,捕获抗体包被在枪头上。由左至右,经过反复的稀释、加样、清洗等动作,最后到右1底物孔中,底物被枪头的酶催化,产生荧光物质。紫外光激发荧光物质发光,通过菱形设计的底物孔,稳定读取荧光信号。
AQT90 FLEX系统,测试通量30T/H,支持全血上机,根据检测项目和标本类型不同,可在11~21分钟内出首结果。这款机型,采用时间分辨荧光免疫法,标志物为螯合物复合体。用镧系元素标记抗原或抗体,根据镧系元素螯合物的发光特点,用时间分辨技术测量荧光,同时检测波长和时间两个参数进行信号分辨,可有效排除非特异荧光干扰(见图9)。
第一部分介绍小发光的概念、技术分类和经典机型。接下来,分析国内小发光代表企业仪器参数和试剂菜单特征。随机选取38家企业作为样本,进行数据统计(见图10)。数据统计,有一些前提:①对小发光企业的定义、归类和选择,源于厂家自身宣传或参考业内分类,搜索关键字“小发光”“单人份发光”获得部分参考企业,是为抽样调查;②仪器参数选择,反复参考38家企业彩页展示指标;③试剂菜单和指标,仅统计明确与该款小发光仪器适配的检测试剂菜单。
对仪器参数的分析,选择了10个指标。包括:精密度CV、首结果时间、检测通量、有无液路、检测通道数、方法学、标记物、尺寸规格、重量、体积。这些参数,不是每家企业都公开。我们汇总已公开的数据,制作可视化图表,了解国内企业小发光仪器,主要参数分布范围。这只是总体情况,不是两两交互。
仪器精密度,根据相关统计规律,主要有3%、5%、8%、10%几个界限。图11所示,国内主要的58个型号小发光仪器中,有13款仪器CV值≤5%,占主要。对这几个参数作等级分类,分别是顶尖、优秀、良好、合格。可见大多小发光仪器精密度,是优良的。
首结果时间,对于单人份小发光仪器来讲,非常重要。但这个指标,要平衡结果准确性、试剂反应充分程度、诊断迫切性等因素,实属不易。从图12统计结果来看,有两个峰值。可以这么理解,小发光仪器首结果时间,在10~17min区间段,能兼顾各相关因素的可能性比较好。时间过短,可能化学发光反应不充分,导致结果误差大;时间过长,可能错过最佳治疗时机。
检测通量,代表每小时最大测试标本量。经统计发现,单人份小发光仪器检测通量多为18T/H,36T/H、48T/H、72T/H、80T/H;多人份小型化学发光设备检测通量为120T/H的机型最多。这样的线T/H。低于这个区间,可能难以满足用户检测速度要求;而高于这个区间,又可能造成检测通量资源浪费。单人份小发光检测通量可能更适合基层检测。
“无液路,免维护。”这6个字,基本都出现在,所有单人份化学发光产品宣传彩页上。从图14统计结果看,小发光仪器不设置液路系统,是一个主要现象,基本都出现在单人份小发光仪器上。58款机型中,超过一半多的机器,都没有设置。设置液路系统,延伸出的一个问题,就是要解决废液处置,同时维护复杂,更可能出现污染等问题。这在临床科室、急门诊、五大中心、基层医疗机构等用户或场景中,很麻烦、难处理。有液路的,很多是管式发光。
单人份小发光仪器的检测通量与检测通道数直接相关。从图15统计结果看,单人份小发光仪器检测通道数,以6通道为主,有12款机型,占绝大多数。12通道的,也有6款机型。要注意的是,通道数还有一种情况,16通道=2仓位*8通道、24通道=2仓位*12通道/3仓位*8通道。不管怎么说,检测通道数也有一个区间段,即6到12之间。检测通道数在这个区间内,或能更好平衡仪器成本与检测需求等因素关系。
小发光仪器的检测原理,还是以酶促化学发光为主。这与IVD研究社,4月中发布的一篇文章《化学发光将走向何方?》中的统计结果,是一致的(全网阅读量近5万)。另一篇《一文概览:化学发光免疫分析仪》,全网阅读量近4万。
