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Sommario:
1.Introduzione: ... 2
1.1 L’automatizzazione nel laboratorio di microbiologia clinica: ... 2
1.2 Impedimenti storici all’automatizzazione nel laboratorio di microbiologia: ... 4
1.3 Verso l’automatizzazione: ... 5
1.4 Innovazioni tecnologiche che hanno permesso l’automatizzazione: ... 8
1.5 Requisiti per l'automazione: ... 9
1.6 Strumenti per la processazione dei campioni: ... 10
1.6.1 Innova processor: ... 10
1.6.2 inocuLA FA/MI (BD Kiestra): ... 11
1.6.3 Previ isola (Biomerieux): ... 12
1.6.4 WASP (Copan Diagnostics): ... 14
1.7 Sistemi di automazione totale (TLA):... 17
1.7.1 Kiestra TLA (BD Kiestra): ... 18
1.7.2 FMLA (Biomerieux): ... 19
1.7.3 WASP lab: ... 20
1.8 Quale sistema scegliere? ... 21
2. Obiettivo: ... 24
3. Materiale e metodi: ... 25
3.1 Tamponi in fase liquida (LBM): ... 25
3.2 Seminatore WASP: ... 30
3.3 WASP-LAB: ... 33
3.3.1 Flusso di lavoro wasplab webapp: ... 33
3.4 Prototipo per l’automazione della lettura: ... 47
3.5 Sistema Mercurio: ... 47
4.Risultati: ... 48
4.1 Valutazione della riorganizzazione gestionale per favorire il passaggio al TLA: ... 48
4.2 Valutazione prototipo per la lettura automatizzata: ... 56
5. Conclusioni: ... 61
6. Bibliografia: ... 64
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1.Introduzione:
1.1 L’automatizzazione nel laboratorio di microbiologia clinica:
Il concetto di automazione di laboratorio è stato originariamente sviluppato in Giappone ed ha ottenuto una crescente popolarità negli altri paesi nei primi anni ‘90.
L'automazione è un processo personalizzabile che può variare dall'automazione di pochi passi del percorso analitico ad un quadro di automazione totale di laboratorio (TLA) (1).
Secondo la definizione di Hawker et al, (2) la TLA può essere considerata il più alto grado di automazione di laboratorio.
Se già prima del 2000 la maggior parte degli ospedali giapponesi possedeva installazioni TLA (4), negli anni successivi un numero crescente di laboratori clinici in tutto il mondo si è convertito al TLA per affrontare carichi di lavoro crescenti, migliorare la qualità e ridurre i costi. Secondo il rapporto di Washington G2, il 17% dei laboratori statunitensi è passato all’organizzazione in TLA entro la fine del 2005 (1). Il numero di installazioni è cresciuto in modo esponenziale negli anni successivi con nuovi modelli di TLA che comprendono praticamente tutte le aree di medicina di laboratorio, annunciando così una nuova era per l'automazione (3,4).
I vantaggi che hanno portato alla grande diffusione della TLA sono la possibilità di automatizzare compiti manuali ripetitivi, la riduzione del rischio dell’operatore e la notevole riduzione della probabilità di errore. Inoltre l'automazione è stata efficace per aumentare la produttività, ridurre i tempi e ridurre i costi in termini di risorse (materiali
e umane).
Infine da un punto di vista di efficienza sanitaria (4) alcuni aspetti supportano la
3 maggiore domanda di automazione di laboratorio in tutto il mondo, (5,6) tra questi le politiche per la riduzione degli errori medici e il miglioramento del trattamento dei pazienti; infatti i laboratori clinici generano fino dal 60% al 70% delle informazioni utilizzate da parte dei medici per prendere importanti decisioni che ricadono sulla durata del ricovero. Quindi la trasmissione tempestiva di dati di laboratorio è associata a diagnosi precoce, trattamento precoce, miglioramento dello stato di salute, riduzione del tempo di ricovero, minore rischio di infezioni nosocomiali e concomitante riduzione delle spese sanitarie generali. I vantaggi dell'automazione di laboratorio possono essere così riassunti come un miglioramento generale del servizio offerto ai pazienti (1).
Sebbene l'automazione abbia ottenuto una vasta diffusione in determinate aree di medicina di laboratorio, in particolare in chimica clinica, immunochimica e ematologia, la sua diffusione nella microbiologia clinica è andata molto più lentamente (7). Molti fattori reali o percepiti hanno fatto subire all’automatizzazione in microbiologia una battuta d’arresto.
