Artigo de método

Análise Comparativa do Analisador Fecal Automático versus Microscopia Direta de Esfregaço Úmido para Detecção de Infecções Parasitárias em Amostras de Fezes

DOI:

10.3791/67706

⸱

25 de abril de 2025

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

* These authors contributed equally

Neste artigo

Resumo

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

As infecções parasitárias representam um desafio significativo para a saúde pública, especialmente em países e regiões em desenvolvimento. Este estudo compara um Analisador Fecal Automático para avaliar sua eficácia diagnóstica com a do método tradicional de Microscopia Direta de Esfregaço Úmido.

Resumo

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

Com o desenvolvimento socioeconômico, a prevalência de parasitoses intestinais diminuiu significativamente ano a ano. No entanto, as infecções parasitárias continuam sendo um grande problema de saúde pública em todo o mundo, particularmente em países e regiões em desenvolvimento. O diagnóstico e o tratamento oportunos são cruciais para controlar a propagação dessas doenças. O método tradicional de Microscopia Direta de Esfregaço Úmido, embora amplamente utilizado, é trabalhoso, propenso a contaminação e dependente das habilidades do técnico. Este artigo apresenta um Analisador Fecal Automático, que automatiza o processamento de amostras de fezes, oferecendo vantagens sobre o método tradicional de Microscopia Direta de Esfregaço Úmido, como facilidade de operação, detecção rápida, ambiente de trabalho limpo e higiênico e alta sensibilidade e especificidade, aumentando assim a eficiência e a precisão do diagnóstico.

Comparamos três métodos diferentes para análise fecal: método de baciloscopia úmida direta, analisador fecal automático (relatório AI) e analisador fecal automático (auditoria do usuário). O relatório de IA usa análise automatizada de imagens e algoritmos de aprendizado de máquina para identificar componentes como parasitas e ovos em amostras fecais. Este método pode processar um grande número de amostras rapidamente, aumentando a eficiência. A Auditoria do Usuário também usa um analisador fecal automático, mas inclui uma etapa adicional de auditoria do usuário. Técnicos experientes revisam o relatório de IA para aumentar a precisão e a confiabilidade dos resultados. O analisador demonstrou uma sensibilidade de 84,31% para relatórios de IA e 94,12% para auditorias de usuários, juntamente com uma especificidade de 98,71% para relatórios de IA e 99,69% para auditorias de usuários, tornando-o uma ferramenta inestimável para o diagnóstico clínico e tratamento de infecções parasitárias.

Introdução

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Globalmente, as doenças parasitárias intestinais persistem como um problema substancial de saúde pública, predominantemente nos países em desenvolvimento. Dados históricos da Comissão de Saúde e Bem-Estar da República Popular da China revelam um declínio acentuado nas taxas de infecção de 62,63% em 1992 para 5,96% em 20151,2,3. Apesar de seu declínio dramático1, com uma prevalência nacional ponderada de 0,47% e uma estimativa de 5,98 milhões de indivíduos infectados3, a prevalência da infecção por Clonorchis sinensis na população de Guangdong permanece notavelmente alta em 4,90%4. Regiões específicas como Guangdong ainda exibem taxas mais altas de infecção por C. sinensis, ressaltando a necessidade de métodos diagnósticos precisos.

O diagnóstico de doenças parasitárias pode ser feito por meio de exame microscópico, imagens médicas, métodos sorológicos e moleculares. A análise sorológica usando ensaio imunoenzimático (ELISA) é útil no diagnóstico de doença parasitária, mas a sensibilidade é moderada, em aproximadamente 80%5. As técnicas de diagnóstico de biologia molecular têm alta sensibilidade e especificidade6, mas são prejudicadas por operações complicadas e demoradas e altos custos de teste, tornando-as inadequadas para testes de rotina em larga escala.

