عد دموي شامل
تاريخ

قبل أن تظهر أجهزة تعداد الخلايا الآلية، أُجريت اختبارات تعداد الدَّم الكاملِ يدويًا، حيث حُسِبت خلايا الدم البيضاء والحمراء والصَّفائح الدموية باستخدام المَجاهر. كان أنطوني فان ليفينهوك هو أوّلُ شخصٍ ينشر تصوّراتٍ مجهرية لخلايا الدم، حيث أخبر برسالة عن ظهور الخلايا الحمراء في 1674 إلى وقائع الجمعية الملكية في لندن، حيث أنّ يان زفامردام قد وَصَف خلايا الدم الحمراء قبل ذلك ببِضع سنوات، لكنَّه لم ينشر النّتائج التي تَوَصّل إِليها فِي ذلكَ الوَقت. خلال القرنين الثامن عشر والتاسع عشر، سمحت التَّحسينات في تقنية المجهر مثل العدسات الأكروماتية بإحصاء خلايا الدم البيضاء والصّفائح الدَّموية في عيناتٍ غير مصبوغة.
يَرجِع الفَضل إلى عالِم الفسيولوجيا كارل فييروردت في إجراء أول تعداد دم. اشتملت تقنيته والتي نُشرت عام 1852، على شَفط حَجم دم مُقاسٍ بعناية في أنبوب شُعيري ونشره على شريحة مجهرية مغطاة ببياض البيض، وبعد أن جفَّ الدَّم أَحصى كُلَّ خليةٍ على الشَّريحة، وهذه العَملية قد تستغرق أكثر من ثلاث ساعات حتى تكتمل. وفي عام 1874 قدّم لويس تشارلز ملاسيز مقياس الكريات الدموي والذي سهّل العَد المجهري لخلايا الدم. يتكون هذا المِقياس من شريحة مجهرية تحتوي على أنبوب شُعيري مسطح. يُدخَل الدم المخفف إلى غرفة الشّعيرات الدموية عن طريق أنبوب مطاطي مُتَّصِل بِأحد طرفيه، حيث رُبِط المجهر بِعدسةٍ ذات شبكة متدرِّجة مما يسمح للميكروسكوب بحساب عددِ الخلايا لكل حجم من الدم. وفي عام 1877، اخترع ويليام غاورز مقياس لعد خلايا الدّم (بالإنجليزية: Hemocytometer) مع شبكة عدّ مدمجة ممّا ألغى الحاجة إلى إِنتاج عدساتٍ معايرة خاصة لكل مجهر.
فِي سبعينيات القَرن التّاسع عشر طوّر باول ارليش تقنية صباغة باستخدام مَزيجٍ من الصّبغة الحمضيّة والقاعديّة التي يمكن أَن تميز أنواعًا مختلفة من خلايا الدم البيضاء وتسمح بفحص مورفولوجيا (شكل) خلايا الدم الحمراء. قام ديمتري ليونيدوفيتش رومانوسكي بتحسين هذه التقنية في تسعينيات القرن التاسع عشر بِاستخدام مزيج من الإيوسين والميثيلين الأزرق المُعتّق لإنتاج مجموعةٍ واسعةٍ من الصَّبغات غيرالموجودة عند استخدام أيّ من الصّبغات بمفردها وأصبح هذا أساس صبغة رومانوسكي، وهو الأسلوب الذي لا يزال يستخدم لصباغة مَسحات الدم للمراجعة اليدوية.
ابتُكِرت التّقنيات الأولى لِقياس الهيموجلوبين في أواخر القرن التاسع عشر، وتَضمَّنت مقارنات بصرية للون الدم المُخَفّف مقابل معيار معروف، كانت محاولات أتمتة هذه العملية باستخدام القياس الطّيفي وقياس الألوان مقيّدة بحقيقة أنَّ الهيموجلوبين موجود في الدم بأشكالٍ مختلفة عديدة مما يعني أنَّه لا يمكن قياسه بطول موجة واحد، وفي عام 1920، قُدِّمت طريقة لتحويل الأشكال المختلفة للهيموجلوبين إلى شكل ثابت واحد (سيانميتهيموغلوبين أو سيانيد الهيموغلوبين)، مما يسمح بقياس مستويات الهيموجلوبين تلقائيًا. تظلُّ طريقة السيانميتهيموغلوبين هي الطريقة المرجعية لقياس الهيموغلوبين ولا تزال مستخدمة في العديد من أجهزة تحليل الدم الآلية.
