細(xì)菌自動(dòng)鑒定及藥敏系統(tǒng)的研究進(jìn)展
一、細(xì)菌自動(dòng)鑒定及藥敏系統(tǒng)的發(fā)展史
細(xì)菌的鑒定是細(xì)菌分類的實(shí)驗(yàn)過程,長(zhǎng)期以來,臨床微生物實(shí)驗(yàn)室一直沿用100多年前由Gram、Pasteur、Koch、Petri等創(chuàng)造的傳統(tǒng)的微生物學(xué)鑒定方法。這些傳統(tǒng)的鑒定方法不僅過程煩瑣,費(fèi)時(shí)費(fèi)力,且在方法學(xué)和結(jié)果的判定、解釋等方面易發(fā)生主觀片面而引起的錯(cuò)誤,難以進(jìn)行質(zhì)量控制。
20世紀(jì)60年代以后,微生物學(xué)家和工程技術(shù)人員密切合作,對(duì)微生物的研究采用了物理的、化學(xué)的分析方法,發(fā)明了許多自動(dòng)化儀器,并根據(jù)細(xì)菌不同的生物學(xué)性狀和代謝產(chǎn)物的差異,逐步發(fā)展了微量快速培養(yǎng)基和微量生化反應(yīng)系統(tǒng),使原來緩慢、煩瑣的手工操作變得快速、簡(jiǎn)單,并實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化和機(jī)械化。微生物鑒定自動(dòng)化方法,包括(1)臨床微生物鑒定系統(tǒng);(2)氣液色諳分析;鑒定厭氧菌和分枝桿菌多用于研究;(3)核酸雜交;多用于研究;(4)化學(xué)發(fā)光技術(shù);可鑒定一些細(xì)菌少數(shù)分枝桿菌屬和一些真菌。80到90年代發(fā)展迅速,并廣泛用于臨床。1985年第一臺(tái)自動(dòng)化細(xì)菌分析儀器Vitek-AMS進(jìn)入中國(guó)并成功使用。1999年底法國(guó)梅里埃公司推出VITEK2系統(tǒng),從接種物稀釋、密度計(jì)比較及卡沖填和封卡等步驟均實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)化。目前已有多種微生物自動(dòng)鑒定及藥敏測(cè)試系統(tǒng)問世,如VITEK-AutoMicrobicSystem(AMS)、PHOENIXTM、MicroScan、Sensititre、ABBott(MS-2
System)、AUTOBACIDXSys-tern等。這地自動(dòng)化系統(tǒng)具有先進(jìn)的微機(jī)系統(tǒng),廣泛的鑒定功能,適用于臨床微生物實(shí)驗(yàn)室、衛(wèi)生防疫和商檢系統(tǒng),主要功能包括細(xì)菌鑒定、細(xì)菌藥物敏感性試驗(yàn)及最低抑菌濃度(MIC)的測(cè)定等。其準(zhǔn)確性和可靠性均已大大提高。
二、細(xì)菌自動(dòng)鑒定及藥敏系統(tǒng)原理及性能比較
1.原理:
臨床微生物鑒定系統(tǒng)使細(xì)菌鑒定過程規(guī)范化和程序化,將細(xì)菌對(duì)底物的生化類型與已建立數(shù)據(jù)庫類型相比較。測(cè)試原理主要是利用物質(zhì)產(chǎn)生PH值變化,能釋放色源或熒光源復(fù)合物的酶學(xué)反應(yīng),四氮唑標(biāo)記碳水化合物代謝活性的產(chǎn)生,揮發(fā)或非揮發(fā)酸產(chǎn)生,或可見生長(zhǎng)。
鑒定系統(tǒng)反應(yīng)原理
系統(tǒng)反應(yīng) | 需要生長(zhǎng) | 分析 | 陽性結(jié)果顯示 | 系統(tǒng)例子 |
PH基礎(chǔ)反應(yīng)(多為15-24小時(shí)) | 是 | 碳源利用 | PH指示劑顏色變化;利用碳源源產(chǎn)生酸,利用氮源產(chǎn)堿 | API CrystalV ITEK MicroScan |
酶譜(多為2-4小時(shí)) | 否 | 微生物已有的酶 | 當(dāng)無色復(fù)合物被適當(dāng)酶水解時(shí),色源/熒光源釋放引起顏色變化 | MicroScan IDS (Remel) |
碳源利用 | 是 | 有機(jī)產(chǎn)物 | 因轉(zhuǎn)移電子至無色四唑氮標(biāo)記碳源使染料變?yōu)樽仙?/td> | Biolog |
揮發(fā)的或非揮發(fā)的酸檢測(cè) | 是 | 細(xì)胞脂肪酸 | 以檢測(cè)代謝產(chǎn)物為基礎(chǔ)的層析技術(shù),與數(shù)據(jù)庫中的資料相比較 | MIDL |
生長(zhǎng)可見檢測(cè) | 是 | 不同底物 | 微生物利用某一底物產(chǎn)生濁度 | 酵母校菌 |
2.采有上述原理的各種鑒定系統(tǒng)可鑒定腸桿菌科, 菌。 目前較完善的鑒定系統(tǒng)性能比較。非發(fā)酵菌,革蘭陽性球菌,革蘭陰性球菌,厭氧菌和酵母
自動(dòng)鑒定系統(tǒng)性能比較
性能 | Vitek | AutoSCAN-4 | Walk/Away | Senititre | 無限 | 60 | polor |
