Las infecciones parasitarias plantean un importante desafío de salud pública, especialmente en los países y regiones en desarrollo. En este estudio se compara un analizador automático de heces para evaluar su eficacia diagnóstica con la del método tradicional de microscopía directa de frotis húmedo.
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Artículo de método
Análisis comparativo del analizador fecal automático frente a la baciloscopia húmeda directa para la detección de infecciones parasitarias en muestras de heces
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Resumen
Resumen
Con el desarrollo socioeconómico, la prevalencia de enfermedades parasitarias intestinales ha disminuido significativamente año tras año. Sin embargo, las infecciones parasitarias siguen siendo un importante problema de salud pública a nivel mundial, especialmente en los países y regiones en desarrollo. El diagnóstico y el tratamiento oportunos son cruciales para controlar la propagación de estas enfermedades. El método tradicional de microscopía directa de frotis húmedo, aunque ampliamente utilizado, es laborioso, propenso a la contaminación y depende de las habilidades del técnico. Este documento presenta un analizador fecal automático, que automatiza el procesamiento de muestras de heces, ofreciendo ventajas sobre el método tradicional de microscopía de frotis húmedo directo, como la facilidad de operación, la detección rápida, un entorno de trabajo limpio e higiénico, y una alta sensibilidad y especificidad, mejorando así la eficiencia y precisión del diagnóstico.
Comparamos tres métodos diferentes para el análisis fecal: método de microscopía de frotis húmedo directo, analizador fecal automático (informe AI) y analizador fecal automático (auditoría de usuario). El informe de IA utiliza análisis de imágenes automatizados y algoritmos de aprendizaje automático para identificar componentes como parásitos y huevos en muestras fecales. Este método puede procesar un gran número de muestras rápidamente, lo que aumenta la eficiencia. La auditoría de usuario también utiliza un analizador fecal automático, pero incluye un paso adicional de auditoría de usuario. Técnicos experimentados revisan el informe de IA para mejorar la precisión y fiabilidad de los resultados. El analizador demostró una sensibilidad del 84,31 % para los informes de IA y del 94,12 % para las auditorías de usuarios, junto con una especificidad del 98,71 % para los informes de IA y del 99,69 % para las auditorías de usuarios, lo que lo convierte en una herramienta inestimable para el diagnóstico clínico y el tratamiento de infecciones parasitarias.
Introducción
A nivel mundial, las enfermedades parasitarias intestinales persisten como un problema de salud pública importante, predominantemente en naciones en desarrollo. Los datos históricos de la Comisión de Salud y Bienestar de la República Popular de China revelan una marcada disminución en las tasas de infección, que pasaron del 62,63 % en 1992 al 5,96 % en 20151,2,3. A pesar de su drástica disminución1, con una prevalencia nacional ponderada del 0,47 % y un estimado de 5,98 millones de individuos infectados3, la prevalencia de la infección por Clonorchis sinensis en la población de Guangdong sigue siendo notablemente alta, alcanzando el 4,90 %4. Regiones específicas como Guangdong aún presentan tasas más elevadas de infección por C. sinensis, lo que subraya la necesidad de métodos diagnósticos precisos.
El diagnóstico de enfermedades parasitarias puede lograrse mediante examen microscópico, imágenes médicas, análisis serológicos y métodos moleculares. El análisis serológico mediante ensayo inmunoenzimático (ELISA) es útil para el diagnóstico de enfermedades parasitarias, pero su sensibilidad es moderada, de aproximadamente el 80%5. Las técnicas de diagnóstico basadas en biología molecular presentan alta sensibilidad y especificidad6, pero se ven limitadas por procedimientos engorrosos, que consumen mucho tiempo y por altos costos del análisis, lo que las hace inadecuadas para pruebas rutinarias a gran escala.