La microbiologia clinica, infatti, sembrava essere esclusa da questa tendenza di automatizzazione. Sebbene il monitoraggio continuo dell’emocoltura, l’identificazione delle colonie e i test di suscettibilità automatizzati fossero già ampiamente diffusi, la processazione del campione e l’elaborazione dei risultati rimanevano affidati a tecniche manuali che hanno subito negli anni ben poche modifiche.
Negli ultimi anni però un'ondata di automazione è arrivata anche nei laboratori di microbiologia con un cambiamento che è stato più rapido di quanto la maggior parte dei laboratori si aspettasse. Va tenuto in considerazione che i cambiamenti associati all’implementazione dell’automatizzazione in microbiologia hanno avuto conseguenze
4 sulla gestione del laboratorio: dal flusso di lavoro all’architettura del laboratorio fino alla gestione delle finanze (8).
1.2 Impedimenti storici all’automatizzazione nel laboratorio di microbiologia:
I fattori che hanno portato ad avere una battuta d’arresto nell’automazione del laboratorio di microbiologia clinica sono riconducibili essenzialmente a:
a) La complessità del settore
b) Riproduzione della capacità critica del dirigente specializzato
c) Costi elevati
d) Spazzi ridotti nei laboratori
La complessità del settore:
questa è relativa alla grande varietà di campioni che arrivano in laboratorio (tamponi ma anche cateteri, protesi, biopsie, liquidi, espettorati) con contenitori di trasporto, il più delle volte, variabili a seconda della provenienza. Un’ ulteriore aspetto della complessità microbiologica è la variabilità dei microrganismi che vengono ricercati nel campione e che pertanto necessitano di specifiche condizioni di crescita, inoltre i campioni possono necessitare di un pre-trattamento (concentrazione, arricchimento, sonicazione, decontaminazione) prima di essere seminati o seminati direttamente, infine il tipo di semina (a conta o per isolamento) e la quantità di campione seminato sono anche questi fattori che apportano una notevole variabilità alla fase pre-analitica.
Riproduzione della capacità critica del dirigente specializzato:
La percezione che i macchinari non possano avere le capacità decisionali necessarie per valutare campioni di microbiologia è persistente. In particolare, l'osservazione umana
5 della piastra e la valutazione con una visione di insieme critica del campione è considerata indispensabile e insostituibile. La flessibilità della mente umana è una caratteristica necessaria per la contestualizzazione della crescita di un determinato batterio in un determinato campione in uno specifico paziente, insostituibile dalla programmabilità della macchina.
Costi elevati:
Il numero di campioni analizzato in microbiologia è più ridotto se lo si confronta con i numeri sostenuti dal laboratorio di chimica clinica, questo rende l’automatizzazione apparentemente meno attraente per la microbiologia e più giustificata, perché sostenibile e ammortizzabile, per la biochimica clinica.
Spazzi ridotti:
Molti laboratori di microbiologia, costruiti in base al flusso di lavoro degli anni passati risultano piccoli, privi di “open space”, per installarvi l’attrezzatura necessaria per l’automatizzazione(9).
1.3 Verso l’automatizzazione:
Molti fattori hanno contribuito a far cambiare atteggiamento a proposito dell’automazione nella microbiologia clinica, tra questi la carenza di personale addestrato, la crescente domanda (un aumento dal 10 al 15% annuo) e la richiesta di migliorare la qualità ed ottenere risultati tempestivi (9).
La crescente domanda è determinata in gran parte da una popolazione che invecchia ma anche da innovazioni mediche che contribuiscono ad aumentare le aspettative di vita. Ad esempio sempre più pazienti sono portatori di dispositivi che si possono
6 infettare, inoltre iniziative di screening del paziente per una maggiore vigilanza volta all’isolamento di colonizzati da batteri MDR, per prevenirne la diffusione nell'ambiente sanitario sono fattori che, pur aumentando la qualità dell'assistenza sanitaria, contribuiscono ad aumentare la domanda al laboratorio, nonostante la continua mancanze di manodopera. Quindi si deve gestire un sempre crescente numero di esami con personale specializzato che tende a diminuire (11).
I laboratori h24, che si stanno sempre più diffondendo, per far fronte alla crescente domanda, divengono di difficile gestione a causa dello scarso personale a disposizione per coprire i turni lavorativi (10).