يعود الفضل إلى ماكسويل وينتروب في اختراع اختبار الهيماتوكريت (نسبة حجمية للكريات الحمراء في الدم). في عام 1929 أجرى مشروعاً للدكتوراه في جامعة تولين لتحديد النّطاقات الطّبيعية لقيم خلايا الدم الحمراء، واخترع طريقة تعرف باسم هيماتوكريت ونتروب (بالإنجليزية: Wintrobe Hematocrit)، حيث وُصِفَت قياسات الهيماتوكريت في الأبحاث السابقة، لكن طريقة وينتروب اختلفت من حيث أنها تستخدم أنبوبًا كبيرًا يمكن إنتاجُه بكميات كبيرة وفقًا لمواصفات دقيقة مع مقياسٍ مدمج، حيث قِيست نسبة خلايا الدم الحمراء في الأنبوب بعد الطّرد المركزي لتحديد نسبة الهيماتوكريت. كما أنَّ إختراعه لطريقة قابلة للتكرار لتحديد قيم الهيماتوكريت سمح لوينتروب بتعريف محددات خلايا الدم الحمراء.
بدأ البحث في العد الآلي للخلايا في أوائل القرن العشرين. في عام 1928 طُوِّرت طريقة استخدمت كمية الضّوء التي تنتقل عبر عينة دم مخففة، كما قِيست بواسطة القياس الضّوئي لتقدير عدد خلايا الدم الحمراء، ولكن ثبت أنّ هذا غير دقيقٍ للعينات ذات خلايا الدّم الحمراء غير الطبيعية، أمّا المُحاولات الفاشلة الأخرى في الثلاثينيات والأربعينيات من القرن الماضي فقد شملت أجهزة كشف كهروضوئية مُتَّصلة بِالمجاهر والتي كانت تعد الخلايا أثناء فحصها. وفي أواخر الأربعينيات من القرن الماضي حاول والاس هـ. كولتر بدافع الحاجة إلى طرق أفضل لعد خلايا الدم الحمراء بعد قصف هيروشيما وناغازاكي إلى تحسين تقنيات عدَِ الخلايا الكهروضوئية،ملاحظة 7 حيث ساعده شقيقه في بحثه والمعروف بجوزيف آر كولتر وكان ذلك في مختبر الطّابق السّفلي في شيكاغو، حيث كانت نتائجهم باستخدام الطرق الكهروضوئية مخيِّبة للآمال، وفي عام 1948 بعد قراءة ورقةٍ تربط توصيل الدم بتركيز خلايا الدم الحمراء ابتكر والاس مبدأ كولتر - النّظريّة القائلة بأنَّ الخليَِة المعلَّقة في وسط مُوصل تولِّد انخفاضًا في التيّار المتناسب لحجمها عند مُرورِها عبر فتحة.
وفي شهر أكتوبر لنفس العام، قام والاس ببناء عدّاد يوضّح مبدأ كولتر. ولكن نظرََا للقيود المالية، فَقد قام بإحداث فتحة عن طريق حرق ثقب في قطعة من السيلوفان من علبة سجائر. وفي العام 1949 قدَّم والاس للحصول على براءة اختراع لهذه التقنية، وفي عام 1951 تقدَّم بطلبِِ إلى معمل أبحاث البحرية الأمريكية لتمويل تطوير عدّاد كولتر. وحصل والاس على براءة الاختراع في عام 1953. وبعد إحداث تحسيناتِِ على التقنية وإدخال مقياس ضغط الزئبق لتوفير تحكّم دقيق في حجم العينة، أسّسَ الإخوة في عام 1958 شركة كولتر للإلكترونيات من أجل تسويق منتجاتهم. في البداية كان عداد كولتر مصمّمََا لعدِّ خلايا الدم الحمراء، ولكن مع إدخال التعديلات اللاحقة أثبت العدّاد كفاءته في حساب خلايا الدم البيضاء، وبعدها انتشرت عدّادات كولترعلى نطاق واسع في المختبرات الطبية.
كان تيكنيكون (Technicon SMA 4A−7A) والذي أُصدر في عام 1965، أول محلِّلِِ قادرِِ على تعداد أنواعِِ متعدّدة من الخلايا في نفس الوقت. حيث كان مبدأُ عمله يقوم على تقسيم عينات الدّم إلى قناتين؛ واحدةٌ لتعداد خلايا الدّم الحمراء والبيضاء، والثانية لقياس الهيموجلوبين. ومع ذلك، كان الجهاز غير موثوقِِ ويصعب الحفاظ عليه. في عام 1968، أُصدر محلل كولتر نموذج اس والذي انتشر على نطاق واسع. وعلى غرار تيكنيكون، فقد استخدم نموذج كولتر اس حُجرتي تفاعلِِ مختلفتين؛ واحدةً لتعداد خلايا الدم الحمراء، والثانيةَ لتعداد خلايا الدم البيضاء وقياس الهيموجلوبين. بالإضافة إلى أن نموذج اس كان قادرََا على إيجاد الحجم الكروي الوسطي للخلايا من خلال قياس المعاوقة، مما سمح بحساب واشتقاق مؤشرات خلايا الدم الحمراء والهيماتوكريت. وفي عام 1970 أُدخل التعداد الآلي للصفائح الدموية إالى جهاز تيكنيكون هيمالوغ-8، والذي اعتُمد في عام 1980 من قبل سلسلة كولتر اس بلس (بالإنجليزية: Coulter's S Plus) للمُحَلّلات.
