微生物自動鑑定及藥敏系統的研究進展

2021-04-21 17:27:54 字數 3975 閱讀 3717

一、細菌自動鑑定及藥敏系統的發展史

細菌的鑑定是細菌分類的實驗過程,長期以來,臨床微生物實驗室一直沿用100多年前由gram、pasteur、koch、petri等創造的傳統的微生物學鑑定方法。這些傳統的鑑定方法不僅過程煩瑣,費時費力,且在方法學和結果的判定、解釋等方面易發生主觀片面而引起的錯誤,難以進行質量控制。

20世紀60年代以後,微生物學家和工程技術人員密切合作,對微生物的研究採用了物理的、化學的分析方法,發明了許多自動化儀器,並根據細菌不同的生物學性狀和代謝產物的差異,逐步發展了微量快速培養基和微量生化反應系統,使原來緩慢、煩瑣的手工操作變得快速、簡單,並實現了自動化和機械化。微生物鑑定自動化方法,包括(1)臨床微生物鑑定系統;(2)氣液色諳分析;鑑定厭氧菌和分枝桿菌多用於研究;(3)核酸雜交;多用於研究;(4)化學發光技術;可鑑定一些細菌少數分枝桿菌屬和一些真菌。80到90年代發展迅速,並廣泛用於臨床。

2023年第一台自動化細菌分析儀器vitek-ams進入中國並成功使用。2023年底法國梅里埃公司推出vitek2系統,從接種物稀釋、密度計比較及卡衝填和封卡等步驟均實現了全自動化。目前已有多種微生物自動鑑定及藥敏測試系統問世,如vitek-automicrobicsystem(ams)、phoenixtm、microscan、sensititre、abbott(ms-2 system)、autobacidxsys-tern等。

這地自動化系統具有先進的微機系統,廣泛的鑑定功能,適用於臨床微生物實驗室、衛生防疫和商檢系統,主要功能包括細菌鑑定、細菌藥物敏感性試驗及最低抑菌濃度(mic)的測定等。其準確性和可靠性均已大大提高。

二、細菌自動鑑定及藥敏系統原理及效能比較

1.原理:

臨床微生物鑑定系統使細菌鑑定過程規範化和程式化,將細菌對底物的生化型別與已建立資料庫型別相比較。測試原理主要是利用物質產生ph值變化,能釋放色源或螢光源複合物的酶學反應,四氮唑標記碳水化合物代謝活性的產生,揮發或非揮發酸產生,或可見生長。

鑑定系統反應原理

2.採有上述原理的各種鑑定系統可鑑定腸桿菌科, 菌。 目前較完善的鑑定系統效能比較。非發酵菌,革蘭陽性球菌,革蘭陰性球菌,厭氧菌和酵母

自動鑑定系統效能比較

三、常見細菌自動鑑定及藥敏系統工作原理

(一)半自動微生物鑑定和藥敏系統

1.vitek-atb

atb鑑定系統是將肉眼觀察的結果輸入電腦,計算機資料庫由許多細菌條目(taxa)組成,將輸入結果與資料庫內細菌條目比較,自動地得到鑑定結果。atb敏感性試驗採用半固體瓊脂培養叢,不同的藥敏試條含有不同種類的抗生素,每種抗生素都設有兩個關鍵性的濃度,在24小時內通過觀察有(+)無(一)細菌生長以判斷藥敏試驗結果。結果可直接判讀為:

敏感,中介或耐藥。由讀數儀和電腦兩部分組成。系統是由api金標準改良而成,擁有龐大的細菌資料庫以及嚴格的質控,可鑑定多達550種細菌。

另外,atb系統操作方便,只需將培養結果輸入電腦,就可得到結果。

2.microscan panel

使用測試板及快速接種系統,人工判讀,將編碼結果輸入電腦,由電腦軟體得出反應結果。操作簡便,**便宜。

3.sensititre manualsystem(手動裝置)原理和操作方法同以上兩種半自動方法。

(二)自動微生物鑑定和藥敏系統

1.autoscan-4自動微生物鑑定/藥敏分析儀

試劑板在培養箱孵育,然後放主機,用比色法及比濁法對鑑定及藥敏(mic)進行測定,96條不同波長光導纖維,對96孔板同時測定。儀器由主機,電腦和印表機組成。

將菌液加入試劑板,放培養箱孵育(35~c左右)18~24小時。將試劑板放入主機,儀器自動判讀結果。可同時做鑑定和藥敏,自動判讀結果,操作簡便。

2.autoreader自動微生物鑑定/藥敏分析儀

用螢光檢測技術,在測定板底物中加入入酶介物,使其與細菌生長中的酶結合生成螢光物質。螢光物質通過螢光讀數儀得出的生物編碼(biocode)來判定菌種。

(三)vitek-ams(automated microbic system)全自動細菌鑑定和藥敏分析系統工作原理

1.概況:

vitek-ams(automated microbic system)全自動細菌鑑定和藥敏分析系統,2023年由美國航天系統的麥克唐納,道格拉斯公司為了鑑定宇宙環境中的微生物而研製的。2023年正式應用於臨床微生物檢驗。2023年該系統由麥克唐納,道格拉斯公司轉讓給法國生物梅里埃集團。

