Analyse comparative de l’analyseur fécal automatique par rapport à la microscopie à frottis humide direct pour la détection des infections parasitaires dans les échantillons de selles

Résumé

Les infections parasitaires posent un défi de santé publique important, en particulier dans les pays et régions en développement. Cette étude compare un analyseur fécal automatique pour évaluer son efficacité diagnostique à celle de la méthode traditionnelle de microscopie à frottis humide direct.

Résumé

Avec le développement socio-économique, la prévalence des maladies parasitaires intestinales a considérablement diminué d’année en année. Cependant, les infections parasitaires restent un problème de santé publique majeur à l’échelle mondiale, en particulier dans les pays et les régions en développement. Un diagnostic et un traitement précoces sont essentiels pour contrôler la propagation de ces maladies. La méthode traditionnelle de microscopie à frottis humide direct, bien que largement utilisée, demande beaucoup de main-d’œuvre, est sujette à la contamination et dépend des compétences du technicien. Cet article présente un analyseur fécal automatique, qui automatise le traitement des échantillons de selles, offrant des avantages par rapport à la méthode traditionnelle de microscopie à frottis humide direct, tels que la facilité d’utilisation, la détection rapide, un environnement de travail propre et hygiénique, ainsi qu’une sensibilité et une spécificité élevées, améliorant ainsi l’efficacité et la précision du diagnostic.

Nous avons comparé trois méthodes différentes pour l’analyse fécale : la méthode de microscopie directe par frottis humide, l’analyseur fécal automatique (rapport AI) et l’analyseur fécal automatique (audit utilisateur). Le rapport d’IA utilise une analyse d’image automatisée et des algorithmes d’apprentissage automatique pour identifier des composants tels que les parasites et les œufs dans les échantillons fécaux. Cette méthode permet de traiter rapidement un grand nombre d’échantillons, ce qui augmente l’efficacité. L’audit utilisateur utilise également un analyseur fécal automatique, mais comprend une étape supplémentaire d’audit utilisateur. Des techniciens expérimentés examinent le rapport d’IA pour améliorer l’exactitude et la fiabilité des résultats. L’analyseur a démontré une sensibilité de 84,31 % pour les rapports d’IA et de 94,12 % pour les audits d’utilisateurs, ainsi qu’une spécificité de 98,71 % pour les rapports d’IA et de 99,69 % pour les audits d’utilisateurs, ce qui en fait un outil inestimable pour le diagnostic clinique et le traitement des infections parasitaires.

Introduction

À l’échelle mondiale, les maladies parasitaires intestinales persistent comme un problème de santé publique important, principalement dans les pays en développement. Les données historiques de la Commission de la santé et du bien-être de la République populaire de Chine révèlent une baisse marquée des taux d'infection, qui sont passés de 62,63 % en 1992 à 5,96 % en 2015^1,2,3. Malgré son déclin spectaculaire¹, avec une prévalence nationale pondérée de 0,47 % et une estimation de 5,98 millions de personnes infectées³, la prévalence de l’infection à Clonorchis sinensis dans la population du Guangdong reste notablement élevée à 4,90 %⁴. Des régions spécifiques comme le Guangdong présentent toujours des taux plus élevés d’infection à C. sinensis, ce qui souligne la nécessité de méthodes de diagnostic précises.

Le diagnostic des maladies parasitaires peut être réalisé par l’examen microscopique, l’imagerie médicale, les méthodes sérologiques et moléculaires. L’analyse sérologique à l’aide d’un test immuno-enzymatique (ELISA) est utile dans le diagnostic des maladies parasitaires, mais la sensibilité est modérée, à environ 80 %⁵. Les techniques de diagnostic en biologie moléculaire ont une sensibilité et une spécificité élevées⁶, mais elles sont entravées par des opérations lourdes et chronophages et des coûts de test élevés, ce qui les rend inadaptées aux tests de routine à grande échelle.

