Methodenartikel

Vergelijkende analyse van automatische fecale analyzer versus directe natte uitstrijkmicroscopie voor het detecteren van parasitaire infecties in ontlastingsmonsters

DOI:

10.3791/67706

⸱

25 april 2025

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Laboratory Medicine, Guangdong Provincial People's Hospital (Guangdong Academy of Medical Sciences), Southern Medical University

* These authors contributed equally

In dit artikel

Samenvatting

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Parasitaire infecties vormen een belangrijke uitdaging voor de volksgezondheid, vooral in ontwikkelingslanden en -regio's. Deze studie vergelijkt een automatische fecale analyzer om de diagnostische effectiviteit ervan te beoordelen met die van de traditionele directe natte uitstrijkmicroscopiemethode.

Samenvatting

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Met de sociaal-economische ontwikkeling is de prevalentie van intestinale parasitaire ziekten jaarlijks significant afgenomen. Echter, parasitaire infecties blijven een groot publiek gezondheidsprobleem wereldwijd, vooral in ontwikkelingslanden en regio's. Tijdige diagnose en behandeling zijn cruciaal voor het beheersen van de verspreiding van deze ziekten. De traditionele Direct Wet Smear Microscopie methode, hoewel wijd gebruikt, is arbeidsintensief, gevoelig voor besmetting en afhankelijk van de vaardigheden van de technicus. Dit artikel introduceert een Automatisch Fecaal Analyzer, die de verwerking van ontlastingsmonsters automatiseert en voordelen biedt ten opzichte van de traditionele Direct Wet Smear Microscopie methode, zoals gebruiksgemak, snelle detectie, een schone en hygiënische werkomgeving en hoge gevoeligheid en specificiteit, waardoor de diagnostische efficiëntie en nauwkeurigheid wordt verbeterd.

We vergelijken drie verschillende methoden voor fecale analyse: directe natte uitstrijkmicroscopie methode, automatische fecale analyzer (AI-rapport) en automatische fecale analyzer (gebruikerscontrole). Het AI-rapport gebruikt geautomatiseerde beeldanalyse en machine learning algoritmen om componenten zoals parasieten en eieren in ontlastingsmonsters te identificeren. Deze methode kan een groot aantal monsters snel verwerken, waardoor de efficiëntie toeneemt. De Gebruikerscontrole gebruikt ook een automatische fecale analyzer maar bevat een extra stap van gebruikerscontrole. Ervaren technici beoordelen het AI-rapport om de nauwkeurigheid en betrouwbaarheid van de resultaten te verbeteren. De analyzer vertoonde een gevoeligheid van 84,31% voor AI-rapporten en 94,12% voor gebruikerscontroles, samen met een specificiteit van 98,71% voor AI-rapporten en 99,69% voor gebruikerscontroles, waardoor het een onschatbare tool wordt voor de klinische diagnose en behandeling van parasitaire infecties.

Inleiding

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Wereldwijd blijven darmparasitaire ziekten een substantieel probleem voor de volksgezondheid, voornamelijk in ontwikkelingslanden. Historische gegevens van de Gezondheids- en Welzijnscommissie van de Volksrepubliek China tonen een duidelijke daling van de infectiepercentages, van 62,63% in 1992 tot 5,96% in 20151,2,3. Ondanks deze dramatische daling1, met een gewogen nationale prevalentie van 0,47% en naar schatting 5,98 miljoen geïnfecteerde personen3, blijft de prevalentie van Clonorchis sinensis infectie in de Guangdong-populatie opmerkelijk hoog met 4,90%4. Specifieke regio's zoals Guangdong vertonen nog steeds hogere percentages van C. sinensis infectie, wat de noodzaak voor nauwkeurige diagnostische methoden onderstreept.

De diagnose van parasitaire ziekten kan worden bereikt door middel van microscopisch onderzoek, medische beeldvorming, serologische en moleculaire methoden. Serologische analyse met behulp van enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) is nuttig bij de diagnose van parasitaire ziekten, maar de gevoeligheid is matig, ongeveer 80%5. Moleculaire biologie diagnostische technieken hebben een hoge gevoeligheid en specificiteit6, maar ze worden gehinderd door omslachtige, tijdrovende operaties en hoge testkosten, waardoor ze ongeschikt zijn voor grootschalig routinematig testen.

