微生物实验室的未来—订制的自动化

临床微生物实验室针对临床感染进行微生物学病原菌检测，为临床医生合理用药提供依据。是感染性疾病诊治、预后和防控的关键，也是抑制病原菌对抗菌药物耐药的重要环节。但是，由于目前微生物检测步骤繁多、过程复杂、需要大量人工操作及病原菌生长周期较长等原因，导致微生物检测报告时间（Turn-around time，TAT）相较其它检测所需时间较长。

通过提高自动化程度来加快微生物检测报告时间（TAT）和提高质量是一直以来的发展趋势，同时微生物实验室和临床人员对TAT和报告质量有着越来越高的要求。如何满足临床和社会的发展要求是对微生物实验室最大的挑战。

首先看一下微生物检测的一般步骤：

生物梅里埃针对微生物检测各个环节均提供相应的自动化设备及其配套产品，配合信息化产品全面打造微生物实验室自动化流水线系统。为不同需求的微生物实验室提供最佳整体解决方案。

标本采集

标本采集属于临床的工作，不发生在微生物检验室。但是对于后续的检测有一定的影响。对每个环节精益求精的提高才能实现最佳的自动化流水线。

针对血液、脑脊液等梅里埃提供需氧血瓶、厌氧血瓶、中和抗生素血瓶和儿童瓶等以全方位满足临床需求。针对其它标本（痰、尿、粪便、各种标本拭子等），绝大多数医院没有统一的标准，采集到标本后送到微生物实验室进行手工接种及其它操作。梅里埃提供标准化标本采集产品LBM以配合后续自动化接种设备。同时，LBM拥有多种型号以满足不同的标本和需求。比如针对不同部位采样设计的不同拭子、标准化尿杯、痰液化管、增菌转运培养基及血瓶报阳后血液转运管（上自动接种仪器）等。

标本接收

目前依然有很多微生物实验室在接受标本时采用手工录入及记录，大大影响工作效率并容易导致错误的出现。因此提高实验室信息化水平就格外重要，除了实现LIS“双向通讯”和“实验室内部编号条码打印”功能外，梅里埃独特的、专门为微生物实验室设计的微生物中间件系统—Myla极大地帮助实验室提高其自动化和信息化。此外，Myla全程参与检测的每个环节，为管理、优化检测流程，数据分析统计及报告发送等提供优质服务。LIS系统配合Myla达到检测全程条码化、无纸化。 

革兰染色/抗酸染色

微生物实验室有不少送检标本和所有报阳血瓶需要进行革兰染色。但是手工操作有诸多缺点比如：操作步骤繁多、染色质量不稳定、所需时间较长、染色效率较低及污染水槽等问题。全自动革兰染色仪PREVI Color Gram完美解决以上问题，只需手工涂片和载入玻片，便可获得高质量的染色结果，直接进行镜检。并且通过自动化的提升大大加快发送一级报告的时间，及时指导临床进行初步合理用药。

抗酸染色的意义在于快速定性痰标本，为临床带来有诸多益处：快速筛查、及时分流病人等。TB（结核病）的病原菌MTB（结核分枝杆菌）具有较强的传染性，可以通过微液滴传播，人工染色过程存在生物安全隐患。自动化抗酸染色设备RAL Stainer提供高质量的染色报告和生物安全性。

革兰染色和抗酸染色是实验室常见的操作环节，尤其是革兰染色。因此高质量的自动化染色仪就显得不可或缺。将其整合到微生物检测整体流水线中是高水平微生物实验室必需的一部分。

快速筛查

临床对于感染患者的治疗不是从拿到检测报告之后才开始的，医生会根据患者症状和自己的经验用药。这段时间的用药原则往往是全覆盖致病菌治疗，给患者带来一定的不良影响，比如耐药、副作用、高额治疗费用等。

因此快速地为临床医生指定方向就显得非常重要。以血流感染为例，全球脓毒症联盟（Global Sepsis Alliance）指出早期诊断和及时治疗是提高脓毒症存活率关键。发生感染性休克到开始有效抗生素治疗的时间越晚，患者死亡风险越高。Vidas免疫系统（独特的单人份试剂检测、全球最高装机量，40,000台）可在20分钟内通过检测PCT（降钙素原）的指标变化告知临床医生该患者是否是细菌感染，从而决定是否使用抗菌药物进行治疗。 

