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.
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Artigo de método
Análise Comparativa do Analisador Fecal Automático versus Microscopia Direta de Esfregaço Úmido para Detecção de Infecções Parasitárias em Amostras de Fezes
* These authors contributed equally
Neste artigo
Resumo
Resumo
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
Em todo o mundo, as doenças parasitárias intestinais persistem como um problema substancial de saúde pública, predominantemente em nações em desenvolvimento. Dados históricos da Comissão de Saúde e Bem-Estar da República Popular da China revelam uma diminuição acentuada nas taxas de infecção, passando de 62,63% em 1992 para 5,96% em 20151,2,3. Apesar da queda acentuada1, com uma prevalência nacional ponderada de 0,47% e um total estimado 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 apresentam taxas mais elevadas de infecção por C. sinensis, destacando a necessidade de métodos diagnósticos precisos.
O diagnóstico de doenças parasitárias pode ser realizado por meio de exame microscópico, imagens médicas, métodos sorológicos e moleculares. A análise sorológica utilizando o ensaio imunoenzimático (ELISA) é útil no diagnóstico de doenças parasitárias, mas sua sensibilidade é moderada, de aproximadamente 80%5. As técnicas diagnósticas de biologia molecular apresentam alta sensibilidade e especificidade6, mas são limitadas por procedimentos trabalhosos, demorados e por custos elevados dos testes, o que as torna inadequadas para testes de rotina em larga escala.
A detecção de ovos de C. sinensis nas fezes do paciente é a base para confirmar o diagnóstico. O método de esfregaço espesso de Kato-Katz, que busca ovos de C. sinensis, é o método clássico comumente utilizado para diagnosticar doenças parasitárias7,8. Embora seja barato, é demorado, intensivo em mão de obra e inadequado para a prática clínica diante de um grande volume de espécimes a serem analisados. Atualmente, a maioria dos hospitais primários utiliza o método de microscopia direta com esfregaço úmido. No entanto, este método ainda é demorado e trabalhoso, apresenta odor fecal desagradável, é propenso a contaminação cruzada, possui altos riscos de biossegurança e seus resultados dependem da expertise e da diligência do pessoal que realiza o teste9.
Técnicas diagnósticas convencionais, embora valiosas, enfrentam limitações em sensibilidade e praticidade. No entanto, com os avanços contínuos em ciência e tecnologia, os testes fecais estão se tornando mais automatizados e padronizados. Instrumentos automatizados que utilizam métodos baseados em imagens digitais 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, além de alta sensibilidade e especificidade. O Analisador Automático de Fezes utiliza tecnologia de imagem digital para registrar observações microscópicas, capturando uma série de fotografias digitais em baixa e alta ampliação por meio do microscópio e de seu sistema integrado de imagem digital. O sistema então transmite essas imagens para um sistema computadorizado de processamento de dados, que as identifica e analisa adequadamente. Recentemente, tentamos diagnosticar um espectro de infecções parasitárias, com foco na detecção de parasitas e seus ovos em amostras fecais. Amostras positivas são identificadas pela presença de suas características morfológicas. Avaliamos o Analisador Automático de Fezes para a detecção de parasitas em amostras fecais e confirmamos seu potencial como complemento aos métodos convencionais de microscopia. O Analisador Automático de Fezes é composto por uma unidade principal e um software complementar que apresenta várias unidades especializadas, incluindo uma unidade de amostragem automática, uma unidade de punção para coleta de amostras, uma unidade de observação de características e cor da amostra, uma unidade de câmera e uma unidade de cartão de reagentes (Figura 1).
Figura 1: Componentes do instrumento. Clique aqui para visualizar uma versão maior desta figura.
