一种具有集成决策支持工具的即时护理方法，用于估计人群水平的贫血

摘要

在护理点缺乏准确的血红蛋白估计方法，并可能阻碍基于人群的贫血治疗计划。因此，我们开发了一种基于混合毛细血管血液的即时护理方法，并将自动分析仪集成到定制软件应用程序中，将血红蛋白值分类为不同等级的贫血。

摘要

需要稳健的即时护理方法来估计人群水平的贫血。准确的方法是基于实验室的，不能在护理点使用。为了解决这一问题，开发了一种基于混合毛细血管血液和便携式自动分析仪的新方法，用于估计 Hb。 此外，还开发了定制软件，用于将 Hb 值从自动分析仪近乎实时地集成到服务器。此外，还开发了一种决策支持工具，可以立即将参与者分类为贫血的不同阶段。决策支持工具是根据世界卫生组织（世卫组织）人口一级贫血的临界值设计的，适用于所有年龄和性别群体。这种简单易用的工具可以很容易地被技术技能有限的一线卫生工作者使用。总体而言，所开发的方法可以在护理点使用并且准确无误。这种高通量方法可用于筛查所有年龄和性别组的人群贫血。

引言

贫血是全球的一个主要公共卫生问题，特别是在印度。众所周知，贫血对人口的工作效率和国家的经济增长有不利影响¹.为了利用国家层面的努力来减少贫血，2018年启动的最新公共卫生计划是贫血Mukt Bharat计划（AMB）。AMB认为，"检测"后进行量身定制的"治疗"是降低弱势年龄组贫血患病率的最有希望的方法^之一2。然而，需要对血红蛋白 （Hb） 进行准确的即时 （POC） 估计以诊断贫血，以实施 AMB 的"检测和治疗"策略。此外，稳健的方法对于在大规模社区调查中准确估计贫血是有用的。目前的 POC 方法包括无创和微创设备，它们使用毛细血管血样进行 Hb 估计³。然而，一些分析前因素，如手指点刺尺寸的变化、皮肤厚度和 POC 设备在环境条件下的稳定性，导致测量不精确，并导致患病率估计值存在很大差异 ^3,4,5。因此，有必要建立一种可移动、周转时间短 （TAT） 且适用于资源匮乏环境的 Hb 估计方法⁶。为了满足这些需求，开发了一种混合毛细血管采血方法，使用触摸激活的柳叶刀（以确保均匀的刺深和尺寸），以促进将 6-8 滴自由流动的血液样本滴入乙二胺四乙酸钾 （EDTA） 微量管中。然后使用便携式自动分析仪测量这些样品中的 Hb，该分析仪放置在配备不间断电源的 POC 车辆或附近有电的中心（Anganwadi、健康诊所、Panchayath 或家庭）中。一项验证研究将该方法与两种金标准方法（配对静脉血样和蓝甲糖红蛋白法）进行比较，显示出高准确度和精密度 ^7,8。

除了建立有效可靠的POC方法外，还需要快速决策，以促进人群层面贫血的筛查和治疗。如果Hb估算是在医疗机构进行的，并且医务人员直接监督铁和叶酸（IFA）补充剂的交付，则目前这是不可行的。由于初级保健中心的医务人员照顾的人口众多，启动干预的时间很长。需要一种技术来减轻医务人员的工作负担，并使一线卫生工作者能够在没有医务人员直接参与的情况下进行干预。因此，该研究旨在开发一种可以自动传输机器数据的定制应用程序（eSTAR 应用程序）和一种内置算法，该算法根据 Hb 值、年龄和性别群体为一线工人提供 IFA 剂量的决策支持。该软件是使用开源工具设计的，例如 PHP:超文本预处理器 （PHP） 脚本语言和 PHP 桌面 chrome，以及 Visual Studio Code 作为集成开发环境。基于贫血 Mukt Bharat 指南的详细治疗方案已集成到 Android 应用程序² 中。