La detección de huevos de C. sinensis en las heces del paciente es la base para confirmar el diagnóstico. El método de frotis grueso de Kato-Katz, que busca huevos de C. sinensis, es el método clásico comúnmente utilizado para diagnosticar enfermedades parasitarias7,8. Aunque es económico, es un procedimiento lento, intensivo en mano de obra e inadecuado para la práctica clínica ante un alto volumen de muestras que deben analizarse. Actualmente, la mayoría de los hospitales primarios emplean el método de microscopía directa en fresco. Sin embargo, este método sigue siendo lento e intensivo en mano de obra, presenta un olor fecal desagradable, es propenso a la contaminación cruzada, conlleva altos riesgos de bioseguridad y sus resultados dependen de la experiencia y diligencia del personal que realiza el análisis9.
Las técnicas diagnósticas convencionales, si bien son valiosas, enfrentan limitaciones en cuanto a sensibilidad y practicidad. Sin embargo, con los avances continuos en ciencia y tecnología, el análisis de heces se está volviendo más automatizado y estandarizado. Los instrumentos automatizados que utilizan métodos basados en imágenes digitales para detectar cuantitativamente parásitos u huevos de parásitos en heces están ganando popularidad en los laboratorios clínicos. Ofrecen ventajas como facilidad de operación, detección rápida, un entorno de trabajo limpio e higiénico, y alta sensibilidad y especificidad. El Analizador Automático de Heces utiliza tecnología de imágenes digitales para registrar observaciones microscópicas mediante la captura de una serie de fotografías digitales con baja y alta magnificación a través del microscopio y su sistema integrado de imágenes digitales. Luego, el sistema transmite estas imágenes a un sistema informático de procesamiento de datos, que las identifica y analiza según corresponda. Recientemente, hemos intentado diagnosticar un espectro de infecciones parasitarias, centrándonos en la detección de parásitos y sus huevos en muestras de heces. Las muestras positivas se identifican por la presencia de sus características morfológicas. Evaluamos el Analizador Automático de Heces para la detección de parásitos en muestras fecales y confirmamos su potencial como complemento a los métodos convencionales de microscopía. El Analizador Automático de Heces consta de una unidad principal y un software complementario que incluye varias unidades especializadas, como una unidad de muestreo automático, una unidad de muestreo por punción, una unidad de observación de características y color de la muestra, una unidad de cámara y una unidad de tarjeta de reactivo (Figura 1).
Figura 1: Componentes del instrumento. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
En este estudio, se evaluaron de manera doble ciega 2 305 muestras frescas de heces de pacientes hospitalizados del Hospital Popular de la Provincia de Guangdong en julio de 2024, utilizando el Analizador Fecal Automático y el método de microscopía directa en fresco (Figura 2). Un grupo realizó pruebas mediante el método de microscopía directa en fresco, mientras que el otro utilizó un Analizador Fecal Automático con un informe generado por inteligencia artificial. Tras registrar los resultados de cada grupo, un tercer grupo de investigadores revisó manualmente las imágenes capturadas por el analizador automático. Examinaron detenidamente la presencia de parásitos o huevos sospechosos, imágenes que se desviaban del análisis automático, imágenes borrosas o faltantes, y aquellas con fondos complejos que contenían residuos excesivos. Este proceso incluyó la corrección de los resultados, los cuales posteriormente se denominaron auditoría del usuario del Analizador Fecal Automático. Finalmente, una cuarta persona resumió y analizó estadísticamente los hallazgos. La eficacia de la instrumentación fecal completamente automatizada se evaluó mediante una detección doble ciega de parásitos/huevos, comparando el tiempo de detección y los resultados entre las tres metodologías.
Figura 2: Ilustración esquemática del plan de investigación. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
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Protocolo
Este estudio fue aprobado por el Comité de Revisión Ética del Hospital Provincial de Guangdong, Universidad Médica del Sur, Guangzhou, China (número de aprobación: KY2024-445-02). Todos los participantes firmaron un consentimiento informado por escrito antes de su inscripción. Los reactivos y equipos utilizados en el estudio se enumeran en la Tabla de Materiales.
