TEKNOLOGI PENGHITUNGAN SEL DARAH PADA ALAT HEMATOLOGI ANALYZER

Terkadang seorang pasien baik yang sedang rawat inap atau rawat jalan diminta dokter untuk periksa darah di laboratorium. Tujuannya banyak macam tetapi yang jelas hasilnya akan membantu dokter untuk mendiagnosa penyakit si pasien.

Diantara banyak pemeriksaan darah salah satunya adalah pemeriksaan hematologi dengan menggunakan alat Hematologi Analyzer. Salah satu tujuan pemeriksaan dengan alat ini adalah untuk mengetahui kelainan hematologi seperti beberapa diantaranya adalah anemia dan leukemia.

Teknologi pada alat Hematology Analyzer sudah relative canggih. Teknologi yang dimaksud adalah teknik penghitungan sel darah pada alat ini. Adapun teknik penghitungan sel pada alat Hematologi Analyzer ini dibagi 3 (tiga) tahap yaitu:

1.      Tahap pelarutan darah

Pada tahap ini terbagi dua pelarutan, yaitu:

a.       Pelarutan untuk keperluan pengitungan sel darah putih dan pengukuran konsentrasi Hb.

Pada pelarutan ini darah diencerkan dengan reagent diluent dengan perbandingan 1 : 200 (biasanya setiap merk alat memiliki perbandingan yang berbeda). Dan dicampur dengan reagent lyse untuk memecah sel darah merah agar hemoglobinnya keluar sehingga dapat diukur konsentrasinya dengan teknik fotometri.

b.      Pelarutan untuk keperluan pengitungan sel darah merah dan trombocyte atau platelete. Untuk lebih jelasnya lihat gambar 4.

                                                   

Gambar 1. Blok diagram teknik penghitungan sel.

(Sumber: Hematology Analayzer Celltac Nihon Kohden)

2.      Tahap Pengitungan dan Pengukuran

Pada tahap ini akan dilakukan proses penghitungan sel darah putih dan pengukuran konsentrasi Hemoglobin dalam satu chamber pengukuran. Untuk pengukuran Hemoglobin dengan menggunakan sistem fotometri. Sedangkan untuk sel darah merah dan trombocyte dihitung dalam satu chamber yang lain. Penghitungan sel darah merah, sel darah putih dan sel trombocyte menggunakan teknologi yang disebut electrical impedance.

a.     Teknik Electrical Impedance

Pada teknik ini menggunakan prinsip bahwa sel darah bersifat isolator, dan reagennya bersifat konduktor. Dan pada teknik ini dalam satu chamber terdapat dua ruang, masing-masing ruang dipasang elektroda. Dimana kedua elektroda ini dberi sumber tegangan dan arus konstan. Kedua ruang dalam chamber dihubungkan oleh sebuah celah kecil (aperture) dengan diameter sekitar 100 µm untuk chamber pengukuran sel darah putih dan diameter sekitar 70 µm untuk chamber pengukuran sel darah merah. Saat cairan sampel darah dan reagen memenuhi chamber maka akan terjadi aliran arus yang konstan antara kedua electrode melewati cairan sampel dan reagen. Kemudian ada sistem hidrolik yang terhubung dengan chamber yang menyebabkan cairan sampel akan terhisap dari ruangan satu ke ruangan kedua melalui aperture. Hal ini juga meyebabkan sel-sel darah akan terhisap dan berpindah ruangan melalui aperture. Pada saat tiap-tiap sel darah melewati aperture ini timbul hambatan pada rangkaian closeloop melalui kedua elektroda. Sehingga akan timbul pulsa tegangan ketika tiap sel melewati aperture. Karena sel darah bersifat resistan (R) maka sesuai rumus hukum Ohm, apabila nilai hambatan berubah-ubah dan  besar arus listrik konstan (I) maka tegangannya (V) juga akan berubah-ubah pula. Besarnya pulsa tegangan ini sebanding besar kecilnya sel.

Gambar 2. Rangkaian elektronik pengukuran sel darah.

Banyaknya pulsa-pulsa listrik yang timbul akan dihitung sebagai sel-sel darah seperti yang diperlihatkan pada gambar 3.

