微生物鑒定的自動化技術(shù)近十幾年得到了快速發(fā)展。數(shù)碼分類技術(shù)集數(shù)學、計算機、信息及自動化分析為一體,采用商品化和標準化的配 套鑒定和抗菌藥物敏感試驗卡或條板,可快速準確地對臨床數(shù)百種常見分離菌進行自動分析鑒定和藥敏試驗。目前自動化微生物鑒定和藥 敏分析系統(tǒng)已在世界范圍內(nèi)臨床實驗室中廣泛應用。
一、微生物數(shù)碼鑒定法
早在七十年代中期,一些國外公司就研究出借助生物信息編碼鑒定細菌的新方法。這些技術(shù)的應用,為醫(yī)學微生物檢驗工作 提供了一個簡便、科學的細菌鑒定程序,大大提高了細菌鑒定的準確性。目前,微生物編碼鑒定技術(shù)已經(jīng)得到普遍應用,并早已商品化和 形成*的不同細菌鑒定系統(tǒng)。如api、micro-id、rapid、enterotube和minitek等系統(tǒng)。這種鑒定 系統(tǒng)是自動化鑒定系統(tǒng)的基礎。
( 一)數(shù)碼鑒定法基本原理
數(shù)碼鑒定是指通過數(shù)學的編碼技術(shù)將細菌的生化反應模式轉(zhuǎn)換成數(shù)學模式,給每種細菌的反應模式賦予一組數(shù)碼,建立數(shù)據(jù)庫或編成檢索 本。通過對未知菌進行有關(guān)生化試驗并將生化反應結(jié)果轉(zhuǎn)換成數(shù)字(編碼),查閱檢索本或數(shù)據(jù)庫,得到細菌名稱。其基本原理是計算并 比較數(shù)據(jù)庫內(nèi)每個細菌條目對系統(tǒng)中每個生化反應出現(xiàn)的頻率總和。隨著電腦技術(shù)的進步,這一過程已變得非常容易。
1.簡要介紹計算步驟:
(1)出現(xiàn)頻率(概率)的計算:將記錄成陽性或陰性結(jié)果轉(zhuǎn)換成出現(xiàn)頻率:①對陽性特征,則除以100即得。②對陰性特征,除以1 00的商被1減去即可。③說明:對“0”和“100”,因這2個數(shù)太超量,為了使結(jié)果不出現(xiàn)過小或過大,而用相似值0.01或0 .99值代替。
(2)在每一個分類單位中,將所有測定項目的出現(xiàn)頻率相乘,得出總出現(xiàn)頻率。
(3)在每個分類菌群中的所有菌的總出現(xiàn)頻率相加,除以一個分類單位的總出現(xiàn)頻率,乘100,即得鑒定%(%id)
(4)在每個菌群中,再按%id值大小順序重新排列。將未知菌單次總發(fā)生頻率除以zui典型反應模式單次總發(fā)生頻率,得到模式頻率t 值,代表個體與總體的近似值。t值越接近1,個體與總體越接近,鑒定價值越大。按%id大小排序,將相鄰兩項的%id之比為r, 代表著條目與次選條目的差距,差距越大,價值越大。如果%id≥80,參考t及r值可作出鑒定。
2.在編碼檢索本中檢索數(shù)據(jù)譜得出的結(jié)果有以下幾種形式(以api鑒定系統(tǒng)為例)。
(1)有此數(shù)碼譜:①有一個或幾個菌名條目及相應的鑒定值(%id和t值)。②對鑒定結(jié)果好壞的評價,*……等。 ③用小括號列出關(guān)鍵的生化結(jié)果及陽性百分率。④有時,鑒定結(jié)果不佳或有多條菌名條目,需進一步補充試驗項目才能得出良好的鑒定結(jié) 果。⑤指出某些注意要點,需用“推測性鑒定”,并將此菌送至參考實驗室;需用“血清學鑒定”,作進一步的證實等。
(2)無此數(shù)碼譜:可能有以下原因:①此生化譜太不典型。②不能接受,鑒定值低(%id<80.0)。③可疑。需進一步確認是否 純培養(yǎng),重新鑒定,可與供應商技術(shù)服務部。
3. 結(jié)果解釋
(1)如果排序*的細菌%id≥80.0,則可將未知菌鑒定在此條目中,并按%id值的大小對鑒定的可信度作出評價。%id≥ 99.9和t≥0.75為*的鑒定;%id 99.0~98.9之間,t≥0.5為很好的鑒定;%id 90.0~98.9之間,t≥0.25為好的鑒定;%id 80.0~89.9之間為可接受的鑒定。
(2)如果*條目的%id<80.0,則將前2個條目的%id加在一起,若仍不足80.0,則將前3個%id相加。若≥80. 0,則有2種可能:①為同種細菌,可能是不同生物型。②為同一菌屬的不同種。