Il vantaggio dell'automazione in una mancanza di manodopera è quello di utilizzare le competenze dei professionisti del laboratorio dove sono più necessarie e di automatizzare i compiti che sono ripetitivi e non richiedono l’impiego di un professionista addestrato. Ad esempio, un laboratorio può scegliere di acquistare un sistema automatizzato per la semina e lo screening di campioni di urina, il tempo così risparmiato per la semina può essere impiegato in altro modo dal personale tecnico che potrà svolgere anche attività meno ripetitive e il tempo risparmiato dal dirigente per esaminare campioni negativi di urina potrà essere dedicato alla cura di campioni provenienti da pazienti “critici”, in questo modo si standardizza la semina e la soglia per la valutazione della negatività nel campione delle urine e si offre una maggiore cura nella gestione di campioni di pazienti critici.
Per quanto riguarda l’insistente richiesta di abbattere i tempi di refertazione, diversi studi hanno valutato l'impatto clinico di una più rapida risposta microbiologica, Kerremans et al. (12) hanno valutato l'impatto della riduzione dei tempi di refertazione
7 sulla messa a punto della terapia antibiotica. Su un campione di 1,498 pazienti con emocolture positive 752 campioni sono stati processati utilizzando il percorso standard con subcolture da flacone positivo e identificazione con sistema Vitek (bioMérieux). Sui restanti 746 campioni i test di identificazione e di suscettibilità sono stati eseguiti direttamente da emocoltura positiva utilizzando il sistema Vitek 2 (bioMérieux). Lo studio ha riscontrato una riduzione media di 13 h per l'identificazione e 20 h per gli antibiogrammi. Tale riduzione dei tempi ha portato ad una più rapida e mirata modifica della terapia antibiotica con una riduzione delle dosi di antibiotici utilizzati (13).
In una recente rassegna di Livermore e Wain (14), gli autori hanno stabilito che nel Regno Unito solo il 3% delle infezioni respiratorie comunitarie e circa il 50% delle cistiti è guidata dai risultati del laboratorio (14) a causa della lentezza della batteriologia, infatti nei pazienti con polmonite è fondamentale ricevere opportuni antibiotici entro la prima ora per la prognosi. Quando la terapia antibiotica empirica non è appropriata, la mortalità può aumentare a ogni ora di ritardo (14-15). Inoltrei “ritardi microbiologici”
portano a un sovradosaggio empirico di antibiotici con un conseguente pericolo di diffusione dell’antibiotico resistenza (16).
Un altro aspetto da tenere in considerazione è la tracciabilità per i test di laboratorio, I processori di campionamento automatici e le soluzioni TLA forniscono una tracciabilità molto maggiore rispetto a quando vengono eseguiti gli stessi test in modo manuale (9).
Inoltre si può far fronte a problemi quali i tempi di lettura che non subiscono ritardi a causa del giorno festivo settimanale, infatti grazie a fotografie istantanee a tempo predefinito il sistema TLA offre un valido aiuto nella standardizzazione dei tempi di lettura (10).
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1.4 Innovazioni tecnologiche che hanno permesso l’automatizzazione:
Tra le principali tecnologie che hanno permesso o permetteranno il passaggio alla totale automatizzazione del laboratorio (TLA) sicuramente sono da ricordare i tamponi con soluzione di trasporto liquida e l’utilizzo della spettrometria di massa (MALDI-TOF) per l’identificazione dei batteri, che hanno iniziato a semplificare il processo permettendo una maggiore standardizzazione. Questo associato all’avvento di immagini digitali ad altissima definizione ed all’evoluzione della robotica ha permesso alla microbiologia di muovere i primi passi verso l’automatizzazione.
Tra i vantaggi del tampone in fase liquida sicuramente il significativo aumento del rilascio di organismi vitali dal tampone, che si traduce in una maggiore sensibilità per la rilevazione di microrganismi (12). E’ anche importante notare che il campione non è associato con il tampone ma con la fase liquida del dispositivo di trasporto il che consente di inocularlo grazie a processori automatici che prelevano direttamente un’
aliquota della fase liquida.
Una seconda innovazione tecnica che ha spinto i laboratori all'automazione è la spettrometria di massa (MALDI-TOF) che ha rivoluzionato l'identificazione microbica fornendo un metodo economico e standardizzato. La tecnologia offre un'identificazione precisa, rapida e poco costosa dei microrganismi isolati da campione clinico. La spettrometria di massa (MALDI-TOF) è molto adattabile all'automazione perché relativamente semplice, non cambia in base all'organismo ed è riproducibile e può essere eseguita da un numero ridotto di personale e non necessariamente specializzato (9).