La détection d'œufs de C. sinensis dans les selles du patient est la base de la confirmation du diagnostic. La méthode de frottis épais de Kato-Katz, qui recherche des œufs de C. sinensis, est la méthode classique couramment utilisée pour diagnostiquer les maladies parasitaires ^7,8. Bien que peu coûteux, il prend du temps, demande beaucoup de main-d’œuvre et ne convient pas à la pratique clinique face à un volume élevé d’échantillons à dépister. La plupart des hôpitaux primaires utilisent actuellement la méthode de microscopie à frottis humide direct. Cependant, cette méthode prend encore du temps et exige beaucoup de main-d’œuvre, avec des odeurs fécales désagréables, et est sujette à la contamination croisée, à des risques de biosécurité élevés et à des résultats qui dépendent de l’expertise et de la diligence du personnel d’analyse⁹.

Les techniques de diagnostic conventionnelles, bien qu’utiles, se heurtent à des limites en termes de sensibilité et de praticité. Cependant, avec les progrès continus de la science et de la technologie, les tests fécaux deviennent de plus en plus automatisés et normalisés. Les instruments automatisés qui utilisent des méthodes basées sur l’image numérique pour détecter quantitativement les parasites ou les œufs de parasites dans les matières fécales gagnent en popularité dans les laboratoires cliniques. Ils offrent des avantages tels que la facilité d’utilisation, la détection rapide, un environnement de travail propre et hygiénique, ainsi qu’une sensibilité et une spécificité élevées. L’analyseur fécal automatique utilise la technologie d’imagerie numérique pour documenter les observations microscopiques en capturant une série de photographies numériques à faible et fort grossissement à travers le microscope et son système d’imagerie numérique intégré. Le système transmet ensuite ces images à un système de traitement de données informatiques, qui les identifie et les analyse en conséquence. Récemment, nous avons tenté de diagnostiquer un éventail d’infections parasitaires, en nous concentrant sur la détection des parasites et de leurs œufs dans des échantillons fécaux. Les échantillons positifs sont identifiés par la présence de leurs caractéristiques morphologiques. Nous avons évalué l’analyseur fécal automatique pour détecter les parasites dans les échantillons fécaux et confirmé son potentiel en tant qu’adjuvant aux méthodes de microscopie conventionnelles. L’analyseur automatique de matières fécales est composé d’un ordinateur central et d’un logiciel associé doté de plusieurs unités spécialisées, notamment une unité d’échantillonnage automatique, une unité d’échantillonnage par perforation, une unité d’observation des caractéristiques et des couleurs de l’échantillon, une unité de caméra et une unité de carte de réactif (Figure 1).

Figure 1 : Composants de l’instrument. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Dans cette étude, 2 305 échantillons de selles fraîches provenant de patients hospitalisés de l'hôpital populaire de la province de Guangdong en juillet 2024 ont été évalués en double aveugle à l'aide de l'analyseur fécal automatique et de la méthode de microscopie à frottis humide direct (Figure 2). Un groupe a effectué des tests à l’aide d’une méthode de microscopie à frottis humide direct, tandis que l’autre a utilisé un analyseur fécal automatique avec un rapport généré par l’IA. Après avoir documenté les résultats de chaque groupe, un troisième groupe d’expérimentateurs a examiné manuellement les images capturées par l’analyseur automatique. Ils ont scruté les parasites ou les œufs suspects, les images qui s’écartaient de l’analyse automatique, les images floues ou manquantes, et celles dont l’arrière-plan était complexe et qui contenaient des résidus excessifs. Ce processus consistait à corriger les résultats, ce qui était alors appelé audit de l'utilisateur de l'analyseur fécal automatique. En fin de compte, une quatrième personne a résumé et analysé statistiquement les résultats. L’efficacité de l’instrumentation fécale entièrement automatisée a été évaluée par une détection en double aveugle des parasites/œufs, en comparant le temps de détection et les résultats des trois méthodologies.

Figure 2 : Illustration schématique du plan de recherche. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Protocole

Cette étude a été approuvée par le Comité d'examen éthique de l'Hôpital populaire provincial du Guangdong, Université de médecine du Sud, Guangzhou, Chine (Numéro d'approbation : KY2024-445-02). Tous les participants ont signé un consentement éclairé écrit avant de s’inscrire. Les réactifs et l’équipement utilisés pour l’étude sont énumérés dans la table des matériaux.

