Автоматизация в клинической микробиологии
13.10.2012
Иноземцева Л.О., к.м.н.
Еще несколько лет назад словосочетание «полностью автоматизированная бактериологическая лаборатория» вызывало у специалистов если не улыбку, то явное недоумение. Представить себе, что классические приемы посева и обработки клинических образцов или приготовление мазка и пересев в бульон может выполнять автомат, могли только очень смелые бактериологи. Основание так считать, безусловно, было: за последние 50 лет сколько-нибудь существенных изменений в бактериологии не наблюдалось. Те преобразования, которые все же происходили, были постепенными и не носили фундаментальный характер. Так, к примеру, с конца 70-80- х годов прошлого века (и по сей день) довольно широко стали применяться различные автоматизированные системы идентификации микроорганизмов. Конечно, они значительно облегчили труд бактериолога, расширили возможности анализа, ускорили выдачу конечного результата, но кардинально изменить ситуацию все же не смогли. Ручной монотонный труд врача-лаборанта, связанный с посевом и выделением чистой культуры, как и во времена Пастера, остался незаменимым. Также оставалось непонятным, как стандартизировать и унифицировать столь нестандартную функцию: посев материала на питательную среду. Поэтому с сожалением пришлось признать, что сформировать современную технологическую цепочку классического бактериологического исследования, исключающую архаичный «ручной» труд, в обозримом будущем просто невозможно [2].
Однако, недаром говориться: «никогда не говори никогда». Уже витали в воздухе идеи, будоражившие ученые и инженерные умы. Уже подрастало поколение специалистов, жаждущих перемен не только в частных, но и в глобальных вопросах лабораторной диагностики. И вскоре на мировой рынок буквально хлынул поток новых высокотехнологичных приборов, позволивших автоматизировать и усовершенствовать гематологические и биохимические исследования.
На этом фоне появились сообщения о смене парадигмы и в бактериологии. Первоначальные изменения коснулись бактериологических лабораторий в фармацевтической и пищевой промышленности. Но в скором времени о полной автоматизации заговорили и в медицине.
Первые робкие попытки автоматизировать микробиологический посев были предприняты около 20 лет назад [5]. Тогда этот процесс носил однонаправленный ограниченный характер (посев мочи на чашку с агаром). Но спустя несколько лет появились приборы второй генерации, позволяющие уже выбирать чашку с питательной средой, осуществлять посев и маркировку материала. Для бактериологии в целом этот момент можно считать переломным: еще никогда автоматизация преаналитического этапа не была так возможна. Самые смелые фантастические ожидания стали реальностью!
Сегодня мировой и отечественный рынок активно завоевывают приборы автоматизированного посева третьего поколения [4]. Всего несколько компаний - производителей предлагают свои версии высокотехнологичных инновационных инструментов данного типа. И если основная цель внедрения этих приборов в повседневную практику у всех одна: - полная или частичная замена ручного труда в бактериологии, - то подходы и способы реализации этой идеи существенно разняться. Каждой лаборатории, принявшей решение об автоматизации бактериологических исследований, придется учитывать эти особенности и делать выбор в пользу той или иной системы в соответствие со своими задачами [3].
Прежде всего, необходимо определиться со степенью автоматизации. Так, аппараты, предусматривающие частичную замену ручного труда, не решают основных проблем лаборатории, хотя позволяют унифицировать процесс микробиологического посева. Стоит подчеркнуть, что приборы данной конфигурации работать без оператора просто не могут. Их функциональная эффективность напрямую зависит от присутствия человека, который должен обеспечить прибору беспрерывную подачу образцов и постоянно контролировать процесс посева.
При полной автоматизации обработка бактериологических проб происходит с минимальным участием лаборанта: ему необходимо только загрузить/выгрузить контейнеры с образцами и чашки со средами и запустить процедуру посева. Остальное время сотрудник имеет возможность посвятить решению других, более важных задач. Кроме того, аппарат может работать практически в режиме non-stop 24 часа в день, 7 дней в неделю. Это весьма полезно не только для крупных многофункциональных лабораторных центров, но и для небольших или частных лабораторий, где существует необходимость выполнения подобного рода исследований, независимо от дня недели или времени суток. С точки зрения трудозатрат, используя функциональный потенциал аппарата, можно повысить производительность лаборатории без увеличения нагрузки на персонал [4].
Еще один положительный аспект полной автоматизации - безопасность для оператора и снижение риска перекрестной контаминации образцов. В свете принятой в ноябре 2011 года «Национальной концепции профилактики инфекций, связанных с оказанием медицинской помощи», создание безопасной среды обитания для пациентов и персонала в организациях, осуществляющих медицинскую деятельность, есть стратегическая задача здравоохранения. Автоматизация бактериологических исследований – один из способов реализации профилактических мероприятии, предусмотренных данным документом.
