Introduzione

Gli eritroblasti (NRBC) sono i precursori delle emazie normalmente confinati nel midollo osseo. La loro presenza nel sangue periferico (SP) è segno di un’aumentata o alterata attività eritropoietica (eritropoiesi inefficace e/o associata a stress ipossico) [1–9].

Gli NRBC nel SP sono presenti in molte condizioni patologiche e/o parafisiologiche, quali sindromi talassemiche, neoplasie mieloproliferative (in particolare mielofibrosi) e metastasi midollari dei tumori solidi. La presenza di NRBC nel SP può anche essere segno di ematopoiesi extramidollare o di condizione di stress ematopoietico generalizzato, come si può osservare nella setticemia, a seguito di massiccia emorragia e/o grave ipossia [1–9].

Nei soggetti talassemici, il numero di NRBC presente nel SP è indice di eritropoiesi inefficace e può essere utile nel monitoraggio e nell’ottimizzazione della terapia trasfusionale [2].

Nel neonato pre-termine e non, il numero di NRBC e la permanenza degli stessi nel SP correlano direttamente con un aumentato indice di mortalità e complicanze neonatali [4–6]; ugualmente, nei soggetti ricoverati in terapia intensiva il numero di NRBC e la loro permanenza in circolo rappresentano una variabile indipendente direttamente correlata all’indice di mortalità [7, 8].

Nella moderna organizzazione di Laboratorio, il conteggio degli NRBC in MO su striscio di SP è scarsamente applicabile per i tempi richiesti e le risorse necessarie.

Gli analizzatori ematologici di ultima generazione sono dotati di diversi metodi per il conteggio degli NRBC e sono in genere caratterizzati da rapidità e accuratezza delle misure, strettamente dipendenti dalla tecnologia e dal metodo di conteggio adottato [3, 10–13].

I sistemi ADVIA2120i (Siemens Healthcare Diagnostics, Tarrytown NY, USA) non hanno un canale di analisi dedicato al conteggio degli NRBC. Il conteggio standard fornito dallo strumento, infatti, è ottenuto da un algoritmo di calcolo che combina una serie di parametri/conteggi ricavati dai canali di analisi PEROX e BASO [14].

Gli NRBC nel canale PEROX sono identificati grazie alle loro caratteristiche nucleari e dimensionali e per l’assenza di attività perossidasica, mentre nel canale BASO in funzione della densità nucleare.

Il sistema ADVIA2120i dal canale PEROX ottiene i seguenti parametri/conteggi degli NRBC per ciascun campione: % Istogramma (%HISTO), % Gaussiano (%GAUSS), % Residuo (%RESID); dal Canale BASO si ottiene un unico parametro: % Barox (%BAROX).

ADVIA2120i fornisce il conteggio di NRBC esprimendo un valore numerico per campioni con 200 o più NRBC/μL o quando questi sono almeno il 2% in campioni con Leucociti ≤ 3000/μL. In altre condizioni, o quando per l’algoritmo di calcolo applicato non sono rispettate tutte le regole imposte, ADVIA2120i non fornisce un dato numerico del conteggio degli NRBC, ma un valore indeterminato (blank). Kratz et al [11] hanno documentato una sensibilità (SN) e una specificità (SPEC), rispettivamente, del 77,3% e del 74,6%, considerando i campioni in revisione microscopica positivi solo per conteggi di NRBC > 2%.

In precedenti studi, che hanno confrontato le performance di ADVIA2120i con strumentazioni dotate di canali di conta dedicati alla rilevazione degli NRBC, questo strumento mostra performance meno brillanti [3, 13]. Inoltre, è documentato che talune caratteristiche dei campioni hanno ripercussioni sull’accuratezza di queste misure, come accade quando le emazie presentano un’alterata sensibilità ai sistemi lisanti adottati nei diversi emocitometri. Quest’ultima condizione può essere presente in situazioni sia fisiologiche (per esempio nei neonati) sia patologiche (soggetti affetti da emoglobinopatie o da importanti alterazioni epatiche, con elevata uremia o sottoposti a chemioterapia) [14, 15]. In questi casi gli analizzatori potrebbero conteggiare e classificare erroneamente gli NRBC come leucociti (white blood cell, WBC), portando a due possibili conseguenze: la sovrastima dei WBC, la sottostima degli NRBC o entrambe. Nella peggiore delle ipotesi si può arrivare al mancato rilevamento degli NRBC [15].