系統(tǒng)容量 | 32/60/120 | 無限 | 40/96 | 92 | 無限 | ||
數(shù)據(jù)庫中可鑒定菌種數(shù) | 566 | 480 | |||||
需氧革蘭陰性桿菌(GN) | 116 | 112 | 139 | 147 | 246 | 240 | 78 |
需氧革蘭陽性桿菌 | 50 | 49 | 49 | 否 | 否 | 815 | 否 |
厭氧菌 | 否 | 58 | 54 | 否 | 否 | 50 | 否 |
苛氧菌 | 否 | 21 | 20 | 否 | 194 | 否 | |
酵母菌 | 36 | 40 | 42 | 否GN中孵育 | 否 | 28 | 否 |
分枝桿菌 | 否 | 否 | 否 | 否 | 手工 | 自動(dòng) | 否 |
接種 | 自動(dòng) | 手工 | 手工 | 自動(dòng) | 分開 | 聯(lián)機(jī) | 自動(dòng) |
孵育 | 聯(lián)機(jī) | 分開 | 聯(lián)機(jī) | 聯(lián)機(jī) | 4或16h | 30min | 分開 |
需氧革蘭陰性桿菌 | 2-18h | 24或48h | 2或15-42h | 5或18h | 4或16h | 30min | 18-24h |
需氧革蘭陽性球菌 | 2-15h | 24或48h | 2或15-42h | 30min | |||
厭氧菌 | 否 | 4h | 4h | 30min | |||
酵母菌 | 24或48h | 4h | 30min | ||||
分枝桿菌 | 否 | 否 | 否 | 否 | |||
手工加試劑 | 否 | 是 | 否 | 室溫 | 4 | 室溫 | 是 |
貯存溫度(℃) | 4 | 室溫,4 | 室溫,4 | 室溫 | |||
其它性能 | 是 | 否 | 否 | ||||
藥敏試驗(yàn) | 是 | 是 | 是 | 否 | 否 | 否 | 是 |
尿篩檢/鑒定 | 是 | 否 | 否 | 是 | 是 | 是 | 是 |
DMS | 是 | 是 | 是 | 是 | |||
計(jì)算機(jī)界面 | 是 | 是 | 是 | Biology | MIS | AutoSce |
三、常見細(xì)菌自動(dòng)鑒定及藥敏系統(tǒng)工作原理
(一)半自動(dòng)微生物鑒定和藥敏系統(tǒng)
1.VITEK-ATB
ATB鑒定系統(tǒng)是將肉眼觀察的結(jié)果輸入電腦,計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫由許多細(xì)菌條目(taxa)組成,將輸入結(jié)果與數(shù)據(jù)庫內(nèi)細(xì)菌條目比較,自動(dòng)地得到鑒定結(jié)果。ATB敏感性試驗(yàn)采用半固體瓊脂培養(yǎng)叢,不同的藥敏試條含有不同種類的抗生素,每種抗生素都設(shè)有兩個(gè)關(guān)鍵性的濃度,在24小時(shí)內(nèi)通過觀察有(+)無(一)細(xì)菌生長(zhǎng)以判斷藥敏試驗(yàn)結(jié)果。結(jié)果可直接判讀為:敏感,中介或耐藥。由讀數(shù)儀和電腦兩部分組成。系統(tǒng)是由API金標(biāo)準(zhǔn)改良而成,擁有龐大的細(xì)菌資料庫以及嚴(yán)格的質(zhì)控,可鑒定多達(dá)550種細(xì)菌。另外,ATB系統(tǒng)操作方便,只需將培養(yǎng)結(jié)果輸入電腦,就可得到結(jié)果。
2.MicroScan Panel
使用測(cè)試板及快速接種系統(tǒng),人工判讀,將編碼結(jié)果輸入電腦,由電腦軟件得出反應(yīng)結(jié)果。操作簡(jiǎn)便,價(jià)格便宜。
3.Sensititre ManualSystem(手動(dòng)裝置)原理和操作方法同以上兩種半自動(dòng)方法。
(二)自動(dòng)微生物鑒定和藥敏系統(tǒng)
1.AutoScan-4自動(dòng)微生物鑒定/藥敏分析儀
試劑板在培養(yǎng)箱孵育,然后放主機(jī),用比色法及比濁法對(duì)鑒定及藥敏(MIC)進(jìn)行測(cè)定,96條不同波長(zhǎng)光導(dǎo)纖維,對(duì)96孔板同時(shí)測(cè)定。儀器由主機(jī),電腦和打印機(jī)組成。
將菌液加入試劑板,放培養(yǎng)箱孵育(35~C左右)18~24小時(shí)。將試劑板放入主機(jī),儀器自動(dòng)判讀結(jié)果??赏瑫r(shí)做鑒定和藥敏,自動(dòng)判讀結(jié)果,操作簡(jiǎn)便。
2.AutoReader自動(dòng)微生物鑒定/藥敏分析儀
用熒光檢測(cè)技術(shù),在測(cè)定板底物中加入入酶介物,使其與細(xì)菌生長(zhǎng)中的酶結(jié)合生成熒光物質(zhì)。熒光物質(zhì)通過熒光讀數(shù)儀得出的生物編碼(BIOCODE)來判定菌種。
(三)Vitek-AMS(Automated Microbic System)全自動(dòng)細(xì)菌鑒定和藥敏分析系統(tǒng)工作原理
1.概況:
Vitek-AMS(Automated Microbic System)全自動(dòng)細(xì)菌鑒定和藥敏分析系統(tǒng),1960年由美國(guó)航天系統(tǒng)的麥克唐納,道格拉斯公司為了鑒定宇宙環(huán)境中的微生物而研制的。1973年正式應(yīng)用于臨床微生物檢驗(yàn)。1989年該系統(tǒng)由麥克唐納,道格拉斯公司轉(zhuǎn)讓給法國(guó)生物梅里埃集團(tuán)。全世界有4246家實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用,國(guó)內(nèi)用戶110臺(tái)。(1996年資料) 自1985年第一臺(tái)自動(dòng)化細(xì)菌分析儀器Vitek-AMS進(jìn)入中國(guó)并成功使用。價(jià)格7.8萬美元。
2.結(jié)構(gòu)組成
VITEK CC4自動(dòng)鑒定系統(tǒng)由菌液接種、封閉裝置(此裝置分上下兩部分,下部分為真空室,上部是一熱切割器).讀數(shù)器、孵箱和電腦、打印機(jī)三部分組成。
(1)充液/封口部件 這一部件分為上、下兩部分。上部為封口器并有切割作用,下部為真空充液接種裝置。將制備好菌懸液的試管和試卡用一彎形塑料管相連并置充液接種倉中,當(dāng)接Fill鈕時(shí),即開始抽真空,真空形成后進(jìn)氣閥開放,倉內(nèi)形成負(fù)壓,菌液從試管通過彎形塑料管進(jìn)入試卡內(nèi)即完成接種,上部封口為一熱切割器,溫度可升至200℃以上,完成按種的試卡可置熱切割器中,密閉并切割平整。
(2)孵箱/讀數(shù)器 孵箱內(nèi)有一直立圓形轉(zhuǎn)盤,每隔900置一卡片架,每個(gè)孵箱共可放4個(gè)卡片架,每一個(gè)卡片架分別用 A、B、C、D標(biāo)記,每—卡片架可放32張測(cè)試卡。孵箱直接由計(jì)算機(jī)控制,讀數(shù)器是665nm波長(zhǎng)的光掃描器,每15min自動(dòng)掃描一次,并將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳送至計(jì)算機(jī)。
(3)計(jì)算機(jī)、終端和鍵盤 計(jì)算機(jī)就像整個(gè)系統(tǒng)的神經(jīng)中樞,始終保持與孵箱/讀數(shù)器、打印機(jī)和終端的聯(lián)絡(luò),控制孵箱溫度,自動(dòng)定時(shí)讀數(shù),收集記錄,儲(chǔ)存和分析資料。當(dāng)卡片反應(yīng)完成時(shí),計(jì)算機(jī)可指示打印機(jī)自動(dòng)打印報(bào)告。使用者可隨時(shí)從終端查詢?cè)嚳z測(cè)結(jié)果,配有IMS裝置的計(jì)算機(jī)還具有數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能,該系統(tǒng)計(jì)算機(jī)還可同時(shí)帶動(dòng)兩個(gè)孵箱/讀數(shù)器并可與自動(dòng)免疫診斷系統(tǒng)——VIDAS聯(lián)用。終端是由21cm彩色顯像管組成。終端可提供人機(jī)對(duì)話并與各部件聯(lián)絡(luò),當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障會(huì)自動(dòng)報(bào)警。鍵盤為102標(biāo)準(zhǔn)鍵擻,通過鍵盤可建立適合各類實(shí)驗(yàn)室的框架。輸入指令或菜單,控制系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),輸入各檢測(cè)樣本的流行病學(xué)資料。
(4)打印機(jī) 打印機(jī)始終與計(jì)算機(jī)保持聯(lián)絡(luò),接受計(jì)算機(jī)發(fā)出的命令,自動(dòng)打印每一試卡的最終報(bào)告,包括實(shí)驗(yàn)室保留的short report和發(fā)給臨床醫(yī)生的patient report,并自動(dòng)打印系統(tǒng)出現(xiàn)的故障資料。
3.原理
(1)鑒定原理:
常規(guī)革蘭剛(陰)性板對(duì)各項(xiàng)生化反應(yīng)結(jié)果(陰性或陽性)的判定是根據(jù)比色法的原理,將菌種接種到鑒定板后進(jìn)行培養(yǎng),由于細(xì)菌各自的酶系統(tǒng)不同,新陳代謝的產(chǎn)物也有所不同,而這些產(chǎn)物又具有不同的生化特性,因此各生化反應(yīng)的顏色變化各不相同。儀器自動(dòng)每隔1小時(shí)測(cè)定每—生化反應(yīng)孔的透光度,當(dāng)生長(zhǎng)對(duì)照孔的透光度達(dá)到終點(diǎn)閾值時(shí),指示已完成反應(yīng)。由光電技術(shù)、電腦技術(shù)和細(xì)菌八進(jìn)位制數(shù)碼鑒定相結(jié)合。