A detecção de ovos de C. sinensis nas fezes do paciente é a base para a confirmação do diagnóstico. O método de esfregaço espesso de Kato-Katz, que procura ovos de C. sinensis, é o método clássico comumente usado para diagnosticar doenças parasitárias7,8. Embora barato, é demorado, trabalhoso e inadequado para a prática clínica diante de um alto volume de amostras a serem rastreadas. A maioria dos hospitais primários atualmente emprega o método de microscopia direta de esfregaço úmido. No entanto, esse método ainda é demorado e trabalhoso, com odor fecal desagradável, e é propenso a contaminação cruzada, altos riscos de biossegurança e resultados que dependem da experiência e diligência da equipe de teste9.

As técnicas diagnósticas convencionais, embora valiosas, enfrentam limitações de sensibilidade e praticidade. No entanto, com os avanços contínuos na ciência e na tecnologia, os testes fecais estão se tornando mais automatizados e padronizados. Instrumentos automatizados que utilizam métodos baseados em imagem digital para detectar quantitativamente parasitas ou ovos de parasitas nas fezes estão ganhando popularidade em laboratórios clínicos. Eles oferecem vantagens como facilidade de operação, detecção rápida, ambiente de trabalho limpo e higiênico e alta sensibilidade e especificidade. O Analisador Fecal Automático usa tecnologia de imagem digital para documentar observações microscópicas, capturando uma série de fotografias digitais de baixa e alta ampliação através do microscópio e seu sistema de imagem digital integrado. O sistema então transmite essas imagens para um sistema de processamento de dados de computador, que as identifica e analisa de acordo. Recentemente, tentamos diagnosticar um espectro de infecções parasitárias, com foco na detecção de parasitas e seus ovos em amostras fecais. As amostras positivas são identificadas pela presença de suas características morfológicas. Avaliamos o Analisador Automático de Fezes para detecção de parasitas em amostras fecais e confirmamos seu potencial como adjuvante aos métodos convencionais de microscopia. O Analisador Fecal Automático é composto por um mainframe e software que o acompanha com várias unidades especializadas, incluindo uma unidade de amostragem automática, uma unidade de amostragem por punção, uma unidade de observação de cores e características da amostra, uma unidade de câmera e uma unidade de cartão de reagente (Figura 1).

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Figura 1: Componentes do instrumento. Clique aqui para ver uma versão ampliada desta figura.

Neste estudo, 2.305 amostras de fezes frescas de pacientes internados no Hospital Popular da Província de Guangdong em julho de 2024 foram avaliadas de forma duplo-cega usando o Analisador Fecal Automático e o método de Microscopia Direta de Esfregaço Úmido (Figura 2). Um grupo realizou testes usando um método de Microscopia Direta de Esfregaço Úmido, enquanto o outro usou um Analisador Fecal Automático com um relatório gerado por IA. Depois de documentar os resultados de cada grupo, um terceiro grupo de experimentadores revisou manualmente as imagens capturadas pelo analisador automático. Eles examinaram se havia suspeitas de parasitas ou ovos, imagens que se desviavam da análise automática, imagens borradas ou ausentes e aquelas com fundos complexos contendo resíduos excessivos. Esse processo envolveu a correção dos resultados, que foram então chamados de auditoria do usuário do Analisador Fecal Automático. Por fim, um quarto indivíduo resumiu e analisou estatisticamente os resultados. A eficácia da instrumentação fecal totalmente automatizada foi avaliada por meio de uma detecção duplo-cega de parasitas/ovos, comparando o tempo de detecção e os resultados entre as três metodologias.

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Figura 2: Ilustração esquemática do plano de pesquisa. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

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Protocolo

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Este estudo foi aprovado pelo Comitê de Revisão Ética do Hospital Popular da Província de Guangdong, Southern Medical University, Guangzhou, China (número de aprovação: KY2024-445-02). Todos os participantes assinaram um termo de consentimento livre e esclarecido antes da inscrição. Os reagentes e equipamentos utilizados para o estudo estão listados na Tabela de Materiais.