Neste estudo, 2.305 amostras frescas de fezes de pacientes internados no Hospital Provincial de Guangdong em julho de 2024 foram avaliadas de forma duplo-cega utilizando o Analisador Fecal Automático e o método de Microscopia a Fresco Direta (Figura 2). Um grupo realizou testes utilizando o método de Microscopia a Fresco Direta, enquanto outro utilizou um Analisador Fecal Automático com laudo gerado por inteligência artificial. Após o registro dos resultados de cada grupo, um terceiro grupo de pesquisadores revisou manualmente as imagens capturadas pelo analisador automático. Eles examinaram cuidadosamente imagens com parasitas ou ovos suspeitos, aquelas que divergiam da análise automática, imagens borradas ou ausentes e aquelas com fundos complexos contendo resíduos em excesso. Esse processo envolveu a correção dos resultados, que então foram denominados auditoria do usuário do Analisador Fecal Automático. Por fim, um quarto pesquisador resumiu e analisou estatisticamente os achados. A eficácia do equipamento fecal totalmente automatizado foi avaliada por meio de detecção duplo-cega de parasitas/ovos, comparando-se o tempo de detecção e os resultados entre as três metodologias.
Figura 2: Ilustração esquemática do plano de pesquisa. Clique aqui para visualizar uma versão maior desta figura.
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Protocolo
Este estudo foi aprovado pelo Comitê de Avaliação Ética do Hospital Geral Provincial de Guangdong, Universidade Médica do Sul, Guangzhou, China (número de aprovação: KY2024-445-02). Todos os participantes assinaram um termo de consentimento livre e esclarecido por escrito antes da inscrição. Os reagentes e equipamentos utilizados no estudo estão listados na Tabela de Materiais.
1. Coleta de espécimes
- Utilize os tubos de coleta de espécimes do fabricante do Analisador Automático de Fezes, garantindo que estejam tampados, vedados, limpos, secos, sem vazamentos e com abertura e volume apropriados para amostragem em múltiplos pontos.
- Selecione a maior quantidade possível de fezes anormais frescas, contendo muco, pus ou sangue, com uma quantidade alvo de aproximadamente 0,5 g. Quando as fezes estiverem diluídas ou aquosas, utilize uma pipeta descartável para coletar o volume necessário da amostra.
NOTA: Deve-se ter cuidado para evitar contaminação por quaisquer amostras fecais que não sejam do paciente. Isso inclui, mas não se limita a, fezes provenientes de enemas ou laxantes à base de óleo, amostras de bacias sanitárias ou vasos sanitários, fezes contaminadas por plantas, solo, esgoto, desinfetantes, detergentes, urina, sangue menstrual ou leucorreia.
2. Métodos de testes fecais
- Método de Microscopia Direta com Esfregaço Úmido10,11
- Aplique 1-2 gotas de solução salina em uma lâmina de microscópio limpa.
- Tome uma pequena amostra da área anormal ou de múltiplas áreas das fezes para espalhamento.
- Espalhe a amostra uniformemente sobre a lâmina. Ajuste a espessura do esfregaço para garantir a visibilidade dos detalhes.
- Coloque uma lamínula sobre o esfregaço, evitando bolhas de ar.
- Analise mais de 10 campos de visão em baixa ampliação (10x). Se forem detectados ovos de parasitas ou parasitas, mude para alta ampliação (40x) para observação morfológica detalhada.
OBSERVAÇÃO: recomenda-se um exame da lâmina em baixa ampliação em sequência de 'amortas' para minimizar o risco de erros de detecção.
- Analisador Automático de Fezes (Figura 3)
- Ligue o computador e o analisador, clique para iniciar o software, insira o nome de usuário e a senha para login e aguarde enquanto o instrumento realiza uma autoverificação.
- Coletar as fezes qualificadas utilizando o tubo de coleta de amostra apropriado.
OBSERVAÇÃO: fezes anormais frescas contendo muco, pus ou sangue, com peso aproximado de 0,5 g, são a amostra preferida. - Coloque o tubo de coleta da amostra no porta-amostras do analisador, posicione a grade de amostras na entrada automática de amostras e clique em Iniciar para o primeiro teste após a autoverificação.
OBSERVAÇÃO: Testes subsequentes serão automaticamente detectados e realizados pelo instrumento. O robô do instrumento fotografará a amostra para documentação. - Adicione 5 mL de diluente ao tubo de amostra, homogeneíze bem por meio de mistura pneumática e deixe a amostra sedimentar antes da análise.