每個(gè)鑒定卡內(nèi)含有30項(xiàng)生化反應(yīng),每3項(xiàng)為一組,各確立陽性反應(yīng)值為1、2、4:如3項(xiàng)反應(yīng)全部陽性,其組值為7;如第1、2項(xiàng)反應(yīng)陽性,其組值為3;第1、3項(xiàng)反應(yīng)陽性,其組值為5。30項(xiàng)生化反應(yīng)可獲得10位數(shù)的生物數(shù)碼,在鑒定時(shí)有時(shí)還需外加補(bǔ)充試驗(yàn),共可獲得11位生物數(shù)碼,系統(tǒng)將其最后一次判讀的結(jié)果所得生物數(shù)碼與菌種資料庫標(biāo)準(zhǔn)菌生物模型相比較,得到鑒定值和鑒定結(jié)果,并自動(dòng)打印出實(shí)驗(yàn)報(bào)告和發(fā)給病人的病房報(bào)告。
(2)藥敏實(shí)驗(yàn)原理
藥敏測(cè)試板(卡)的藥物敏感性試驗(yàn)實(shí)質(zhì)是微型化的肉湯稀釋試驗(yàn)。應(yīng)用光電比濁原理,根據(jù)不同的藥物對(duì)不同的菌最低抑菌濃度不同,每一種藥物一般選用3種不同藥物濃度,每一藥敏試卡可同時(shí)作10種藥物的MIC(minimal inhibitory concentration)測(cè)定,經(jīng)6小時(shí)孵育后,每隔一定時(shí)間自動(dòng)測(cè)定小孔中細(xì)菌生長(zhǎng)狀況,即可得到待測(cè)菌在各濃度的生長(zhǎng)率。待檢菌斜率與陽性對(duì)照孔斜率之比值,經(jīng)回歸分析得到MIC值,并根據(jù)NCCLLS(美國(guó)國(guó)家臨床實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì))標(biāo)準(zhǔn)獲得相應(yīng)的S、I和R結(jié)果。藥敏報(bào)告含MIC值,敏感度,藥物一次劑量和在該劑量下的血清和尿液內(nèi)最高藥物濃度。
4.主要操作步驟
(1)光電比濁儀
革蘭氏陽性菌配制相當(dāng)0.5麥?zhǔn)瞎芫鷳乙?,革蘭氏陰性菌配制相當(dāng)1麥?zhǔn)瞎芫鷳乙骸⒔湍妇渲葡喈?dāng)2麥?zhǔn)瞎芫鷳乙?,厭氧菌配制相?dāng)大于2麥?zhǔn)瞎芫鷳乙骸?/p>
(2)菌液接種和封閉
(3)卡片裝入讀數(shù)器/孵箱。
(4)輸入病人人口統(tǒng)汁學(xué)資料。
(5)自動(dòng)打印實(shí)驗(yàn)室和病人報(bào)告。
5.系統(tǒng)功能和特點(diǎn)
(1)鑒定功能
系統(tǒng)具有對(duì)不同菌類的鑒定能力,含有鑒定試卡十種,包括
A.GNI卡(革蘭氏陰性桿菌):可鑒定腸道菌和非發(fā)酵菌117種。
B.GPI卡(革蘭氏陽性球菌):可鑒定葡萄球菌、鏈球菌及其他細(xì)菌49種。
C.YBC卡(酵母菌):可鑒定酵母樣真菌36種。
D.BAC卡(需養(yǎng)芽孢桿菌):可鑒定芽孢桿菌12種。
E.ANI卡(厭氧菌):可鑒定87種。
F.NIH卡(奈瑟氏菌、嗜血桿菌):可鑒定奈瑟氏菌、嗜血桿菌和其它苛氧菌30種。
G.NFC卡(非發(fā)酵型革蘭氏陰性細(xì)菌):可鑒定非發(fā)酵型革蘭氏陰性細(xì)菌。
H.GNI+卡:快速革蘭氏陰性菌鑒定卡。
篩選卡
L.UID-3卡:尿道感染專用鑒定和藥敏卡
M.ESP-3卡:腸道病原菌
可鑒定不同種類的細(xì)菌近500種。系統(tǒng)設(shè)計(jì),直接同樣本鑒定,使結(jié)果提前二十四小時(shí),并報(bào)告菌落計(jì)數(shù),鑒定功能和參考方法比可獲得百分之九十五以上的相關(guān)率。
(2)藥敏試驗(yàn)
革主氏陰性桿菌藥敏試二十種,革蘭氏陽試卡三種,尿道分離菌藥敏試卡,超廣譜(—內(nèi)酰胺酶試卡,最近又開發(fā)出四十五孔試卡。涉及為九十七種抗生素,并含有測(cè)定超廣譜(—內(nèi)酰胺酶(ESBL)功能的試卡(GNS—NT)。在革蘭氏陽性菌藥敏試卡中含有(—內(nèi)酰胺酶試驗(yàn)。
(3)專家系統(tǒng)軟件
所謂專家系統(tǒng)是用計(jì)算機(jī)軟件來代替有豐富經(jīng)驗(yàn)的專家審核,該系統(tǒng)產(chǎn)生報(bào)告中的技術(shù)錯(cuò)誤和異常的藥物表型,TITEK專家系統(tǒng)有144條規(guī)則,規(guī)則分為三級(jí)水平,一級(jí)水平是極不可能出現(xiàn)的表型,二級(jí)是罕見表型,三級(jí)是利用一種藥物表型推理另外一些藥物的耐藥性。專家系統(tǒng)規(guī)則,每天審核異常藥敏規(guī)則,使檢驗(yàn)醫(yī)生可對(duì)報(bào)告進(jìn)行修訂或重復(fù)處理。
(4)數(shù)據(jù)處理軟件