De detectie van C. sinensis eieren in de ontlasting van de patiënt is de basis voor het bevestigen van de diagnose. De Kato-Katz dikke uitstrijkmethode, die op zoek gaat naar C. sinensis eieren, is de klassieke methode die vaak wordt gebruikt om parasitaire ziekten te diagnosticeren7,8. Hoewel het goedkoop is, is het tijdrovend, arbeidsintensief en ongeschikt voor klinische praktijk in het licht van een groot aantal monsters die moeten worden gescreend. De meeste primaire ziekenhuizen gebruiken momenteel de Directe Natte Uitstrijk Microscopie-methode. Deze methode is echter nog steeds tijdrovend en arbeidsintensief, met een onaangename fecaal geur, en vatbaar voor kruisbesmetting, hoge bioveiligheidsrisico's en resultaten die afhankelijk zijn van de expertise en toewijding van het testpersoneel9.

Conventionele diagnostische technieken, hoewel waardevol, staan voor beperkingen in gevoeligheid en praktische bruikbaarheid. Met de voortdurende vooruitgang in wetenschap en technologie wordt fecale testen echter steeds geautomatiseerder en gestandaardiseerd. Geautomatiseerde instrumenten die digitale beeldgebaseerde methoden gebruiken voor kwantitatief detecteren van parasieten of parasieteneieren in ontlasting winnen aan populariteit in klinische laboratoria. Ze bieden voordelen zoals gemakkelijke bediening, snelle detectie, een schone en hygiënische werkomgeving en hoge gevoeligheid en specificiteit. De Automatische Fecale Analyzer maakt gebruik van digitale beeldtechnologie om microscopische waarnemingen te documenteren door een reeks digitale foto's met lage en hoge vergroting via de microscoop en het geïntegreerde digitale beeldsysteem te maken. Het systeem verzendt deze afbeeldingen vervolgens naar een computergegevensverwerkingssysteem, dat ze dienovereenkomstig identificeert en analyseert. Onlangs hebben we geprobeerd een spectrum van parasitaire infecties te diagnosticeren, met focus op de detectie van parasieten en hun eieren in ontlastingsmonsters. Positieve monsters worden geïdentificeerd door de aanwezigheid van hun morfologische kenmerken. We hebben de Automatische Fecale Analyzer geëvalueerd voor het detecteren van parasieten in ontlastingsmonsters en bevestigden zijn potentieel als aanvulling op conventionele microscopiemethoden. De Automatische Fecale Analyzer bestaat uit een hoofdeenheid en bijbehorende software met verschillende gespecialiseerde eenheden, waaronder een automatische bemonsteringseenheid, een punctiebemonsteringseenheid, een eenheid voor monsterkenmerken en kleurobservatie, een camera-eenheid en een reagentenkaarteneenheid (Figuur 1).

Automatisch bloedanalysesysteem diagram met microscoop, streepjescodescanner, monsterrek, reagentenkamer.
Figuur 1: Componenten van het instrument. Klik hier om een grotere versie van deze afbeelding te bekijken.

