Для получения результатов лабораторных исследований специалисты проводят анализ различных проб биологического материала. Суть анализа состоит в установлении качественного и количественного состава исследуемых проб. Клинические лабораторные исследования выполняют с применением аналитических технологий (методов исследования).
Аналитические лабораторные технологии — совокупность аналитических методов и инструментов (приборов) для получения результатов исследований. В своей основе аналитическая технология имеет определенный принцип, то есть закономерное взаимодействие используемых для анализа физических, химических или биологических факторов с искомым аналитом, обусловленное известными свойствами этого аналита и приводящее к генерации соответствующего сигнала, который может быть воспринят и оценен визуально или с помощью прибора. По характеру измеряемого свойства или способу регистрации соответствующего сигнала методы анализа делят на химические, физические, физико-химические и биологические.
Химические методы основаны на использовании химических реакций, сопровождающихся наглядным внешним эффектом, например изменением окраски раствора, растворением или выпадением осадка, выделением газообразного продукта. Наибольшее значение среди химических методов имеют гравиметрический метод, заключающийся в выделении определяемого компонента в чистом виде и его взвешивании, и титриметрический метод, в котором количественное определение компонентов в исследуемом образце осуществляют точным измерением объема раствора одного или двух веществ, вступающих между собой в реакцию, концентрация одного из которых точно известна. Эти аналитические методы называют классическими.
При проведении анализа физическим методом не используют химические реакции, а измеряют какое-либо физическое свойство компонента пробы биологического материала. При проведении анализа физико-химическим методом состав пробы определяют на основании измерения какого-либо физического свойства с помощью химической реакции. Физические и физико-химические методы анализа основаны на измерении оптических, электрических, адсорбционных, каталитических и других характеристик анализируемых веществ, зависящих от их количества (концентрации). Обычно эти методы делят на следующие группы:
- электрохимические (кондуктометрия, полярография, потенциометрия и др.);
- спектральные или оптические (эмиссионный и абсорбционный спектральный анализ, фотометрия, колориметрия, нефелометрия, люминесцентный анализ и др.);
- рентгеновские (абсорбционный и эмиссионный рентгеноспектральный анализ, рентгенофазовый анализ и др.);
- хроматографический (жидкостная, газовая, газо-жидкостная хроматография и др.);
- радиометрические;
- масс-спектрометрические.
Физические и физико-химические методы, в отличие от химических, называют инструментальными, так как для проведения анализа применяют аналитические приборы и аппараты, регистрирующие физические свойства веществ или изменения этих свойств. Физические и физико-химические методы анализа широко применяют при лабораторных исследованиях.
Биологические методы анализа основаны на том, что для жизнедеятельности (роста, размножения и нормального функционирования живых существ) необходима среда строго определенного химического состава. При изменении этого состава, например при исключении из питательной среды какого-либо компонента или введении дополнительного (определяемого) соединения, организм через какое-то время, иногда практически сразу, подает соответствующий ответный сигнал. Например, при проведении парамециевой пробы добавление в среду обитания парамеций сыворотки крови больного сепсисом, содержащей эндотоксины, приводит к утрате ими двигательных способностей.
Аналитические приборы служат основными измерительными средствами при проведении лабораторных исследований. По своей сути аналитический прибор служит средством реализации метода анализа. Аналитические приборы классифицируют по следующим признакам:
- принципу действия (методу анализа), например оборудование для иммуноферментного, иммунохемилюминесцентного анализа;
- свойствам анализируемого биологического материала (например, оборудование для гематологических, биохимических анализов);
- числу определяемых компонентов (например, оборудование для определения глюкозы крови или широкого спектра биохимических показателей);
- исполнению (закрытого, открытого типа);
- способу прохождения выходного сигнала (одно-, двунаправленное);
- способу выдачи результатов исследования (цифровое, визуальное).
Существующие системы классификации оборудования для анализа достаточно сложны и не дают цельного представления о многообразии их видов и моделей. К аналитическому оборудованию относят и простые фотометры, и такие сложные приборы, как хроматографы, масс-спектрометры, проточные цитофлуориметры. Вместе с тем в КДЛ выполняют тесты двух категорий:
- измеряющие числовые показатели, например, концентрацию или активность;
- требующие визуализации и интерпретации, например, классификации тканей, полученных в результате биопсии, или идентификации клеток при цитологическом исследовании мазка.
Соответственно для получения результатов исследований этих двух категорий лабораторных тестов используют два типа аналитических приборов. Аналитические приборы, которые используют для получения результатов лабораторных тестов первой группы, позволяют идентифицировать компоненты исследуемого образца, определить их количество и концентрацию, а также физико-химические свойства анализируемого вещества. К данной группе относят большинство лабораторных аналитических приборов: счетчики клеток крови, фотометры, колориметры, нефелометры, коагулометры и др.
Для получения результатов исследования лабораторных тестов второй группы необходима визуализация объекта анализа. Визуализация — метод представления информации об объекте в виде оптического изображения и последующая его оценка глазами специалиста лаборатории или аналитической компьютерной программы. Большинство объектов лабораторного анализа имеют размеры, неразличимые невооруженным глазом. Именно поэтому основными аналитическими приборами, использующими принципы визуализации объектов анализа в лаборатории, служат различные виды микроскопов (оптические, электронные) и спектральные приборы для анализа изображения.