Análisis comparativo del analizador fecal automático frente a la baciloscopia húmeda directa para la detección de infecciones parasitarias en muestras de heces

Resumen

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.

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 importante problema de salud pública, principalmente en los países en desarrollo. Los datos históricos de la Comisión de Salud y Bienestar de la República Popular China revelan una marcada disminución en las tasas de infección del 62,63% en 1992 al 5,96% en 2015^1,2,3. A pesar de su dramático declive¹, 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 en un 4,90%⁴. Regiones específicas como Guangdong todavía exhiben tasas más altas de infección por C. sinensis, lo que subraya la necesidad de métodos de diagnóstico precisos.

El diagnóstico de enfermedades parasitarias se puede lograr a través de exámenes microscópicos, imágenes médicas, métodos serológicos y moleculares. El análisis serológico mediante ensayo de inmunoadsorción enzimática (ELISA) es útil en el diagnóstico de enfermedades parasitarias, pero la sensibilidad es moderada, de aproximadamente el 80%⁵. Las técnicas de diagnóstico de biología molecular tienen una alta sensibilidad y especificidad⁶, pero se ven obstaculizadas por operaciones engorrosas que requieren mucho tiempo y altos costos de prueba, lo que las hace inadecuadas para pruebas de rutina 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 parasitarias^7,8. Aunque es barato, requiere mucho tiempo, mano de obra y no es adecuado para la práctica clínica ante un gran volumen de muestras que deben examinarse. En la actualidad, la mayoría de los hospitales de primaria emplean el método de baciloscopia húmeda directa. Sin embargo, este método sigue siendo lento y laborioso, con un olor fecal desagradable, y es propenso a la contaminación cruzada, a altos riesgos de bioseguridad y a resultados que dependen de la experiencia y diligencia del personal de pruebas⁹.

Las técnicas diagnósticas convencionales, aunque valiosas, enfrentan limitaciones en cuanto a sensibilidad y practicidad. Sin embargo, con los avances continuos en la ciencia y la tecnología, las pruebas fecales son cada vez más automatizadas y estandarizadas. Los instrumentos automatizados que utilizan métodos basados en imágenes digitales para detectar cuantitativamente parásitos o huevos de parásitos en las heces están ganando popularidad en los laboratorios clínicos. Ofrecen ventajas como la facilidad de manejo, la detección rápida, un entorno de trabajo limpio e higiénico, y una alta sensibilidad y especificidad. El analizador automático de heces utiliza tecnología de imágenes digitales para documentar observaciones microscópicas mediante la captura de una serie de fotografías digitales de bajo y alto aumento a través del microscopio y su sistema de imágenes digitales integrado. A continuación, el sistema transmite estas imágenes a un sistema informático de procesamiento de datos, que las identifica y analiza en consecuencia. Recientemente, hemos intentado diagnosticar un espectro de infecciones parasitarias, centrándonos en la detección de parásitos y sus huevos en muestras fecales. 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 está compuesto por un ordenador central y el software que lo acompaña con varias unidades especializadas, que incluyen una unidad de muestreo automático, una unidad de muestreo por punción, una unidad de observación de color y características de la muestra, una unidad de cámara y una unidad de tarjeta de reactivos (Figura 1).

Figura 1: Componentes del instrumento. Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

En este estudio, se evaluaron 2.305 muestras de heces frescas de pacientes hospitalizados en el Hospital Popular Provincial de Guangdong en julio de 2024 de manera doble ciego utilizando el Analizador Automático de Heces y el método de Microscopía Directa de Frotis Húmedo (Figura 2). Un grupo realizó pruebas utilizando un método de microscopía directa de frotis húmedo, mientras que el otro utilizó un analizador fecal automático con un informe generado por IA. Después de documentar los resultados de cada grupo, un tercer grupo de experimentadores revisó manualmente las imágenes capturadas por el analizador automático. Examinaron en busca 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 implicó la corrección de los resultados, que luego se denominaron auditoría de usuario del Analizador Automático de Heces. Al final, un cuarto individuo resumió y analizó estadísticamente los hallazgos. La eficacia de la instrumentación fecal totalmente automatizada se evaluó a través de una detección doble ciego de parásitos/huevos, comparando el tiempo de detección y los resultados entre las tres metodologías.

Figura 2: Ilustración esquemática del plan de investigación. Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Protocolo

Este estudio fue aprobado por el Comité de Revisión Ética del Hospital Popular 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 la inscripción. Los reactivos y equipos utilizados para el estudio se enumeran en la Tabla de Materiales.