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1.5 Requisiti per l'automazione:
Per avere successo l'automazione è necessario che sia flessibile per far fronte ai problemi di diversità dei campioni e adattarsi il più possibile alla mentalità umana. La flessibilità viene garantita da un'architettura aperta ed espandibile che può essere adattata allo spazio disponibile di un laboratorio, Inoltre la flessibilità è espressa anche in termini di compatibilità di elementi di diversi produttori così che il laboratorio possa scegliere tra i diversi prodotti a seconda delle esigenze. È importante apprezzare che l'automazione non elimina il potere decisionale del dirigente, piuttosto lo mette nelle condizioni di esercitare la sua capacità decisionale in maniera più serena a fronte di una standardizzazione nel trattamento a monte del campione.
Per le soluzioni di automatizzazione totale (TLA) il laboratorio di microbiologia deve inevitabilmente accettare solo tamponi in fase liquida per permettere le operazioni di semina, nel caso in cui il laboratorio non sia disposto o non possa passare alle fase liquida i sistemi automatizzati grazie alla loro compartimentalizzazione consentono di eludere la semina automatica nei loro sistemi.
Analizzando le attuali opzioni disponibili per l'automazione nei laboratori di microbiologia, possiamo dividerle in:
-Sistemi di automazione totale (TLA)
-Strumenti per la processazione, quest’ultimi sono strumenti per l'inoculazione, la subcultura delle culture in brodo, lo striscio su vetrino, l'etichettatura di vetrini e piastre.
I sistemi di automatizzazione totale comprendono generalmente le funzioni dei processori di campioni e aggiungono moduli per ottenere diversi gradi di automazione totale di microbiologia.
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1.6 Strumenti per la processazione dei campioni:
la prima generazione di seminatori automatici è stata sviluppata più di 20 anni fa.
Tuttavia, il livello di automazione era ancora limitato e gli strumenti automatici di inoculazione inizialmente disponibili, come l'InocuLAB (Dynacon), avevano un‘
interfaccia informatica unidirezionale ed erano in grado di seminare solo campioni provenienti da contenitore sterile per urine con una capacità limitata di 80 piastre all’ora. Sebbene le sue prestazioni in termini di velocità e funzionalità fossero limitate, è stato dimostrato che InocuLAB presentava una riproducibilità notevolmente superiore rispetto alla semina manuale con un complessivo risparmio temporale del 28% (17).
La generazione attuale di processori di campioni è molto più funzionale rispetto a l'inocuLAB. I quattro processori attualmente disponibili sono (elencati in ordine alfabetico) the Innova processor (BD diagnostics), inocuLA FA/MI (BD Kiestra), Previ Isola (BioMérieux) e WASP (Copan Diagnostics).
1.6.1 Innova processor:
Lo strumento Innova dispone di 5 cassetti, ciascuno contiene 40 campioni per una
capacità massima di 200
campioni incubati. Possono essere caricate diverse piastre (comprese bi-plates) in ogni stacker, o tutti gli stackers possono contenere lo stesso tipo di piastre o piastre diverse.
Innova include una libreria completa di tipi di semine; le piastre seminate vengono espulse in un carosello di uscita (5 stackers) e possono essere organizzate in uscita in gruppi in modo che non sia necessario ordinarle dopo l’incubazione. L'Innova utilizza anse da 1-10-30 μl riutilizzabili. Non sono necessarie forniture usa e getta per la semina
11 ed ha una capacità di 180 piastre /h. è fornito di un agitatore di rack e non di agitatore per singolo campione. (Fig 1).
Fig 1: innova processor (BD diagnotics)
1.6.2 inocuLA FA/MI (BD Kiestra):
Nel processore InoqulA FA/MI la semina viene eseguita con biglie magnetiche, in tempi sorprendenti; 400 piastre all’ora (è il seminatore che gestisce il maggior numero di campioni). Possono essere caricati diversi agar (compresi bi-plates). Le piastre seminate possono essere incubate in 4 diversi incubatori con diverse atmosfere. La sezione di interazione manuale dello strumento InoqulA FA/MI consente la semina manuale di campioni non in fase liquida, come punte di catetere e biopsie, i quali una volta seminati
12 seguono lo stesso procedimento degli altri campioni seminati automaticamente. Per ciascun campione in fase liquida è necessaria una pipetta usa e getta (Fig.2).
Diversi studi hanno valutato le performance di InocuLA rispetto alla semina manuale ed hanno riportato tutti gli stessi risultati osservando un maggior numero di colonie isolate e maggiore riproducibilità nelle piastre seminate con inocuLA rispetto alla semina manuale (18; 19).