可根據(jù)用戶需要,打印出二十八種流行病學(xué)和統(tǒng)計(jì)報(bào)告,統(tǒng)計(jì)報(bào)告內(nèi)容是:菌種發(fā)生率報(bào)告、抗生素敏感率統(tǒng)計(jì)報(bào)告、細(xì)菌對(duì)抗生素累積敏感率報(bào)告、細(xì)菌對(duì)抗生素累積MIC報(bào)告、每月細(xì)菌發(fā)生率報(bào)告、每月細(xì)菌敏感率報(bào)告、工作量報(bào)告、生物模式統(tǒng)計(jì)報(bào)告、根據(jù)不同試卡種類統(tǒng)汁的敏感性報(bào)告。
(5)優(yōu)點(diǎn):
結(jié)果檢出迅速,最快2-4小時(shí)鑒定出結(jié)果,準(zhǔn)確度高,本機(jī)設(shè)有專家系統(tǒng)軟件,該系統(tǒng)匯集了細(xì)菌學(xué)家、藥學(xué)家及基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)家智慧而研制的軟件,用于審核評(píng)價(jià)現(xiàn)時(shí)藥敏報(bào)告中耐藥表型的可能性和正確性。多種形式的結(jié)果統(tǒng)計(jì),幫助細(xì)菌室了解院內(nèi)某種細(xì)菌的感染率、細(xì)菌的耐藥趨勢(shì)等情況。
6.注意事項(xiàng)
(1)首先一定要調(diào)驗(yàn)好光電比色計(jì)0點(diǎn)和100%點(diǎn)。
(2)細(xì)菌一定要純。(菌落不純一定要分純后再上儀器鑒定。)
(3)儀器報(bào)警一定要及時(shí)處理。
7.儀器保養(yǎng)
(1)每日用布水擦機(jī)身,每周沾70%酒精擦填充器。
(2)2-3各月用無水乙醇擦鏡片。
(3)1—2個(gè)月用清洗帶清洗備份磁頭。
(四)Vitek Ⅱ:
在第一代Vitek的基礎(chǔ)上發(fā)展而成。有4個(gè)架子,每個(gè)架子能容納15片試驗(yàn)卡。司同時(shí)容納60片試驗(yàn)卡,每片試驗(yàn)卡包含64個(gè)反應(yīng)孔,采用快速熒光法測(cè)定細(xì)菌,2小時(shí)提供鑒定報(bào)告,鑒定敏感度高,分辨能力強(qiáng)??稍阼b定的同時(shí)進(jìn)行藥敏試驗(yàn),結(jié)果可分級(jí)報(bào)告(先完成的藥敏結(jié)果先報(bào)告)。該儀器具有高級(jí)專家系統(tǒng),可根據(jù)藥敏試驗(yàn)的表則結(jié)果提示有何種耐藥機(jī)制的存在,對(duì)耐藥機(jī)制推斷準(zhǔn)確性大于90%,MIC平均藥敏檢測(cè)所需時(shí)間9.74小時(shí),比傳統(tǒng)方法縮短1天檢測(cè)時(shí)間,能對(duì)藥敏試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行“解釋性”判讀。該專家系統(tǒng)還能自動(dòng)復(fù)核檢驗(yàn)結(jié)果,如發(fā)現(xiàn)鑒定與藥敏不符合的現(xiàn)象,即發(fā)出提示,要求進(jìn)行復(fù)查。
(五)SENSITITRE MICROBIOLOGY SYSTEMS ARIS英國(guó)先德熒光快速微生物鑒定/藥敏系統(tǒng)工作原理
1.概述:
SENSITITRE MICROBIOLOGY SYSTEMS ARIS由英國(guó)Accu Med公司于20世紀(jì)70年代開始研制生產(chǎn)。1996年12月美國(guó)惠好公司正式成為SENSITITRE在中國(guó)的總代理。分為全自動(dòng)SENSITITRE Aris和半自動(dòng)Auto-Reader兩種組合??设b定細(xì)菌180種。數(shù)據(jù)庫含500種細(xì)菌資料??蓪?duì)200種抗生素進(jìn)行分析,在全世界有800家用戶。1996年12月進(jìn)入中國(guó)。國(guó)內(nèi)5家用戶。
2.原理:
(1)鑒定原理:
通過檢測(cè)熒光的增加間接地測(cè)定MIC值。SENSITITRE系統(tǒng)采用傳統(tǒng)生化反應(yīng),8進(jìn)位數(shù)碼鑒定及熒光分析項(xiàng)結(jié)合。熒光分析是用熒光標(biāo)記細(xì)菌表面特異酶的底物,經(jīng)細(xì)菌水解底物產(chǎn)生熒光來判斷結(jié)果。不同的細(xì)菌作用于不同的底物,激發(fā)出不同強(qiáng)度的熒光,即可鑒定不同的細(xì)菌。Sensititre的96孔鑒定板中共有32個(gè)生化反應(yīng),每4項(xiàng)生化反應(yīng)為一組,第1項(xiàng)生化反應(yīng)陽性值為“8”,第二項(xiàng)反應(yīng)陽性值為“4”,第三項(xiàng)反應(yīng)陽性值為“2”,第四項(xiàng)反應(yīng)陽性值為“1”,各項(xiàng)反應(yīng)陰性記為“0”。將每組4項(xiàng)反應(yīng)的陰、陽性結(jié)果轉(zhuǎn)換成數(shù)值并相加,如2、3項(xiàng)生化反應(yīng)為陽什,其組值為“6”。若組值超過9,則以字母代表,如第1、3項(xiàng)生化反應(yīng)為陽性,組值應(yīng)為“10”,此時(shí)就以“A”表示,若組值為11,則以“B”表示,以此類推。將各組反應(yīng)的組值相加,32項(xiàng)生化反應(yīng)可得到一組8位數(shù)的生物數(shù)碼。