Gambar 3. Pulsa-pulsa yang terbentuk dari sel darah yang melewati aperture

Agar dapat memahami bagaimana cara sistem menghitung sel darah pada measuring chamber maka dapat dilihat dari contoh soal latihan sebagai berikut:

Gambar 4. Rangkaian Elektronik Penghitungan Sel Darah

(Principles of Biomedical Instrumentation and Measurement: Richard Ashton, Pennsylvinia State University)

Keterangan gambar 4.

R_out = R  + ∆R

Vout = {(Rout/Rout+R)-1/2)}Vbb = {(Rout-R)/2(Rout+R)}Vbb

 Vout = {∆R/(4R+2∆R)}Vbb

 ∆R  maka: Vout = (∆R/4R) Vbb

Contoh:

Tahanan orifice, ketika tidak ada sebuah sel darah tipe apa saja adalah 1 kΩ. Pada saat sebuah RBC melewati dalam orifice menambah nilai tahanan menjadi 1,01 kΩ. Berapa tegangan output (Vout) setiap RBC melewati orifice? Jika tegangan Vbb= 10V.

Jawab:

R = 1 kΩ

∆R= Rout-R

∆R= 1,01 kΩ-1 kΩ = 10Ω sehingga

Vout = {10/4(1000)}x10V = 0,025V = 25 mV

Teknik ini diilustrasikan seperti alat tidak memiliki mata dalam menghitung sel. Alat hanya dapat mengklasifikasikan sesuai ukuran sel saja tetapi isi dan bentuknya tidak tahu. Karena tiap jenis sel memiliki ukuran yang berbeda.

b.    Teknik Flowcytometry

 Teknik ini biasanya digunakan untuk mengitung jenis sel darah putih saja (White Blood Cell) seperti : Lympocyte, Monocyte, Netrophil, Eosinophil, dan Basophil. Teknik Flowcytometry menggunakan sinar laser dan beberapa sensor. Dalam teknik ini setiap sel darah yang akan dihitung dilewatkan pada bagian yang dinamakan flowcell yang memungkinkan sel akan lewat satu persatu. Sinar laser akan melewati flowcell secara tegak lurus sehingga setiap sel akan terkena sinar laser ini. Seperti yang diilustrasikan pada gambar 7. Sifat dari sel darah putih akan memendarkan sinar laser saat terkena. Pendaran sinar (light scatter) ini sesuai dengan kondisi morfologis dari tiap jenis sel, baik bentuk dan isi sel. Dan sensor akan mendeteksi. Sensor yang terletak lurus dengan datangnya sinar akan mendeteksi besarnya sel, dan sensor yang terletak disamping (90⁰) dari arah sinar laser akan mendeteksi isi atau morfologis tiap sel. Sehingga dengan demikian akhirnya akan diketahui ukuran dan morfologisnya sell. Dari sinilah akan diketahui tiap jenis sel darah putihnya.  Selama waktu penghitungan akan diketahui berapa jumlah tiap jenis sel yang terhitung. Hasilnya akan ditampilkan pada display. Teknik ini diibaratkan seperti alat yang mempunyai mata, karena mengetahui tidak hanya ukuran sel saja tetapi isi dan bentuknya (secara morfologis) juga tahu.

    

Gambar 5. Sel darah saat dikenai sinar laser dalam flowcell

(sumber: Hematology Analyzer Celltac Nihon Kohden)

3.      Tahap Pengolahan Data

Pada tahap ini pulsa-pulsa tegangan masuk ke mikroprosesor kemudian dihitung dan diolah dengan histogram. Demikian juga hasil pengukuran Hemoglobin secara fotometri akan dijadikan data untuk menghitung parameter-parameter lain yang dapat diketahui dari rumus. Hasil perhitungannya akan ditampilkan pada layar monitor berbentuk angka dan grafik seperti gambar 6.

                  Gambar 6. Grafik hasil hitung sel darah merah (a) dan platelete/ thrombocyte (b)

Grafik a dan b, sumbu x adalah ukuran sel dan sumbu y adalah banyaknya sel. Pada grafik a sel darah merah dengan ukuran 100 fl (femto liter) adalah paling banyak jumlahnya. Sementara sel darah merah dengan ukuran 50 dan 150 fl adalah paling sedikit.