OBSERVAÇÃO: O tubo de coleta da amostra 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. - Deixe a amostra fluir para a câmara de contagem para análise, onde o analisador capturará imagens microscópicas de alta resolução sob o microscópio e o software processará e reconhecerá as imagens.
- Mude para o Resultado interface, verifique as imagens de teste e envie o resultado para o Sistema de Gerenciamento de Informações de Laboratório (LIS) ou imprima-as.
- Clique Pare para encerrar o teste.
- Selecione Limpar e Desligar.
- Carregue o suporte com o líquido concentrado de clareamento. O instrumento irá automaticamente realizar a lavagem e desligar.
Figura 3: Fluxograma do Sistema de Analisador Fecal Automatizado. Clique aqui para visualizar uma versão maior desta figura.
3. Avaliação metodológica
- 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 mediante análise da sensibilidade e especificidade de cada método na detecção de parasitas.- Método de Microscopia a Fresco Direta
- Para cada amostra fecal, meça o tempo necessário para coletar fezes do tamanho de um grão de arroz e espalhá-las uniformemente sobre uma lâmina de vidro.
- Meça o tempo necessário para ler os resultados de cada participante.
- Some os tempos de espalhamento e leitura para cada participante.
- Multilplique a soma do passo 3.1.1.3 pelo número de participantes para obter o tempo total de teste para o método de Microscopia a Fresco Direta (T1).
- Divida T1 do passo 3.1.1.4 pelo número de amostras testadas para obter o tempo médio de teste para o método de Microscopia a Fresco Direta (t1).
- O Analisador Fecal Automático (relatório de IA)
NOTA: O processo pode ser realizado por uma única pessoa.- Meça o tempo de teste do Analisador Fecal Automático para cada amostra (T2).
- Divida T2 pelo número de amostras testadas para obter o tempo médio de teste para o Analisador Fecal Automático (relatório de IA) (t2).
- O Analisador Fecal Automático (auditoria pelo usuário)
- Meça o tempo de teste do Analisador Fecal Automático para cada amostra (ver passo 3.1.2).
- Meça o tempo de revisão manual das imagens para cada amostra. Inicie o cronômetro (relógio ou temporizador digital) assim que começar a revisão das imagens capturadas pelo Analisador Fecal Automático de uma amostra. Examine cuidadosamente as imagens para identificar quaisquer componentes relevantes ou anormalidades. Pare o cronômetro assim que a revisão dessa amostra for concluída, anote o tempo gasto em cada revisão de amostra e insira os dados em uma planilha para análise posterior.
- Some o tempo de teste do Analisador Fecal Automático e o tempo de revisão manual de imagens para cada amostra.
- Multilplique a soma do passo 3.1.3.3 pelo número de participantes para obter o tempo total de teste para o Analisador Fecal Automático (auditoria pelo usuário) (T3).
- Divida T3 pelo número de amostras testadas para obter o tempo médio de teste para o Analisador Fecal Automático (auditoria pelo usuário) (t3).
- Método de Microscopia a Fresco Direta
- Comparação dos resultados dos testes
NOTA: O desempenho do relatório gerado por IA do Analisador Fecal Automático e dos resultados da auditoria pelo usuário foi avaliado utilizando o método de espalhamento úmido direto como referência.- Colete os resultados do método de Microscopia a Fresco Direta, que servirá como referência.
- Colete os resultados do relatório gerado por IA do Analisador Fecal Automático.
- Colete os resultados da auditoria pelo usuário do Analisador Fecal Automático.
- Calcule as métricas de avaliação.
- Considere uma amostra como Verdadeiro Positivo (VP) quando os resultados do Analisador Fecal Automático (relatório de IA ou auditoria pelo usuário) e do método de Microscopia a Fresco Direta indicarem ambos a presença do analito-alvo.
- Considere uma amostra como Verdadeiro Negativo (VN) quando os resultados do Analisador Fecal Automático (relatório de IA ou auditoria pelo usuário) e do método de Microscopia a Fresco Direta indicarem ambos a ausência do analito-alvo.
- Considere uma amostra como Falso Positivo (FP) quando o relatório de IA ou a auditoria pelo usuário do Analisador Fecal Automático indicar a presença do analito-alvo, mas o método de Microscopia a Fresco Direta não confirmar sua presença.
