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.
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Article de méthode
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
* These authors contributed equally
Dans cet article
Résumé
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
Dans le monde entier, 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 diminution marquée des taux d'infection, passant de 62,63 % en 1992 à 5,96 % en 20151,2,3. Malgré cette baisse spectaculaire1, avec une prévalence nationale pondérée de 0,47 % et un nombre estimé à 5,98 millions de personnes infectées3, la prévalence de l'infection par Clonorchis sinensis dans la population du Guangdong reste remarquablement élevée, à 4,90 %4. Certaines régions spécifiques, comme le Guangdong, présentent encore des taux plus élevés d'infection par C. sinensis, soulignant ainsi le besoin de méthodes diagnostiques précises.
Le diagnostic des maladies parasitaires peut être réalisé par examen microscopique, imagerie médicale, méthodes sérologiques et méthodes moléculaires. L'analyse sérologique par dosage immunoenzymatique (ELISA) est utile pour le diagnostic des maladies parasitaires, mais sa sensibilité est modérée, d'environ 80 %5. Les techniques de biologie moléculaire offrent une sensibilité et une spécificité élevées6, mais elles sont limitées par des opérations complexes et longues, ainsi que par des coûts élevés des tests, ce qui les rend inadaptées aux dépistages de routine à grande échelle.
La détection des œufs de C. sinensis dans les selles du patient constitue la base de la confirmation du diagnostic. La méthode de frottis épais de Kato-Katz, qui recherche les œufs de C. sinensis, est la méthode classique couramment utilisée pour diagnostiquer les maladies parasitaires7,8. Bien qu'elle soit peu coûteuse, elle est longue, exigeante en main-d'œuvre et inadaptée à la pratique clinique face à un grand nombre d'échantillons à analyser. La majorité des hôpitaux de première ligne utilisent actuellement la méthode de la microscopie directe en frottis humide. Toutefois, cette méthode reste également longue et laborieuse, dégage une odeur fécale désagréable, comporte un risque élevé de contamination croisée et de risques élevés pour la biosécurité, et ses résultats dépendent fortement de l'expertise et de la rigueur du personnel chargé des analyses9.
Les techniques diagnostiques conventionnelles, bien qu'utiles, présentent des limites en termes de sensibilité et de praticité. Toutefois, grâce aux progrès continus des sciences et des technologies, les analyses fécales deviennent de plus en plus automatisées et standardisées. Les instruments automatisés utilisant des méthodes fondées sur l’imagerie numérique pour détecter quantitativement les parasites ou leurs œufs dans les selles gagnent en popularité dans les laboratoires cliniques. Ils offrent des avantages tels qu'une manipulation facile, une détection rapide, un environnement de travail propre et hygiénique, ainsi qu'une haute sensibilité et spécificité. 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 à forte amplification à travers le microscope et son système d'imagerie numérique intégré. Le système transmet ensuite ces images à un système informatique de traitement des données, qui les identifie et les analyse en conséquence. Récemment, nous avons tenté de diagnostiquer un large 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 la détection de parasites dans des échantillons fécaux et confirmé son potentiel en tant que complément aux méthodes de microscopie conventionnelles. L'analyseur fécal automatique est composé d'un ensemble principal et d'un logiciel associé comprenant plusieurs unités spécialisées, notamment une unité d'échantillonnage automatique, une unité de prélèvement par perforation, une unité d'observation des caractéristiques et de la couleur de l'échantillon, une unité caméra et une unité de carte réactif (Figure 1).
Figure 1 : Composants de l'appareil. Veuillez cliquer ici pour visualiser une version agrandie de cette figure.