1. Coleta de espécimes

  1. Utilize os tubos de coleta de amostras do fabricante do analisador fecal automático, garantindo que eles sejam tampados, lacráveis, limpos, secos, sem vazamentos e tenham uma abertura e volume apropriados para amostragem multiponto.
  2. Selecione o máximo possível de matéria fecal anormal fresca, contendo muco, pus ou sangue, com uma quantidade alvo de aproximadamente 0,5 g. Quando as fezes estiverem diluídas ou aquosas, use uma pipeta descartável para coletar o volume de amostra necessário.
    NOTA: Deve-se tomar cuidado para evitar a contaminação de todas as amostras fecais que não sejam do paciente. Isso inclui, mas não se limita a, fezes de enemas ou laxantes à base de óleo, amostras de arrastadeiras ou vasos sanitários, fezes contaminadas por plantas, solo, esgoto, desinfetantes, detergentes, urina, sangue menstrual ou leucorreia.

2. Métodos de teste fecal

  1. Método de microscopia direta de esfregaço úmido10,11
    1. Aplique 1-2 gotas de solução salina em uma lâmina de microscópio limpa.
    2. Pegue uma pequena amostra da área anormal ou de várias áreas das fezes para esfregar.
    3. Espalhe a amostra uniformemente na lâmina. Ajuste a espessura da mancha para garantir a visibilidade dos detalhes.
    4. Coloque uma lamínula sobre o esfregaço, evitando bolhas de ar.
    5. Digitalize mais de 10 campos de visão com baixa ampliação (10x). Se ovos ou parasitas do parasita forem detectados, mude para alta ampliação (40x) para observação morfológica detalhada.
      NOTA: Recomenda-se um exame de baixa ampliação do slide em uma sequência de 'ameias' para minimizar o risco de erros.
  2. Analisador Fecal Automático (Figura 3)
    1. Ligue o computador e o analisador, clique para iniciar o software, digite o nome de usuário e a senha de login e aguarde até que o instrumento execute uma autoverificação.
    2. Colete as fezes qualificadas usando o tubo de coleta de amostra apropriado.
      NOTA: Fezes anormais frescas contendo muco, pus ou sangue pesando aproximadamente 0,5 g são a amostra preferida.
    3. Coloque o tubo de coleta de amostras no suporte de amostras do analisador, coloque o rack de amostras na entrada automática de amostras e clique em Iniciar para o primeiro teste após a autoverificação.
      NOTA: Os testes subsequentes serão detectados e conduzidos automaticamente pelo instrumento. O robô do instrumento fotografará a amostra para documentação.
    4. Adicione 5 mL de diluente ao tubo de amostra, misture bem por mistura pneumática e deixe a amostra assentar antes da análise.
      NOTA: O tubo de coleta de amostras é revestido com um filtro especial para remover resíduos sem significado patológico, como grandes quantidades de fibras vegetais, sementes e resíduos de alimentos não digeridos.
    5. Deixe a amostra fluir para a célula de contagem para análise, onde o analisador capturará imagens microscópicas de alta resolução sob o microscópio e o software processará e reconhecerá as imagens.
    6. Alterne para a interface Resultado, verifique as imagens de teste e envie o resultado para o Sistema de Gerenciamento de Informações Laboratoriais (LIS) ou imprima-as.
    7. Clique em Parar para finalizar o teste.
    8. Selecione Liberar e desligar.
    9. Carregue o rack de líquido de limpeza concentrado. O instrumento será lavado e desligado automaticamente.

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Figura 3: Fluxo de trabalho do sistema de analisador fecal automatizado. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