1. Prélèvement des échantillons

1. Utilisez les tubes de prélèvement d'échantillons du fabricant de l'analyseur fécal automatique, en vous assurant qu'ils sont bouchés, scellables, propres, secs, non étanches et qu'ils ont une ouverture et un volume appropriés pour l'échantillonnage multipoint.
2. Sélectionnez autant de matières fécales anormales fraîches que possible, contenant du mucus, du pus ou du sang, avec une quantité cible d’environ 0,5 g. Lorsque les matières fécales sont diluées ou aqueuses, utilisez une pipette jetable pour prélever le volume d’échantillon nécessaire.
   REMARQUE : Il faut prendre soin d’éviter la contamination par tous les échantillons fécaux provenant de non-patients. Cela inclut, mais sans s’y limiter, les excréments provenant de lavements ou de laxatifs à base d’huile, les échantillons de bassins de lit ou de toilettes, les excréments contaminés par des plantes, la terre, les eaux usées, les désinfectants, les détergents, l’urine, le sang menstruel ou la leucorrhée.

2. Méthodes d’analyse fécale

1. Méthode de microscopie directe par frottis humide^10,11
   1. Appliquez 1 à 2 gouttes de solution saline sur une lame de microscope propre.
   2. Prélever un petit échantillon de la zone anormale ou de plusieurs zones des matières fécales pour le frottis.
   3. Répartissez l’échantillon uniformément sur la lame. Ajustez l’épaisseur du frottis pour assurer la visibilité des détails.
   4. Placez une lamelle sur le frottis, en évitant les bulles d’air.
   5. Numérisez plus de 10 champs de vision à faible grossissement (10x). Si des œufs de parasites ou des parasites sont détectés, passez à un grossissement élevé (40x) pour une observation morphologique détaillée.
      REMARQUE : Il est recommandé d'effectuer un examen à faible grossissement de la diapositive dans une séquence de « remparts » afin de minimiser le risque d'échec.
2. Analyseur fécal automatique (Figure 3)
   1. Mettez l’ordinateur et l’analyseur sous tension, cliquez pour démarrer le logiciel, entrez le nom d’utilisateur et le mot de passe de connexion, puis attendez que l’instrument effectue une auto-vérification.
   2. Prélever les matières fécales qualifiées à l’aide du tube de prélèvement d’échantillon approprié.
      REMARQUE : Les matières fécales anormales fraîches contenant du mucus, du pus ou du sang pesant environ 0,5 g sont l’échantillon préféré.
   3. Placez le tube de prélèvement d’échantillon dans le porte-échantillon de l’analyseur, placez le support d’échantillon sur l’entrée automatique de l’échantillon et cliquez sur Démarrer pour le premier test après l’auto-vérification.
      REMARQUE : Les tests ultérieurs seront automatiquement détectés et effectués par l’instrument. Le robot de l’instrument photographiera l’échantillon à des fins de documentation.
   4. Ajouter 5 mL de diluant dans le tube d’échantillon, bien mélanger par mélange pneumatique et laisser l’échantillon se déposer avant l’analyse.
      REMARQUE : Le tube de prélèvement d’échantillons est doublé d’un filtre spécial pour éliminer les résidus sans signification pathologique, tels que de grandes quantités de fibres végétales, de graines et de résidus alimentaires non digérés.
   5. Laissez l’échantillon s’écouler dans la cellule de comptage pour l’analyse, où l’analyseur capturera des images microscopiques à haute résolution au microscope et le logiciel traitera et reconnaîtra les images.
   6. Passez à l’interface Résultat, vérifiez les images de test et envoyez le résultat au système de gestion de l’information de laboratoire (LIS) ou imprimez-le.
   7. Cliquez sur Arrêter pour mettre fin au test.
   8. Sélectionnez Vider et arrêter.
   9. Chargez le rack de liquide de clarification concentré. L’instrument se rincera et s’éteindra automatiquement.