(2)MIC測(cè)定原理:
采用NCCLS推薦改良的微量肉湯稀釋2-8點(diǎn),在每一反應(yīng)孔內(nèi)參與熒光底物,若細(xì)菌生長(zhǎng),表面特異酶系統(tǒng)水解熒光底物,激發(fā)熒光,反之無熒光。以最低藥物濃度仍無熒光產(chǎn)生的濃度為最低抑菌濃度(MIC)。首創(chuàng)熒光快速分析技術(shù),鑒定/藥敏分析時(shí)間明顯縮短。結(jié)果更準(zhǔn)確。
卓越的藥敏分析技術(shù),可進(jìn)行全值藥敏和閾值藥敏分析。全值8點(diǎn)藥敏分析法。
采用最先進(jìn)的熒光8點(diǎn)藥敏分析法,他是將每種抗生素稀釋成8種不同濃度進(jìn)行藥敏分析,從而達(dá)到更準(zhǔn)確的藥敏結(jié)果,實(shí)現(xiàn)真正的MIC,對(duì)藥劑量的控制更準(zhǔn)確,大大提高臨床檢測(cè)及治療水平。
3.結(jié)構(gòu)組成
(1)硬件
模塊式組件:手動(dòng)、自動(dòng)、全自動(dòng)可自由組合,易于升級(jí)。在ARIS的孵育箱有可盛放64板的轉(zhuǎn)盤。鑒定實(shí)驗(yàn)中無需添加試劑和另測(cè)試驗(yàn)。
A.Sensitouch(手動(dòng)裝置)
B.ARIS(全自動(dòng)裝置)
C.AutoReader(自動(dòng)裝置)
D.AutoInoculatot(全自動(dòng)加樣器)
(2)軟件
采用功能強(qiáng)大的UNIX工作站系統(tǒng)軟件平臺(tái),可直接進(jìn)入全院網(wǎng)絡(luò)同應(yīng)用,軟件適用于各種組合的硬件系統(tǒng)。根據(jù)NCCLS標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定強(qiáng)大的流行病學(xué)統(tǒng)計(jì)功能??呻S時(shí)通過軟件升級(jí)來增強(qiáng)系統(tǒng)功能。
(3)耗材
96孔國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)板,獨(dú)創(chuàng)3個(gè)樣本/每塊板、鑒定板、全值藥敏板、閾值藥敏板、鑒定/藥敏組合板、自由設(shè)定板。超過500種革蘭氏陰性致病菌及革蘭氏陰性菌。全世界最多最新的(300多種)抗生素藥敏分析,各種板有效期為18-24各月。全部消耗品常溫保存,避免預(yù)升溫過程。
4.性能特點(diǎn)
(1)首創(chuàng)熒光快速鑒定/藥敏分析
(2)95%的革蘭氏陰性菌鑒定在5小時(shí)內(nèi)完成。
(3)獨(dú)創(chuàng)每塊板上分析3個(gè)樣本
(4)干燥試劑技術(shù)使各種板有效期為18-24個(gè)月
(5)全部消耗品常溫保存,避免預(yù)升溫過程
(6)符合NCCLS標(biāo)準(zhǔn)的全值藥敏分析技術(shù)
(7)半自動(dòng)組合可升級(jí)為全自動(dòng)裝置。
(六) BD Phoenix System“鳳凰”全自動(dòng)細(xì)菌/鑒定藥敏系統(tǒng)
1.概況1998年Becton Dickinson and Company公司Phonenix全自動(dòng)細(xì)菌鑒定藥敏系統(tǒng)
2.原理
(1)鑒定原理:采用熒光增強(qiáng)原理與傳統(tǒng)酶、底物生化呈色反應(yīng)結(jié)合的原理。
(2)藥敏試驗(yàn)原理:通過傳統(tǒng)比濁法(Turbidity)和BDZL呈色(Chromogenic)反應(yīng)雙重標(biāo)準(zhǔn)及熒光的增加間接地測(cè)定MIC值。
3.結(jié)構(gòu)與組成
PHOENIXTM100主機(jī)(PHOENIXTM50);BBL比濁儀;BDXPertTM微生物專家系統(tǒng);BD EpiCenterTM微生物實(shí)驗(yàn)室專業(yè)數(shù)據(jù)管琿系統(tǒng)。
4.性能特點(diǎn)
(1)同時(shí)檢測(cè)100份鑒定/藥敏標(biāo)本,分別檢測(cè)100份鑒定標(biāo)本及100份藥敏標(biāo)本,總標(biāo)本量為200份。
(2)140 GP database 80%ID 6 Hrs革蘭氏陽性標(biāo)本鑒定時(shí)間僅需4小時(shí).準(zhǔn)確度91%-95%;
160 GN database 95%ID 3-5 Hrs革蘭氏陰性標(biāo)本鑒定藥敏時(shí)間僅需3小時(shí),準(zhǔn)確度91%-95%;
78種藥物GN—90% in 5 Hrs;GP—80% in 6 Hrs,95% in 10 Hrs?真正的MIC實(shí)驗(yàn)結(jié)果。藥敏試驗(yàn)時(shí)間4-6小時(shí),準(zhǔn)確度95%。無需附加實(shí)驗(yàn).
