2017 Volume 66 Issue 3 Pages 255-265
全自動尿中有形成分分析装置UF-5000の臨床検体における性能評価を行った。UF-5000及び前機種のUF-1000iについて尿沈渣との比較による性能指標（±1ランク一致率，感度，特異度）を算出した。対象検体は当院検査部に提出された1,300検体とした。検討項目は赤血球，白血球，上皮細胞，円柱，細菌の基本5項目と，病的円柱，結晶，酵母様真菌，精子，硝子円柱，扁平上皮細胞，非扁平上皮細胞の7項目である。尿沈渣と分析装置との相関において，多くの項目でUF-1000iよりUF-5000の性能指標が向上していた。特に赤血球において，±1ランク一致率がUF-1000iの89.7%からUF-5000の92.1%，感度が86.7%から90.8%，特異度が88.7%から90.3%と上昇した。また円柱においては感度が77.2%から89.4%，特異度が48.3%から51.9%と上昇した。加えて硝子円柱では感度が50.3%から84.1%，病的円柱では感度が78.6%から92.9%，特異度が58.9%から73.1%と上昇し，円柱全体について性能指標の改善がみられた。また基本5項目について分析装置間で大きく乖離した17例の詳細を確認した結果，15例においてはUF-1000iよりUF-5000が尿沈渣結果に近似しており，乖離の原因はUF-1000iにおける赤血球と結晶・脂肪滴・酵母様真菌との誤分類や，円柱と粘液糸の誤分類などであった。
尿中有形成分分析装置の測定原理は画像処理方式とフローサイトメトリー方式（以下FCM方式）の2つに大きく分類される。画像処理方式では尿中有形成分を撮像し，パターン認識により成分分類が行われるのに対し，FCM方式は尿中有形成分に照射されたレーザー光に対する散乱光や蛍光を検出することで大きさや形を判別し分類するものである。
シスメックス社の尿中有形成分分析装置はFCM法を原理とし，1995年にUF-100，2006年にバクテリア専用チャンネルを有するUF-1000iが開発された。その後継機種として2015年に開発されたUF-5000は，白血球や上皮細胞などの核酸を特異的に染色する試薬に加え，新たに青色半導体レーザーを用いることで微粒子の検出精度が向上しているとされる1)。
今回我々は，UF-5000を使用する機会を得，臨床検体を用いてUF-1000i及び尿沈渣との比較を行ったので報告する。なお本研究は当院研究倫理審査委員会の承認を得て実施した。
2015年3月～2016年2月までに金沢医科大学病院検査部に提出された患者尿検体のうち1,300検体を対象とした。
2． 使用機器被評価装置としてシスメックス社の全自動尿中有形成分分析装置 UF-5000（以下UF-5000）を，対照装置として同社の全自動尿中有形成分分析装置UF-1000i（以下UF-1000i）を用いた。
対象検体をUF-1000i，UF-5000で測定し，各分析装置の性能指標として尿沈渣鏡検法との±1ランク一致率，感度，特異度を求めた。±1ランク一致率についてはMcNemarの検定を行い，p < 0.05のときを有意差ありとした。感度，特異度についてはROC（receiver operating characteristic）解析を行い，併せてAUC（area under the curve）を算出し2)，χ2乗検定により上記同様p < 0.05のときを有意差ありとした。なお，統計解析ソフトウェアは「JMP®（SAS Institute Inc.）」を使用した。尿沈渣検査法は「尿沈渣検査法2010（JCCLS GP1-P4）」3)に従い，認定一般検査技師の指導のもとに検査を実施した。染色液はシスメックス社の尿沈渣用新Sternheimer染色液「ニューユリステイン®」を使用した。検討項目は赤血球，白血球，上皮細胞，円柱，細菌の5項目（以下基本5項目）のほか，UF-1000iで研究項目であった病的円柱，結晶，酵母様真菌，精子及び，新規測定項目として追加された硝子円柱，扁平上皮細胞，非扁平上皮細胞の7項目とした。
2． 分析装置間の乖離例の検討両分析装置で測定された1,300検体のうち大きく乖離した検体について尿沈渣結果と比較し，その原因を検討した。検討項目は基本5項目とした。