仅仅知道是否细菌感染还是不够，因为临床在无法得知具体的致病菌的情况下，依然无法精确使用抗菌药物。此时，另一款重磅产品一站式多重病原体检测系统—FilmArray为微生物实验室和临床带来新的鉴定途径。该自动化检测设备拥有四种鉴定测试条分别针对四种来源的标本。RP-呼吸道测试条，包含20种临床常见病原体靶标（17种病毒、3种细菌）；GI-胃肠道测试条，包含22种临床常见病原体靶标（13种细菌、5种病毒和5种寄生虫）；ME-脑膜炎测试条，包含15种临床常见病原体靶标（6种细菌、8种病毒和1种真菌）；BCID-血流感染测试条，包含27种临床常见病原体靶标（19种细菌、5种真菌和3种耐药基因）。只需要2分钟手工操作，此全自动化检测设备可在1小时内得到检测结果。临床可在1.5小时内得知患者感染的具体致病菌，极大的帮助临床选择更加合理的经验使用药物。微生物实验室可根据自身需要选择快速检测自动化设备，帮助临床及时合理用药、提高患者生存率。

接种/培养

针对血培养，市面上有不少自动化血培养系统，但是依然需要进行扫码、开门、置瓶、关门、报阳后取瓶等步骤，需要一定经验的操作人员才能完成，自动化程度依然不够。Virtuo的出现改变了这一切，它是世界上第一台全自动血培养仪，任何人均可操作血瓶上机、取瓶等，实现了真正一步血培养：零延迟上瓶、封闭式恒温培养、自动监测采血量、改进算法加快血培养报阳时间、自动吐出报阳血瓶并多种方式提醒、自动丢弃阴性瓶、全自动校准和质检等，提供7/24血培养服务。Virtuo全面提升了血培养环节的自动化程度，是微生物实验室整体流水线重要的一环。

针对平板接种、培养，这是微生物实验室操作最为繁琐的一个环节，包括标本处理、平板接种、贴标签、手写报告、复检鉴定号码等等。而结果往往出现不足比如：分纯质量不均一、漏种标本、平板标号错误、需要重复培养等。微生物标本前处理流水线系统WASPLab完美解决了此难题。搭配在标本采集时使用的标准化LBM产品自动化完成平板接种、孵育、平板观察等环节。

WASPLab主要由全自动化标本处理系统WASP、培养皿手动上载器（含平板存放桶）、传送轨道、配备图像系统的全自动孵育箱、平板集结器、手工操作台（查阅系统）、C-Tracer（标本追踪仪）、外围逻辑单元、服务器LIS连接、服务器硬件和中央处理系统等组成。整套流水线均可定制化搭配，从占地大小、摆放设计和功能选择等多方面满足不同实验室的特定需求。其中WASP可以加装抗生素纸片分配模块、全自动肉汤增菌模块、全自动染色前涂片模块等。平板传送轨道的长度和拐向有多种选择，更好地适应实验室布局等等。

WASPLab自动化流水线设备实现了接种、孵育等步骤的全自动化，只需将采样后的LBM放置WASP进样口，将待接种平板放置加载舱，点击“开始”即可自动完成所有后续开盖、取样、划线、贴标签、传送到孵育箱（之前经过图像系统进行“0”时拍照）、在操作台的电脑界面上选择阅读平板（内置机械手从孵育箱中取出相应平板放置平板集结器）等。设置简单、操作方便，极少手工操作，极大的提高了整个检测过程的自动化程度！

WASP是整条流水线设备的起始，是革命性的标本全自动处理系统，可以进行尿、液化痰、拭子、粪便、报阳血瓶等标本的接种。适用于任何规格的标本容器。WASP拥有智能化条形码扫描技术，不受容器形状和位置的影响；上机接种无需额外耗材；可设置多种接种方案，并可以根据用户需求订制划线图案；支持随机和连续标本进样，可以连接各种轨道，直接进样无需暂停系统运行；自动更换接种环和其他工具，减少用户的手工操作，确保长时间自动运行；旋转式平板加载舱可搭载9种不同平板，最大容量378块平板，延长自动化运转时间；侧标签模块提供了数码分析系统观察溶血环和菌落颜色变化的清晰视野等。 

完成平板接种后，通过轨道进入图像采集工作站。在进入孵育箱前，首先采集标本的原始图像记录为零时图像，然后根据用户自定义的孵育时间将每块平板单独取出并扫描拍摄记录其生长情况，然后再放置回孵育箱直至孵育周期结束。中央服务器可以记录、压缩并储存每一张扫描的平板图像。并且程序会自动提醒阳性生长结果。