Dans cette étude, 2 305 échantillons frais de selles provenant de patients hospitalisés au Guangdong Provincial People's Hospital en juillet 2024 ont été évalués de manière en aveugle croisé à l’aide de l’analyseur fécal automatique et de la méthode de microscopie directe en frottis humide (Figure 2). Un groupe a réalisé les tests selon la méthode de microscopie directe en frottis humide, tandis que l’autre utilisait un analyseur fécal automatique produisant un rapport généré par intelligence artificielle. 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 recherché des parasites ou œufs suspects, des images divergeant de l’analyse automatique, des images floues ou manquantes, ainsi que celles présentant des fonds complexes contenant des résidus excessifs. Ce processus comprenait la correction des résultats, désormais appelés vérification utilisateur de l’analyseur fécal automatique. Enfin, une quatrième personne a résumé et analysé statistiquement les résultats. L’efficacité des instruments fécaux entièrement automatisés a été évaluée par une détection en aveugle croisé des parasites/œufs, en comparant le temps de détection et les résultats entre les trois méthodologies.
Figure 2 : Illustration schématique du plan de recherche. Veuillez cliquer ici pour consulter une version agrandie de cette figure.
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Protocole
Cette étude a été approuvée par le Comité d'éthique de l'hôpital populaire de la province du Guangdong, Université médicale du Sud, Guangzhou, Chine (numéro d'approbation : KY2024-445-02). Tous les participants ont signé un consentement éclairé écrit avant leur inclusion. Les réactifs et équipements utilisés pour l'étude sont listés dans le Tableau des matériaux.
1. Prélèvement des échantillons
- Utilisez les tubes de collecte d'échantillons fournis par le fabricant de l'analyseur fécal automatique, en veillant à ce qu'ils soient munis de bouchons, étanches, propres, secs, non poreux, et qu'ils possèdent une ouverture et un volume adaptés pour un prélèvement en plusieurs points.
- Prélève autant que possible des matières fécales anormales fraîches contenant du mucus, du pus ou du sang, avec une quantité cible d’environ 0,5 g. Lorsque les selles sont liquides ou aqueuses, utilise une pipette jetable pour recueillir le volume d’échantillon nécessaire.
NOTE : Il convient de prendre toutes les précautions nécessaires afin d’éviter toute contamination par des échantillons fécaux non provenant du patient. Cela inclut, sans s’y limiter, les selles issues d’encoches ou de laxatifs à base d’huile, les échantillons provenant de bassins de lit ou de toilettes, les matières fécales contaminées par des plantes, la terre, les eaux usées, les désinfectants, les détergents, l’urine, le sang menstruel ou les leucorrhées.
2. Méthodes de test des selles
- Méthode de microscopie directe sur frottis humide10,11
- Appliquer 1 à 2 gouttes de solution saline sur une lame de microscope propre.
- Prélevez un petit échantillon de la zone anormale ou de plusieurs zones des selles pour l'étalage.
- Étaler l'échantillon uniformément sur la lame. Ajuster l'épaisseur de la frottis pour assurer la visibilité des détails.
- Placez une lamelle sur le frottis en évitant les bulles d'air.
- Analyser plus de 10 champs au grossissement faible (10x). Si des œufs de parasite ou des parasites sont détectés, passer au grossissement élevé (40x) pour une observation morphologique détaillée.
REMARQUE : Un examen de la lame à faible grossissement selon une séquence en « créneaux » est recommandé afin de minimiser le risque d'omissions.
- Analyseur fécal automatique (Figure 3)
- Allumez l'ordinateur et l'analyseur, cliquez pour démarrer le logiciel, saisissez le nom d'utilisateur et le mot de passe pour vous connecter, puis attendez que l'instrument effectue un autocontrôle.
- Prélevez les selles qualifiées à l'aide du tube de collecte d'échantillon approprié.
REMARQUE : L'échantillon privilégié est constitué d'excréments anormaux frais contenant du mucus, du pus ou du sang, d'un poids d'environ 0,5 g. - Placer le tube de prélèvement dans le support d'échantillon de l'analyseur, positionner la platine d'échantillons sur l'entrée automatique des échantillons et cliquer sur Démarrer pour le premier test après l'auto-vérification.