这种集成方法满足了日益增长的需求，即在保持准确度和精密度的同时减少测试结果的周转时间。此外，在几分钟内提供结果的能力使得能够快速做出治疗开始的决策，并导致改进的干预实施⁹。这种综合方法可以适用于任何包括 Hb 检测在内的现场调查或干预计划。此外，它可以在医疗机构用作医务人员决定 IFA 治疗的工作辅助工具。

方案

该协议遵循印度海得拉巴 ICMR-国家营养研究所 （IRB.No.08/I/2018）。

1. 使用血液分析仪^10,11 采集用于 Hb 分析的混合毛细血管样品

1. 配置条码打印机和扫描仪
   1. 将条码打印机连接到笔记本电脑系统。
   2. 在笔记本电脑上安装条码打印机驱动程序。
   3. 在打印机属性中共享打印机。
   4. 测试应用程序中的条形码打印是否有任何错误。
   5. 将条码扫描器连接到自动分析仪，它将自动配置。
   6. 双击图标以打开安装在台式机/笔记本电脑上的应用程序软件。在登录页面上输入授权的凭据。
      注意:应用程序的主页由实验室结果上传、条形码打印质量控制 （QC） 报告和最终血液学报告的选项卡组成。
   7. 要生成条形码，请单击 "条形码打印 "选项卡。输入村庄名称等地理详细信息后，参与者列表会自动显示在条形码打印选项卡中。
   8. 单击 显示选择。此时将显示列表。单击 打印条形码。
2. 合并毛细血管血样采集（图1）
   1. 使用左手中三根手指之一对成年患者进行毛细血管血采样。
   2. 要求参与者以舒适的姿势坐下，这为抽血师提供了手指的接触。
   3. 用酒精湿巾（含有 70% 异丙醇）清洁手指并使其干燥。
   4. 在参与者识别后和皮肤穿刺前立即用参与者相关信息（条形码）标记微缩物。
   5. 使用一次性安全采血针（接触激活采血针 2.0 X 1.5 mm）收集血液样本。要收集血液样本，请在手指中点和手指侧面之间从手指尖处刺穿皮肤约 1 厘米。穿刺必须在中指或无名指尖的手掌向上表面上。
   6. 擦拭第一滴血，并将随后的血液样本收集到涂层的微量营养剂中。
   7. 不要按摩手指。
   8. 将微量瓶垂直放置在穿刺部位下方，使血滴在不施加压力的情况下自由流入管中。重复直到收集 4-6 滴（约 200 μL）。
   9. 只有在盖上微型容器的盖子后，才通过旋转和倒置来轻轻混合内容物。
   10. 收集 3-4 滴血后，将棉签按在指尖上，让参与者坐着不动。手动按压止血。
   11. 立即根据生物废物处理指南处理柳叶刀。