Table 1からTable 7に各分析装置と尿沈渣との相関を示す。基本5項目はUF-5000，UF-1000i各々の相関を示し，それ以外の7項目はUF-5000のみ表示した。青線をカットオフ，網掛け部分を±1ランクの一致エリアとして表した。また，UF-1000iにおける研究項目は性能指標の数値を括弧で表記した。
1） 赤血球赤血球の結果をTable 1に示す。UF-5000における赤血球の±1ランク一致率はUF-1000iでは89.7%，UF-5000では92.1%と有意に改善していた（p = 0.002）。カットオフを5/HPFとしたとき，感度は86.7%から90.8%，特異度は88.7%から90.3%と改善しており，AUCは0.948，0.963が得られ有意な性能向上がみられた（p = 0.011）。
赤血球の尿沈渣と分析装置の相関
白血球の結果をTable 2に示す。±1ランク一致率はUF-5000とUF-1000iはほぼ同等であった。カットオフを5/HPFとしたとき，感度は95.8%から90.2%と低下し，特異度は89.3%から93.5%と上昇しており，AUCで比較すると同等であった。
白血球の尿沈渣と分析装置の相関
上皮細胞全体としては，±1ランク一致率が有意に改善し（p = 0.047），カットオフを1/HPFとしたときの感度がUF-1000iの79.5%からUF-5000の83.7%，特異度が74.1%から78.4%と有意に改善した（p = 0.0002, Table 3-1）。扁平上皮細胞と非扁平上皮細胞は新規測定項目であるためUF-5000のみ示した。扁平上皮細胞は±1ランク一致率94.5%，感度71.7%，特異度86.8%が得られた（Table 3-2）。非扁平上皮細胞は，主に尿路上皮細胞と尿細管上皮細胞であるが，本評価では尿細管上皮細胞が多くを占めていた。±1ランク一致率は97.8%，1/HPF以上を陽性としたときに感度63.4%，特異度81.5%が得られた（Table 3-3）。
上皮細胞の尿沈渣と分析装置の相関
扁平上皮細胞の尿沈渣と分析装置の相関
非扁平上皮細胞の尿沈渣と分析装置の相関
上皮細胞の尿沈渣と分析装置の相関
Table 4-1に硝子円柱とその他の病的円柱を含む円柱全体の相関を示す。±1ランク一致率は81.1%から86.4%に有意に改善し（p < 0.0001），1/LPF以上を陽性としたときの感度が77.2%から89.4%，特異度が48.3%から51.9%と有意に改善した（p < 0.0001）。
Table 4-2に硝子円柱の比較を示す。UF-1000iは硝子円柱の項目がないので比較のために「円柱－病的円柱」により算出した性能指標を括弧で示している。硝子円柱では±1ランク一致率が83.8%から90.4%（p < 0.0001），感度が50.3%から84.1%，特異度が65.0%から61.0%であったが，AUCで比較すると有意に改善した（p < 0.0001）。病的円柱はUF-1000iでは研究項目であるため，性能指標の数値を括弧で示す（Table 4-3）。病的円柱は感度が78.6%から92.9%，特異度が58.9%から73.1%と有意に改善した（p = 0.0002）。
円柱の尿沈渣と分析装置の相関
硝子円柱の尿沈渣と分析装置の相関
病的円柱の尿沈渣と分析装置の相関
円柱の尿沈渣と分析装置の相関（尿沈渣1/LPF以上を陽性としたとき）
また，円柱は1/LPF以下の少数出現においても高い臨床的意義があり，今回の検討では，より日常検査に則した評価として尿沈渣では円柱が10/WF以上を陽性，分析装置では1/LPF以上を陽性としたときの感度・特異度の比較も併せて行った（Table 5）。変則的ではあるが，分析装置は測定尿量が7.8 μLと微量であり，1/LPF未満に相当する全視野表記部分は装置としての精度保証範囲外であることによる。その結果においても，円柱全体では感度が70.2%から83.3%，特異度が49.0%から57.3%，硝子円柱では感度が44.7%から74.7%，特異度が64.3%から64.1%，病的円柱では感度が70.5%から79.0%，特異度が61.7%から77.9%といずれも有意な改善が確認できた（いずれもp < 0.0001）。
円柱の尿沈渣と分析装置の相関
硝子円柱の尿沈渣と分析装置の相関
病的円柱の尿沈渣と分析装置の相関
円柱の尿沈渣と分析装置の相関（尿沈渣10/WF以上を陽性としたとき）
細菌の結果をTable 6に示す。各性能指標は有意な改善はみられなかった。