1. Recolección de muestras
- Utilice los tubos de recolección de muestras del fabricante del analizador fecal automático, asegurándose de que estén tapados, sean herméticos, limpios, secos, no tengan fugas y tengan una abertura y un volumen adecuados para el muestreo en múltiples puntos.
- Seleccione la mayor cantidad posible de materia fecal anormal fresca, que contenga moco, pus o sangre, con una cantidad objetivo de aproximadamente 0,5 g. Cuando las heces sean líquidas o acuosas, utilice una pipeta desechable para recoger el volumen de muestra necesario.
NOTA: Se debe tener cuidado para evitar la contaminación proveniente de todas las muestras fecales ajenas al paciente. Esto incluye, entre otros, heces procedentes de enemas o laxantes a base de aceite, muestras procedentes de orinales o inodoros, heces contaminadas por plantas, tierra, aguas residuales, desinfectantes, detergentes, orina, sangre menstrual o leucorrea.
2. Métodos de pruebas en heces
- Método de microscopía directa con frotis húmedo10,11
- Aplique 1-2 gotas de solución salina sobre un portaobjetos limpio.
- Tome una pequeña muestra del área anormal o de múltiples áreas de las heces para extenderla.
- Extienda la muestra uniformemente sobre el portaobjetos. Ajuste el grosor del frotis para asegurar la visibilidad de los detalles.
- Coloque un cubreobjetos sobre el frotis, evitando burbujas de aire.
- Examine más de 10 campos al microscopio con lente de baja magnificación (10x). Si se detectan huevos o parásitos, cambie a alta magnificación (40x) para observar la morfología con detalle.
NOTA: Se recomienda examinar la lámina con un recorrido en forma de 'almenas' a baja magnificación para minimizar el riesgo de omitir hallazgos.
- Analizador Fecal Automático (Figura 3)
- Encienda la computadora y el analizador, haga clic para iniciar el software, ingrese el nombre de usuario y la contraseña para iniciar sesión, y espere a que el instrumento realice una verificación automática.
- Recolecte heces adecuadas utilizando el tubo de recolección de muestra apropiado.
NOTA: La muestra preferida consiste en heces anormales frescas que contengan moco, pus o sangre, con un peso aproximado de 0,5 g. - Coloque el tubo de recolección de muestra en el portamuestras del analizador, coloque la bandeja en la entrada automática de muestras y haga clic en Iniciar para la primera prueba tras la verificación automática.
NOTA: Las pruebas subsiguientes serán detectadas y realizadas automáticamente por el instrumento. El robot del instrumento tomará fotografías de la muestra para documentación. - Agregue 5 mL de diluyente al tubo de muestra, mezcle bien mediante mezcla neumática y deje reposar la muestra antes del análisis.
NOTA: El tubo de recolección de la muestra está revestido con un filtro especial para eliminar residuos sin significado patológico, como grandes cantidades de fibras vegetales, semillas y residuos de alimentos no digeridos. - Deje que la muestra fluya hacia la cámara de conteo para el análisis, donde el analizador capturará imágenes microscópicas de alta resolución y el software procesará y reconocerá dichas imágenes.
- Cambie a la interfaz de Resultado, revise las imágenes del análisis y envíe el resultado al Sistema de Gestión de Información de Laboratorio (LIS) o imprímalo.
- Haga clic en Detener para finalizar la prueba.
- Seleccione Enjuagar y Apagar.
- Cargue la bandeja del líquido limpiador concentrado. El instrumento realizará automáticamente el enjuague y se apagará.
Figura 3: Flujo de trabajo del sistema automatizado de análisis fecal. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
3. Evaluación metodológica
- Cálculo del tiempo de detección
NOTA: Los tiempos de detección se calcularon registrando la hora de inicio y finalización de cada procedimiento de prueba. Los resultados de las pruebas se compararon analizando la sensibilidad y especificidad de cada método para detectar parásitos.- Método de microscopía directa con frotis húmedo
- Para cada muestra fecal, mida el tiempo necesario para tomar una cantidad de heces del tamaño de un grano de arroz y extenderlas uniformemente sobre un portaobjetos de vidrio.
