Eine Point-of-Care-Methode mit integriertem Entscheidungsunterstützungstool zur Abschätzung von Anämie auf Bevölkerungsebene

Anämie ist weltweit ein großes Problem für die öffentliche Gesundheit, insbesondere in Indien. Es ist bekannt, dass sich Anämie nachteilig auf die Arbeitsproduktivität der Bevölkerung und das Wirtschaftswachstum des Landes auswirkt¹. Um die Bemühungen auf nationaler Ebene zur Verringerung der Anämie zu unterstützen, ist das neueste öffentliche Gesundheitsprogramm, das 2018 ins Leben gerufen wurde, das Anemia Mukt Bharat Program (AMB). AMB identifiziert "Tests" gefolgt von maßgeschneiderten "Behandlungen" als einen der vielversprechendsten Ansätze zur Verringerung der Anämieprävalenz in gefährdeten Altersgruppen². Eine genaue Point-of-Care-Schätzung des Hämoglobins (Hb) zur Diagnose einer Anämie ist jedoch erforderlich, um die "Test and Treat"-Strategie der AMB umzusetzen. Darüber hinaus sind robuste Methoden nützlich, um Anämie in groß angelegten Gemeindebefragungen genau abzuschätzen. Die aktuellen POC-Methoden umfassen nicht-invasive und minimal-invasive Geräte und verwenden Kapillarblutproben zur Hb-Schätzung³. Mehrere präanalytische Faktoren, wie z. B. die Variation der Fingerstichabmessungen, die Dicke der Haut und die Stabilität von POC-Geräten unter Umweltbedingungen, führen jedoch zu ungenauen Messungen und führen zu großen Unterschieden in den Prävalenzschätzungen ^3,4,5. Daher besteht die Notwendigkeit, eine Methode zur Hb-Schätzung zu etablieren, die mobil ist, eine kurze Durchlaufzeit (TAT) hat und für ressourcenarme Umgebungen geeignet ist⁶. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, wurde eine Methode zur gepoolten kapillaren Blutentnahme entwickelt, bei der eine berührungsaktivierte Lanzette verwendet wird (um eine gleichmäßige Stichtiefe und -dimension zu gewährleisten), um 6-8 Tropfen der frei fließenden Blutprobe in Kaliumethylendiamintetraessigsäure (EDTA)-Mikrotainerröhrchen zu ermöglichen. Der Hb-Wert in diesen Proben wurde dann mit einem tragbaren automatischen Analysator gemessen, der in einem Fahrzeug am POC mit unterbrechungsfreier Stromversorgung oder in einem nahe gelegenen Zentrum mit Elektrizität (Anganwadi, Gesundheitsklinik, Panchayath oder Haushalt) platziert wurde. Eine Validierungsstudie, in der diese Methode mit zwei Goldstandard-Methoden (gepaarte venöse Blutproben und Cyanomethamoglobin-Methode) verglichen wurde, zeigte eine hohe Genauigkeit und Präzision ^7,8.

Neben der Einrichtung einer validen und zuverlässigen POC-Methode ist eine schnelle Entscheidungsfindung erforderlich, um das Screening und die Behandlung von Anämie auf Bevölkerungsebene zu erleichtern. Dies ist derzeit nicht möglich, wenn die Hb-Schätzung in der Gesundheitseinrichtung durchgeführt wird und ein Vertrauensarzt die Verabreichung von Eisen- und Folsäurepräparaten (IFA) direkt überwacht. Aufgrund der großen Population, die von den Ärzten in den primären Gesundheitszentren versorgt wird, gibt es eine erhebliche Zeitverzögerung bei der Einleitung der Intervention. Es besteht ein Bedarf an Technologien, die die Arbeitsbelastung des Amtsarztes verringern und das Gesundheitspersonal an vorderster Front in die Lage versetzen können, die Intervention ohne direkte Beteiligung des medizinischen Personals durchzuführen. Daher zielte die Studie darauf ab, eine benutzerdefinierte Anwendung (eSTAR-App) zu entwickeln, die die Daten von der Maschine automatisch übertragen kann, und einen eingebauten Algorithmus, der den Mitarbeitern an vorderster Front Entscheidungsunterstützung bei der Dosierung von IFA auf der Grundlage von Hb-Werten, Alter und Geschlechtsgruppen bietet. Die Software wurde mit Open-Source-Tools wie PHP entwickelt: Hypertext-Präprozessor (PHP)-Skriptsprache und PHP-Desktop-Chrome mit Visual Studio Code als integrierte Entwicklungsumgebung. Ein detailliertes Behandlungsprotokoll, das auf den Richtlinien von Anemia Mukt Bharat basiert, wurde in die Android-Anwendung² integriert.