Fig2. InoqulA FA/MI (BD Kiestra)
1.6.3 Previ isola (Biomerieux):
Previ isola dispone di 5 racks di dimensioni diverse, consentendo così di poter seminare campioni contenuti in contenitori con 5 diametri diversi. Tutti i campioni devono essere stappati prima di essere inseriti nello strumento. Ci sono 5 cassetti con una capacità ciascuno di 30 piastre (150 piastre totali). Possono essere caricati diversi tipi di piastre, incluse bi-plates. Le piastre seminate vengono espulse in un cassetto di uscita (3 pile,
13 30 piastre ciascuna) e possono essere organizzate in gruppi in modo che non sia richiesta alcuna manodopera per riordinare i campioni dopo la semina. Possono essere inoculati due diversi volumi del campione in base ai protocolli di semina, vi è una solo opzione di semina, circolare, eseguita da un pettine. Per ciascun campione è necessaria una pipetta usa e getta. La capacità massima è di 180 piastre/ h. L’apparecchio non dispone di nessun agitatore automatico del campione (fig 3).
Sono stati condotti studi di valutazione della prestazione di inoculazione dello strumento Previ Isola. Chapin et al. hanno mostrato sia una riduzione del 54% dei tempi di semina dello strumento rispetto alla semina manuale sia una migliore capacità di isolare stipiti diversi in campioni polimicrobici (20).
Fig. 3: Previ isola (Biomerieux)
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1.6.4 WASP (Copan Diagnostics):
Il processore WASP utilizza pallet di diverse dimensioni per contenitori di campioni con diversi diametri. Presenta uno “stappatore” universale che stappa e ritappa contenitori di dimensioni diverse senza alcuna regolazione manuale. Ci sono 9 stackers con una capacità totale da 342 a 370 piastre (tra cui bi-plates). Ogni stacker può contenere un solo tipo di terreno o più tipi diversi con una capacità di 180 piastre/h. WASP utilizza due braccia robotizzate TOSHIBA che spostano campioni e piastre. Il sistema comprende un’ ampia scelta di modalità di semina a seconda dei protocolli, le piastre seminate possono essere organizzate in gruppi in modo da non doverle ordinare dopo la semina.
WASP utilizza anse riutilizzabili, grazie alla flambatura automatica, da 1, 10 e 30 μl. Non sono quindi necessarie forniture usa e getta( Fig.4). Un elemento opzionabile che può essere aggiunto permette l’esecuzione di strisci su vetrino.
Bourbeau e Swartz hanno valutato le performance di WASP (21) ed hanno dimostrato che la semina di campioni di urina operata da WASP è altamente riproducibile.Jones et al. hanno dimostrato una maggiore capacità nella rilevazione della colonizzazione nasale da Staphylococcus aureus usando Wasp come seminatore rispetto a gli stessi campioni seminati a mano.(22).
I fattori da prendere in considerazione nella scelta di uno strumento per la processazione dei campioni sono stati esaminati da Greub e Prod'hom (23). Essi suggeriscono di tenere in considerazione: la precisione, le capacità, il supporto tecnico del costruttore, la flessibilità (tipi di campioni, velocità media, protocolli di semina,
15 capacità di interfacciarsi con altri sistemi informatici di laboratorio ,LIS,) e costi (costi iniziali, costi per eventuali forniture usa e getta).
I sistemi di semina attualmente disponibili sul mercato, come visto, differiscono per diversi aspetti (riassunti in tabella1). Una delle principali differenze tra WASP, Previ- Isola, Innova e InoquLa è il metodo utilizzato per seminare il campione (anse WASP;
pettini Previ-isola e biglie inocuLa). Tali differenti metodi portano a semine diverse (il pettine usato da Previ-Isola non consente la semina quantitativa classica, ma fornisce
piuttosto una semina semi-quantitativa circolare (Fig8).
Tab 1: confrontro tra i quattro seminatori automatici ad oggi sul mercato
WASP Previ-Isola Innova InoquLa-FLA
Società (paese) Copan (Italia) BioMerieux (Francia)
Becton-
Dickinson (USA)
KIESTRA (Paesi Bassi)
Dispositivo per
semina ansa pettine ansa Biglie
magnetiche
Tipo di semina
Quattro quadranti, striature singole, bi-plate, ecc.
Inoculazione circolare
(semicircolare per bi-plate)
Quattro quadranti, striature singole, bi-plate, ecc.