- Mida el tiempo necesario para leer los resultados de cada participante.
- Sumar los tiempos de extensión y lectura para cada participante.
- Multiplicar la suma del paso 3.1.1.3 por el número de participantes para obtener el tiempo total de prueba para el método de microscopía directa con frotis húmedo (T1).
- Dividir T1 del paso 3.1.1.4 por el número de muestras analizadas para obtener el tiempo promedio de prueba para el método de microscopía directa con frotis húmedo (t1).
- El analizador fecal automático (informe de IA)
NOTA: El proceso puede realizarse por una sola persona.- Mida el tiempo de prueba del analizador fecal automático para cada muestra (T2).
- Divida T2 por el número de muestras analizadas para obtener el tiempo promedio de prueba para el analizador fecal automático (informe de IA) (t2).
- El analizador fecal automático (auditoría por usuario)
- Mida el tiempo de prueba del analizador fecal automático para cada muestra (véase el paso 3.1.2).
- Mida el tiempo de revisión manual de imágenes para cada muestra. Inicie el cronómetro (reloj manual o digital) tan pronto como comience la revisión de las imágenes capturadas por el analizador fecal automático de una muestra. Examine cuidadosamente las imágenes para identificar componentes relevantes o anomalías. Detenga el cronómetro una vez finalizada la revisión de esa muestra, anote el tiempo empleado en cada revisión y registre los datos en una hoja de cálculo para su posterior análisis.
- Sumar el tiempo de prueba del analizador fecal automático y el tiempo de revisión manual de imágenes para cada muestra.
- Multiplicar la suma del paso 3.1.3.3 por el número de participantes para obtener el tiempo total de prueba para el analizador fecal automático (auditoría por usuario) (T3).
- Divida T3 por el número de muestras analizadas para obtener el tiempo promedio de prueba para el analizador fecal automático (auditoría por usuario) (t3).
- Método de microscopía directa con frotis húmedo
- Comparación de los resultados de las pruebas
NOTA: El desempeño del informe generado por IA del analizador fecal automático y los resultados de la auditoría por usuario se evaluaron utilizando el método de frotis húmedo directo como referencia.- Recopile los resultados del método de microscopía directa con frotis húmedo, que servirá como referencia.
- Recopile los resultados del informe generado por IA del analizador fecal automático.
- Recopile los resultados de la auditoría por usuario del analizador fecal automático.
- Calcular las métricas de evaluación.
- Considere una muestra como Verdadero Positivo (VP) cuando los resultados del analizador fecal automático (informe de IA o auditoría por usuario) y el método de microscopía directa con frotis húmedo indiquen ambos la presencia del analito objetivo.
- Considere una muestra como Verdadero Negativo (VN) cuando tanto los resultados del analizador fecal automático (informe de IA o auditoría por usuario) como el método de microscopía directa con frotis húmedo indiquen la ausencia del analito objetivo.
- Considere una muestra como Falso Positivo (FP) cuando el informe de IA o la auditoría por usuario del analizador fecal automático indique la presencia del analito objetivo, pero el método de microscopía directa con frotis húmedo no confirme su presencia.
- Considere una muestra como Falso Negativo (FN) cuando el informe de IA o la auditoría por usuario del analizador fecal automático indique la ausencia del analito objetivo, mientras que el método de microscopía directa con frotis húmedo detecte efectivamente su presencia.
- Calcule la Especificidad de la siguiente manera:
Especificidad = Verdaderos Negativos (VN) / (Verdaderos Negativos + Falsos Positivos) - Calcule la Sensibilidad de la siguiente manera.
Sensibilidad = Verdaderos Positivos (VP) / (Verdaderos Positivos + Falsos Negativos) - Calcule el Valor Predictivo Positivo (VPP) de la siguiente manera:
VPP = Verdaderos Positivos (VP) / (Verdaderos Positivos + Falsos Positivos) - Calcule el Valor Predictivo Negativo (VPN) de la siguiente manera:
VPN = Verdaderos Negativos (VN) / (Verdaderos Negativos + Falsos Negativos) - Calcule el valor Kappa utilizando software estadístico.