Diese integrierte Methode erfüllt die ständig steigende Anforderung, die Durchlaufzeit von Testergebnissen zu verkürzen und gleichzeitig die Genauigkeit und Präzision zu erhalten. Darüber hinaus ermöglicht die Fähigkeit, Ergebnisse innerhalb von Minuten zu liefern, eine schnelle Entscheidungsfindung über den Beginn der Behandlung und führt zu einer verbesserten Interventionsdurchführung⁹. Diese integrierte Methode kann für alle Erhebungen auf Feldebene oder Interventionsprogramme angepasst werden, die Hb-Tests beinhalten. Darüber hinaus kann es in der Gesundheitseinrichtung als Arbeitshilfe für das medizinische Personal bei der Entscheidung über eine IFA-Behandlung verwendet werden.

Das Protokoll folgt den Richtlinien des Institutional Review Board des ICMR-National Institute of Nutrition, Hyderabad, Indien (IRB. Nr. 08/I/2018).

1. Gepoolte Kapillarprobenentnahme für die Hb-Analyse mit dem Hämatologie-Analysator ^10,11

1. Konfigurieren des Barcodedruckers und des Scanners
   1. Schließen Sie den Barcodedrucker an das Laptop-System an.
   2. Installieren Sie den Barcode-Druckertreiber auf dem Laptop.
   3. Geben Sie den Drucker in den Druckereigenschaften frei.
   4. Testen Sie den Barcodedruck in der Anwendung auf Fehler.
   5. Verbinden Sie den Barcode-Scanner mit dem Auto-Analysator, und er konfiguriert sich automatisch.
   6. Doppelklicken Sie auf das Symbol, um die auf dem Desktop-/Laptop-Computer installierte Anwendungssoftware zu öffnen. Geben Sie die autorisierten Anmeldeinformationen auf der Anmeldeseite ein.
      HINWEIS: Die Startseite der Anwendung besteht aus Registerkarten für das Hochladen von Laborergebnissen, Berichte zur Qualitätskontrolle (QC) des Barcodedrucks und den endgültigen Hämatologiebericht.
   7. Um Barcodes zu generieren, klicken Sie auf die Registerkarte Barcode-Druck . Die Liste der Teilnehmer erscheint automatisch auf der Registerkarte "Barcode-Druck", nachdem Sie geografische Details wie z. B. Dorfnamen eingegeben haben.
   8. Klicken Sie auf die Anzeigeauswahl. Die Liste wird angezeigt. Klicken Sie auf Barcode drucken.
2. Gepoolte kapillare Blutprobenentnahme (Abbildung 1)
   1. Verwenden Sie einen der mittleren drei Finger der linken Hand für die Kapillarblutentnahme bei einem erwachsenen Patienten.
   2. Bitten Sie den Teilnehmer, sich in eine bequeme Position zu setzen, die dem Phlebotomisten Zugang zum Finger bietet.
   3. Reinigen Sie den Finger mit einem Alkoholtuch (enthält 70% Isopropylalkohol) und lassen Sie ihn trocknen.
   4. Beschriften Sie die Microtainer unmittelbar nach der Identifizierung des Teilnehmers und vor der Hautpunktion mit teilnehmerbezogenen Informationen (Barcode).
   5. Entnehmen Sie die Blutprobe mit einer Einweg-Sicherheitslanzette (kontaktaktivierte Lanzette 2,0 x 1,5 mm). Um die Blutprobe zu entnehmen, stechen Sie die Haut ca. 1 cm von der Fingerspitze entfernt zwischen dem Mittelpunkt und der Seite des Fingers ein. Die Punktion muss auf der Handfläche nach oben auf der Fingerkuppe des Mittel- oder Ringfingers erfolgen.
   6. Wischen Sie den ersten Blutstropfen ab und sammeln Sie die nachfolgenden Blutproben in einem beschichteten Microtainer.
   7. Massieren Sie den Finger nicht.
   8. Platzieren Sie den Microtainer senkrecht unter der Einstichstelle, so dass die Bluttröpfchen ungehindert in den Schlauch fließen, ohne Druck auszuüben. Wiederholen Sie den Vorgang, bis 4-6 Tropfen (ca. 200 μl) gesammelt sind.
   9. Mischen Sie den Inhalt vorsichtig durch Schwenken und Umdrehen erst nach dem Verschließen des Microtainer-Behälters.
   10. Sobald 3-4 Blutstropfen entnommen sind, drücken Sie ein Wattestäbchen auf die Fingerkuppe und lassen Sie den Teilnehmer still sitzen. Üben Sie manuellen Druck aus, um die Blutung zu stoppen.
   11. Entsorgen Sie die Lanzette sofort gemäß den Richtlinien für die biologische Abfallentsorgung.