Figure 3 : Flux de travail du système d’analyseur fécal automatisé. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

3. Évaluation méthodologique

1. Calcul du temps de détection
   REMARQUE : Les temps de détection ont été calculés en enregistrant les heures de début et de fin de chaque procédure d’essai. Les résultats des tests ont été comparés en analysant la sensibilité et la spécificité de chaque méthode de détection des parasites.
   1. Méthode de microscopie à frottis humide direct
      1. Pour chaque échantillon de matières fécales, mesurez le temps nécessaire pour ramasser les matières fécales de la taille d’un grain de riz et répartissez-les uniformément sur une lame de verre.
      2. Mesurez le temps nécessaire à la lecture des résultats pour chaque participant.
      3. Ajoutez les temps d’écouvillonnage et de lecture pour chaque participant.
      4. Multipliez la somme de l’étape 3.1.1.3 par le nombre de participants pour obtenir le temps total de test pour la méthode de microscopie directe par frottis humide (T₁).
      5. Divisez T₁ de l’étape 3.1.1.4 par le nombre d’échantillons analysés pour obtenir la durée moyenne de l’essai pour la méthode de microscopie directe par frottis humide (t₁).
   2. L’analyseur fécal automatique (rapport AI)
      REMARQUE : Le processus peut être effectué par une seule personne.
      1. Mesurez le temps de test de l’analyseur fécal automatique pour chaque échantillon (T₂).
      2. Divisez T₂ par le nombre d’échantillons analysés pour obtenir le temps moyen d’analyse de l’analyseur fécal automatique (rapport AI) (t₂).
   3. L’analyseur automatique de matières fécales (audit utilisateur)
      1. Mesurez le temps d’analyse de l’analyseur fécal automatique pour chaque échantillon (voir l’étape 3.1.2).
      2. Mesurez le temps d’examen manuel des images pour chaque échantillon. Démarrez la minuterie (chronomètre ou minuterie numérique) dès que l’examen des images capturées par l’analyseur fécal automatique à partir d’un échantillon commence. Examinez attentivement les images pour identifier tout composant ou anomalie pertinent. Arrêtez le minuteur une fois l’examen de cet échantillon terminé, notez le temps nécessaire à chaque examen d’échantillon et entrez les données dans une feuille de calcul pour une analyse plus approfondie.
      3. Ajoutez le temps de test de l’analyseur fécal automatique et le temps d’examen manuel des images pour chaque échantillon.
      4. Multipliez la somme de l’étape 3.1.3.3 par le nombre de participants pour obtenir le temps total d’essai de l’analyseur fécal automatique (audit utilisateur) (T₃).
      5. Divisez T₃ par le nombre d’échantillons analysés pour obtenir le temps moyen d’analyse de l’analyseur fécal automatique (audit utilisateur) (t₃).
2. Comparaison des résultats des tests
   REMARQUE : La performance du rapport généré par l'IA de l'analyseur fécal automatique et les résultats de l'audit des utilisateurs ont été évalués à l'aide de la méthode de frottis humide direct comme référence.
   1. Recueillir les résultats de la méthode de microscopie directe par frottis humide, qui servira de référence.
   2. Collectez les résultats du rapport généré par l'IA de l'analyseur fécal automatique.
   3. Collectez les résultats de l’audit utilisateur de l’analyseur de matières fécales automatique.
3. Calculez les indicateurs d’évaluation.
   1. Considérez qu’un échantillon est un vrai positif (TP) lorsque les résultats de l’analyseur fécal automatique (rapport d’IA ou audit de l’utilisateur) et de la méthode de microscopie directe par frottis humide indiquent tous deux la présence de l’analyte cible.
   2. Considérez qu’un échantillon est un échantillon véritablement négatif (TN) lorsque les résultats de l’analyseur fécal automatique (rapport d’IA ou audit de l’utilisateur) et de la méthode de microscopie directe par frottis humide indiquent l’absence de l’analyte cible.
   3. Considérez qu’un échantillon est un faux positif (FP) lorsque le rapport d’IA ou l’audit utilisateur de l’analyseur fécal automatique indique la présence de l’analyte cible, mais que la méthode de microscopie directe par frottis humide ne confirme pas sa présence.
   4. Considérez qu’un échantillon est un faux négatif (FN) lorsque le rapport d’IA ou l’audit utilisateur de l’analyseur fécal automatique indique l’absence de l’analyte cible, tandis que la méthode de microscopie directe par frottis humide détecte réellement sa présence.
   5. Calculez la spécificité comme suit :
      Spécificité = Vrais négatifs (TN) / (Vrais négatifs + Faux positifs)
   6. Calculez la sensibilité comme suit.
      Sensibilité = Vrais Positifs (TP) / (Vrais Positifs + Faux Négatifs)
   7. Calculez la valeur prédictive positive (PPV) comme suit :
      PPV = Vrais Positifs (TP) / (Vrais Positifs + Faux Positifs)
   8. Calculez la valeur prédictive négative (VAN) comme suit :
      VAN = Vrais Négatifs (TN) / (Vrais Négatifs + Faux Négatifs)
   9. Calculez la valeur Kappa à l’aide d’un logiciel statistique.
   10. Calculez le taux de conformité comme suit :
       Taux de conformité = Accords (l’IA et le rapport de l’utilisateur correspondent à la référence) / Nombre total d’échantillons.
   11. Calculez le taux de détection positif comme suit :
       Taux de détection des résultats positifs = Nombre de résultats positifs / Nombre total d’échantillons.