Questo studio si propone in prima istanza di valutare le performance di conteggio in automazione degli NRBC mediante ADVIA2120i su tre gruppi di soggetti: talassemici (trait o major), neonati e individui affetti da drepanocitosi, accumunati da una potenziale alterata sensibilità alla lisi delle emazie, ma anche dalla necessità di un accurato conteggio degli NRBC [2–6]; si propone di verificare la possibile applicazione di una regola di validazione, definita dagli autori, del loro conteggio considerando anche il valore di Hb e del rapporto emazie microcitiche su ipocromiche (M/I) [16, 17]. La nuova regola di validazione ha l’obiettivo di evidenziare i campioni potenzialmente positivi per la presenza degli NRBC nel SP, che altrimenti potrebbero sfuggire, tramite blocco e suggerimento di revisione microscopica degli stessi, migliorando così l’appropriatezza di quest’ultima.

Materiali e metodi

Sono stati analizzati 187 campioni di SP raccolto in K3EDTA dei seguenti soggetti equamente distribuiti tra i sessi: 50 controlli adulti ritenuti sani (reclutati con il criterio di selezione a priori per assenza di malattie conclamate: valori di emocromo con formula, creatinina, AST, ALT, LDH, glucosio, proteina C reattiva e ferritina entro l’intervallo di riferimento), 26 con drepanocitosi, 55 con beta-talassemia (trait o major) e 56 neonati con età inferiore alla settimana.

I campioni sono stati analizzati su ADVIA2120i seguendo le specifiche dell’azienda produttrice ed entro 2 ore dal prelievo.

Per ciascun campione è stato prodotto uno striscio di sangue periferico per il conteggio degli NRBC con il metodo di riferimento, rappresentato dal conteggio manuale in MO effettuato da due operatori esperti secondo gli standard del Clinical and Laboratory Standards Institute (CLSI) [18].

Il criterio di positività per la presenza di NRBC nella revisione microscopica è di NRBC ≥ 1 su 200 leucociti pari allo 0,5% [19].

I sistemi ADVIA2120i non hanno un canale di analisi dedicato al conteggio degli NRBC. Il conteggio standard fornito dallo strumento è ottenuto da un algoritmo di calcolo che combina i seguenti parametri/conteggi ricavati dai canali di analisi PEROX e BASO [14]. Dal canale PEROX:

  • % Istogramma (%HISTO): eventi dell’area NRBC identificabile nella regione perossidasi-negativa, circoscritta tra la regione del noise e quella dei linfociti;

  • % Gaussiano (%GAUSS): eventi sottesi dalla curva di normalizzazione gaussiana dell’area originariamente definita da HISTO;

  • % Residuo (%RESID): si ottiene sottraendo i conteggi degli eventi di piastrine e linfociti a quelli totali nell’area NRBC.

Dal canale BASO si ottiene un unico parametro: % Barox (%BAROX), combinando le informazioni ottenute dal canale PEROX e BASO (sommando rispettivamente i conteggi di neutrofili ed eosinofili e di mononucleati e basofili). Questa somma è sottratta ai leucociti (WBC) ottenuti dal canale BASO (WBCB). Il conteggio NRBC %BAROX è determinato, pertanto, mediante la seguente equazione: NRBC = WBCB − [(# neutrofili + # eosinofili) + (# basofili + # mononucleati)].

Sono stati valutati tutti i parametri sopra elencati utilizzati dallo strumento nell’algoritmo di calcolo per la determinazione degli NRBC.

Il sistema ADVIA2120i nel conteggio standard degli NRBC può fornire un valore numerico o un valore indeterminato (blank). I campioni con NRBC indeterminati (blank) sono stati esclusi dall’elaborazione del conteggio standard, mentre per i parametri %HISTO, %RESID, %GAUSS e %BAROX sono stati elaborati e valutati i dati di tutti i campioni.