2. Analysen mit einem Hämatologie-Analysator

1. Konfiguration des Autoanalyzers mit der Software
   1. Laden Sie die FileZilla Server-Komponenten (127.0.0.1) herunter und installieren Sie sie auf dem Laptop.
      Hinweis: Deaktivieren Sie die Windows-Firewall oder Firewalls von Drittanbietern.
   2. Installieren Sie die benutzerdefinierte Software auf dem Laptop und kopieren Sie den Pfad des Dateispeicherorts der American Society for Testing and Materials (ASTM) (C/programfiles x86/destined folder/ Web/wb/astmfiles)
   3. Erstellen Sie in der FileZilla-Serveranwendung den Benutzer und das Kennwort und ordnen Sie den Speicherort der ASTM-Datei zu.
   4. Konfigurieren Sie im Auto-Analyzer-Gerät dieselbe IP-Serie (in den Haupteinstellungen).
   5. Ändern Sie im Auto-Analyzer die astm-Synchronisierungsoption in FTP und geben Sie die auf dem Laptop konfigurierte IP-Adresse und die Anmeldeinformationen an (z. B. 192.168.1.1 und FileZilla-Benutzername und -Passwort konfiguriert).
   6. Starten Sie den Auto-Analyzer neu und testen Sie den Dateisynchronisierungsprozess, sobald er bereit ist.
2. Analyse der Blutproben mittels Autoanalyzer
   1. Verwenden Sie einen Hämatologie-Analysator, der vollautomatisch und tragbar ist, so dass er in der POC-Einstellung verwendet werden kann, um eine sofortige Messung des Hb- und anderer Erythrozytenindizes (mittleres korpuskuläres Volumen [MCV], mittleres korpuskuläres Hämoglobin [MCH], mittlere korpuskuläre Hämoglobinkonzentration [MCHC] und Erythrozytenverteilungsbreite [RDW]) durchzuführen.
   2. Überprüfen Sie den Gehalt an Lösungsmitteln (mindestens 1/^{4 der} Reagenzflasche ist gefüllt) und bestätigen Sie, ob sie in ausreichender Menge vorhanden sind.
      HINWEIS: Die Lösungsmittel bestehen aus enzymatischer Lösung, Lyselösung und gepufferter isotonischer Lösung (Materialtabelle).
   3. Schalten Sie das Gerät ein, indem Sie auf den EIN/AUS-Schalter am Gerät klicken. Stellen Sie sicher, dass das Gerät über ein Foil-Twisted-Pair-Kabel (FTP) mit einem Laptop verbunden ist.
   4. Überprüfen Sie den LCD-Bildschirm (Liquid Crystal Display), um festzustellen, ob die Außentemperatur für den Start der Analyse geeignet ist oder nicht. Eine Temperatur >35 °C ist nicht ratsam. Stellen Sie das Gerät in einer Umgebung auf, in der die Umgebungstemperatur <35 °C beträgt.
   5. Sobald die Initialisierung abgeschlossen ist, lassen Sie den Analysator automatisch einen Startzyklus ausführen (die automatische Startfunktion ist standardmäßig aktiviert).
   6. Überprüfen Sie nach dem Startzyklus das Display des Geräts auf Referenzblindwertzählung. Stellen Sie sicher, dass die Anzahl der Referenzblindwerte die folgenden Parametergrenzwerte nicht überschreitet: Hb < 0,3 g/dl und Leukozyten < 0,3 x 10³/mm³, Erythrozyten < 0,02 x 10⁶/mm³; HCT 0% und PLT < 10 x 10³/mm³. Drücken Sie dann die √-Taste, um die leeren Ergebnisse zu überprüfen.
   7. Wenn der Analysator nach Abschluss der Initialisierungsphase nicht automatisch einen Startzyklus ausführt, drücken Sie die START-UP-Taste an der Instrumentenfront, um den Zyklus zu starten.
   8. Jetzt zeigt der Analysator eine Anmeldeseite an. Geben Sie den vordefinierten Benutzernamen und das Kennwort ein. Drücken Sie die √ -Taste, um fortzufahren.
   9. Führen Sie vor der Probenanalyse drei Kontrollstufen (niedrig, normal und hoch) durch, um die Genauigkeit des Analysators zu überprüfen. Den Regler bei 2-8 °C lagern und vor Gebrauch auf Raumtemperatur (RT) bringen. Mischen Sie die Steuerelemente vor Gebrauch mehrmals vorsichtig.