全世界有4246家實驗室應用,國內使用者110臺。(2023年資料) 自2023年第一台自動化細菌分析儀器vitek-ams進入中國並成功使用。**7.8萬美元。

2.結構組成

vitek cc4自動鑑定系統由菌液接種、封閉裝置(此裝置分上下兩部分,下部分為真空室,上部是一熱切割器).讀數器、孵箱和電腦、印表機三部分組成。

(1)充液/封口部件這一部件分為上、下兩部分。上部為封口器並有切割作用,下部為真空充液接種裝置。將製備好菌懸液的試管和試卡用一彎形塑料管相連並置充液接種倉中,當接fill鈕時,即開始抽真空,真空形成後進氣閥開放,倉內形成負壓,菌液從試管通過彎形塑料管進入試卡內即完成接種,上部封口為一熱切割器,溫度可公升至200℃以上,完成按種的試卡可置熱切割器中,密閉並切割平整。

(2)孵箱/讀數器孵箱內有一直立圓形轉盤,每隔900置一卡片架,每個孵箱共可放4個卡片架,每乙個卡片架分別用 a、b、c、d標記,每—卡片架可放32張測試卡。孵箱直接由計算機控制,讀數器是665nm波長的光掃瞄器,每15min自動掃瞄一次,並將光訊號轉換為電訊號傳送至計算機。

(3)計算機、終端和鍵盤計算機就像整個系統的神經中樞,始終保持與孵箱/讀數器、印表機和終端的聯絡,控制孵箱溫度,自動定時讀數,收集記錄,儲存和分析資料。當卡片反應完成時,計算機可指示印表機自動列印報告。使用者可隨時從終端查詢試卡檢測結果,配有ims裝置的計算機還具有資料統計功能,該系統計算機還可同時帶動兩個孵箱/讀數器並可與自動免疫診斷系統——vidas聯用。

終端是由21cm彩色映象管組成。終端可提供人機對話並與各部件聯絡,當系統出現故障會自動報警。鍵盤為102標準鍵擻,通過鍵盤可建立適合各類實驗室的框架。

輸入指令或選單,控制系統的運動狀態,輸入各檢測樣本的流行病學資料。

(4)印表機印表機始終與計算機保持聯絡,接受計算機發出的命令,自動列印每一試卡的最終報告,包括實驗室保留的short report和發給臨床醫生的patient report,並自動列印系統出現的故障資料。

3.原理

(1)鑑定原理:

常規革蘭剛(陰)性板對各項生化反應結果(陰性或陽性)的判定是根據比色法的原理,將菌種接種到鑑定板後進行培養,由於細菌各自的酶系統不同,新陳代謝的產物也有所不同,而這些產物又具有不同的生化特性,因此各生化反應的顏色變化各不相同。儀器自動每隔1小時測定每—生化反應孔的透光度,當生長對照孔的透光度達到終點閾值時,指示已完成反應。由光電技術、電腦技術和細菌八進位制數碼鑑定相結合。

每個鑑定卡內含有30項生化反應,每3項為一組,各確立陽性反應值為1、2、4:如3項反應全部陽性,其組值為7;如第1、2項反應陽性,其組值為3;第1、3項反應陽性,其組值為5。30項生化反應可獲得10位數的生物數碼,在鑑定時有時還需外加補充試驗,共可獲得11位生物數碼,系統將其最後一次判讀的結果所得生物數碼與菌種資料庫標準菌生物模型相比較,得到鑑定值和鑑定結果,並自動列印出實驗報告和發給病人的病房報告。

(2)藥敏實驗原理

藥敏測試板(卡)的藥物敏感性試驗實質是微型化的肉湯稀釋試驗。應用光電比濁原理,根據不同的藥物對不同的菌最低抑菌濃度不同,每一種藥物一般選用3種不同藥物濃度,每一藥敏試卡可同時作10種藥物的mic(minimal inhibitory concentration)測定,經6小時孵育後,每隔一定時間自動測定小孔中細菌生長狀況,即可得到待測菌在各濃度的生長率。待檢菌斜率與陽性對照孔斜率之比值,經回歸分析得到mic值,並根據ncclls(美國國家臨床實驗室標準化委員會)標準獲得相應的s、i和r結果。

藥敏報告含mic值,敏感度,藥物一次劑量和在該劑量下的血清和尿液內最高藥物濃度。

4.主要操作步驟

(1)光電比濁儀

革蘭氏陽性菌配製相當0.5麥氏管菌懸液,革蘭氏陰性菌配製相當1麥氏管菌懸液、酵母菌配製相當2麥氏管菌懸液,厭氧菌配製相當大於2麥氏管菌懸液。

(2)菌液接種和封閉

(3)卡片裝入讀數器/孵箱。

(4)輸入病人人口統汁學資料。

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