A comparative study of seven in-house and two laboratory hematology instruments

Abstract

Ziel der Studie ist der Vergleich von sieben In-Haus-Hämatologiegeräten und zwei Laborgeräten hinsichtlich Blutzellzählung und Differentialblutbild. Über einen Zeitraum von drei Monaten wurden frische K-EDTA antikoagulierteBlutproben von gesunden und kranken Hunden (n=260) und Katzen (n=110)untersucht. Neben Präzision, Linearität und Verschleppung wurde für jedesInstrument die Übereinstimmung mit einer Vergleichsmethode verifiziert. Als Vergleichsmethoden kamen Laborgerät B (ADVIATM 120) für Leukozyten-,Erythrozyten und Thrombozytenzahl sowie für MCV und Hämoglobin-Konzentration zum Einsatz. Ein Mikrohämatokrit (PCV) stellte die Referenzmethode für den HCT dar. Für die Leukozytendifferenzierung wurde ein manuelles 200-Zell Differentialblutbild verwendet. Für alle Parameter wurden lineare Regressionen, Deming Regressionen (beinormalverteilten Daten) oder Pasing& #8208;Bablok Regressionen (bei nicht normalverteilten Daten) berechnet sowie eine Bland-Altman-Analyse durchgeführt. Bei r-Werten & #8805; 0.975 wurden die Ergebnisse der Deming oder Passing-Bablok Regression zur Klassifikation vorliegender Fehler, interpretiert. Bei r-Werten < 0.975 erfolgte die Beurteilung ausschließlich anhand der Bland-Altman Analyse. Für die Blutzellzählung wurden zusätzlich »total errors« berechnet und die Ergebnisse mit Anforderungen aus der Humanmedizin und Empfehlungen aus derVeterinärmedizin verglichen. Das Differentialblutbild wurde ferner anhand der Fähigkeit pathologische Veränderungen zu erkennen, beurteilt. Ergebnisse Die Analyse von Hunde- und Katzenproben erfolgte separat. Im Vergleich zu Instrument B erzielten die Geräte folgende Mittelwertsabweichungen (Bias): für WBC zwischen 0.6x109/l und 2.4x109/l, für RBC zwischen 0 und 0.9x1012/l, für Hb zwischen -1.5g/dl und +0.7g/dl, für MCV zwischen -4.3fl und +8.3fl, für HCT im Vergleich zu PCV Werten zwischen 0.1% und 7.2% und für PLT zwischen -69.3x109/l und +77.2x109/l. Die Berechnung der »total errors« zeigte, dass für die Leukozytenzahlen, die humanmedizinischen Anforderungen der CLIA (Clinical Laboratory Improvement Amendments) von allen Geräten erfüllt wurden. Nur Instrument K erreichte etwas höhere Werte in beiden Spezies. Für die Parameter des roten Blutbildes variierten die Ergebnisse je nach Gerät und Parameter. Vor allem die »total errors« für HCT überschritten die CLIA Anforderungen und eine Verifikation der Ergebnisse ist angeraten. Dies kann durch einen Vergleich von Hb und HCT Werten oder durch einen Mikrohämatokrit erfolgen. Hinsichtlich der Thrombozytenzahl erreichten nur Instrumente A, C, D, und K Werte unter oder nur geringgradig über den CLIA-Anforderungen. Nur zwei der In-Haus-Hämatologiegeräte sind in der Lage absolute Retikulozytenzahlen zu bestimmen. Obgleich beide Geräte einen deutlich negativen Bias im Vergleich zu Instrument B aufweisen, sind die Ergebnisse akzeptabel. Für das Differentialblutbild liegen die Mittelwertsabweichungen zwischen -3.31x109/l und 2.14x109/l für neutrophile Granulozyten/Granulozyten, zwischen -0.22x109/l und 1.03x109/l für eosinophile Granulozyten, zwischen -1.12x109/l und 2.74x109/l für Lymphozyten und zwischen -0.92x109/l to 1.22x109/l für Monozyten. Sowohl die In-Haus Hämatologiegeräte, als auch die Laborgeräte gaben für einige Proben Ergebnisse aus, die sich signifikant vom manuellen Differentialblutbild unterschieden. Die In-Haus Geräte, die ein 5-Zell-Differentialblutbild bestimmen, haben Schwierigkeiten eosinophile Granulozyten beim Hund korrekt zu identifizieren. Einige der Instrumente markieren einen hohen Prozentsatz der Messungen mitFehlermeldungen. Dabei sind Proben mir akkuraten Ergebnissen im Vergleich zu den Vergleichsmethoden enthalten. Zusätzlich gilt für die meisten Geräte, dass einige Proben mit nicht akkuraten Ergebnissen vorhanden sind, die nicht mit einer Fehlermeldung markiert