Quattro quadranti, striature singole, bi-plate, ecc.
dispositivi indispensabili
Anse
riutilizzabili
Pettini monouso pipette monouso
Anse
riutilizzabili, pipette usa e getta
Biglie riutilizzabili, punte pipette smontabili Capacità di
carico delle piastre
Nove silos(~
350 piastre agar)
Cinque silos (270 piastre agar)
Sei silos (270 piastre agar)
Sei tamponi (720 piastre agar) Capacità di
carico dei campioni
72 tamponi 114 campioni 200 campioni
(su 5 cassetti) N / A Produttività
(piastre / h) 180 piastre/ h 180 piastre / h 180 piastre / h 400 piastre/ h Stappo e ritappo Automatica Manuale Automatica Automatica Agitazione /
centrifugazione
Agitazione automatica
Nessun agitazione / centrifugazione automatica
Agitazione automatica per reck
Agitazione automatica, per campione
16 Fig8: Piastre seminate con (a) Previ‐Isola, (b) WASP, (c) InoquLa, e (d)manualmente. Si noti che generalmente sono state ottenute colonie isolate, anche se sono state testate inoculi elevati (circa 106 batteri / ml). L'uso del pettine Previ-Isola porta ad una semina semiquantitative circolare (a), mentre, con WASP e Inoqula, si ottengono semine ad alberello (Rice and Baruch, 109th ASM, 2009, Poster C064; Sturm et al., 20th ECCMID, 2010, Poster 1766).
Diversi studi hanno messo in evidenza che la riproducibilità della semina automatizzata è superiore rispetto alla semina manuale (17,18). Inoltre, in questi studi è stato dimostrato che il numero di colonie isolate è molto più elevato con Previ-Isola e WASP rispetto alla semina manuale, sebbene non siano disponibili dati per il sistema KIESTRA, sembra che l'uso di biglie magnetiche porti ad un’ efficiente isolamento delle colonie (Fig. 2c) rispetto a quanto viene ottenuto manualmente (Fig. 2d).
17 Altre importanti differenze tra i diversi sistemi sono le prestazioni misurate in piastre seminate in un’ora e la robustezza del sistema robotico.
1.7 Sistemi di automazione totale (TLA):
Attualmente esistono 3 soluzioni TLA per la microbiologia in uso o in sviluppo: Kiestra TLA (BD Kistra), FMLA (bioMérieux) WASPLab (Copan Diagnostics). Elementi comuni si ritrovano in tutti i sistemi: nastri trasportatori dal seminatore all’incubatore e dall’incubatore alla stazione fotografica, fotocamere digitali per ottenere immagini della piastra ad intervalli specificati, incubatori automatici, stazioni di lettura digitali e software per facilitare i processi di selezionamento. Si utilizzano, invece, processori diversi per la parte robotica, per la gestione della piastra e per l’elaborazione dei risultati. Uno dei primi vantaggi della lavorazione con sistemi TLA, oltre alla standardizzazione nei tempi di incubazione del campione, è sicuramente la gestione di un numero più limitato di piastre infatti i negativi vengono automaticamente scartati dalla macchina mentre le piastre che dopo la lettura necessitano di esami aggiuntivi vengono selezionate e fatte uscire, in questo modo l’operatore non si trova a dover gestire pile di piastre ma un numero più limitato di campioni positivi. Inoltre la memoria dello strumento permette di richiamare immagini sia di campioni già letti (sia positivi che negativi) o immagini di campioni in incubazione, in modo da poter avere sempre il controllo della crescita anche a tempi più ridotti rispetto ai protocolli di incubazione.
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1.7.1 Kiestra TLA (BD Kiestra):
Installato per la prima volta in un laboratorio di microbiologia clinica nel 2006, presenta un totale di 38 installazioni (fig.5).
Il sistema Kiestra TLA è costituito da moduli distinti e collegati tra loro da un sistema di nastri di trasporto, i moduli possono essere combinati in vari modi per creare il sistema completo TLA. Questi moduli comprendono InoqulA TLAsystems, gli incubatori ReadA con apparecchiature per le immagini digitali e gli ergonomici workstations. L'architettura aperta del sistema Kiestra TLA consente ai laboratori di utilizzare diversi numeri di incubatori ReadA (CO2 o non-CO2) e strumenti InoqulA, a seconda del carico complessivo di lavoro di laboratorio. I futuri miglioramenti pianificati dal sistema Kiestra TLA includono strumenti per automatizzare l'identificazione e le prove di suscettibilità antimicrobica mediante il picking automatico della colonia da parte del sistema di automazione lab Maldi-tof, combinata con MALDI Biotyper di Bruker.
Nel valutare l'impatto di Kiestra TLA nel loro laboratorio, Bentley et al. hanno riportato una riduzione del tempo di processazione del campione e un aumento dell'indice di produzione di laboratorio (LPI) (numero di campioni / membri del personale / giorno) da 37,35 prima di Kiestra a 75,90 dopo l'installazione di Kiestra (22). In un altro laboratorio, Humphrey et al. hanno segnalato un aumento di 2,6 volte nel loro LPI dopo l'introduzione del sistema Kiestra TLA (23).