图像采集后平板会进入孵育箱进行培养，WASPLab提供了2种规格的孵育箱供实验室选择，更加灵活、更好适应实验室需求。单门孵育箱，容纳854块平板；双门孵育箱，容纳1708块平板。每块平板都是单独放置以便进行快速访问，并确保孵育环境的均一性。在孵育前自动颠倒平板，以防止盖子上的冷凝水滴落到培养基上造成污染。每个单独的平板架都具有良好的空气流动和热传导，从而保证平板可以立刻达到合适的孵育温度和气体环境。孵育箱预设温度的范围很宽：4℃-40℃，保证不同需求的设定。

操作人员在工作站通过电脑操作界面来选择目标平板。基于WEB图像处理技术，设计的一款友好、直观的操作界面，为操作人员进行分析和审查提供高分辨率的平板图像。操作人员不需打开平板盖进行肉眼观察，改为在操作界面上阅读高清平板图像。减少手工多次拿取平板，并可放大图像以检出小于0.1 mm的菌落。用户可以便捷地阅读平板孵育结果，并共享给实验室主管，以及确认是否需要将平板传送到标本堆叠站进行下一步的实验或直接废弃。并可在符合人体工程学的操作台上进行标本的手工操作：接种、读取平板、挑选菌落等。

当孵育完成，报阴平板直接自动丢弃，无需人工操作。操作人员审查好平板的数码图像后，报阳平板将自动从孵育箱中卸载，并由传送带运送至标本堆叠站。非常方便地取出平板，并在工作台上配合C-Tracer进行鉴定药敏工作。

当然，整个监测过程中需要WASPLab和LIS系统保持单向或双向通讯。

WASPLab标本前处理流水线的运用大幅提升微生物检测过程中的接种、培养、平板阅读等环节的自动化能力。将原来最为复杂的手工操作环节变为高度自动化流程。是提升微生物实验室自动化流程中最为重要、也最为困难的环节。

鉴定/药敏

目前国内较大型的三甲医院基本上以使用全自动鉴定、药敏检测设备为主，辅以半自动和手工检测。但依然有不少二级医院和三乙医院采用半自动甚至手工鉴定、药敏方法。梅里埃拥有各种自动化程度产品，比如高智能全自动微生物鉴定及药敏系统VITEK 2和VITEK 2 Compact；全自动快速微生物检测系统VITEK MS；半自动细菌鉴定/药物敏感试验系统ATB；手工操作的E-test系列等。满足不同实验室的需求，并且搭配使用以覆盖全致病菌的检测。

一般来说，所有的鉴定、药敏检测设备均独立存在。操作人员需要分别进行上机前准备和信息录入。Myla系统将鉴定和药敏环节整合为一体，一次扫码即可完成MS鉴定和VITEK药敏两个环节的信息录入，并且自动将鉴定结果发送到VITEK设备。进一步提高此环节的自动化水平。

此外，中国卡针对中国实际临床需要设计药敏药物覆盖，可减少额外手工贴纸片等环节。亦在一定程度上减少实验室手工操作、提高自动化程度。

信息化

自动化的进程往往离不开信息化，微生物实验室已有的LIS系统需要承担很多功能，但往往力不从心。为此梅里埃专门设计了一款微生物中间件系统Myla。

Myla创造无纸化作业环境，实现检测结果溯源性，并且整合自动化仪器系统，建立标准工作流程，实现了实时与临床互动与信息传播，重要结果远程警报与提示等，不仅是操作人员简化流程，也是管理人员得力的检测管理助手。

特别需要提出的是Myla提升了微生物实验室数据管理与统计分析能力。不仅有助于临床感染性疾病的合理用药，也为临床医生、检验科医师和医院管理人员提供更高的纬度去了解和管理全院感染性疾病。作为微生物实验室全面自动化的核心环节，Myla将引领微生物行业进入数字信息化时代。

微生物实验室信息化系统比较分析

LIS注重结果报告，MYLA更注重微生物检验的操作流程。LIS系统与MYLA互补，联合在一起即可达到微生物实验室全方位的信息化。

由于微生物实验室操作步骤繁多，并且几乎每个环节均需手工操作。因此微生物流水线不像生化、免疫流水线那样达到极高的自动化水平。但针对每个检测环节已经有了相应的自动化监测设备，如何优化、整合已有自动化设备是微生物实验室实现全面自动化流水线的重点。梅里埃自动化检测设备全线覆盖微生物检测每个环节，微生物实验室可根据自身需要的现状选择相应的检测设备。并通过实验室流程优化和微生物中间件系统Myla，将所有检测设备有机整合到一起，完成微生物实验室自动化流水线的建设。

相信在未来会有更加先进的自动化监测设备不断出现，打通不同检测环节之间的隔离，结合微生物实验室的具体需求定制化设计，最终实现微生物检测全面自动化。

 梅里埃诊断产品（上海）有限公司