Жидкостная микробиология и автоматизация: передовые методы организации работы бактериологических лабораторий

V. Grazioli*, A. Leuci, L. Deflorio

Итальянский диагностический центр, Милан, Италия

Реферат

Цель. В прошлом посевы образцов для бактериологических исследований на плотные (агаризованные) среды производили исключительно вручную. В настоящее время на рынке уже появились системы для выполнения этих задач в автоматическом режиме. Но такие системы могут обрабатывать только жидкие образцы. Компания Copan ltalla (Copan) разработала целую серию устройств для сбора и транспортировки образцов, благодаря которым в лабораторию (в автоматизированную систему) поступает жидкий образец – этот новый метод называют Liquid Based Microbiology (LBM), т.е. жидкостной микробиологией.  Автоматизированная система для микробиологического посева «Walk Away Specimen Processor»¹¹ (WASP, Copan) производит посев на плотные питательные среды из самых разных образцов (тампонов, мочи, кала и т.д.), самостоятельно выполняя процедуры открывания/закрывания контейнеров и этикетирования чашек. Наша лаборатория является центром бета-тестирования WASP и всей линейки продукции для LBM. Мы оценили качество результатов бактериологического исследования, проведенного с использованием WASP и вручную, и описываем свой опыт.

Методы: За шесть месяцев до начала работы с WASP мы перешли на использование сваб-систем для сбора образцов ESwab и Uriswab (производства компании Copan), заменивших традиционные системы сбора и транспортировки вагинальных образцов (Transystem с гелем) и мочи (вакуумные пробирки с консервантом). ESwab представляет собой стерильный комплект (велюр-тампон в пробирке со средой Amies), а Uriswab – это помещенный в пробирку губчатый тампон с консервантом: оба комплекта позволяют проводить на одном образце и ручной, и автоматизированный анализ.

Аппарат WASP был установлен 29 октября 2008 г. и использовался для обработки вагинальных тампонов и образцов мочи. В течение месяца образцы (832 ESwab и 1378 Uriswab) обрабатывались вручную и на аппарате WASP. Затем полученные на WASP результаты оценивали по следующим параметрам: производительность труда, надежность и воспроизводимость результатов и их сходимость с результатами, полученными стандартными методами.

Результаты: Чашки, обработанные WASP,  по качеству были не хуже или даже лучше чашек, обработанных вручную. Частота выделения возбудителя из вагинальных тампонов на аппарате WASP была значительно выше: высокое качество посева на чашку облегчает их оценку и решение последующих задач. Сбоев в работе аппарата не было, на нем очень легко работать. Процесс на WASP выполняется быстрее и гарантирует полную прослеживаемость.

Выводы: WASP обрабатывает бактериологические образцы в автоматическом режиме с минимальным участием лаборантов, демонстрируя высокое качество и согласованность результатов. У сотрудников лаборатории освобождается время для выполнения более важных задач, что существенно экономит лабораторный ресурс.

Введение и цель

Итальянский диагностический центр – частный медицинский центр в Милане (Италия). Мы предлагаем широкий спектр профилактических, диагностических и терапевтичeских услуг, обслуживая до 2000 пациентов в день. В 2008 г. мы договорились о сотрудничестве с компанией Copan Italia и стали центром бета-тестирования (испытание почти готовой версии продукта силами будущих пользователей) недавно разработанной автоматизированной системы обработки микробиологических образцов WASP («Walk Away Specimen Processor»).

В прошлом посев образцов для бактериологических исследований на плотные (агаризованные) среды производили исключительно вручную. В настоящее время на рынке уже появились системы для выполнения этих задач в автоматическом режиме. Но такие системы могут обрабатывать только жидкие образцы. Компания Copan ltalla (Copan) разработала целую серию устройств для сбора и транспортировки образцов, благодаря которым в лабораторию (и в автоматизированную систему) поступает жидкий образец – этот новый метод называют Liquid Based Microbiology (LBM), т.е. жидкостной микробиологией. 

WASP производит посев на плотные питательные среды из самых разных образцов (тампонов, мочи, кала и т.д.), самостоятельно выполняя процедуры открывания/закрывания контейнеров и этикетирования чашек. Перед нами стояла цель проверить пригодность данного инструмента с микробиологической и практической точки зрения: мы сравнивали качество результатов бактериологических анализов, проведенных с использованием WASP и вручную, и оценивали воспроизводимость результатов автоматизированных исследований; мы описываем наш практический опыт работы с системой и сравниваем лабораторные процедуры традиционной бактериологической лаборатории с новой технологией WASP.

Методы

Систему WASP установили в нашей лаборатории 29 октября 2008 г., и мы начали ее применять в нашей рутиной работе и параллельно проводили ее валидационные испытания на клинических образцах.

За шесть месяцев до начала работы с WASP мы перешли на сваб-системы ESwab и Uriswab (Copan), которые заменили все традиционные материалы для сбора и транспортировки вагинальных образцов (Transystem с гелем) и мочи (вакуумные пробирки с консервантом). ESwab представляет собой стерильный комплект (велюр-тампон в пробирке со средой Amies), а Uriswab – это помещенный в пробирку губчатый тампон с консервантом: оба комплекта позволяют проводить на одном образце и ручной, и автоматизированный анализ.

Аппарат WASP использовали для обработки вагинальных тампонов и образцов мочи. Систему оценивали с точки зрения производительности, надежности и вопроизводимости; анализировали степень совпадения с результатами анализа, проведенного вручную.

Всего 1378 Uriswab и 832 ESwab (вагинальные) было обработано вручную и на аппарате WASP в соответствии с лабораторными протоколами. Образцы мочи наносили 10-мкл инокуляционной петлей на чашки с хромогенной средой, результаты оценивали после 24-часовой инкубации при 35°C.