      HINWEIS: Die Kontrollen werden als gebrauchsfertige Reagenzien vom Hersteller bezogen und so beladen, wie sie sind. Die Durchstechflaschen werden bei 4 °C gelagert. Die übliche Haltbarkeit beträgt 15 Tage. Die Kontrollen sollten regelmäßig mit Hilfe des Diagramms von Levey Jenning überwacht werden. Sinkt der Kontrollwert über oder unter 3 SD, ist eine konzentrierte Reinigung mit der vom Lieferanten bereitgestellten Waschlösung durchzuführen.
   10. Sobald der Schritt der Qualitätskontrolle erfolgreich abgeschlossen ist, bereiten Sie sich auf die Probenanalyse vor.
   11. Scannen Sie den Barcode, der mit dem an den Analysator angeschlossenen Scanner auf dem Probenbehälter klebt, und drücken Sie die X-Markierung .
   12. Erwähnen Sie das Geschlecht des Subjekts (männlich oder weiblich) und drücken Sie die √ -Taste, um fortzufahren.
   13. Das Instrument zeigt die Details des Subjekts zusammen mit einem Code an. Drücken Sie X , wenn die eingegebenen Daten falsch sind.
   14. Bevor Sie die Blutprobe in das Gerät laden, mischen Sie die Blutprobe vorsichtig und gründlich.
   15. Entfernen Sie die Kappe vorsichtig, damit kein Blut verschüttet wird.
   16. Legen Sie das Röhrchen unter die Probenahmenadel und bewegen Sie das Röhrchen nach oben, bis die Probenahmenadel in das Blut eindringt.
   17. Drücken Sie den Start-Schalter . Die Probenahmenadel saugt 10 μl Blut ab. Der Analysezyklus dauert ca. 60 s. Am Ende des Zyklus wird das Ergebnis auf dem LED-Panel angezeigt.
   18. Drucken Sie die Ergebnisse aus, indem Sie auf das Druckersymbol klicken.
   19. Klicken Sie auf den Rückwärtspfeil, um mit dem zweiten Beispiel fortzufahren.
   20. Sobald die Analyse abgeschlossen ist, laden Sie die Labortestergebnisse hoch.
3. Laden Sie die Daten vom Analyzer auf den Server hoch.
   1. Verbinden Sie das System mit einem beliebigen Internetdienstanbieter, der eine Mindestgeschwindigkeit von 20 Mbit/s bietet.
   2. Doppelklicken Sie auf das Symbol, um das Symbol der Anwendungssoftware zu öffnen, das nach der Installation auf dem Desktop angezeigt wird. Geben Sie die autorisierten Anmeldeinformationen auf der Anmeldeseite ein.
      HINWEIS: Die Startseite der Anwendung besteht aus Registerkarten für das Hochladen von Laborergebnissen, das Drucken von QC-Berichten mit Barcodes und den endgültigen Hämatologiebericht. Auf der Seite zum Hochladen der Labortestergebnisse werden die abgeschlossenen Tests angezeigt. Der Dateiname besteht aus der Maschinen-ID und dem Analysedatum im .astm-Format.
   3. Klicken Sie auf die Schaltfläche Ergebnisse hochladen . Sobald die Ergebnisse erfolgreich hochgeladen wurden, werden die .astm-Dateien auf dem Server in .csv Format konvertiert und die konvertierten Dateien werden im Hämatologiebericht angezeigt. Laden Sie die Dateien im .astm-Format für Datensätze herunter.
      HINWEIS: Auf der Seite wird angezeigt, dass die Popup-Dateien erfolgreich hochgeladen wurden. Wenn es doppelte Dateien gibt, werden diese identifiziert.
   4. Für die Teilnehmer, für die ASTM-Dateien hochgeladen werden, wird die Entscheidung über den Anämiestatus (basierend auf Tabelle 1 und Tabelle 2) als Bericht in der Webanwendung generiert. Um die Entscheidung über Anämie anzuzeigen, melden Sie sich bei der Webanwendung an, klicken Sie auf Berichte und dann auf EDSS. Ein Bericht wird als Tabelle für alle Teilnehmer sichtbar sein.
   5. Um einzelne Testergebnisse und Entscheidungen über den Anämiestatus sowie das Behandlungsschema einzusehen, melden Sie sich bei der Folgeanwendung an, suchen Sie den Teilnehmer anhand der ID oder des Namens, klicken Sie auf die Schaltfläche EDSS und sehen Sie sich die Ergebnisse an.