图18统计结果显示,小发光仪器体积,有1/3的机型,在0.1到0.2m³之间。对这21款机型的宽(W)、深(D)、高(H),做一些展望。发现仪器正面宽度尺寸,在30~1675px,深度在28~1600px,高度在22~1600px。以上,是国内有代表性的38家小发光企业,58款机型的10个参数比较分析。仪器参数,代表企业研发制造实力。我们做个小结,这样一台小发光仪器,或许会比较受欢迎:①使用酶促化学发光,②仪器精密度CV≤5%,③仪器首结果时间为10~17min,④无液路维护烦恼,⑤每小时最大检测通量为18~120T,⑥带有6通道或12通道,⑦仪器重量小于10kg或30~50kg,⑧仪器体积小于0.2m³,⑨可全血检测。再对试剂菜单,按检测项目,对检测标志物做些统计。目的是了解,各类检测项目下,最受欢迎或需求最大的检测指标。
下表的数量是指,在在58款小发光机型中,有多少款机型上可以上机检测该指标。占比是指在58款机型中可检测该指标的机型比例。我们只统计,可在5个机型以上检测的指标
△图19:国内部分小发光仪器检测指标上机数量分布从图19统计结果看,可在20款机型以上检测的指标,有11个。
分别是:1.心肌/心脏标志物,N末端B型钠尿肽前体(NT-proBNP),28款;肌酸激酶同工酶(CK-MB),28款;肌红蛋白(MYO),27款。2.炎症标志物,降钙素原(PCT),27款;白介素-6(IL-6),22款。3.凝血标志物,D-二聚体(D-Dimer),26款。4.甲状腺功能标志物,均为20款:总三碘甲状腺原氨酸(TT3),总甲状腺素(TT4),促甲状腺激素(TSH),游离三碘甲状腺素(FT3),游离甲状腺素(FT4)。检测项目(一):肿瘤标志物
以上是对38家小发光企业,58款机型参数及适配的超140个试剂菜单,数据统计分析。仪器参数有10个,经统计,得出一些有意思的数据,对终端采购仪器或后续研发仪器,或有一些借鉴意义。140多个试剂菜单,超1/3的指标(48个),可在5款不同机型检测。其余近100个指标,是一些小众、特色的检测菜单,比如细胞因子、传染病、高血压等项目,这暂不列举。
对任何事物而言,我们总是从自身立场出发,得出正反面的认识和观点。对小发光这个产品而言,支持者有之、反对者有之,从技术先进性、成本领先性、用户青睐性、政策支持性等角度,对已公开的一些观点,做些梳理总结,看下小发光发展现状。正方观点1.技术先进:免疫诊断领域,方法学的先进性顺序为化学发光>时间分辨荧光>免疫荧光>胶体金。检测灵敏度高、线性范围宽,远优于其他免疫方法学,实现产品替代。液相试剂较干式试剂,酶活性更好,抗原抗体反应更均匀更充分,均一性好、重复性高。后续试剂菜单开发空间更大。2.政策支持:分级诊疗,推动医疗资源下沉,分流部分患者到基层。大兴县域医疗,鼓励基层医疗机构,按规模配置小型化学发光仪器。3.使用灵活:适合POCT场景,单人份试剂随到随测,杜绝试剂浪费,节约客户成本。兼顾大发光结果的准确性、可靠性、高效性优点,同时可满足急诊检验需求。4.场景丰富:适用五大中心、门急诊、临床科室、基层医疗等,按需调整使用场景。反方观点
1.市场小:客户量多,但很零散,集中度不高。场景分散,患者数量少,检测样本量不大,试剂流水少。
2.成本高:仪器制造成本高,是免疫荧光、免疫层析仪器的5~10倍。试剂需冷链运输,加上材料成本,推高了试剂总成本。客户开发和售后维护成本高。
3.推广难:同等收费项目,小发光综合成本高,造成经销商和医院赚的少,推广意愿不强。实际使用效果受终端认知的影响较大,基层学术推广成本高。
4.操作烦:操作步骤多,不简便。全血检测可能受较多的影响因素。仪器笨重,占地面积大于其他免疫POCT仪,大多便携性不强。
1.仪器层面:体积够小,病床旁小桌子可放置;重量够轻,普通护理人员可轻松提起;仪器精密度相对高,检测值贴近真实值,结果重复性好;操作简单三步法:采血、加样、上机出结果;无液路,免维护;全血加样结果准。
2. 试剂层面:有单人份试剂;无需耗材、无隐性成本、无开瓶有效期限制;检测菜单丰富,满足各场景需要。
小发光细分场景前面讨论这么多,最终还要落地。小发光,目前主要应用场景有4大类:五大中心、急门诊、临床科室、基层医疗,民营医院、应急救援、ICU等也有需求。五大中心,包括胸痛中心、卒中中心、创伤中心、危重孕产妇救治中心、危重儿童和新生儿救治中心。针对五大中心建。
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