Вагинальные образцы наносили 30-мкл петлей штрихами в 4 квадрантах 3 или 5 чашек, в зависимости от возраста пациентки; чашки оценивали после инкубации при 36°C в течение 24-48 часов, при необходимости инкубацию проводили в атмосфере CO2.

Результаты оценивали как положительные или отрицательные согласно стандартным критериям: посевы мочи считали положительными при наличии >10000 КОЕ/мл, а вагинальные образцы при наличии патогенного микроорганизма. Определяли количество расхождений между результатами, полученными вручную и с использованием автоматизированной системы.

Воспроизводимость: Каждый день в течение недели мы случайным образом отбирали 5 образцов для бактериологического исследования мочи. Каждый Uriswab анализировали в системе WASP 5 раз и сравнивали результаты, полученные на 5 чашках.

Также собирали дополнительные комментарии сотрудников лаборатории об опыте их работы с WASP.

Вагинальный тампон (ESwab), обработанный на WASP.
Техника 4 квадрантов, 30-мкл петля

Результаты:

Производительность: Система обрабатывает 150 чашек в час, что соответствует  50 ESwab (по 3 чашки на каждый образец) или 150 Uriswab (1 чашка на образец).

Надежность: За этот период мы ни разу не столкнулись с какой бы то ни было серьезной проблемой. Небольшие проблемы быстро разрешались усилиями команды технической поддержки от компании производителя.

Воспроизводимость: Результаты на 5 чашках, приготовленных из одного образца, полностью совпадали.

Согласованность результатов: Показана очень высокая степень соответствия между результатами ручной и автоматизированной обработки чашек. В некоторых случаях на аппарате WASP мы получали более четкие в плане выделения возбудителя и оценки бактериального роста результаты; кроме того, последующие этапы бактериологического исследования (пересев колоний) проще выполняются на чашках, посеянных автоматически.

Простота и удобство для пользователя: Простое управление автоматизированным процессом достигается благодаря интуитивной компьютерной программе и сенсорному монитору.

Полная прослеживаемость: Штрих-коды на образцах и информационная система LIS гарантируют полностью автоматизированные операции с ограниченным участием оператора. Современная система считывания штрих-кодов способна считывать метки на контейнерах, даже если они не очень правильно расположены. Штрих-код на каждом образце содержит идентификационные номера пациентов/образцов и, благодаря данным, хранящимся в LIS, дополнительную информацию, которая должна быть указана на каждой посеянной чашке. Благодаря этому, система самостоятельно, без подсказки оператора, выбирает правильный протокол для обработки данного типа образца. После того, как чашка засеяна и помечена, считывающее устройство на выходе проверяет считываемость кода и его соответствие этикетке на контейнере с образцом, что гарантирует 100%-ную прослеживаемость на всех этапах.

Стандартизация и миниатюризация контейнеров: Это преимущество ощущается на самых разных этапах (сбор, взятие, транспортировка, уничтожение, хранение). Например, стандартный контейнер для образца мочи занимает такое же пространство, что и 7 пробирок Uriswab. Пробирки ESwab короче (на 50%) обычных комплектов (пробирка, среда, тампон), что облегчает транспортировку с охлаждением.

Кроме того, по сравнению с комплектами Transystem старого типа (тампоны с питательной средой), с внедрением ESwab появилась возможность уменьшить количество вагинальных образцов, которые надо взять от одного пациента, от 3 до 1. Это явное преимущество для всех участников процесса: пациентов, среднего медперсонала, лаборантов.

Кроме того, и ESwab, и Uriswab могут оставляться для последующих анализов, вместо взятия у пациентов повторных образцов.

Безопасность для оператора и снижение риска перекрестной контаминации: В аппарат WASP встроен фильтр HEPA, дополнительно повышающий уровень безопасности для оператора и минимизирующий риск перекрестной контаминации образцов. Когда мы начнем работать на аппарате с фекальными образцами, то, благодаря двойным карбоновым фильтрам, которые   поставляются вместе с HEPA, мы сможем убедиться в том, насколько это хорошо. Применение металлических инокуляционных петель, стерилизованных при 800°C, устраняет риск перекрестной контаминации.

Автоматическая система сортировки чашек: Аппарат WASP оснащен устройством для сортировки чашек, которое выгружает обработанные (и помеченные) чашки, рассортированные по типу инкубации (36°C и CO2). Оператор может просто забирать стопки чашек и сразу помещать их в термостат с соответствующими условиями инкубации.

Walk-Away: Аппарат WASP является по-настоящему автоматизированной системой. Благодаря информационной системе LIS, взаимодействие между лаборантом и аппаратом сведено к минимуму: ему остается только загрузка/разгрузка образцов и чашек и запуск процедуры.

Анализ экономической эффективности: Текущая экономия с точки зрения трудозатрат при обработке вагинальных тампонов и образцов мочи равняется объему нагрузки сотрудника, занятого полный день. В ближайшем будущем аппарат будет использоваться также и для обработки других видов образцов (кала, других тампонов, других биологических жидкостей): с увеличением рабочей нагрузки можно повысить производственный потенциал аппарата без увеличения трудозатрат.

С учетом экономии рабочего времени и расходных материалов, инвестиции окупаются за 3 года.

Выводы

WASP обрабатывает бактериологические образцы в автоматическом режиме с минимальным участием лаборантов, демонстрируя высокое качество и согласованность результатов. У сотрудников лаборатории освобождается время для выполнения более важных задач, что существенно экономит ресурсы лаборатории.

Переход нашей лаборатории на жидкостную бактериологическую технологию и автоматизированную систему WASP стал практичным и экономически целесообразным способом ее автоматизации.