2. 使用血液分析仪进行分析

1. 使用软件配置自动分析仪
   1. 在笔记本电脑上下载并安装 FileZilla Server 组件 （127.0.0.1）。
      注意:禁用 Windows 防火墙或任何第三方防火墙。
   2. 在笔记本电脑上安装自定义软件并复制美国材料与试验协会 （ASTM） 文件位置的路径（C/programfiles x86/destined folder/ Web/wb/astmfiles）
   3. 在 FileZilla 服务器应用程序中，创建用户和密码并映射 astm 文件位置。
   4. 在自动分析仪机器中，配置相同的IP系列（在主要设置中）。
   5. 在自动分析仪中，将 astm 同步选项更改为 FTP，并提供笔记本电脑上配置的 IP 和凭据（例如，配置了 192.168.1.1 和 FileZilla 用户名和密码）。
   6. 重新启动自动分析器，并在准备就绪后测试文件同步过程。
2. 使用自动分析仪分析血液样本
   1. 使用全自动和便携式的血液学分析仪，以便在 POC 设置下使用，即时测量 Hb 和其他红细胞指数（平均红细胞体积 [MCV]、平均红细胞血红蛋白 [MCH]、平均红细胞血红蛋白浓度 [MCHC] 和红细胞分布宽度 [RDW]）。
   2. 检查溶剂的液位（至少填充试剂瓶的 1/4）并确认它们是否存在足够的量。
      注:溶剂由酶溶液、裂解溶液和缓冲等渗溶液组成（材料表）。
   3. 通过单击机器上的 ON/OFF 开关打开仪器。确保仪器通过铝箔双绞线 （FTP） 电缆连接到笔记本电脑。
   4. 检查液晶显示器 （LCD） 屏幕，了解外部温度是否适合开始分析。温度>35°C是不可取的。将机器置于环境温度为 <35 °C 的环境中。
   5. 初始化完成后，允许分析仪自动运行启动周期（默认情况下自动启动功能处于激活状态）。
   6. 启动周期结束后，检查仪器显示屏上的参考空白计数。确保参考空白计数不超过以下参数限制:Hb < 0.3 g/dL 和 WBC < 0.3 x 10³/mm 3，RBC < 0.02 x 10⁶/mm ³;HCT 0% 和 PLT < 10 x 10³/mm³.然后，按√按钮验证空白结果。
   7. 如果分析仪在初始化阶段完成后未自动运行启动循环，请按仪器前面板上的 START-UP 键启动循环。
   8. 现在，分析器将显示一个登录页面。输入预定义的用户名和密码。按 √ 按钮继续。
   9. 在样品分析之前，运行三个级别的控制（低、正常和高）以检查分析仪的精度。将对照品储存在2-8°C，并在使用前达到室温（RT）。使用前轻轻混合对照物数次。
      注意:对照品是从制造商处购买的即用型试剂，并按原样装载。小瓶储存在4°C。 通常的保质期为15天。应使用 Levey Jenning 的图定期监控控件。如果控制值高于或低于 3 SD，请使用供应商提供的洗涤液进行集中清洁。
   10. 一旦质量控制步骤成功完成，就要准备样品分析。
   11. 使用连接到分析仪的扫描仪扫描粘在样品容器上的条形码，然后按 X 标记。
   12. 提及受试者的性别（男性或女性），然后按 √ 按钮继续。
   13. 该仪器将显示主题的详细信息以及代码。如果输入的详细信息有误，请按 X 。
   14. 在将血液样本装入机器之前，请轻轻彻底地混合血液样本。
   15. 小心取下盖子，不要让血液溢出。
   16. 将试管放在采样针下方，向上移动试管，直到采样针进入血液。
   17. 按 启动 开关。采样针将抽出 10 μL 血液。分析周期大约需要 60 秒。在循环结束时，结果将显示在 LED 面板上。
   18. 通过单击 打印机 图标打印结果。
   19. 单击向后箭头继续第二个示例。
   20. 分析完成后，上传实验室测试结果。
3. 将数据从分析器上传到服务器。
   1. 将系统连接到任何提供最低速度为 20 mbps 的 Internet 服务提供商。
   2. 双击该图标以打开应用程序软件图标，该图标在安装后出现在桌面上。在登录页面上输入授权的凭据。
      注意:应用程序的主页由实验室结果上传、条形码打印 QC 报告和最终血液学报告的选项卡组成。实验室测试结果上传页面显示已完成的测试。文件名由 .astm 格式的机器 ID 和分析日期组成。
   3. 单击 "上传结果 "按钮。一旦结果上传成功，在服务器中，.astm文件将被转换为.csv格式，转换后的文件将出现在血液学报告中。下载 .astm 格式的文件以供记录。
      注意:页面将显示弹出文件已成功上传。如果存在重复文件，则会识别它们。
   4. 对于上传ASTM文件的参与者，贫血状态的决定（基于 表1 和 表2）将在网络应用程序中生成为报告。要查看贫血的决定，请登录 Web 应用程序，单击 "报告"，然后单击" EDSS"。报告将显示为所有参与者的表格。
   5. 要查看个人测试结果和贫血状态的决定以及治疗方案，请登录后续应用程序，使用 ID 或姓名搜索参与者，单击 EDSS 按钮，然后查看结果。