如果相加的幾個條目既不屬于同一細菌種,又不屬于同一細菌屬,在評價中會指出“補充生化反應”的項目及陽性反應率, 可通過這些生化反應將幾種菌區(qū)分開來。若前3個條目的和<80.0,則為不可接受的結(jié)果。
二、自動化的微生物鑒定和藥敏試驗分析系統(tǒng)
自動化的微生物鑒定和藥敏試驗分析系統(tǒng)在臨床微生物實驗室的應用,為微生物檢驗工作者對病原菌的快速診斷和藥敏試驗提供了有力工 具。鑒定系統(tǒng)的工作原理因不同的儀器和系統(tǒng)而異。不同的細菌對底物的反應不同是生化反應鑒定細菌的基礎,而試驗結(jié)果的準確度取決 于鑒定系統(tǒng)配套培養(yǎng)基的制備方法、培養(yǎng)物濃度、孵育條件和結(jié)果判定等。大多鑒定系統(tǒng)采用細菌分解底物后反應液中ph的變化,色原 性或熒光原性底物的酶解,測定揮發(fā)或不揮發(fā)酸,或識別是否生長等方法來分析鑒定細菌。
藥敏試驗分析系統(tǒng)的基本原理是將抗生素微量稀釋在條孔或條板中,加入菌懸液孵育后放入儀器或在儀器中直接孵育,通過測定細菌生長 的濁度,或測定培養(yǎng)基中熒光指示劑的強度或熒光原性物質(zhì)的水解,觀察細菌的生長情況。在含有抗生素的培養(yǎng)基中,濁度的增加提示細 菌生長,根據(jù)判斷標準解釋敏感或耐藥。
( 一)半自動化細菌鑒定和/或藥敏分析系統(tǒng)
1.vitek-atb半自動細菌鑒定和藥敏分析系統(tǒng)
vitek-atb是生物-梅里埃公司產(chǎn)品,由計算機和讀數(shù)器兩部分組成,計算機程序包括atb和api的鑒定數(shù)據(jù) 庫、atb的藥敏數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)儲存和分析系統(tǒng)及藥敏專家系統(tǒng)。鑒定和藥敏反應板在機外孵育后,一次性上機讀取結(jié)果,由計算機進行 分析和處理,并報告細菌鑒定和藥敏結(jié)果。
2.a(chǎn)utoscan-4半自動細菌鑒定和藥敏分析系統(tǒng)
autoscan-4是由dade microscan公司生產(chǎn),由計算機和讀數(shù)器兩部分組成。鑒定和藥敏反應板在機 外孵育后,一次性上機,自動判讀鑒定和藥敏試驗結(jié)果;亦可人工進行判讀,將編碼輸入計算機,由計算機軟件評定結(jié)果。有鑒定及鑒定 藥敏復合板兩種測試卡。
3.bbltm crystaltm半自動細菌鑒定系統(tǒng)
bbltm crystaltm半自動細菌鑒定系統(tǒng)是bd公司產(chǎn)品,將傳統(tǒng)的酶、底物生化呈色反應與先進的熒光增強顯 色技術(shù)結(jié)合以設計鑒定反應*組合。反應板在機外孵育后,上機自動判讀鑒定結(jié)果。配套提供獨立分裝的鑒定用肉湯試管,確保無菌狀 態(tài),使用方便。配套比濁儀可快速調(diào)配所需濁度的菌液
4.a(chǎn)utoreader半自動細菌鑒定和藥敏分析系統(tǒng)
autoreader半自動細菌鑒定和藥敏分析系統(tǒng)是trek diagnostic systems&n bsp;ltd.產(chǎn)品,由計算機和讀數(shù)儀等組成。采用熒光測定法,反應板在機外作定時孵育后,上機讀數(shù),由sams軟件評定測定 結(jié)果,也可通過sams系統(tǒng)人工確認法輸入計算,或*由人工輸入作評定。所用鑒定板和藥敏板與全自動機型中的反應板是一樣的。
5.抑菌圈直徑測量儀
抑菌圈直徑測量儀有biomic(giles scientific inc),accuzone&nbs p;system (accumed international inc) ,si rscan (sirscan) 等三種單板讀取機,已在臨床應用。經(jīng)孵育后的藥敏平板,被儀器的圖象分析 系統(tǒng)識別并計算抑菌圈直徑。根據(jù)判斷標準,報告藥敏試驗結(jié)果。這些儀器可減少人工測量抑菌圈直徑大小差異及主觀判斷錯誤。bio mic系統(tǒng)宣稱能根據(jù)抑菌圈大小來計算mic,值得注意的是該類儀器對抑菌圈內(nèi)模糊生長或微小的菌落不能正確識別,而這些菌落對 細菌的耐藥性的判定至關(guān)重要,讀取每個平板時必須進行人工觀察。