Per la validazione del conteggio in automazione degli NRBC, prima di questo studio, era in uso la regola di screening RULE NRBC OLD. Essa prevedeva il blocco del campione e la revisione microscopica con un valore relativo di NRBC ≥ 0,1% o = blank. Il cut-off di 0,1% era stato scelto al fine di ridurre i falsi negativi.

La nuova regola (RULE NRBC NEW) è stata definita in funzione del risultato del conteggio standard degli NRBC, del valore di Hb, del valore di M/I e della valutazione delle performance analitiche dei diversi parametri strumentali (%HISTO, %RESID, %GAUSS e %BAROX).

Le performance ottenute con la/e regola/e RULE NRBC NEW sono state confrontate con quelle delle regola attuale (RULE NRBC OLD).

La concordanza tra la media dei conteggi in MO (ottenuta dai due operatori) e il conteggio ottenuto in automazione con ADVIA2120i è stata valutata con la correlazione di Pearson, la regressione di Passing & Bablok e il Bias.

L’accuratezza diagnostica di ADVIA2120i rispetto alla MO è stata valutata con analisi di curve ROC e sono stati determinati i valori di SN, SPEC e concordanza diagnostica (CD).

Il test di Mann-Whitney è stato applicato per valutare la distribuzione dei valori mediani di Hb e di M/I nelle popolazioni in esame.

Le performance delle regole di validazione del conteggio in automazione degli NRBC rispetto alla MO sono state determinate tramite la valutazione della SN, della SPEC e della CD e il Pearson chi square test.

L’analisi statistica è stata condotta con Analyse-it (Analyse-it Software Ltd, Leeds, UK).

Lo studio è stato effettuato in conformità con la Dichiarazione di Helsinki, secondo i termini di tutta la legislazione locale.

Risultati

Correlazione

La correlazione del conteggio standard degli NRBC di ADVIA2120i verso il metodo di riferimento in MO è stata valutata su 162 campioni (esclusi i 25 campioni con conteggio degli NRBC standard indeterminato) con percentuale di NRBC in MO compresa fra 0,0% e 335,5%.

Il coefficiente di Pearson ha mostrato una r=0,980 (IC 95% 0,970–0,980; p<0,0001), la regressione Passing & Bablok è y=1,20x+0,0 (rispettivamente con IC 95% 0,95–1,55 e 0,0–0,0) e il Bias è di −0,907 (IC 95% −2,47–0,66) [Fig. 1].

Fig. 1
figure 1

Correlazione tra ADVIA2120i e MO per il conteggio %NRBC. (a) Regressione Passing-Bablok y=0,0+1,20x (rispettivamente con IC 95% 0,95–1,55 e 0,0–0,0). (b) Il Bias è di −0,907 (IC 95% −2,47–0,66)

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Accuratezza diagnostica

In MO sono risultati positivi 93 dei 187 campioni analizzati (49,7%); in dettaglio, 34 (36,5%) tra i soggetti affetti da talassemia, 38 (40,8%) tra i neonati e 21 (22,5%) tra i campioni di soggetti con drepanocitosi. Su ADVIA2120i 25 campioni (pari al 13,4%) sono indeterminati (blank) per il conteggio standard e nello specifico sono 9 controlli sani (tutti negativi in MO), 12 soggetti talassemici (di cui 4 positivi in MO), 3 neonati (di cui 1 positivo in MO) e 1 soggetto affetto da drepanocitosi (positivo in MO). Il 24% degli indeterminati (6 su 25) è positivo in MO.

L’analisi della curva ROC per la valutazione delle performance diagnostiche del conteggio standard degli NRBC di ADVIA2120i è stata condotta su tutti i campioni e per gruppi, sempre escludendo quelli in cui il conteggio degli NRBC risultava indeterminato (blank).