Prüfung der Validität der Methode
Die Gültigkeit dieser Methode wurde durch den Vergleich mit dem Goldstandard festgestellt, bei dem es sich um die auf dem Autoanalysegerät des venösen Blutes basierende Methode handelte. Die Validierungsstudie wurde an anderer Stelle ausführlich beschrieben8. Kurz gesagt, 748 scheinbar gesunde Probanden gaben am selben Tag nacheinander eine venöse Probe und eine Kapillarprobe ab. Die Analysen wurden am POC durchgeführt. Die Teilnehmer wiesen ein breites Spektrum an Hb-Werten auf und gehörten zu den Kategorien Nicht-Anämie, leichter, mittelschwerer und schwerer Anämiestatus. Um die Validität der Methode zu ermitteln, wurden die Mittelwertdifferenzen und deren Konfidenzintervalle berechnet. Die Verzerrung und die Grenzen der Übereinstimmung zwischen verschiedenen Methoden wurden mit Hilfe der Bland-Altman-Analyse geschätzt.

Der Unterschied in den mittleren Hb-Werten war bei der Methode des Kapillarblut-Auto-Analysators bzw. der Goldstandard-Methode des venösen Blut-Auto-Analysators gering (Tabelle 3). Das Bland-Altman-Diagramm zum Vergleich zwischen den beiden Methoden ist in Abbildung 2 dargestellt. Die mittlere Differenz und die Grenzen der Übereinstimmung betrugen 0,1 g/dl (-1,0 bis 0,8).

Die Prävalenzschätzung für keine Anämie unterschied sich zwischen den beiden Methoden um 2,2 %-Punkte. Die Prävalenzschätzungen der verschiedenen Anämiegrade lagen ebenfalls sehr nahe beieinander, was die Validität der Methode gegenüber der Goldstandardmethode belegt (Tabelle 3).

Testen der integrierten Software und des Entscheidungsunterstützungstools
Die integrierte Methode wurde unter 68 Teilnehmern aus dem Dorf Buggabai, Ghatkesar, Narapally, getestet. Das Entscheidungshilfe-Tool lieferte genau den Anämiestatus und die IFA-Dosen dieser Teilnehmer, die vom Amtsarzt vor Ort auf der Grundlage des Algorithmus manuell überprüft wurden (Tabelle 4).

Die Ergebnisse zeigen, dass die integrierte POC-Methode valide ist und zur Abschätzung der Prävalenz von Anämie auf Populationsebene verwendet werden kann. Bis heute wurden mit dieser Methode etwa 16.539 Entscheidungen für verschiedene Anämiegrade generiert.

Abbildung 1: Probenentnahme und Einrichtung des automatischen Analysators. (A,B) Entnahme einer gepoolten Kapillarprobe. (C) Automatische Einrichtung des Analysators am Point-of-Care. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Abbildung 2: Bland-Altman-Diagramm. Das Diagramm vergleicht die mittlere Differenz und die Grenzen der Übereinstimmung zwischen der entwickelten (kapillare Blut-Auto-Analysator-Methode) und dem Goldstandard (venöse Blut-Auto-Analyse-Methode). Die mittlere Differenz zwischen den beiden Methoden betrug -0,1 (95%-KI: -0,2; -0,1). Diese Abbildung wurde mit Genehmigung von Dasi et al.8 geändert. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Abbildung 3: Tool zur Entscheidungsunterstützung. Das Tool zeigt den Grad der Anämie und die Behandlungsdosis mit Eisen und Folsäure an. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Tabelle 1: Kriterien für die Einstufung von Teilnehmern in verschiedene Anämiegrade

Tabelle 2: Behandlungsprotokoll. Die Dosierung sollte nach dem Körpergewicht erfolgen (wenn das Körpergewicht im Vergleich zum Alter geringer ist). Schwer anämische Teilnehmer wurden an das örtliche primäre Gesundheitszentrum überwiesen. Zur prophylaktischen Dosierung wurde 1 IFA-Tablette pro Woche eingenommen, mit Ausnahme von schwangeren Frauen, bei denen 1 Tablette pro Tag verabreicht wurde. Bei Kindern betrug dies 1 ml alle zwei Wochen. Die Behandlung wurde 3 Monate lang durchgeführt.

Tabelle 3: Vergleich zwischen Hb-Schätzungen, die mit gepooltem Kapillarblut und der Autoanalyzer-Methode erhalten wurden, mit der Methode des venösen Blut-Autoanalyzers.

Tabelle 4: Mittlere Hb-Werte und vom integrierten System generierte Entscheidungen.

Keine angegeben.