وبعد أن أُتمِتَ نظام تعداد الخلايا الأساسي، ظلَّ التفريق بين أنواع خلايا الدّم البيضاء يُمَثِّلُ تحَدّيََا، فخلال السبعينيات، أوجَدَ الباحثون طريقتين لأتمتة التعداد التفريقي لخلايا الدم البيضاء: معالجة الصور الرقمية وقياس التّدَفّق الخلوي. فباستخدام التكنولوجيا التي طُوِّرت في الخمسينيات والستينيات من القرن الماضي لأتمتة قراءة لطاخة بابانيكولاو، أُنتِجت عدة نماذج من أجهزة تحليل معالجة الصور. حيث تقوم هذه الأجهزة بعمل مسحة لعَيّنة دم مصبوغة للعثور على نواة الخلية، ثم تأخذ لقطة بدقة أعلى للخلية لتحليلها من خلال قياس الكثافة. لكن هذه النماذج كانت باهظة الثمن، بطيئةً، ولم تفعل شيئًا يذكر لتقليل عبء العمل في المختبرات، لأنّها كانت لا تزال بحاجة إلى أن تُحضَّر عينات الدم وتصبغ يدَوِيََّا، لذلك أصبحت الأنظمة القائمة على قياس التّدفق الخلوي أكثر شيوعًا، وبحلول عام 1990، لم تكن هناك أي أدوات لمعالجة الصور الرقمية متوفرةََ تجارياً في الولايات المتحدة أو أوروبا الغربية. لكن انتعَشَت هذه التّقنيات في الألفينيّات مع إدخال منصّات تحليل الصور الأكثر تقدمًا باستخدام الشبكات العصبونية الاصطناعية.
عملت أجهزة قياس التّدفق الخلوي المبكرة على إطلاق حزمِِ ضوئية على الخلايا بأطوال موجية محددة وقياس الامتصاصية، الفلورية، أو انتشار الضوء الناتج. الأمر الذي يسمح بالحصول على معلومات عن خصائص الخلايا ومكوناتها مثل تحديد كميّة الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين (DNA) فيها. وأَحَدُ هذه الأجهزة - مقياس الضوء الطَيفي السريع للخلايا، والذي طوره لويس كامينتسكي في عام 1965 لأتمتة سيتولوجيا عنق الرحم - والذي يستطيع رسم مخططات التشتت للضوء عن طريق تقنية الصباغة الكيميائية الخلوية. ساعد ليونارد أورنستين على تطوير نظام صباغة الخلايا عن طريق استخدام مقياس الضوء الطَيفي السريع. وفي وقت لاحق، ابتكر زملاؤه محللََا لقياس التّدفق الخلوي التفريقي لخلايا الدم البيضاء. وفي عام 1974، أُضيف مُحلل هيمالوغ دي، حيث يعمل هذا المُحلل على استخدام تشتت الضوء، الامتصاصية، أو صبغ الخلايا لتحديد الأنواع الخمس لخلايا الدم البيضاء بالإضافة إلى «الخلايا الكبيرة غير المحدّدة»، وهو تصنيف يطلِق على الخلايا اللمفاوية اللانمطية أو الخلايا الأرومية. ومن أهم ما يميّز الهيمالوغ دي عن طريقة التفريق اليدوي، أنه يستطيع عدَّ 10000 خلية في المرّة الواحدة. وفي عام 1981 جُمِعَ بين هيمالوغ دي وهيمالوغ-8 للحصول على تيكنيكون H6000، وهو أول جهاز يجمع بين العد الدموي الشامل والتعداد التّفريقي للخلايا. لكن لم يلقَ هذا الجهاز رواجََا في مختبرات الدم لأنّه يتطلب جهدا كبيرََا من أخصّائيي المختبر. وفي أواخر الثمانينيات وأوائل التسعينيات، أُنتجت أنظمة مماثلة على نطاق واسع من قبل الشركات المصنعة الأخرى مثل Sysmex وAbbott وRoche وBeckman Coulter.