In dit onderzoek werden 2.305 verse ontlastingsmonsters van patiënten in het Guangdong Provincial People's Hospital in juli 2024 op dubbelblinde wijze geëvalueerd met behulp van de Automatische Fecale Analyzer en de Directe Natte Uitstrijk Microscopie-methode (Figuur 2). Eén groep voerde tests uit met behulp van een Directe Natte Uitstrijk Microscopie-methode, terwijl de andere een Automatische Fecale Analyzer met een AI-gegenereerd rapport gebruikte. Na het documenteren van de uitkomsten van elke groep, beoordeelde een derde groep experimenteerders handmatig de beelden die door de automatische analyzer waren vastgelegd. Ze onderzochten verdachte parasieten of eieren, beelden die afweken van de automatische analyse, vervaagde of ontbrekende beelden en die met complexe achtergronden met overmatige residuen. Dit proces hield correctie van de resultaten in, die vervolgens werden aangeduid als de gebruikersaudit van de Automatische Fecale Analyzer. Uiteindelijk vatte een vierde persoon de bevindingen samen en analyseerde deze statistisch. De effectiviteit van de volledig geautomatiseerde fecale instrumentatie werd beoordeeld door middel van een dubbelblinde detectie van parasieten/eieren, waarbij de detectietijd en resultaten werden vergeleken tussen de drie methodologieën.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Deze studie werd goedgekeurd door de Ethische Toetsingscommissie van het Guangdong Provincial People's Hospital, Southern Medical University, Guangzhou, China (Goedkeuringsnummer: KY2024-445-02). Alle deelnemers ondertekenden een schriftelijke geïnformeerde toestemming vóór inschrijving. De reagentia en apparatuur die voor het onderzoek werden gebruikt, staan vermeld in de Tabel met Materialen.

1. Monstercollectie

  1. Gebruik de automatische monstersteekbuisjes van de fabrikant van de fecale analyzer, zorg ervoor dat ze afgesloten, verzegelbaar, schoon, droog, niet lekkend zijn en een geschikte opening en volume hebben voor meerpuntsbemonstering.
  2. Selecteer zoveel mogelijk vers abnormaal feces, met slijm, pus of bloed, met een doelhoeveelheid van ongeveer 0,5 g. Wanneer de uitwerpselen verdund of waterig zijn, gebruik dan een wegwerppipet om het nodige monstervolume te verzamelen.
    OPMERKING: Er moet voor worden gezorgd dat er geen besmetting is van alle niet-patiënts fecesmonsters. Dit omvat, maar is niet beperkt tot, feces uit klysma's of laxeermiddelen op oliebasis, monsters uit bedpannen of toiletten, feces verontreinigd door planten, grond, afvalwater, ontsmettingsmiddelen, wasmiddelen, urine, menstruatiebloed of leukorree.

2. Fecale testmethoden

  1. Directe natte uitstrijkmicroscopiemethode10,11
    1. Breng 1-2 druppels zoutoplossing aan op een schone microscoopplaat.
    2. Neem een klein monster van het abnormaal gebied of van meerdere gebieden van het feces voor het uitstreken.
    3. Verspreid het monster gelijkmatig op de plaat. Pas de dikte van het uitstrijkje aan om de zichtbaarheid van de details te garanderen.
    4. Plaats een dekglas boven het uitstrijkje, luchtbellen vermijden.
    5. Scan meer dan 10 kijkvelden bij lage vergroting (10x). Als er parasieteneieren of parasieten worden gedetecteerd, schakel over naar hoge vergroting (40x) voor gedetailleerde morfologische observatie.
      OPMERKING: Een onderzoek van de plaat bij lage vergroting in een 'batterij'-sequentie wordt aanbevolen om het risico op gemiste bevindingen te minimaliseren.
  2. Automatische fecale analyzer (Figuur 3)
    1. Schakel de computer en analyzer in, klik om de software te starten, voer de gebruikersnaam en wachtwoordinloggegevens in en wacht tot het instrument een zelfcontrole uitvoert.
    2. Verzamel het gekwalificeerde feces met de juiste monsteropnamebuis.
      OPMERKING: Vers abnormaal feces met slijm, pus of bloed met een gewicht van ongeveer 0,5 g is de voorkeursmonster.
    3. Plaats de monsteropnamebuis in de monstersteun van de analyzer, plaats de monstersteun op de automatische monstersteek, en klik op Start voor de eerste test na de zelfcontrole.
      OPMERKING: Volgende tests worden automatisch gedetecteerd en uitgevoerd door het instrument. De instrumentrobot fotografeert het monster voor documentatie.
    4. Voeg 5 mL verdunningsvloeistof toe aan de monstersteekbuis, meng goed door pneumatisch mengen en laat het monster bezinken voor analyse.
      OPMERKING: De monstersteekbuis is bekleed met een speciale filter om restanten van geen pathologische betekenis te verwijderen, zoals grote hoeveelheden plantaardige vezels, zaden en onverteerde voedselresten.
    5. Laat het monster in de telcel stromen voor analyse waarbij de analyzer hoge resolutie microscopische beelden onder de microscoop zal vastleggen en de software de beelden zal verwerken en herkennen.
    6. Schakel over naar de Resultaat interface, controleer de testbeelden en stuur het resultaat naar Laboratory Information Management System (LIS) of print ze.
    7. Klik op Stop om de test te beëindigen.
    8. Selecteer Doorspoelen en Uitschakelen.
    9. Laad de rek met geconcentreerd opruimingsvloeistof. Het instrument zal automatisch doorspoelen en uitschakelen.