3. Avaliação metodológica

  1. Cálculo do tempo de detecção
    NOTA: Os tempos de detecção foram calculados registrando os horários de início e término de cada procedimento de teste. Os resultados dos testes foram comparados analisando a sensibilidade e especificidade de cada método na detecção de parasitas.
    1. Método de microscopia direta de esfregaço úmido
      1. Para cada amostra fecal, meça o tempo necessário para coletar fezes do tamanho de grãos de arroz e espalhe-as uniformemente em uma lâmina de vidro.
      2. Meça o tempo necessário para ler os resultados de cada participante.
      3. Adicione os tempos de swab e leitura para cada participante.
      4. Multiplique a soma da etapa 3.1.1.3 pelo número de participantes para obter o tempo total de teste para o método de microscopia direta de esfregaço úmido (T1).
      5. Divida T1 da etapa 3.1.1.4 pelo número de amostras testadas para obter o tempo médio de teste para o método de microscopia direta de esfregaço úmido (t1).
    2. O Analisador Fecal Automático (relatório AI)
      NOTA: O processo pode ser realizado por uma única pessoa.
      1. Meça o tempo de teste do Analisador Fecal Automático para cada amostra (T2).
      2. Divida T2 pelo número de amostras testadas para obter o tempo médio de teste para o analisador fecal automático (AI Report) (t2).
    3. O Analisador Fecal Automático (auditoria do usuário)
      1. Meça o tempo de teste do Analisador Fecal Automático para cada amostra (consulte a etapa 3.1.2).
      2. Meça o tempo de revisão manual de imagens para cada amostra. Inicie o cronômetro (cronômetro ou cronômetro digital) assim que a revisão das imagens capturadas pelo Analisador Fecal Automático de uma amostra começar. Examine cuidadosamente as imagens para identificar quaisquer componentes ou anormalidades relevantes. Pare o cronômetro quando a revisão dessa amostra for concluída, anote o tempo necessário para cada revisão de amostra e insira os dados em uma planilha para análise posterior.
      3. Adicione o tempo de teste do Analisador Fecal Automático e o tempo de revisão manual da imagem para cada amostra.
      4. Multiplique a soma da etapa 3.1.3.3 pelo número de participantes para obter o tempo total de teste para o Analisador Fecal Automático (auditoria do usuário) (T3).
      5. Divida T3 pelo número de amostras testadas para obter o tempo médio de teste para o Analisador Fecal Automático (auditoria do usuário) (t3).
  2. Comparação dos resultados dos testes
    NOTA: O desempenho do relatório gerado por IA do Analisador Fecal Automático e os resultados da auditoria do usuário foram avaliados usando o método de esfregaço úmido direto como referência.
    1. Colete os resultados do método de Microscopia Direta de Esfregaço Úmido, que servirá como referência.
    2. Colete os resultados do relatório gerado por IA do Analisador Fecal Automático.
    3. Colete os resultados da auditoria do usuário do Analisador Fecal Automático.
  3. Calcule as métricas de avaliação.
    1. Considere uma amostra como Verdadeiro Positivo (TP) quando os resultados do Analisador Fecal Automático (relatório de IA ou auditoria do usuário) e o método de Microscopia Direta de Esfregaço Úmido indicarem a presença do analito alvo.
    2. Considere uma amostra como Verdadeiro Negativo (TN) quando os resultados do Analisador Fecal Automático (relatório de IA ou auditoria do usuário) e o método de Microscopia Direta de Esfregaço Úmido indicarem a ausência do analito alvo.
    3. Considere uma amostra como um falso positivo (FP) quando o relatório de IA ou auditoria do usuário do Analisador Fecal Automático indicar a presença do analito alvo, mas o método de Microscopia Direta de Esfregaço Úmido não confirmar sua presença.
    4. Considere uma amostra como um Falso Negativo (FN) quando o relatório de IA ou auditoria do usuário do Analisador Automático de Fezes indicar a ausência do analito alvo, enquanto o método de Microscopia Direta de Esfregaço Úmido realmente detecta sua presença.
    5. Calcule a especificidade da seguinte forma:
      Especificidade = Verdadeiros Negativos (TN) / (Verdadeiros Negativos + Falsos Positivos)
    6. Calcule a sensibilidade da seguinte forma.
      Sensibilidade = Verdadeiros Positivos (TP) / (Verdadeiros Positivos + Falsos Negativos)
    7. Calcule o Valor Preditivo Positivo (VPP) da seguinte forma:
      PPV = Verdadeiros Positivos (TP) / (Verdadeiros Positivos + Falsos Positivos)
    8. Calcule o Valor Preditivo Negativo (VPN) da seguinte forma:
      VPN = Verdadeiros Negativos (TN) / (Verdadeiros Negativos + Falsos Negativos)
    9. Calcule o valor Kappa usando software estatístico.
    10. Calcule a Taxa de Conformidade da seguinte forma:
      Taxa de conformidade = Acordos (a IA e o relatório do usuário correspondem ao benchmark) / Total de amostras.
    11. Calcule a taxa de detecção positiva da seguinte forma:
      Taxa de detecção positiva = Número de Positivos / Total de Amostras.