(3)自動(dòng)維護(hù)、自動(dòng)質(zhì)控。
(4)細(xì)菌鑒定種類革蘭氏陽性菌112種,革蘭氏陰性菌158種、厭氧菌、酵母菌、奈瑟氏菌及嗜血桿菌等。藥敏實(shí)驗(yàn)所選抗生素98種:青霉素類、頭胞菌素類、氨基苷類、大環(huán)內(nèi)脂類、喹諾酮類、四環(huán)素類、抗真菌藥、抗菌復(fù)合劑。
(5)鑒定板、藥敏板、或鑒定/藥敏復(fù)合板。鑒定/藥敏復(fù)合板51孔用于鑒定實(shí)驗(yàn),85孔用于藥敏實(shí)驗(yàn),可同時(shí)進(jìn)行17種抗生素5種濃度或28種抗菌素3種濃度的MIC藥敏實(shí)驗(yàn)。
(6)BD微生物專家數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對(duì)鑒定/藥敏結(jié)果進(jìn)行能夠?qū)I(yè)性分析判斷。
(七)MicroScan微生物自動(dòng)鑒定及藥敏系統(tǒng)工作原理
1.概況
MicroScan自動(dòng)細(xì)菌鑒定系統(tǒng)由DadeMicroScan公司生產(chǎn),其中包括全自動(dòng)系列Walkaway 40和Walkaway 96以及半自動(dòng)系列AutoScan-4。MicroScan系列是美國(guó)最普遍使用的(全自動(dòng)、半自動(dòng)、手工)鑒定系列之一,龐大的菌種資料庫可鑒定近500種細(xì)菌。
1984年半自動(dòng)AutoScan-4研制成功投入市場(chǎng)
1989年全自動(dòng)Walkaway研制成功,1991年正式上市。
2.原理
MicroScan的WalkAway系列則采用8進(jìn)制計(jì)算法分別將28個(gè)生化反應(yīng)轉(zhuǎn)換成8位生物數(shù)碼。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)將這些生物數(shù)碼與編碼數(shù)據(jù)庫進(jìn)行對(duì)比,獲得相似系統(tǒng)鑒定值??焖贌晒飧锾m陽(陰)性板則根據(jù)熒光法的鑒定原理,熒光物質(zhì)均勻地混在培養(yǎng)基中,將菌種接種到鑒定板后,通過檢測(cè)熒光底物的水解、底物被利用后的pH變化、特殊代謝產(chǎn)物的生成和某些代謝產(chǎn)物的生成率來進(jìn)行菌種鑒定。
3.結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)主要由WalkAway96儀器、測(cè)試板、快速接種系統(tǒng)和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)四部分組成。
1.WalkAwav96儀器部分測(cè)試板放入孵育箱后,在20min到3h內(nèi)(山測(cè)試板的型號(hào)決定)系統(tǒng)要對(duì)測(cè)試板進(jìn)行一次初讀,初讀的結(jié)果將作為以后讀板結(jié)果的對(duì)照。通過比色法測(cè)定的測(cè)試板經(jīng)適當(dāng)?shù)姆跤螅行y(cè)試孔需添加試劑,此時(shí)WalkAway系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)添加,并延長(zhǎng)孵育的時(shí)間,一般為5-30min。通過熒光法測(cè)定的測(cè)試板不需添加試劑,孵育完成后,系統(tǒng)立即讀板并將各孔的檢測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)儲(chǔ)存起來。
WalkAway的熒光測(cè)定系統(tǒng)可直接對(duì)熒光測(cè)試板各孔中產(chǎn)生的熒光進(jìn)行測(cè)定,并將熒光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào),數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)將這些電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)碼,與原已儲(chǔ)存的對(duì)照值相比較,推斷出菌種的類型及藥敏結(jié)果。常規(guī)測(cè)試板則直接檢測(cè)電信號(hào),從干涉濾光片過濾的光通過光導(dǎo)纖維導(dǎo)入測(cè)試板上的96個(gè)測(cè)試孔,光感受二極管測(cè)定通過每個(gè)測(cè)試孔的光量,產(chǎn)生相應(yīng)的電信號(hào),從而推斷出菌種的類型及藥敏結(jié)果。
在特殊情況下,藥敏測(cè)試板會(huì)出現(xiàn)讀板失敗的現(xiàn)象,此時(shí)可以用肉眼來校讀。直接觀察各孔中細(xì)菌的生長(zhǎng)情況,若長(zhǎng)菌,則記為陽性,若不長(zhǎng)菌,則記為陰性,將結(jié)果輸入微機(jī)中,數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)會(huì)得出藥敏結(jié)果。