workflow diagram voor geautomatiseerde fecale analyse; dataverzameling, verwerking en resultateninterface
Figuur 3: Geautomatiseerde Fecale Analyzer Systeem Workflow. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

3. Methodologische evaluatie

  1. Berekening van detectietijd
    OPMERKING: Detectietijden werden berekend door de start- en eindtijden van elke testprocedure te registreren. Testresultaten werden vergeleken door de gevoeligheid en specificiteit van elke methode in het detecteren van parasieten te analyseren.
    1. Directe natte uitstrijkmicroscopiemethode
      1. Voor elk fecesmonster, meet de tijd die nodig is om rijstkorrelgrote feces op te nemen en deze gelijkmatig op een glazen plaatje te verspreiden.
      2. Meet de tijd die nodig is om de resultaten voor elke deelnemer te lezen.
      3. Tel de swabbing- en leestijden voor elke deelnemer op.
      4. Vermenigvuldig de som uit stap 3.1.1.3 met het aantal deelnemers om de totale testtijd voor de Directe natte uitstrijkmicroscopiemethode te krijgen (T1).
      5. Deel T1 uit stap 3.1.1.4 door het aantal geteste monsters om de gemiddelde testtijd voor de Directe natte uitstrijkmicroscopiemethode te krijgen (t1).
    2. De automatische fecale analyzer (AI-rapport)
      OPMERKING

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Vergelijking van detectietijden tussen de drie detectiemethoden
De gemiddelde detectietijd was 1,55 min per persoon per monster voor de Directe Natte Uitstrijk Microscopie methode, 1,30 min per persoon per monster voor de Automatische Fecal Analyzer (AI-rapport), en 1,47 min per persoon per monster voor de Automatische Fecal Analyzer (gebruikersaudit). De Directe Natte Uitstrijk Microscopie methode vereiste 1,1x de duur in vergelijking met de Automatische Fecal Analyzer (AI-rapport) (t = 2,4...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Parasitaire ziekten vormen een belangrijke wereldwijde volksgezondheidszorg12, vooral in ontwikkelingslanden waar ze leiden tot gezondheidsproblemen zoals ondervoeding, groeiachterstand, bloedarmoede en galwegobstructie13, en ook verband houden met onvoldoende sociaal-economische ontwikkeling en onderwijs. Fecaal testen op parasieten is een routine geworden onderdeel van de klinische praktijk, waarbij nauwkeurigheid, snelheid en efficiëntie de belangrijkste vereisten voor d...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De auteurs hebben geen belangenconflicten te verklaren.