结果

测试方法的有效性
通过将其与金标准进行比较来确定该方法的有效性，金标准是基于静脉血自动分析仪的方法。验证研究已在别处详细描述⁸.简而言之，748名看似健康的志愿者在同一天连续提供了静脉样本和毛细血管样本。分析是在POC进行的。受试者的Hb值范围很广，属于无贫血、轻度、中度和重度贫血状态的类别。为了确定该方法的有效性，计算了均值差及其置信区间。使用Bland-Altman分析估计不同方法之间的偏差和一致性极限。

毛细血管血液自动分析仪法和金标准静脉血自动分析仪法的平均Hb值差异较小（表3）。 图 2 显示了两种方法之间比较的 Bland-Altman 图。平均差异和一致性限为 0.1 g/dL（-1.0 至 0.8）。

两种方法之间无贫血的患病率估计值相差2.2个百分点。不同等级贫血的患病率估计值也非常接近，从而确定了该方法与金标准方法的有效性（表3）。

测试集成软件和决策支持工具
在来自Narapally的Ghatkesar的Buggabai村的68名参与者中试用了综合方法。决策支持工具准确地提供了这些参与者的贫血状态和IFA剂量，并由现场医务人员根据算法手动验证（表4）。

结果表明，综合POC方法有效，可用于估计人群贫血患病率。迄今为止，使用这种方法已经为不同等级的贫血生成了大约 16,539 个决定。

图 1:样品采集和自动分析仪设置。 （A，B） 收集混合毛细管样品。（C） 护理点的自动分析仪设置。请点击这里查看此图的较大版本.

图 2:平淡的奥特曼图。 该图比较了开发的（毛细血管血液自动分析仪方法）与金标准（静脉血液自动分析仪方法）之间的平均差异和一致性限。两种方法的平均差值为-0.1（95%CI，-0.2;-0.1）。该图经Dasi等人^{许可修改8}。 请点击这里查看此图的较大版本.

图 3:决策支持工具。 该工具显示贫血的等级和铁和叶酸的治疗剂量。 请点击这里查看此图的较大版本.

人口	临界值 （g/dL）	轻度和中度贫血	严重贫血
6-59个月儿童	≥11.0	≥7.0–<11.0	<7.0
5-11岁	≥11.5	≥8.0–<11.5	<8.0
12–19岁 （女生）	≥12	≥8.0–<12	<8.0
12–14 岁（男孩）	≥12	≥8.0–<12	<8.0
15–19 岁 （男孩）	≥13	≥8.0–<13	<8.0
男人	≥13	≥8.0–<13	<8.0
NPNL和哺乳期妇女	≥12	≥8.0–<12	<8.0
怀孕	≥11	≥7.0–<11.0	<7.0

表1:将受试者分级为不同贫血等级的标准

人口	每日剂量（治疗剂量）
6-59个月儿童	3毫克/公斤体重（含有20毫克铁和100微克叶酸的铁糖浆）
5-9岁	45毫克铁+400微克叶酸/天（直到体重减少18.5公斤，粉红色片剂）
	60 毫克铁 + 500 μg 叶酸/天（>18.5 kg，蓝色片剂）
10-11岁	120毫克铁+1毫克叶酸（蓝色片剂）
12–19岁 （女生）	120毫克铁+1毫克叶酸（蓝色片剂）
12–14 岁（男孩）	120毫克铁+1毫克叶酸（蓝色片剂）
15–19 岁 （男孩）	120毫克铁+1毫克叶酸（蓝色片剂）
男人	120毫克铁+1毫克叶酸（红色片剂）
NPNL和哺乳期妇女	120毫克铁+1毫克叶酸（红色片剂）
怀孕	120毫克铁+1毫克叶酸（红色片剂）