1. Colección de especímenes

1. Utilice los tubos de recolección de muestras del fabricante del analizador automático de heces, asegurándose de que estén tapados, sellables, limpios, secos, sin fugas y que tengan una abertura y un volumen adecuados para el muestreo multipunto.
2. 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 estén diluidas o acuosas, emplee una pipeta desechable para recoger el volumen de muestra necesario.
   NOTA: Se debe tener cuidado para evitar la contaminación de todas las muestras fecales que no sean del paciente. Esto incluye, entre otros, heces de enemas o laxantes a base de aceite, muestras de cuñas o inodoros, heces contaminadas por plantas, tierra, aguas residuales, desinfectantes, detergentes, orina, sangre menstrual o leucorrea.

2. Métodos de prueba fecal

1. Método de Microscopía Directa de Frotis Húmedo^10,11
   1. Aplique 1-2 gotas de solución salina en un portaobjetos de microscopio limpio.
   2. Tome una pequeña muestra del área anormal o de varias áreas de las heces para untar.
   3. Extienda la muestra uniformemente sobre el portaobjetos. Ajuste el grosor de la mancha para garantizar la visibilidad de los detalles.
   4. Coloque un cubreobjetos sobre el frotis, evitando las burbujas de aire.
   5. Escanee más de 10 campos de visión con bajo aumento (10x). Si se detectan huevos de parásitos o parásitos, cambie a un aumento alto (40x) para una observación morfológica detallada.
      NOTA: Se recomienda un examen de bajo aumento de la diapositiva en una secuencia de "almenas" para minimizar el riesgo de errores.
2. Analizador Automático de Heces (Figura 3)
   1. Encienda la computadora y el analizador, haga clic para iniciar el software, ingrese el nombre de usuario y la contraseña de inicio de sesión y espere a que el instrumento realice una autocomprobación.
   2. Recoja las heces calificadas utilizando el tubo de recolección de muestras apropiado.
      NOTA: Las heces frescas anormales que contienen moco, pus o sangre con un peso aproximado de 0,5 g son la muestra preferida.
   3. Coloque el tubo de recolección de muestras en el soporte de muestras del analizador, coloque el estante de muestras en la entrada automática de muestras y haga clic en Iniciar para la primera prueba después de la autocomprobación.
      NOTA: Las pruebas posteriores serán detectadas y realizadas automáticamente por el instrumento. El robot del instrumento fotografiará la muestra para su documentación.
   4. Agregue 5 mL de diluyente al tubo de muestra, mezcle bien mediante mezcla neumática y deje que la muestra se asiente antes del análisis.
      NOTA: El tubo de recolección de muestras está revestido con un filtro especial para eliminar residuos sin importancia patológica, como grandes cantidades de fibras vegetales, semillas y residuos de alimentos no digeridos.
   5. Deje que la muestra fluya hacia la celda de conteo para el análisis, donde el analizador capturará imágenes microscópicas de alta resolución bajo el microscopio y el software procesará y reconocerá las imágenes.
   6. Cambie a la interfaz de resultados, compruebe las imágenes de prueba y envíe el resultado al Sistema de gestión de información de laboratorio (LIS) o imprímalos.
   7. Haga clic en Detener para finalizar la prueba.
   8. Seleccione Vaciar y apagar.
   9. Cargue la rejilla de líquido limpiador concentrado. El instrumento se enjuagará y apagará automáticamente.

Figura 3: Flujo de trabajo del sistema de analizador fecal automatizado. Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