L’AUC parte da un valore minimo di 0,66 (IC 95% 0,49–0,82; p=0,035) e 0,66 (IC 95% 0,39–0,92; p=0,123), rispettivamente nei neonati e nei soggetti affetti da drepanocitosi; un valore intermedio di 0,73 (IC 95% 0,66–0,83; p<0,0003) nei soggetti talassemici fino a un massimo di 0,80 (IC 95% 0,66–0,83; p<0,0001) nella valutazione globale dei soggetti analizzati (Tab. 1, Fig. 2).

Fig. 2
figure 2

Analisi della curva ROC di conteggio standard ADVIA2120i e i conteggi parziali/parametri: %HISTO, %GAUSS, %BAROX, %RESID. (a) Tutti i campioni analizzati. (b) Solo i soggetti talassemici. (c) Solo i neonati. (d) Solo i soggetti affetti da drepanocitosi

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Tabella 1 Dati delle curve ROC su tutti i campioni analizzati e suddivisi per gruppi
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L’analisi delle curve ROC per la valutazione delle performance diagnostiche degli altri parametri strumentali utilizzati nell’algoritmo di calcolo per la determinazione degli NRBC è stata condotta su tutti i 187 campioni, inclusi quelli in cui il valore degli NRBC risultava indeterminato.

Il parametro %BAROX presenta caratteristiche diagnostiche migliori rispetto al conteggio standard nel gruppo di soggetti talassemici, rispettivamente con AUC 0,83 (IC 95% 0,72–0,94; p<0,0001) vs AUC 0,73 (IC 95% 0,63–0,86; p=0,0003). Nel gruppo di soggetti con drepanocitosi si osserva analogo andamento rispettivamente con AUC 0,76 (IC 95% 0,57–0,94; p=0,0033) vs AUC 0,66 (IC 95% 0,39–0,92 p=0,1228). Al contrario, per lo stesso parametro %BAROX, nel gruppo totale dei campioni analizzati e nei neonati si osserva, rispettivamente, AUC 0,63 (IC 95% 0,55–0,71; p=0,0003) vs AUC 0,80 (IC 95% 0,66–0,83; p<0,0001) e AUC 0,65 (IC 95% 0,53–0,78; p=0,0073) vs AUC 0,66 (IC 95% 0,49–0,82; p=0,035) [Tab. 1].

Il parametro %RESID presenta performance migliori, rispetto al conteggio ADVIA2120i standard, nel gruppo dei neonati, rispettivamente con AUC 0,68 (IC 95% 0,52–0,84; p=0,0149) vs AUC 0,66 (IC 95% 0,42–0,82; p=0,0355) [Tab. 1].

Gli altri parametri analizzati %HISTO, %RESID e %GAUSS non evidenziano performance diagnostiche significativamente superiori al conteggio standard ADVIA2120i, come documentato nella Tabella 1.

Il conteggio ADVIA2120i standard alla soglia di %NRBC ≥ 1,7, nel gruppo totale dei 162 campioni analizzati (da cui sono esclusi i 25 campioni con NRBC = blank), mostra una CD con MO del 77,8% (17 falsi positivi e 19 falsi negativi) con una SN del 78,4% e una SPEC del 77,0% (Tab. 1); nel gruppo dei talassemici, mostra una CD con MO del 65,1% (4 falsi positivi e 11 falsi negativi) con una SN del 63,3% e una SPEC del 69,3%; nel gruppo dei soli neonati, mostra una CD con MO del 75,5% (10 fasi positivi e 3 falsi negativi) con una SN del 91,9% e una SPEC del 37,5%; nel gruppo dei soggetti affetti da drepanocitosi mostra una CD con MO del 72,3% (3 falsi positivi e 4 falsi negativi) con una SN del 80,0% e una SPEC del 40,0% (Tab. 2). Il 25% (19 su 76) dei campioni negativi al conteggio standard è positivo in MO.