- Calcule la Tasa de Concordancia de la siguiente manera:
Tasa de Concordancia = Acuerdos (tanto el informe de IA como el de usuario coinciden con la referencia) / Muestras Totales. - Calcule la tasa de detección positiva de la siguiente manera:
Tasa de detección positiva = Número de Positivos / Muestras Totales.
4. Analice los resultados
- Introduzca los datos en hojas de cálculo y analícelos estadísticamente.
- Para datos de conteo, utilice tasas y proporciones para la descripción, y compare entre grupos mediante la prueba chi-cuadrado de dos colas emparejada.
- Compare los tiempos medios de detección entre los dos métodos utilizando la prueba T para muestras independientes.
- Evalúe la concordancia en la detección de especies de parásitos entre las técnicas mediante el coeficiente de acuerdo Kappa (κ).
- Considere que P < 0,05 es estadísticamente significativo.
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Resultados
Comparación de los tiempos de detección entre los tres métodos de detección
El tiempo medio de detección fue de 1,55 min por persona por muestra para el método de microscopía directa en fresco, 1,30 min por persona por muestra para el analizador fecal automático (informe de IA) y 1,47 min por persona por muestra para el analizador fecal automático (auditoría por usuario). El método de microscopía directa en fresco requirió 1,1 veces más tiempo en comparación con el analizador fecal automático (inform...
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Discusión
Las enfermedades parasitarias representan un importante problema de salud pública mundial12, particularmente en los países en desarrollo, donde conducen a problemas de salud como desnutrición, retraso en el crecimiento, anemia y obstrucción biliar13, y también están relacionadas con un desarrollo socioeconómico y una educación inadecuados. Las pruebas fecales para detectar parásitos se han convertido en una parte rutinaria de la práctica clínica, y la precisión, la velocida...
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Divulgaciones
Los autores no tienen conflictos de intereses que declarar.
Agradecimientos
Este trabajo fue financiado por la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (82002235, 82302571); Fundación de Investigación Básica y Básica Aplicada de Guangdong (2024A1515011037).
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Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Software del Analizador Automático de Heces (FA280S) | ORIENTER | v.1.028(RecoV2.9.14) | El software del sistema del Analizador Automático de Heces (FA280S) |
| Fluido de Limpieza Concentrado | ORIENTER | Adecuado para la limpieza de tuberías | |
| Cubierta GLASS | SAIL BRAND | Proteja la muestra de daños y contaminación. | |
| Pajita de plástico desechable | Nantong Lingke Biotechnology | Pajita de plástico desechable utilizada para la aspiración de solución salina fisiológica | |
| FA280S | ORIENTER | A022201035 | Analizador de heces totalmente automático Fluido |
| de lavado | ORIENTER | Q/WWT-019-2021 | Tubería de lavado del analizador de heces totalmente automático producido |
| Microscopio | OLYMPUS | 3H51278 | Observación de células Portaobjetos de |
| microscopio | WS-7101 | Proporcionan una superficie plana y estable para montar muestras para su examen bajo un microscopio. | |
| Diluyente de muestra | ORIENTER | Sichuan Rong Maquinaria 20150025 | Adecuado para la dilución de muestras de heces |
| Estante de muestras | ORIENTER | Estantes de carga | |
| Tubo de muestra | ORIENTADOR Sichuan | Rong Maquinaria 20200204 | Colector fecal |
| Inyección de Chloeide de sodio | Guangdong Daxiang Pharmaceutical Co. | H14020786 | Dilución Software |
| estadístico SPSS | IBM | SPSS Statistics 22.0 | Adecuado para una variedad de tareas de investigación y análisis |
| Palo | Un palo de madera desechable que se utiliza para recoger una cantidad adecuada de muestra fecal. |
Referencias
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Reimpresiones y permisos