3. Evaluación metodológica

1. Cálculo del tiempo de detección
   NOTA: Los tiempos de detección se calcularon registrando las horas de inicio y finalización de cada procedimiento de prueba. Los resultados de las pruebas se compararon analizando la sensibilidad y especificidad de cada método en la detección de parásitos.
   1. Método de microscopía directa de frotis húmedo
      1. Para cada muestra fecal, mida el tiempo que se tarda en recoger las heces del tamaño de un grano de arroz y extiéndalas uniformemente en un portaobjetos de vidrio.
      2. Mida el tiempo que se tarda en leer los resultados de cada participante.
      3. Agregue los tiempos de hisopado y lectura para cada participante.
      4. Multiplique la suma del paso 3.1.1.3 por el número de participantes para obtener el tiempo total de la prueba para el método de microscopía de frotis húmedo directo (T₁).
      5. Divida 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 de frotis húmedo (t₁).
   2. El analizador automático de heces (informe de IA)
      NOTA: El proceso puede ser realizado por una sola persona.
      1. Mida el tiempo de prueba del analizador automático de heces para cada muestra (T₂).
      2. Divida T₂ por el número de muestras analizadas para obtener el tiempo promedio de prueba para el Analizador fecal automático (informe AI) (t₂).
   3. El Analizador Automático de Heces (auditoría de usuario)
      1. Mida el tiempo de prueba del analizador automático de heces para cada muestra (consulte el paso 3.1.2).
      2. Mida el tiempo de revisión manual de la imagen para cada muestra. Inicie el temporizador (cronómetro o temporizador digital) tan pronto como se inicie la revisión de las imágenes capturadas por el Analizador Fecal Automático de una muestra. Examine cuidadosamente las imágenes para identificar cualquier componente o anomalía relevante. Detenga el temporizador una vez que se complete la revisión de esa muestra, anote el tiempo necesario para cada revisión de muestra e ingrese los datos en una hoja de cálculo para un análisis más detallado.
      3. Agregue el tiempo de prueba del analizador fecal automático y el tiempo de revisión manual de imágenes para cada muestra.
      4. Multiplique la suma del paso 3.1.3.3 por el número de participantes para obtener el tiempo total de prueba para el Analizador Automático de Heces (auditoría de usuario) (T₃).
      5. Divida T₃ por el número de muestras analizadas para obtener el tiempo promedio de prueba para el Analizador Automático de Heces (auditoría del usuario) (t₃).
2. Comparación de los resultados de las pruebas
   NOTA: El rendimiento del informe generado por IA del Analizador Automático de Heces y los resultados de la auditoría del usuario se evaluaron utilizando el método de frotis húmedo directo como punto de referencia.
   1. Recoger los resultados del método de Microscopía Directa de Frotis Húmedo, que servirá de referencia.
   2. Recopile los resultados del informe generado por IA del analizador automático de heces.
   3. Recopile los resultados de la auditoría de usuario del Analizador Automático de Heces.
3. Calcule las métricas de evaluación.
   1. Considere que una muestra es un verdadero positivo (TP) cuando los resultados del analizador automático de heces (informe de IA o auditoría de usuario) y el método de microscopía directa de frotis húmedo indican la presencia del analito objetivo.
   2. Considere que una muestra es un verdadero negativo (TN) cuando tanto los resultados del analizador automático de heces (informe de IA o auditoría de usuario) como el método de microscopía de frotis húmedo directo indican la ausencia del analito objetivo.
   3. Considere que una muestra es un falso positivo (FP) cuando el informe de IA o la auditoría del usuario del analizador automático de heces indica la presencia del analito objetivo, pero el método de microscopía de frotis húmedo directo no confirma su presencia.
   4. Considere que una muestra es un falso negativo (FN) cuando el informe de IA o la auditoría del usuario del analizador fecal automático indica la ausencia del analito objetivo, mientras que el método de microscopía de frotis húmedo directo detecta realmente su presencia.
   5. Calcule la especificidad de la siguiente manera:
      Especificidad = Verdaderos Negativos (TN) / (Verdaderos Negativos + Falsos Positivos)
   6. Calcule la sensibilidad de la siguiente manera.
      Sensibilidad = Verdaderos Positivos (TP) / (Verdaderos Positivos + Falsos Negativos)
   7. Calcule el valor predictivo positivo (PPV) de la siguiente manera:
      PPV = Verdaderos positivos (TP) / (Verdaderos positivos + falsos positivos)
   8. Calcule el valor predictivo negativo (VAN) de la siguiente manera:
      VAN = Verdaderos Negativos (TN) / (Verdaderos Negativos + Falsos Negativos)
   9. Calcule el valor Kappa utilizando software estadístico.
   10. Calcule la tasa de cumplimiento de la siguiente manera:
       Tasa de cumplimiento = Acuerdos (tanto la IA como el informe del usuario coinciden con el punto de referencia) / Muestras totales.
   11. Calcule la tasa de detección positiva de la siguiente manera:
       Tasa de detección positiva = Número de positivos / Muestras totales.

4. Analizar los resultados

1. Introduce los datos en hojas de cálculo y analízalos estadísticamente.
2. Para los datos de conteo, use tasas y proporciones para la descripción, y compare entre grupos usando la prueba de chi cuadrado de cuatro colas emparejada.
3. Compare los tiempos medios de detección entre los dos métodos utilizando la prueba T de muestras independientes.
4. Evaluar la consistencia en la detección de especies de parásitos entre técnicas a través de la concordancia Kappa (κ).
5. Considere que P < 0,05 es estadísticamente significativo.

Resultados

Comparación de los tiempos de detección entre los tres métodos de detección
El tiempo promedio de detección fue de 1,55 min por persona por muestra para el método de Microscopía Directa de Frotis Húmedo, 1,30 min por persona por muestra para el Analizador Automático de Heces (informe AI) y 1,47 min por persona por muestra para el Analizador Automático de Heces (auditoría de usuario). El método de Microscopía Directa de Frotis Húmedo requirió 1,1 veces más duración en comparación con el Analizador Aut...

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...

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

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.