- Considere uma amostra como Falso Negativo (FN) quando o relatório de IA ou a auditoria pelo usuário do Analisador Fecal Automático indicar a ausência do analito-alvo, enquanto o método de Microscopia a Fresco Direta realmente detectar sua presença.
- Calcule a Especificidade da seguinte forma:
Especificidade = Verdadeiros Negativos (VN) / (Verdadeiros Negativos + Falsos Positivos) - Calcule a Sensibilidade da seguinte forma:
Sensibilidade = Verdadeiros Positivos (VP) / (Verdadeiros Positivos + Falsos Negativos) - Calcule o Valor Preditivo Positivo (VPP) da seguinte forma:
VPP = Verdadeiros Positivos (VP) / (Verdadeiros Positivos + Falsos Positivos) - Calcule o Valor Preditivo Negativo (VPN) da seguinte forma:
VPN = Verdadeiros Negativos (VN) / (Verdadeiros Negativos + Falsos Negativos) - Calcule o Valor Kappa utilizando software estatístico.
- Calcule a Taxa de Conformidade da seguinte forma:
Taxa de Conformidade = Concordâncias (tanto o relatório de IA quanto o do usuário coincidem com a referência) / Amostras Totais. - Calcule a taxa de detecção positiva da seguinte forma:
Taxa de detecção positiva = Número de Positivos / Amostras Totais.
4. Analisar os resultados
- Insira os dados em planilhas e analise-os estatisticamente.
- Para dados de contagem, utilize taxas e proporções para descrição e compare entre grupos usando o teste qui-quadrado de quatro caudas pareado.
- Compare os tempos médios de detecção entre os dois métodos utilizando o teste T para amostras independentes.
- Avalie a consistência na detecção de espécies de parasitas entre as técnicas por meio da concordância Kappa (κ).
- Considere P < 0,05 como estatisticamente significativo.
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Resultados
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 a Fresco, 1,30 min por pessoa por amostra para o Analisador Fecal Automático (relatório de IA) e 1,47 min por pessoa por amostra para o Analisador Fecal Automático (auditoria pelo usuário). O método de Microscopia Direta a Fresco exigiu 1,1 vez a duração em comparação com o Analisador Fecal Automático (relatório de IA) (t = 2...
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Discussão
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
Os autores não têm conflitos de interesse a declarar.
Agradecimentos
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
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Software do Analisador Fecal Automático (FA280S) | ORIENTER | v.1.028(RecoV2.9.14) | O software do sistema do Analisador Fecal Automático (FA280S) |
| Fluido de Limpeza Concentrado | ORIENTER | Adequado para limpeza de tubulações | |
| MARCA | VELA DE VIDRO | Proteja a amostra contra danos e contaminação. | |
| Canudo de plástico descartável | Nantong Lingke Biotechnology | Canudo de plástico descartável usado para aspiração de soro fisiológico | |
| FA280S | ORIENTER | A022201035 | Analisador de fezes totalmente automático |
| Fluido de lavagem | ORIENTER | Q/WWT-019-2021 | Tubulação de lavagem do analisador de fezes totalmente automático produzido |
| Microscópio | OLYMPUS | 3H51278 | Observação de células |
| Lâminas | WS-7101 | Fornecem uma superfície plana e estável para montar amostras para exame ao microscópio. | |
| Diluente de amostra | ORIENTER | Sichuan Rong Machinery 20150025 | Adequado para diluição de amostras de fezes |
| Rack de amostras | ORIENTER | Racks de carregamento | |
| Tubo de amostra | ORIENTER | Sichuan Rong Machinery 20200204 | Coletor fecal |
| Injeção de cloeide de sódio | Guangdong Daxiang Pharmaceutical Co. | H14020786 | Diluição Software |
| estatístico SPSS | IBM | SPSS Statistics 22.0 | Adequado para uma variedade de tarefas analíticas e de pesquisa |
| Palito de madeira | Um bastão de madeira descartável usado para coletar uma quantidade apropriada de amostra fecal. |
Referências
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Reimpressões e permissões