2. 測(cè)試板 采用96孔塑料板作為測(cè)試板,孔內(nèi)包被有用于菌種鑒定的生化反應(yīng)的底物,或是用于測(cè)定MIC的不同稀釋濃度的各種抗生素,每孔可容納120μl的液體。每個(gè)板中均設(shè)有對(duì)照孔和生長(zhǎng)孔。若讀板時(shí)檢測(cè)到生長(zhǎng)孔中的細(xì)菌生長(zhǎng)量不夠,就會(huì)給出“生長(zhǎng)不充分”的提示,系統(tǒng)自動(dòng)延長(zhǎng)孵育時(shí)間。MicroScan測(cè)試板的類型各測(cè)試板上都附有條形碼,上機(jī)前經(jīng)條形碼掃描器掃描后可被系統(tǒng)識(shí)別,系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)給測(cè)試板編號(hào),以防標(biāo)本混淆。
MicroScan測(cè)試板的類型
革蘭陰性板 | 普通顯色革蘭陰性板 | 快速熒光革蘭陰性板 |
革蘭陽性板 | 普通顯色革蘭陽性板 | 快速熒光革蘭陽性板 |
快速熒光顯色板 | 厭氧菌板 酵母菌板 | 苛氧菌板 |
3.快速接種系統(tǒng) 系統(tǒng)配有真空接種器,可一次完成96孔菌液的接種。需指出的是,有許多細(xì)菌自動(dòng)鑒定系統(tǒng)都配有自動(dòng)接種器,大致可分為兩類:真空接種器和活塞接種器,以真空接種器應(yīng)用較多。并且接種器上一般都配有標(biāo)準(zhǔn)麥?zhǔn)蠞舛缺葷醿x,操作時(shí)只需將稀釋好的菌液放入比濁儀中確定濃度即可。
4.?dāng)?shù)據(jù)管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換及分析處理,并具有強(qiáng)大的統(tǒng)計(jì)功能,可進(jìn)行菌種發(fā)生率、菌種分離率、抗生素耐藥率等流行病學(xué)統(tǒng)計(jì)。
四、注意事項(xiàng)
1.待檢細(xì)菌在用該系統(tǒng)測(cè)試前必須作涂片和革蘭染色,根據(jù)染色反應(yīng)選擇所需試卡。
2.菌懸液配制后應(yīng)在20min之內(nèi)接種完畢并放入孵箱讀數(shù)器。
3.測(cè)試卡號(hào)必須書寫清楚。
4.被測(cè)試細(xì)菌要求培養(yǎng)時(shí)間在18—24h之間,新培養(yǎng)物最長(zhǎng)不應(yīng)超過48h,厭氧菌培養(yǎng)物不應(yīng)超過72h。
5.加樣器和鹽水瓶應(yīng)保持清潔、無菌。
6.認(rèn)真標(biāo)記外加試驗(yàn)。
7.卡片要輕拿輕放,防止氣泡產(chǎn)生。
8.待檢菌同時(shí)作鑒定和藥敏試驗(yàn)時(shí),二卡片應(yīng)寫同一測(cè)試卡號(hào)并放置同一卡片架上。
9.嚴(yán)格按手冊(cè)規(guī)定進(jìn)行開機(jī)和關(guān)機(jī),防止因程序錯(cuò)誤造成信息丟失。
五、細(xì)菌快速檢測(cè)儀的儀器維修
1.定期清潔真空倉、封口器和讀數(shù)器反光鏡,避免由于灰塵而影響判斷的正確性。
2.定期(3個(gè)月)用ATCC標(biāo)準(zhǔn)菌株測(cè)試各種試卡一次,并作好質(zhì)控記錄。
3.建立故障和維修記錄,詳細(xì)記錄每次故障的時(shí)間、內(nèi)容、性質(zhì)、原因和解決辦法。
4.定期由工程師作全面保養(yǎng),并排除故障隱患。
六、細(xì)菌自動(dòng)鑒定及藥敏系統(tǒng)的進(jìn)展趨勢(shì)
微生物鑒定的自動(dòng)化可以縮短微生物的鑒定時(shí)間,并可促進(jìn)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)和實(shí)驗(yàn)室間的標(biāo)準(zhǔn)化,但是,它的試劑消牦費(fèi)用、一次性設(shè)備投入都很高,在某些情況下其結(jié)果還需要候補(bǔ)方法確認(rèn)。今后仍將致力于發(fā)展低費(fèi)用,減少或取消候補(bǔ)方法確認(rèn),快速報(bào)告能在更短的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生,提高智能化水平。
參考資料
[1]曾照芳 翟建才主編.臨床檢驗(yàn)儀器學(xué)(高等醫(yī)學(xué)院校教材).人民衛(wèi)生出版社,2001,10;第1版
[2]張卓然主編.臨床微生物學(xué)和微生物學(xué)檢驗(yàn)(全國(guó)高等醫(yī)學(xué)院校教材).人民衛(wèi)生出版社,2003第3版
[3]張秀珍主編,當(dāng)代細(xì)菌檢驗(yàn)與臨床.人民衛(wèi)生出版社,1999
[4]朱根娣主編.臨床常用檢驗(yàn)儀器原理、構(gòu)造、維護(hù),上??茖W(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社,2002,8;
[5]李祖江主編.醫(yī)用檢驗(yàn)儀器原理使用與維修.人民衛(wèi)生出版社,1997,3;
[6]從玉隆主編.當(dāng)代檢驗(yàn)分析技術(shù)與臨床.中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社,2002,4;
[7]彭黎明主編.檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)自動(dòng)化及臨床應(yīng)用.人民衛(wèi)生出版社,2003,1
[8]陶義訓(xùn)主編.現(xiàn)代檢驗(yàn)儀器導(dǎo)論.上??茖W(xué)技術(shù)出版社,2002,8;
[9]bioLEADER微生物檢驗(yàn)通訊2004年夏季刊
[10]學(xué)術(shù)會(huì)議資料匯編
[11]儀器廠商產(chǎn)品宣傳資料等