Следующий критерий, имеющий принципиальное значение, - стандартизация микробиологических исследований. Как бы ни старались противники автоматизации убедить общественность в ненужности подобного рода затеи, аргументируя свои соображения приверженностью к классическим ручным методикам посева, но возражать против стандартизации микробиологических исследований, они не могут. Действительно, вряд ли кто из здравомыслящих людей будет утверждать, что так называемый человеческий фактор не оказывает влияния на скорость, эффективность, в конце концов, правильность и точность манипуляции, связанной с выполнением утомительной, подчас скучной, монотонной работы по посеву микробиологических образцов. Прибор же при этом сохраняет беспристрастность, независимо от времени суток, дня недели, количества посевов и их сложности, а также от тех событий, которые могут вызвать эмоциональный дискомфорт у человека. Однако и здесь есть моменты, на которые стоит обратить внимание при выборе системы автоматизированного посева. Эти моменты на мой взгляд являются ключевыми, и поэтому достойны, чтобы о них упомянуть отдельно.
Речь пойдет о так называемой концепции Liquid Based Microbiology (LBM - «микробиология на жидкостной основе» или концепция жидких транспортных сред), которая положена в основу стандартизации микробиологических исследований. По сути - это революционное преобразование в микробиологии, несмотря на всю ее кажущуюся простоту и очевидность. Автоматизированные технологии, использующие данный подход, не только высокоэффективны, но и максимально достоверно отражают истинную картину микробной обсемененности исследуемого образца. Как и каким образом это происходит?
Известно, что в микробиологии клинический образец часто имеет различную консистенцию, а объем собранного материала не всегда можно измерить. Именно для того, чтобы любой исследуемый объект, будь то тампон с материалом, фекалии или мокрота, можно было представить как некую универсальную субстанцию, содержащую определенное количество инфекционного агента, причем максимально соответствующее его истинному содержанию в исследуемом материале, была разработана концепция жидких транспортных сред. Суть концепции состоит в том, чтобы сделать стандартной не только процедуру посева образцов, но и процесс сбора биологического материала. Для этого разработчики концепции предложили использовать универсальные и специальные жидкие транспортные среды, разлитые в определенном объеме (1 мл) в стандартные контейнеры. А чтобы количество собранного материала максимально элюировалось из тампона в транспортную среду, предлагается использовать специально разработанные, так называемые, велюр-тампоны.
Благодаря концепции жидких транспортных сред, любой исследуемый образец приобретает черты универсальности и единообразия, а в перечень процедур так называемой автоматической обработки образца можно включить не только посев материала на питательную среду, но и приготовление мазка для окраски по Граму, а также пересев в бульон с целью накопления культуры.
Дальнейшие манипуляции с образцом, связанные с инкубацией посевов, изучением выросших колоний и их идентификацией, сегодня также автоматизированы. Правда, полносборная система, дополненная аэробным и анаэробным инкубаторами, системой оптического цифрового сканирования посевов (т.н. телебактериология), довольно дорога и в России еще не представлена, но перспективы имеет замечательные. Чтобы сделать процесс микробиологического исследования максимально отвечающим потребностям практического здравоохранения, разработчики предлагают использовать модульную систему автоматизированной баклаборатории. Благодаря такому подходу, каждая лаборатория может сама для себя подбирать те модули, которые ей необходимы.
С точки зрения ближайших перспектив и тенденций развития, надо также принимать во внимание, что современная бактериологическая диагностика продолжает совершенствоваться, особенно в области протеомики и геномики. Так, новейшие инновационные технологии идентификации культур микроорганизмов на основе масспектрометрии, очень органично вписываются в концепцию полностью автоматизированной бактериологической лаборатории. Совместное использование данных технологий имеет не только функциональную, экономическую, но и стратегическую основу, поскольку позволяет развиваться современным лабораториям в направлении многофункциональных лабораторных централизованных комплексов. Централизация исследований в условиях единого информационного пространства - лабораторной информационной системы (LIS), - является одной из бизнес-моделей, предлагаемой сегодня как вариант развития лабораторной службы [1].
Таким образом, имеющиеся на сегодняшний день технологии позволяют с уверенностью говорить о том, что в микробиологической диагностике произошли глобальные изменения, связанные с внедрением в повседневную практику автоматизированных процессов обработки образцов. Их применение в ближайшей перспективе позволит перевести всю систему бактериологической диагностики в России на качественно иной уровень, а также решить не только частные, но и общие стратегические задачи всей лабораторной службы, среди которых:
· повышение качества лабораторных исследований
· полная замена трудоемких ручных методов на автоматизированные;
· всесторонняя информатизация и интеграция исследований на основе развития компьютерных технологий;
· переход медицинских диагностических технологий на объективные количественные методы исследований;
· разработка комплекса мер по управлению качеством лабораторных исследований
Список литературы:
1. Берестовская В.С., А.В.Козлов. Централизация исследований как этап развития лабораторной службы.// Медицинский алфавит. Современная лаборатория.-2012.-№2.-с.3-6.
2. Сидоренко С.В. Будущее клинической микробиологии как лабораторной службы.//Антибиотики и химиотерапия.- 1999.- №10.- с.3-7.
3. G.Greub and G.Prod’hom. Automation in clinical bacteriology: what system to choose?//Сlin.Microbiol.infect.2011;17:655-660.
4. Paul P.Bourbeau/ First Evaluation of the WASP, a new automated microbiology plating instrument. J.Clin.Microbiol.April 2009,p.1101-1106.
5. Tilton R.C., Ryan R.W. Evaluation of an automated agar plate streaker. J.Clin.Microbiol.1978;7:298-304.