sind. Schlussfolgerung Insgesamt zeigen die vorliegenden Daten, dass eine gute Übereinstimmung zwischen den Hämatologiegeräten und den verschiedenen Vergleichsmethoden erzielt wurde. Für die meisten Parameter der Blutzellzählung und der Erythrozytenparameter sind die Ergebnisse der In-Haus Geräte vergleichbar zu denen der Laborgeräte. Die Korrelationen für die Leukozytenzahl waren besser, als die für die Erythrozytenzahl und Erythrozytenparameter. Die Bestimmung der Thrombozytenzahlen ist grenzwertig für In-Haus und Laborgeräte. Die Möglichkeit absolute Retikulozytenzahlen zu bestimmen, ist ein deutlicher Vorteile der Laser-basierten Instrumente, da es eine objektivere Beurteilung der erythroiden Regeneration erlaubt. Obgleich die Referenzmethode für das Differentialblutbild einige Limitationen enthält, zeigen die vorliegenden Daten, dass die In& #8208;Haus und Laborgeräte insgesamt eine gute Übereinstimmung erzielten. Allerdings ist die Akzeptanz der numerischen Daten ohne weitere Verifizierung nicht angemessen und kann zu klinisch wichtigen Fehlinterpretationen führen. Ähnlich wie für die Blutzellzählung, sind für die numerischen Ergebnisse des Differentialblutbildes keine Unterschiede zwischen In& #8208;Haus und Laborgeräten sowie zwischen Impedanzund Laser-basierten Instrumenten offensichtlich. Die Fehlermeldungen, die von den verschiedenen Instrumenten generiert werden, sind wenig hilfreich, da zahlreiche Proben mit akkuraten Ergebnissen und Fehlermeldungen, sowie einige Proben ohne Fehlermeldungen, jedoch mit inakkuraten Ergebnissen vorhanden sind. Obgleich In-Haus und Laborgeräte zahlreiche nützliche hämatologische Parameter bestimmen, ist eine Ergebnisvalidierung notwendig. Neben einer kurzen Evaluation des Blutausstriches, bieten die Scattergramme von Instrument A und B wertvolle Informationen und weitere Studien sind notwendig um festzustellen, ob die Scattergramme von Instrument C in gleichem Maße hilfreich zur Ergebnisvalidierung sind. Eine wichtige Verbesserung wäre akkurates Kennzeichnen von Proben, die eine Blutausstrichevaluation benötigen. Basierend auf den Ergebnissen dieser Studie empfehlen wird die Evaluation eines Blutausstriches für jede Probe, unabhängig davon ob eine Fehlermeldung vorhanden ist oder nicht. Compare the total blood cell counts and leukocyte differentials of seven in-househematology instruments and two laboratory systems.Material and Methods Over a three month period fresh KEDTA anticoagulant blood samples from healthy and diseased dogs (n=260) and cats (n=110) were analyzed. Beside precision, linearity and carry-over, the accuracy was evaluated for each instrument. For the WBC, RBC and PLT concentrations, as well as for the MCV and Hb concentration laboratoryinstrument B (ADVIA TM 120) was used as comparative method; the accuracy of the HCT was assessed in comparison to spunPCV. A 200-cell manual differential was used as reference method for the leukocyte differential.Statistics For all parameters linear regression, Deming regression (in case of normally distributed measurement errors) or Passing-Bablok regression (in case of not normally distributed measurement errors) and Bland-Altman analysis was performed. The results of Deming regression or Passing-Bablok regression were used to assess type of occurring errors in case of revalues ≥ 0.975. In case of revalues < 0.975, the Bland-Altman analysis was solely used for categorization of errors. For the cell counts, total errors were additionally calculated and compared to requirements in human medicine and recommendations in veterinary medicine. For the leukocyte differential, the ability to correctly identify pathological stages was also assessed. Results Canine and feline samples were analyzed separately. In comparison to laboratory instrument B, the biases for WBC counts ranged from -0.6x109/l to 2.4x109/l, for RBC counts from 0 to 0.9x1012/l, for Hb from -1.5g/dl to +0.7g/dl, for MCV from -4.3fl to +8.3fl, for HCT versus PCV values from 0.1% to 7.2% and for PLT counts from -69.3x109/l to +77.2x109/l. Calculation of the total errors revealed, that for the whiteblood cell count all instruments met the CLIA requirements (Clinical Laboratory Improvement Amendments) for human medicine. Only instrument K achieved slightly higher total errors. For the red blood cell parameters, the results vary between the instruments and the parameters. Especially for HCT the total errors exceeded CLIA requirements and recommendations for veterinary medicine. Thus, verification of the results is recommended, and can be achieved by the comparison of HCT and Hb concentration or a spun‐PCV. Concerning platelet counts, only instruments A, C, D and K met or slightly exceeded the CLIA requirements. Only two of the in-house-instruments are able to perform reticulocyte counts. The resultswere overall acceptable, although both instruments showed a negative bias in comparison to laboratory instrument B. Regarding the leukocyte differential, the biases for neutrophils/granulocytes ranged from -3.31x109/l to 2.14x109/l, for eosinophils from -0.22x109/l to 1.03x109/l, for lymphocytes from -1.12x109/l to 2.74x109/l and for monocytes from -0.92x109/l to 1.22x109/l. For in-house and laboratory instruments some samples are present, where the results differed significantly from the manual differential. The in-house instruments, providing a 5-part differential have difficulties in detecting eosinophils in canine samples. Some of the instruments flagged a high percentage of samples with error messages, including samples with accurate results in comparison to the different comparative methods. Additionally in most of the instruments samples with inaccurate results, which are not marked with an error message are present. Conclusion Overall the data shows, that in general a good agreement was achieved between the hematology instruments and the different comparative methods. For most total blood cell counts and RBC parameters point-of-care analyzers performed similarly well as their large laboratory counterparts. The correlation for total WBC counts was better than for RBC counts and related parameters. The determination of the PLT counts is marginal for both in-clinic and laboratory methods. The ability to measure canine and feline reticulocyte is a clear advantage of the laboratory and the two laserbased point-of-care instruments to better assess erythroid regeneration. Although the reference method for the leukocyte differential has some clear limitations, the data shows that in general good agreement was achieved by the in-house and laboratory instruments. But accepting the results of the differential without further verification is not reasonable and can cause clinically important misinterpretation. Comparable to the total blood cell counts, there is no difference obvious between laboratory and in-house-instruments and between laser- and impedance-based systems with regard to accuracy of the numerical results of the automated differential cell counts. The flags generated by the various instruments appear only marginally helpful since there were many false flags and unflagged samples with inaccurate results. While inclinic and laboratory hematology analyzers provide many useful hematological parameters and seem to perform similarly well, there remains a need for result verification. Beside brief blood smear evaluation, the scattergrams generated by laboratory instruments A and B offer important information and further studies are necessary to investigate if the scattergrams reported by instrument C offer the same amount of information. Accurate display of flags to identify those samples requiring review of the peripheral blood smear would be an important improvement. Based on the results of our study we recommend reviewing a blood smear for every sample, regardless of whether or not a flag is displayed.