Tabella 2 Analisi delle performance di conteggio standard ADVIA2120i e %BAROX nella determinazioni degli NRBC su tutti i campioni analizzati e suddivisi per gruppi
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Il parametro %BAROX al cut-off ≥ 2,5% mostra, vs MO nel gruppo totale dei 187 campioni analizzati, una CD pari a 58,8% (32 falsi positivi e 45 falsi negativi), SN del 52,1% e SPEC del 56,7%. Nei soggetti talassemici la CD è pari a 72,7% (9 falsi positivi e 6 falsi negativi), la SN è del 82,9% e la SPEC è del 55,0%, Nei neonati la CD è pari a 48,1% (29 falsi negativi) e la SN è del 23,1%, mentre la SPEC è del 100%. Infine, nei soggetti affetti da drepanocitosi la CD è pari a 61,5% (10 falsi negativi), la SN è del 52,4% e la SPEC del 100% (Tab. 2).

Se si adotta un cut-off di %BAROX ≥ 0,4, nel gruppo totale dei 187 campioni analizzati la CD è pari a 56,4% (54 falsi positivi e 27 falsi negativi), la SN è del 71,3% e la SPEC è del 41,9%, Nei soggetti talassemici la CD è pari a 65,5% (3 falsi negativi e 16 falsi positivi), la SN è del 91,2%, la SPEC del 23,8%. Nei neonati la CD è pari a 58,9% (19 falsi negativi e 4 falsi positivi), la SN è del 23,1%, mentre la SPEC è del 100%; infine, nei soggetti affetti da drepanocitosi la CD è pari a 73,1% (5 falsi negativi e 2 falsi positivi), la SN è del 76,0% e la SPEC è del 60,0% (Tab. 2).

Valutazione del rapporto M/I e Hb nei soggetti talassemici, nei neonati e nei soggetti affetti da depranocitosi

Nel gruppo di controllo, il valore mediano di M/I è pari a 1,00 (IC 95% 0,48–1,67) e quello di Hb è pari a 13,5 g/dL (con IC 95% 12,1–14,2). Nel gruppo dei soggetti talassemici il valore mediano di M/I è pari a 2,27 (IC 95% 1,61–3,0) e quello di Hb è pari a 9,9 g/dL (IC 95% 9,4–10,4). Nel gruppo dei neonati il valore mediano di M/I è pari a 0,25 (IC 95% 0,19–0,39) e quello di Hb è pari a 14,45 g/dL (IC 95% 12,0–17,7). Nei soggetti affetti da drepanocitosi, il valore mediano di M/I è pari a 1,29 (IC 95% 0,97–2,20) e quello di Hb è pari a 9,1 g/dL (IC 95% 8,3–9,7). I valori mediani di M/I e di Hb dei quattro gruppi in esame differiscono significativamente (Tab. 3).

Tabella 3 Valore mediano del rapporto M/I e Hb nelle popolazioni studiate
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Regola di screening dei campioni positivi per NRBC

La RULE NRBC NEW è stata definita in funzione del risultato del conteggio standard degli NRBC, del valore di Hb, di M/I e del parametro %BAROX a due differenti cut-off: ≥0,4% e ≥2,5%.

La RULE NRBC OLD rispetto alla MO mostra una SN del 79,8%, una SPEC del 60,2% e una CD del 70,1% (con 19 falsi negativi e 37 falsi positivi), con un indice di revisione microscopica pari al 60%. Il Pearson chi square test evidenzia discordanza significativa tra la RULE NRBC OLD e la revisione microscopica.

Le RULE NEW BAROX 0,4% e RULE NEW BAROX 2,5%, rispetto al metodo in MO, mostrano, rispettivamente, una SN dell’88,3% e dell’86,1%, una SPEC del 68,8% e del 72,0%, una CD del 78,6% (con 11 falsi negativi e 29 falsi positivi) e del 79,1% (con 13 falsi negativi e 26 falsi positivi); l’indice di revisione microscopica è pari, rispettivamente, al 60% e al 57% (Tab. 4). In entrambi i casi, il Pearson chi square test evidenzia una significativa concordanza fra le regole e la revisione microscopica (p<0,0001).

Tabella 4 Performance del conteggio standard NRBCADVIA 2120i, RULE OLD; RULE NEW BAROX 0,4% e RULE NEW BAROX 2,5%
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Discussione

Il conteggio accurato degli NRBC nel SP mostra sempre maggiore importanza, non solo dal punto di vista diagnostico, ma anche dal punto di vista prognostico, soprattutto in particolari categorie di soggetti (neonati e pazienti ricoverati nelle unità di terapia intensiva) e nei soggetti talassemici nel monitoraggio e nella valutazione del fabbisogno trasfusionale.