細菌の尿沈渣と分析装置の相関
結晶，酵母様真菌，精子はUF-1000iでは研究項目であるため，性能指標の数値を括弧で示した（Table 7-1, 7-2, 7-3）。結晶の性能指標の数値は，±1ランク一致率は有意に改善し（p = 0.0006），感度，特異度は改善がみられなかった。酵母様真菌は±1ランク一致率が有意に改善し（p = 0.003），感度は低下したが，特異度は上昇しており，AUCで比較すると有意に改善していた（p = 0.0003）。精子は±1ランク一致率，感度，特異度いずれも上昇していたが有意な改善はみられなかった。
結晶の尿沈渣と分析装置の相関
酵母様真菌の尿沈渣と分析装置の相関
精子の尿沈渣と分析装置の相関
その他項目の尿沈渣と分析装置の相関
UF-5000とUF-1000iの両分析装置にて結果に大きく乖離のみられた8検体について以下に詳細を述べる。
乖離例1，2は尿沈渣で赤血球に加えてシュウ酸カルシウム結晶が出現していた検体であり，UF-5000がより正しくカウントできていたが，UF-1000iでは大部分の赤血球を結晶と誤分類していた。乖離例3は尿沈渣で酵母様真菌のみられた検体であったが，UF-5000では誤ってカウントしており，UF-1000iの方がより正しく分類できていた。乖離例4は脱ヘモグロビン化した薄く壊れかけた赤血球が多数みられた検体であり，UF-1000iでは酵母様真菌に分類されていたが，UF-5000では正しく赤血球と分類されていた。乖離例5はUF-1000iが赤血球を結晶と誤分類した検体であり，UF-1000iのスキャッタグラムでは赤血球と結晶のクラスタが重なっているのに対して，UF-5000では偏光解消側方散乱光を検出する仕組みの採用によりクラスタが分離され，より正確な分類がなされていた。乖離例6は糸球体型赤血球が多数みられた検体であり，UF-1000iでは捉えることができなかったがUF-5000では尿沈渣に近い値であった。乖離例7は便成分混入のみられた検体でUF-1000iは便中の脂肪などを赤血球と誤分類しているのに対しUF-5000では解消されていた。乖離例8は無晶性塩類が多数みられた検体でUF-1000iでは赤血球105.4/HPFと誤分類していたが，UF-5000では改善していた。
赤血球の分析装置同士の比較と乖離検体
白血球の分析装置同士の比較と乖離検体
乖離例9はUF-1000iでは酵母様真菌を白血球と分類し，UF-5000では解消されていた検体であった。UF-1000iでは白血球と酵母様真菌のクラスタが重なっていたが，UF-5000ではヒトと酵母様真菌の核酸量の違いによりクラスタが分けられていた。
3） 上皮細胞（Table 10）
上皮細胞の分析装置同士の比較と乖離検体
乖離例10は上皮細胞の乖離例であり，UF-5000の3.4/HPFに対し，UF-1000iでは21.9/HPFであった。尿沈渣では尿細管上皮細胞30-49/HPFと多数認められており，UF-1000iの方が尿沈渣に近い値であった。本例の尿細管上皮細胞はいずれも細胞崩壊が強く核のわかりにくい細胞であった。
4） 円柱（Table 11）
円柱の分析装置同士の比較と乖離検体
両分析装置間で大きな乖離のみられた6検体すべてがUF-5000の方が尿沈渣に近い値であり，以下に詳細を述べる。
乖離例11，12，13は硝子円柱多数の検体でありUF-1000iでは捉えられなかったがUF-5000では検出できていた。乖離例14は尿沈渣では円柱がみられないのにUF-1000iで21.1/LPFと出力していた検体である。凝集した白血球のみられた検体であり，UF-5000では正しく分類していた。乖離例15，16も同様に尿沈渣では円柱がみられず，扁平上皮細胞や粘液糸の多い検体であり，UF-1000iは誤ってカウントしていたが，UF-5000ではより尿沈渣の値に近くなっていた。
5） 細菌（Table 12）
細菌の分析装置同士の比較と乖離検体
乖離例17は尿沈渣中に桿菌（3+）がみられた検体であり，UF-1000iでは捉えることができなかったが，UF-5000では検出できていた。
尿沈渣と各分析装置との比較において，ほとんどの項目で性能指標が同等または改善していた。また，分析装置間の乖離例の検討においてもその多くがUF-5000の値と尿沈渣の値が近似しており，UF-5000の正確性の向上が確認できた。