Dan untuk mengetahui parameter hematologi lainnya selain jumlah sel darah merah (RBC), sel darah putih (WBC), platelete/thrombocyte dan hemoglobin (Hb) maka digunakan rumus perhitungan sebagai berikut:

a.       Mean Corpuscular Volume (MCV) = (10 Hct: RBC Count) (µm³)

a.       Mean Cell Hemoglobin (MCH) = (10 Hb: RBC Count) (pg)

b.      Mean Cell Hemoglobin Concentration (MCHC) = (10 Hb : HCT) (%)

(Sumber: Medical Instrumentation Application and Design, John G. Webster)

Nilai normal tiap parameter pemeriksaan hematologi dapat dilihat dari table 1.

Tabel 1. Nilai normal pemeriksaan Hematologi

PARAMETER	NILAI NORMAL
RBC	4,6 – 6,2 x 106 male dan 4,6 – 5,4 x 106 female
WBC	4.500 – 11.000/µl
Thrombocyte	150.000 – 400.000/ µl
MCV	83 – 98 µm
MCH	27 – 31 pg
MCHC	32 – 36 %
HCT	40 -54% male dan 35 – 47% female

(Sumber: Medical Instrumentation Application and Design, John G. Webster)

Dari uraian diatas dapat dibuat kesimpulan yaitu:

1.    Hematologi Analyzer adalah alat yang berfungsi untuk menghitung jumlah sel-sel darah manusia.

2.  Penghitungan sel-sel darah pada alat hematologi memerlukan reagent sebagai pelarut sampel darah dan memecah sel darah untuk mengeluarkan hemoglobin.

3.   Pada alat hematologi tipe 3 diff terdapat 2 (dua) sistem pengukuran, yaitu pengukuran hemoglobin dengan fotometri dan pengukuran/penghitungan sel-sel darah dengan teknik elektrical impedance.

4.   Ada 3 (tiga) tahapan proses penghitungan sel, yaitu; tahap pelarutan sel darah, tahap penghitungan sel dan tahap pengolahan data.

5.  Pada teknik elektrik impedan terdapat 2 (dua) elektrode masing-masing ditempatkan chamber yang diberi arus konstan untuk mendeteksi sel darah yang melewati aperture.

6.   Pada penghitungan sel-sel darah dengan teknik electrical impedance maka setiap sel darah yang melewati aperture akan menghasilkan pulas listrik. Dimana besar pulsanya tergantung dari besar kecilnya ukuran sel darah.

7.  Parameter pemeriksaan pada alat hematologi 3 diff adalah: RBC, WBC, Platelete, Hb, HCT, MCV, MCH dan MCHC.

8.    Parameter RBC, WBC dan Platelete adalah dihasilkan dari teknik penghitungan sel sistem elektrik impedan. Parameter Hb dan HCT adalah hasil pengukuran secara fotometri dan parameter MCV, MCH dan MCHC adalah hasil perhitungan matematis oleh computer setelah diketahui nilai RBC, Hb dan HCT.

Daftar Pustaka

1. Joseph J. Carr and John M. Brown. 2001. Introduction Biomedical Equipment Technology. Prentice Hall. New Jersey
2. John G. Webster. 1998. Medical Instrumentation Application and Design. John Wiley and Sons, Inc. Canada.
3. Richard Aston. 1991. Principles of Biomedical Instrumentation and Measurement. Merrill. New York.
4. http://sysmex-success.com/cs/confle/JL00055/sum_vol09_1_02.pdf
5. http://www.flinders.edu.au/medicine/sites/biomedical-engineering/supporting-patientcare/eqpt-intro/blood-cell-counter.cfm
6. http://www.biobrain1.com/uploading2/Hematology%20analyzer/Automated%20Hematology%20Cell%20Counters-%20Impedance.pdf
7. http://samhs.org.au/Virtual%20Museum/Medicine/Lab_and_other_tests_except_xray/Coulter-counter/Coulter-counter.htm.
8. http://www.teachengineering.org/view_lesson.phpurl=collection/duk_/lessons/duk_retcoulter_les1/duk_retcoulter_les1.xml

Mohamad Sofie, ST, MT.
Dosen ATEM Semarang