Il conteggio degli NRBC in MO presenta tutti i limiti noti delle procedure manuali, soprattutto l’imprecisione, per le popolazioni rappresentate a bassa e/o bassissima numerosità nello striscio di SP come documentato negli standard CLSI [18].

I limiti di rilevazione, documentati in letteratura per i moderni emocitometri, variano in funzione dell’analizzatore e del metodo adottato per la rilevazione e sono compresi tra 1 e 2 NRBC% [20].

I nostri risultati evidenziano che ADVIA2120i presenta una buona correlazione verso MO nel conteggio degli NRBC [r=0,980 (IC 95% 0,97–0,98; p<0,0001)], similmente a quanto già documentato da Kratz et al [11], che in particolare avevano riportato un coefficiente di correlazione di r=0,930.

L’accuratezza diagnostica del conteggio in automazione degli NRBC per ADVIA2120i mostra caratteristiche diverse in funzione del gruppo di campioni esaminati (Tab. 1).

Nella valutazione globale dei soggetti analizzati, le performance migliori si osservano nel conteggio ADVIA2120i standard con AUC 0,80 (IC 95% 0,66–0,83; p<0,0001) come già confermato peraltro dalla letteratura [3, 13].

Il parametro %BAROX mostra comportamenti migliori di %HISTO, %GAUSS, %RESID e del conteggio ADVIA2120i standard, sia per i soggetti talassemici sia per quelli affetti da drepanocitosi; al contrario, %BAROX mostra limiti di applicabilità nella popolazione generale e nei neonati (Tab. 2 e 3 e Fig. 2).

Al fine di ottimizzare le potenzialità del parametro %BAROX è stata progettata e valutata una regola di screening di validazione complessa (utilizzando due distinti cut-off: 0,4% e 2,5% dello stesso) per il conteggio degli NRBC su ADVIA2120i, peculiare per i soggetti talassemici o affetti da drepanocitosi, caratterizzati dal grado di anemia e dalle caratteristiche morfologiche delle emazie evidenziabili con l’indice M/I, già proposto in letteratura come parametro discriminante delle anemie da ferro carenziali dalle emoglobinopatie [15, 16].

In questo studio si evidenzia, infatti, che il valore mediano di M/I e Hb in entrambi questi due gruppi di soggetti, rispettivamente, risulta significativamente superiore e inferiore a quello dei campioni di controllo e al gruppo di neonati (Tab. 3).

Le due regole di screening valutate RULE NEW BAROX 0,4% e RULE NEW BAROX 2,5% mostrano performance migliori rispetto alla sola rilevazione del conteggio degli NRBC standard e alla regola RULE OLD (Tab. 4). I campioni risultati falsi negativi presentano tutti “flags morfologici” che inducono comunque alla revisione microscopica.

L’indice di revisione microscopica delle due regole valutate è dello stesso ordine di grandezza della RULE NRBC OLD, ma per quelle nuove la sensibilità di rilevazione dei campioni con l’ottimizzazione dell’organizzazione del lavoro risulta aumentata.

Quando si impiega l’ADVIA2120i in gruppi di soggetti affetti da emopatie quali le alterazioni dell’assetto emoglobinico (drepanocitosi, talassemia), le neoplasie mieloidi o linfoidi o di altra natura, la possibilità di ricorrere ad algoritmi diagnostici che prevedano opportuni reflex test, utili per l’identificazione e il conteggio degli NRBC, comporta una maggiore efficacia diagnostica.

In conclusione, sebbene il conteggio in automazione con ADVIA2120i debba essere in taluni casi riconfermato mediante revisione microscopica, in modo particolare nei soggetti affetti da emoglobinopatie, la performance strumentale può essere migliorata applicando algoritmi più complessi che tengano conto anche del parametro/conteggio parziale NRBC %BAROX, del valore di Hb e dell’indice M/I.