4. Analise os resultados

  1. Insira os dados em planilhas e analise-os estatisticamente.
  2. Para dados de contagem, use taxas e proporções para descrição e compare entre os grupos usando o teste qui-quadrado quadricaudal pareado.
  3. Comparar os tempos médios de detecção entre os dois métodos utilizando o teste T para amostras independentes.
  4. Avaliar a consistência na detecção de espécies de parasitas entre as técnicas por meio da concordância Kappa (κ).
  5. Considere P < 0,05 como estatisticamente significativo.

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Resultados

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Comparação dos tempos de detecção entre os três métodos de detecção
O tempo médio de detecção foi de 1,55 min por pessoa por amostra para o método de Microscopia Direta de Esfregaço Úmido, 1,30 min por pessoa por amostra para o Analisador Fecal Automático (relatório AI) e 1,47 min por pessoa por amostra para o Analisador Fecal Automático (auditoria do usuário). O método de Microscopia Direta de Esfregaço Úmido exigiu 1,1x a duração em comparação com o Analisador Fecal Automático (relatório AI) (t...

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Discussão

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

As doenças parasitárias representam um importante problema de saúde pública mundial12, particularmente nos países em desenvolvimento, onde levam a problemas de saúde como desnutrição, baixa estatura, anemia e obstrução biliar13, e também estão ligadas ao desenvolvimento socioeconômico e à educação inadequados. O teste fecal para parasitas tornou-se uma parte rotineira da prática clínica, sendo a precisão, a velocidade e a eficiência os principais requisitos para tais testes...

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Divulgações

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Os autores não têm conflitos de interesse a declarar.

Agradecimentos

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

Este trabalho foi financiado pela Fundação Nacional de Ciências Naturais da China (82002235, 82302571); Fundação de Pesquisa Básica e Aplicada de Guangdong (2024A1515011037).

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Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
Software do Analisador Fecal Automático (FA280S)ORIENTERv.1.028(RecoV2.9.14)O software do sistema do Analisador Fecal Automático (FA280S)
Fluido de Limpeza ConcentradoORIENTERAdequado para limpeza de tubulações
MARCAVELA DE VIDROProteja a amostra contra danos e contaminação.
Canudo de plástico descartávelNantong Lingke BiotechnologyCanudo de plástico descartável usado para aspiração de soro fisiológico
FA280SORIENTERA022201035Analisador de fezes totalmente automático
Fluido de lavagemORIENTERQ/WWT-019-2021Tubulação de lavagem do analisador de fezes totalmente automático produzido 
MicroscópioOLYMPUS3H51278Observação de células
LâminasWS-7101Fornecem uma superfície plana e estável para montar amostras para exame ao microscópio.
Diluente de amostraORIENTERSichuan Rong Machinery 20150025Adequado para diluição de amostras de fezes
Rack de amostrasORIENTERRacks de carregamento
Tubo de amostraORIENTERSichuan Rong Machinery 20200204Coletor fecal
Injeção de cloeide de sódioGuangdong Daxiang Pharmaceutical Co.H14020786Diluição Software
estatístico SPSSIBMSPSS Statistics 22.0Adequado para uma variedade de tarefas analíticas e de pesquisa
Palito de madeiraUm bastão de madeira descartável usado para coletar uma quantidade apropriada de amostra fecal.
Tampa de microscópio

Referências

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

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