表2:治疗方案。 剂量应根据体重给予（如果体重低于年龄）。严重贫血的参与者被转诊到当地的初级卫生中心。对于预防剂量，每周服用 1 片 IFA 片剂，但孕妇除外，每天服用 1 片剂。对于儿童，每两周一次 1 mL。治疗持续了3个月。

方法	平均 Hb （SD） g/dL	贫血患病率（总体）（%）	贫血分级患病率 （%）
			轻微	温和	严重
毛细血管血液自动分析仪方法	11.0 (2.1)	34.9	19.7	36.4	9.1
静脉血自动分析仪方法	10.9 (2.0)	32.2	20.7	37	10

表 3:通过混合毛细血管血液和自动分析仪方法获得的 Hb 估计值与静脉血自动分析仪方法的比较。

年龄组	N	平均 Hb	标清	集成系统生成的决策*
				轻微	温和	非贫血
6–59 米	11	9.7	1.41	4	5	2
5-11岁	9	11.4	1.59	2	2	5
12–14 岁	4	12.4	1.56	1	1	2
NPNL公司	28	11.7	1.29	8	6	14
男人	16	14.7	1.34	0	3	13
总	68	11.98	1.44	15	17	36
*自动决策由现场医务人员验证

表4:平均Hb值和集成系统生成的决策。

讨论

目前的论文描述了一种使用混合毛细血管血样和自动分析仪的即时护理方法。该方法与定制软件集成，可以将分析仪的结果自动上传到服务器，并生成贫血决策。此外，它可以根据国家计划² 的协议提供 IFA 的治疗剂量。

该定制软件旨在集成条形码打印、血液学数据导出和数据可视化。它是使用基于 PHP 的在线桌面应用程序设计的，该应用程序使用 PHP 脚本语言和 PHP 桌面 chrome 和 Visual Studio Code 作为集成开发环境。HTML 5、CSS 和 JavaScript 用于设计用户界面。Web 服务是使用 PHP 脚本语言开发的。用户可以通过条形码打印机使用此桌面应用程序打印多个条形码。条码扫描仪用于访问条码数据并将其发送到自动分析仪。数据使用 SqlLite 存储在本地，并使用 MySql 数据库和 MySql 工作台作为环境存储在服务器上。血液学报告也可以以PDF格式下载。基于贫血 Mukt Bharat 指南¹² 的详细治疗方案已集成到 Android 应用程序中（表 1 和 表 2）²。该模块根据参与者的年龄、性别、生理状态和 Hb 水平计算 IFA 剂量（IFA 片剂的类型和数量）。对于需要铁糖浆的幼儿，剂量（以毫升糖浆为单位）是根据孩子的体重计算的。电子决策支持系统 （EDSS） 显示的组件包括 （i） 参与者的贫血状态（贫血或无贫血等级），（ii） 规定 IFA 包装的视觉描述（粉红色代表 45 毫克片剂，蓝色代表青少年 60 毫克片剂，红色代表成人 60 毫克片剂），（iii） 剂量（1 个月交付的片剂数量）， （iv）频率和时间（每天或每周饭后）（图3）。

印度目前的贫血项目涵盖八个年龄和性别群体。治疗剂量不同，有5种预防剂量和7种治疗剂量。因此，受教育程度和技能有限的一线卫生工作者有可能在决策中出现错误。使用该软件，可以消除错误，并且可以更快，更准确地进行治疗。因此，该软件有可能成为一线工作人员在人群层面推出贫血控制计划的工作辅助工具。先前的研究表明，一线卫生工作者可以成功地使用数字技术进行数据收集和记录保存¹³。接受电子工作援助还将增强这一重要的一线社区卫生接触人员的自我认同感¹⁴.