19 Fig.5 Kiestra TLA
1.7.2 FMLA (Biomerieux):
Il sistema FMLA comprende il seminatore automatico Previ isola e il sistema di incubazione (SIS), collegati insieme da un trasportatore tracking system, SIS è disponibile in atmosfere di CO2 e non CO2, include poi analizzatori di immagini (fig.6).
Un componente chiave del sistema FMLA è il software Myla, che collega i componenti FMLA, integrando vari sistemi informatici e strumenti di microbiologia. Un obiettivo finale di bioMérieux è quello di integrare Vitek MS (strumento MALDI-TOF) nel sistema FMLA, automatizzando la preparazione delle colonie / sospensioni necessarie per il test di sensibilità antimicrobica e il Vitek MS.
20 Fig.6 FMLA Biomerieux
1.7.3 WASP lab:
WASPLab è stato installato per la prima volta in un laboratorio clinico nel 2012 (Fig. 7). I componenti del sistema WASPLab includono WASP come seminatore automatico, incubatori a CO2 e non-CO2. Tutti gli elementi sono collegati tra loro da un nastro trasportatore. Come gli incubatori FMLA e il ReadA, il WASPLab dispone di incubatori che assegnano a ciascuna piastra un indirizzo e uno scaffale univoco. Così che ogni piastra ha una posizione individuale, e il dirigente che utilizza il sistema può richiedere allo strumento di estrarre la piastra per una revisione manuale, operazione che avviene in tempo breve, con poco ritardo. Ogni incubatore include anche una stazione di acquisizione di immagini che cattura immagini utilizzando diverse sorgenti luminose e ad una varietà di angolature a intervalli di tempo programmabili.
21 Le piastre con crescita significativa possono essere ricaricate sul WASPLab, dove è possibile eseguire l'inoculazione automatizzata del brodo e l'erogazione di disco Kirby- Bauer.
Fig 7: Wasp Lab Copan diagnostics
1.8 Quale sistema scegliere?
La sfida per i batteriologi clinici è determinare quale sia il sistema automatico ideale per il proprio laboratorio. Infatti, saranno preferite soluzioni diverse, in base al numero e alla varietà dei campioni e ai tipi di campione che verranno trattati con il sistema automatizzato. La scelta finale è resa difficile anche dal fatto che questi sistemi automatizzati non possono essere facilmente testati in loco prima della decisione finale, a causa dell’ingombro della strumentazione e della complessità dei collegamenti informatici tra sistema informatico del laboratorio e lo strumento.
22 La scelta dello strumento ideale è anche fortemente dipendente dalle caratteristiche del laboratorio e dall'uso previsto dell'automazione. Per esempio, alcuni grandi laboratori intendono utilizzare l'automazione solo per le urine, in questa situazione specifica i costi dei materiali di consumo e le prestazioni (numero di piastre all'ora) rappresentano i principali parametri per la decisione. Al contrario, quando un laboratorio intende automatizzare la maggior parte dei campioni, la complessità decisionale aumenta notevolmente. Se il laboratorio riceve campioni di scarsa diversità e utilizza un basso numero di protocolli i vincoli sulla scelta dello strumento saranno inferiori a quelli in un ospedale universitario, dove vengono trattati campioni molto diversi. Questa diversità di campioni introduce un vincolo sullo strumento, che deve ospitare una grande varietà di contenitori. Tuttavia, un parametro ancora più importante della diversità dei campioni è la proporzione di campioni ottenuti in un formato liquido, facilmente elaborabili con tutti gli strumenti automatizzati e la percentuale di feci, espettorati, lavaggi broncoalveolari, broncoaspirati e urine per i quali le soluzioni sono chiaramente diverse da un produttore all'altro. Inoltre, si dovrebbe essere consapevoli che non tutti i campioni saranno idonei per l'automazione e che pertanto verranno seminati manualmente (liquor, cateteri, protesi articolari, valvole protesiche e protesi vascolari.
Inoltre, anche per alcuni campioni di scarso volume sarà preferibile la manipolazione manuale).
La varietà dei protocolli utilizzati quotidianamente in un determinato laboratorio influirà anche essa sulla scelta finale di un sistema automatizzato, in quanto alcuni sistemi automatizzati, come WASP, forniscono ben nove stakers di agar, mentre sono attualmente solo cinque in Previ-Isola. Tuttavia, questo parametro non è fondamentale, in quanto dovrebbe essere combinato con il numero di piastre seminate per ora. Infatti,
23 se la capacità di un sistema con molti stakers non è sufficiente, possono essere utilizzati due strumenti automatici di semina, il che raddoppierà il numero di protocolli mantenendo una prestazione, in termini di tempo, elevata.