REMARQUE : Les tests ultérieurs seront automatiquement détectés et effectués par l'appareil. Le robot de l'appareil photographiera l'échantillon à des fins de documentation. - Ajouter 5 mL de diluant dans le tube d'échantillon, homogénéiser soigneusement par mélange pneumatique, puis laisser reposer l'échantillon avant l'analyse.
REMARQUE : Le tube de prélèvement est doté d'un filtre spécial destiné à éliminer les résidus sans signification pathologique, tels que les fibres végétales abondantes, les graines et les résidus d'aliments non digérés. - Laisser l'échantillon s'écouler dans la cellule de comptage pour l'analyse, où l'analyseur capturera des images microscopiques à haute résolution sous le microscope et où le logiciel traitera et reconnaîtra les images.
- Passer à la Résultat interface, vérifiez les images de test et envoyez les résultats au système de gestion des informations de laboratoire (LIS) ou imprimez-les.
- Cliquez Arrêter pour terminer le test.
- Sélectionnez Vider et arrêter.
- Chargez le support contenant le liquide de clarification concentré. L'appareil effectuera automatiquement un rinçage et s'arrêtera.
Figure 3 : Flux de travail du système d'analyse fécale automatisé. Veuillez cliquer ici pour visualiser une version agrandie de cette figure.
3. Évaluation méthodologique
- 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 de test. Les résultats des tests ont été comparés en analysant la sensibilité et la spécificité de chaque méthode pour la détection des parasites.- Méthode de microscopie directe en frottis humide
- Pour chaque échantillon de selles, mesurer le temps nécessaire pour prélever une quantité de selles de la taille d’un grain de riz et les étaler uniformément sur une lame de verre.
- Mesurer le temps nécessaire pour lire les résultats de chaque participant.
- Ajouter les temps de prélèvement et de lecture pour chaque participant.
- Multiplier la somme obtenue à l’étape 3.1.1.3 par le nombre de participants afin d’obtenir le temps total de test pour la méthode de microscopie directe en frottis humide (T1).
- Diviser T1 obtenu à l’étape 3.1.1.4 par le nombre d’échantillons testés afin d’obtenir le temps moyen de test pour la méthode de microscopie directe en frottis humide (t1).
- L’analyseur automatique de selles (rapport d’IA)
REMARQUE : Le processus peut être réalisé par une seule personne.- Mesurer le temps de test de l’analyseur automatique de selles pour chaque échantillon (T2).
- Diviser T2 par le nombre d’échantillons testés afin d’obtenir le temps moyen de test pour l’analyseur automatique de selles (rapport d’IA) (t2).
- L’analyseur automatique de selles (vérification par l’utilisateur)
- Mesurer le temps de test de l’analyseur automatique de selles pour chaque échantillon (voir étape 3.1.2).
- Mesurer le temps de révision manuelle des images pour chaque échantillon. Démarrer le chronomètre (chronomètre manuel ou numérique) dès le début de l’examen des images capturées par l’analyseur automatique de selles pour un échantillon. Examiner attentivement les images afin d’identifier tout composant pertinent ou toute anomalie. Arrêter le chronomètre une fois l’examen terminé pour cet échantillon, noter le temps consacré à chaque révision d’échantillon, puis saisir les données dans un tableur pour une analyse ultérieure.
- Ajouter le temps de test de l’analyseur automatique de selles et le temps de révision manuelle des images pour chaque échantillon.
- Multiplier la somme obtenue à l’étape 3.1.3.3 par le nombre de participants afin d’obtenir le temps total de test pour l’analyseur automatique de selles (vérification par l’utilisateur) (T3).
- Diviser T3 par le nombre d’échantillons testés afin d’obtenir le temps moyen de test pour l’analyseur automatique de selles (vérification par l’utilisateur) (t3).
- Méthode de microscopie directe en frottis humide
- Comparaison des résultats des tests
NOTE : Les performances du rapport généré par l’IA de l’analyseur automatique de selles et des résultats de la vérification par l’utilisateur ont été évaluées en utilisant la méthode de frottis humide direct comme référence.- Récupérer les résultats obtenus par la méthode de microscopie directe en frottis humide, qui servira de référence.