使用这种方法进行分析的基本成本约为每个样品 75 印度卢比，包括采血针、微量瓶和试剂。尽管到目前为止尚未对这种方法进行系统的成本分析，但我们认为总成本将与其他常用的 PoC 方法（如数字血红蛋白计）相当，每个样本分析的成本约为 104-177 印度卢比¹⁵。此外，考虑到自动分析仪的重要优点，可以获得红细胞指数等标记，基于自动分析仪的方法有望用于基于人群的调查。

为了在现场环境中最佳地使用集成方法，需要遵循几个关键步骤。在采集血样时，应采取预防措施，不要按压手指。另一个关键步骤是样品混合。在收集后和分析之前，应立即正确混合样品以获得准确的结果。在示例上传过程中，需要关闭安装在笔记本电脑上的防火墙。该系统在1 KVA电池的帮助下在使用点使用，该电池使分析仪维持了约4小时。

该方法的一个局限性是其温度敏感性。当环境温度高于 35 °C 时，分析仪在装有空调的车辆内工作效果最佳。如果分析的样本数据上传了两次，系统会自动显示最近一次上传的数据，即使所有文件在后端都可用。决策支持工具在提供决策方面是准确的。但为了使用它，一线卫生工作者需要具备数字素养。由于该软件是双语的，因此一线卫生工作者不难理解显示语言。但是，如果必须将软件扩展到特伦甘纳邦以外的州，则需要合并新语言。

在基于算法的决策支持工具和简化的视觉输出的帮助下，一线卫生工作者将能够治疗贫血并在整个治疗期间进行随访。集成方法具有放大的潜力，完全使用开源平台设计，并且具有互操作性。这一数字工具将为在资源有限的环境中推出减少贫血的"筛查和治疗"干预措施提供实质性推动力。

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
ABX Miniclean	日本 Horiba Ltd	23-450-004	酶溶液
ABX Minidil LMG	日本 Horiba Ltd	23-450-008	用于 RBC/PLT 稀释、套管和清洁 ABX Minilyse 的缓冲等渗溶液
	日本 Horiba Ltd	23-450-006	Hb 测量;裂解液
ABX Minocal	Horiba Ltd，日本	2032002	校准器
ABX Minoclair	日本 Horiba Ltd	23-450-003	清洗剂
ABX Minotrol 16 - 2H	Horiba Ltd， Japan	2042209	血液对照
ABX Minotrol 16 - 2L	Horiba Ltd， Japan	2042208	血液对照
ABX Minotrol 16 - 2N	Horiba Ltd， Japan	2042202	血液控制
自动分析仪	日本 Horiba Ltd	ABX Micros ES 60	FTP 端口应正常工作
条码打印机	技术服务公司，美国	TSC 型号 TE 244	400 Mhz 32 位 RISC 处理器，带 16 MB SDRAM、8 MB 闪存
条码扫描器		Retsol LS-450	任何可以提供扫描仪的公司 具有以下规格：32 位 CPU 快速解码能力，IP 54 等级， 光源 –可见光半导体激光管 650 nm，扫描速率为 100 次扫描/秒的单扫描模式，扫描宽度为 200 mm &精度为 4 mil，扫描角度 –偏航 65 度，旋转 30 度 &俯仰 55 度，扫描指示 –蜂鸣器、指示灯、手动和扫描模式继续扫描
BD 针架	Becton， Dickinson and company Ltd， Dublin， Ireland	364879
Contact activated lancet	Becton， Dickinson and company Ltd， Dublin， Ireland	366594， 366593	对于 1 岁以下的儿童，已采集静脉血样。
定制软件	Kavin Corporation，班加罗尔	N/A
K2-EDTA Microtainer-5 mL	Becton，Dickinson and company Ltd，爱尔兰都柏林	363706	用于血谱分析的 EDTA 管，含 1.0 mg K2 EDTA，尺寸 13 x 75 毫米
标签	G-Technologies，塞康德拉巴德，特伦甘纳邦	N/A
笔记本电脑	任何	N/A	英特尔酷睿 i3-1005G1， 8GB DDR4， 1TB HDD， 15.6 FHD LED， WIN 11 首页 和 MS OFFICE H&S