4. Analysez les résultats

1. Entrez les données dans des feuilles de calcul et analysez-les statistiquement.
2. Pour les données de comptage, utilisez les taux et les proportions pour la description, et comparez entre les groupes à l’aide du test du chi carré à quatre queues appariées.
3. Comparez les temps de détection moyens entre les deux méthodes à l’aide du test T d’échantillons indépendants.
4. Évaluer la cohérence de la détection des espèces de parasites entre les techniques via l’accord Kappa (κ).
5. Considérons que P < 0,05 est statistiquement significatif.

Résultats

Comparaison des temps de détection entre les trois méthodes de détection
Le temps de détection moyen était de 1,55 min par personne et par échantillon pour la méthode de microscopie à frottis humide direct, de 1,30 min par personne et par échantillon pour l’analyseur fécal automatique (rapport AI) et de 1,47 min par personne et par échantillon pour l’analyseur fécal automatique (audit utilisateur). La méthode de microscopie à frottis humide direct a nécessité 1,1 fois plus de temps par rapport à l’an...

Discussion

Les maladies parasitaires représentent un problème de santé publique mondial^{important 12}, en particulier dans les pays en développement où elles entraînent des problèmes de santé tels que la malnutrition, le retard de croissance, l’anémie et l’obstruction biliaire¹³, et sont également liées à un développement socio-économique et à une éducation inadéquats. Les tests fécaux pour les parasites sont devenus une partie intégrante de la pratique clinique, la précision, la rapidi...

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
Logiciel de l’analyseur automatique de matières fécales (FA280S)	ORIENTER	v.1.028 (RecoV2.9.14)	Le logiciel du système de l’analyseur automatique de matières fécales (FA280S)
Fluide de nettoyage concentré	ORIENTER		Convient pour le nettoyage des canalisations
MARQUE		DE VOILE DE VERRE	Protégez l’échantillon contre les dommages et la contamination.
Paille en plastique jetable	Nantong Lingke Biotechnology		Paille en plastique jetable utilisée pour l’aspiration de solution saline physiologique
FA280S	ORIENTER	A022201035	Analyseur de matières fécales entièrement automatique
Fluide de rinçage	ORIENTER	Q/WWT-019-2021	Pipeline de rinçage de l’analyseur de matières fécales entièrement automatique produit  ;
Microscope	OLYMPUS	3H51278	Observation des cellules
Lames		WS-7101	Elles fournissent une surface stable et plane pour le montage d’échantillons à examiner au microscope.
Diluant d’échantillon	ORIENTER	Sichuan Rong Machinery 20150025	Convient pour la dilution d’échantillons de selles Rack d’échantillons
	ORIENTER		Racks de chargement
Tube d’échantillon	ORIENTER	Sichuan Rong Machinery 20200204	Collecteur de matières fécales
Injection de Chloeide	de sodium Guangdong Daxiang Pharmaceutical Co.	H14020786
Logiciel statistique SPSS	IBM	SPSS Statistics 22.0	Convient à une variété de tâches de recherche et d’analyse
Bâton			Un bâton en bois jetable utilisé pour prélever une quantité appropriée d’échantillon fécal.