- Récupérer les résultats du rapport généré par l’IA de l’analyseur automatique de selles.
- Récupérer les résultats de la vérification par l’utilisateur de l’analyseur automatique de selles.
- Calcul des métriques d’évaluation.
- Considérer un échantillon comme un Vrai Positif (VP) lorsque les résultats de l’analyseur automatique de selles (rapport d’IA ou vérification par l’utilisateur) et ceux de la méthode de microscopie directe en frottis humide indiquent tous deux la présence de l’analyte cible.
- Considérer un échantillon comme un Vrai Négatif (VN) lorsque les résultats de l’analyseur automatique de selles (rapport d’IA ou vérification par l’utilisateur) et ceux de la méthode de microscopie directe en frottis humide indiquent tous deux l’absence de l’analyte cible.
- Considérer un échantillon comme un Faux Positif (FP) lorsque le rapport d’IA ou la vérification par l’utilisateur de l’analyseur automatique de selles indique la présence de l’analyte cible, mais que la méthode de microscopie directe en frottis humide ne confirme pas sa présence.
- Considérer un échantillon comme un Faux Négatif (FN) lorsque le rapport d’IA ou la vérification par l’utilisateur de l’analyseur automatique de selles indique l’absence de l’analyte cible, tandis que la méthode de microscopie directe en frottis humide détecte effectivement sa présence.
- Calculer la Spécificité selon la formule suivante :
Spécificité = Vrais Négatifs (VN) / (Vrais Négatifs + Faux Positifs) - Calculer la Sensibilité selon la formule suivante :
Sensibilité = Vrais Positifs (VP) / (Vrais Positifs + Faux Négatifs) - Calculer la Valeur Prédictive Positive (VPP) selon la formule suivante :
VPP = Vrais Positifs (VP) / (Vrais Positifs + Faux Positifs) - Calculer la Valeur Prédictive Négative (VPN) selon la formule suivante :
VPN = Vrais Négatifs (VN) / (Vrais Négatifs + Faux Négatifs) - Calculer la valeur Kappa à l’aide d’un logiciel statistique.
- Calculer le taux de conformité selon la formule suivante :
Taux de conformité = Accords (les rapports d’IA et de l’utilisateur correspondent tous deux à la référence) / Nombre total d’échantillons. - Calculer le taux de détection positive selon la formule suivante :
Taux de détection positive = Nombre de positifs / Nombre total d’échantillons.
4. Analyser les résultats
- Saisissez les données dans des feuilles de calcul et analysez-les statistiquement.
- Pour les données de dénombrement, utilisez des taux et des proportions pour la description, et comparez entre les groupes à l’aide du test du chi-deux bilatéral apparié.
- Comparez les temps moyens de détection entre les deux méthodes à l’aide du test T pour échantillons indépendants.
- Évaluez la cohérence dans la détection des espèces de parasites entre les techniques à l’aide de la concordance kappa (κ).
- Considérez une valeur de P < 0,05 comme statistiquement significative.
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Résultats
Comparaison des durées de détection entre les trois méthodes de détection
La durée moyenne de détection était de 1,55 min par personne et par échantillon pour la méthode de microscopie directe en frottis humide, de 1,30 min par personne et par échantillon pour l'analyseur fécal automatique (rapport d'IA) et de 1,47 min par personne et par échantillon pour l'analyseur fécal automatique (vérification par l'utilisateur). La méthode de microscopie directe en frottis humide nécessitait une durée 1,1 fois ...
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Discussion
Les maladies parasitaires représentent un problème de santé publique mondialimportant 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...
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Déclarations de divulgation
Les auteurs n’ont aucun conflit d’intérêts à déclarer.
Remerciements
Ce travail a été financé par la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine (82002235, 82302571) ; Fondation de recherche fondamentale et appliquée du Guangdong (2024A1515011037).
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Matériaux
| 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. |
Références
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Réimpressions et autorisations