中でも重要成分である赤血球の性能向上の意義は大きい。これまでUF-1000iでは酵母様真菌やシュウ酸カルシウム結晶，油滴様成分，便成分混入などを赤血球と誤分類することが知られており4),5)，本検討でも同様の乖離例が散見された。頻度は低いが誤分類は赤血球数に大きな影響を与える。本検討において，分析装置間の乖離検体のほとんどにUF-1000iで他の成分との誤分類を認めている。UF-5000に新たに採用された偏光解消側方散乱光の検出や染色液の改良などの技術は，赤血球と他の類似成分との分類性能を向上させており，それは本検討の結晶，酵母様真菌，精子の性能指標の改善にもあらわれている。
また，円柱の性能指標が大きく改善したことも重要である。本検討では臨床的意義を考慮して尿沈渣のカットオフ値を10/WFという分析装置にとって厳しい値に設定したが，それでも硝子円柱・病的円柱ともに性能指標の改善が確認できた。分析装置間の乖離例の検討においても改善を認めており，円柱の分類性能が向上していることは明らかであった。UF-5000は染色液の改良に加えて新たに粘液糸凝集を分散させる技術を導入しており，これが円柱との分類性能向上に繋がったと考えられる。しかしながら，未だ円柱全体での特異度57.3%や硝子円柱の特異度64.1%は臨床的に満足できるものとは言い難く，現状では分析装置にて円柱陽性の場合は，偽陽性の除外のため，および詳細な円柱種別把握のためにも尿沈渣検査で確認すべきであると考える。
上皮細胞全体の性能指標は改善していたが，乖離例の検討において，変性の強い尿細管上皮細胞をUF-5000が認識できなかった1例を認めている。これはUF-5000が細胞の核酸量を捉えて成分を分類するために，逆に核の変性の強い尿細管上皮細胞を細胞として認識できなかったと推測され，今後症例を蓄積することでUF-5000の判定アルゴリズムが改良されることに期待したい。その他，白血球，細菌においてはUF-1000iと同等の性能指標を有していると思われた。
近年，尿中有形成分分析装置は多くの施設に導入され，尿検査業務の効率化に寄与している。しかし鏡検法の尿沈渣と機器の有形成分の結果報告の仕方は一様ではなく，分析装置の結果を鏡検結果で置き換える場合と別々に併記して報告する場合に大別される。当院ではUF-1000iと鏡検法の尿沈渣結果を別々に併記し報告しており，UF-1000iの結果は分画異常などのフラグ情報とともにリアルタイムに報告している。JCCLS GP1-P4ではFCM法などの自動分析装置による検査は尿中有形成分情報としての特性を理解したうえで使用するよう示しており，尿沈渣検査の単なる機械化ではないという考えがある6),7)。遠心尿と非遠心尿の違い，半定量と定量の違い，実測定尿量の違いに加えて，それぞれの強みが異なっている。異型細胞検出力や病的結晶などの希少成分検出力は熟練技師による鏡検法が優れており，反対に白血球や細菌の検出や各成分の精密度はFCM法が優れていると思われる。また，赤血球や白血球の極端な高値域においてもFCM法は高い直線性を有しており，尿沈渣で100/HPF以上を示す高値域の変動をモニタリングすることで出血や炎症の経過観察に有用となる場合がある8)。更にUF-5000では細菌数だけでなく新たに細菌測定時のスキャッタグラムを解析し，グラム陽性菌／陰性菌を推定する機能が標準で搭載されており，今後迅速な抗菌薬選択の目安として期待が高まっている9)。このような鏡検法，FCM法の利点を臨床に充分に活かすためには結果を併記することも有用であり，運用形態の一方法であると考えられる。そのためにも鏡検法とFCM法の乖離例が減少することは重要であり，本評価で得られたUF-5000の分類性能向上の意義は大きい。
多くの改良を加えられたUF-5000の導入に当たっては各施設の実状に沿った運用形態の確立が必要であり，それにより更なる業務効率化や臨床に有用な検査結果の提供が期待できると思われる。
UF-5000は新しい測定原理の偏光解消側方散乱光や染色液の改良，核酸量の検出等により，UF-1000iと比較し性能指標の向上及び，尿沈渣との乖離の減少が認められた。これらの分類性能の向上や新たな分析装置の特性を活かした運用形態の確立により，尿沈渣が必要な検体の更なる絞り込みが可能となり，尿検査全体の迅速化・効率化に貢献するものと思われる。
本論文に関連し，開示すべきCOI 状態にある企業等はありません。