Dankbetuigingen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dit werk werd gefinancierd door de National Natural Science Foundation of China (82002235, 82302571); Guangdong Basic and Applied Basic Research Foundation (2024A1515011037).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
Automatic Fecal Analyzer (FA280S) softwareORIENTERv.1.028(RecoV2.9.14)De software van het Automatic Fecal Analyzer (FA280S) systeem
Concentrated Cleaning FluidORIENTERGeschikt voor leidingreiniging
Cover GLASSSAIL BRANDBeschermt het specimen tegen schade en besmetting.
Disposable plastic strawNantong Lingke BiotechnologyWegwerp plastic rietje gebruikt voor het afzuiging van fysiologische zoutoplossing
FA280SORIENTERA022201035Volautomatische ontlastingsanalyzer
Flushing FluidORIENTERQ/WWT-019-2021Spoelpijp van volautomatische ontlastingsanalyzer geproduceerd 
MicroscopeOLYMPUS3H51278Observatie van cellen
Microscope slidesWS-7101Zij bieden een stabiel, vlak oppervlak om monsters te monteren voor onderzoek onder een microscoop.
Sample DiluentORIENTERSichuan Rong Machinery 20150025Geschikt voor verdunning van ontlastingsmonsters
Sample rackORIENTERLaderijen
Sample tubeORIENTERSichuan Rong Machinery 20200204Fecale Collector
Sodium Chloeide InjectionGuangdong Daxiang Pharmaceutical Co.H14020786Verdunning
SPSS statistical softwareIBMSPSS Statistics 22.0Geschikt voor een verscheidenheid aan onderzoeks- en analytische taken
Wooden stickEen wegwerpbare houten stick die wordt gebruikt om een geschikte hoeveelheid fecale monster te plukken.

Referenties

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Yu, S., et al. Report on the first nationwide survey of the distribution of human parasites in China. 1. Regional distribution of parasite species. Zhongguo Ji Sheng Chong Xue Yu Ji Sheng Chong Bing Za Zhi. 12 (4), 241-247 (1994).
  2. Coordinating Office of the National Survey on the Important Human Parasitic Diseases. A national survey on current status of the important parasitic diseases in human population. Zhongguo Ji Sheng Chong Xue Yu Ji Sheng Chong Bing Za Zhi. 23 (5), 332-340 (2005).
  3. Yindan, C., et al. National survey on the current status of important human parasitic diseases in China in 2015. Chinese Journal of Parasitology and Parasitic Diseases. 38 (1), 5-16 (2020).
  4. Mengran, L., et al. A survey of epidemic status of principal human parasites in Guangdong Province in 2015. Chinese Journal of Endemiology. 37 (2), 144-148 (2018).
  5. Pacheco, F., et al. Specific IgG and IgA antibody reactivities in sera of children by enzyme-linked immunoassay and comparison with Giardia duodenalis diagnosis in feces. Ann Lab Med. 40 (5), 382-389 (2020).
  6. Rahman, S., et al. Application of a loop-mediated isothermal amplification (LAMP) assay targeting cox1 gene for the detection of Clonorchis sinensis in human fecal samples. PLoS Negl Trop Dis. 11 (10), e5995(2017).
  7. Koontz, F., Weinstock, J. V. The approach to stool examination for parasites. Gastroenterol Clin North Am. 25 (3), 435-449 (1996).
  8. Boonyong, S., et al. High-throughput detection of parasites and ova in stool using the fully automatic digital feces analyzer, orienter model fa280. Parasit Vectors. 17 (1), 13(2024).
  9. Dacal, E., Köster, P. C., Carmena, D. Diagnóstico molecular de parasitosis intestinales. Enferm Infecc Microbiol Clin. 38 (1), 24-31 (2020).
  10. Deka, S., et al. Comparison of diagnostic performance of single and multiple fecal sampling in the detection of soil-transmitted helminths in school-aged children[J]. J Parasit Dis. 45 (2), 324-329 (2021).
  11. Deka, S., Kalita, D., Hazarika, N. K. Prevalence and risk factors of intestinal parasitic infection in under-five children with malnutrition: A hospital based cross-sectional study. J Family Med Prim Care. 11 (6), 2794-2801 (2022).
  12. Fairweather, I., et al. Drug resistance in liver flukes. Int J Parasitol Drugs Drug Resist. 12, 39-59 (2020).
  13. Soares, F. A., et al. Detection of intestinal parasites in human faecal samples using dissolved air flotation. Trop Med Int Health. 27 (12), 1044-1052 (2022).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken

Toestemming aanvragen

Trefwoorden

Analyse van ontlastingmicroscopisch onderzoekbeeldanalysemachine learning algoritmendiagnostische sensitiviteitdetectie van parasitaire eitjesklinische diagnose

Gerelateerde artikelen