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2. Obiettivo:
Negli ultimi anni nel laboratorio di microbiologia e virologia di Careggi, (Firenze) si è assistito, coerentemente con i dati riportati in letteratura, sia all’insistente richiesta di riduzione dei tempi di refertazione (TAT). Accelerando per quanto e dove possibile la risposta, mantenendo sempre alto il livello della qualità del referto, sia ad una riduzione del personale nel compartimento tecnico come in quello dirigenziale.
Per far fronte a questo nuovo scenario il laboratorio ha adottato una soluzione di TLA (WASP-LAB COPAN DIAGNOSTICS). Questa nuova installazione ha portato ad enormi modifiche; dalla processazione del campione fino alla lettura delle piastre, rivoluzionando l’organizzazione lavorativa sia del compartimento tecnico che di quello dirigenziale. In questo lavoro ci proponiamo, ad un anno dall’istallazione del sistema WASP-LAB COPAN DIGNOSTICS, di descrivere come è stato modificato il flusso di lavoro nel laboratorio e di valutare quali siano i punti forti e quali le debolezze di questa nuova organizzazione. Con particolare attenzione alla possibilità di ridurre il TAT e di migliorare l’accuratezza nella gestione del campione.
La sfida che abbiamo accettato è stata essenzialmente quella di riuscire a migliorare la qualità della gestione del paziente a fronte di una riduzione di personale in un clima di crescente domanda per il microbiologo clinico.
Abbiamo inoltre valutato le prestazioni di un nuovo prototipo, proposto dal gruppo del Professore Mecocci del dipartimento di ingegneria informatica e matematica dell’Università degli studi di Siena, che si propone l’obiettivo di leggere in modo completamente automatico le piastre su terreno cromogeno grazie all’immagine digitale fornita dal TLA.
25
3. Materiale e metodi:
Fin dall’anno 2009 i campioni che arrivano al laboratorio di Careggi vengono seminati con il seminatore automatico WASP, essenziale per il suo utilizzo il passaggio ai tamponi in fase liquida (LBM). Nell’anno 2015 grazie a modifiche strutturali del laboratorio si è proceduto all’installazione di WASP-LAB e di un secondo seminatore.
3.1 Tamponi in fase liquida (LBM):
I due principali vantaggi dell’utilizzo di LBM, in alternativa ai tamponi classici, sono legati al fatto che:
a) Il rilascio del campione dalle fibre di nylon, che vengono utilizzate per realizzare la particolare architettura strutturale di questi nuovi sistemi di prelievo, nella fase liquida è immediato e senza intervento alcuno dell’operatore.
b) La quantità del campione rilasciato dall’LBM è così elevata da compensare completamente l’effetto di diluizione legato all’eluizione del campione in fase liquida, garantendo, a seguito della semina di un’appropriata aliquota della sospensione, la massima accuratezza dell’indagine anche nel caso di campioni a bassa carica.
Come utilizzare i tamponi in fase liquida:
Aprire la bustina contenente il tampone e la provetta, eseguire il prelievo secondo la seguente procedura:
-Svitare il tappo in maniera asettica e toglierlo dalla provetta
-Introdurre il tampone con il campione, appena raccolto, nella provetta e rompere l'applicatore nel punto indicato dalla linea colorata
26 - Smaltire la parte rotta, precedentemente usata come impugnatura, in un apposito contenitore per rifiuti medicali
- Riavvitare il tappo sulla provetta chiudendolo con forza
- Scrivere i dati del paziente sull’etichetta della provetta o applicare un’etichetta di identificazione del paziente.
-Inviare il campione al laboratorio di microbiologia (Fig. 8)
(A)
(B)
Fig.8 Come utilizzare il tampone in fase liquida per il prelievo di materiale(A) e per svolgere le attività di laboratorio (B).
Quando la provetta viene aperta nel laboratorio, l’applicatore rimane attaccato al tappo;
questo permette all’operatore di rimuovere il tampone con facilità e di eseguire le analisi microbiologiche necessarie utilizzando il tappo come impugnatura (processo completamente automatizzabile) (Fig.8).
Esistono diversi tipi di tamponi con caratteristiche diverse a seconda del materiale prelevato e del microrganismo ricercato (caratteristiche riassunte in figura 9):
27 Fig 9 Tabella riassuntiva tamponi in fase liquida COPAN
A) URI-SWAB:
Sistema esclusivo per la raccolta ed il trasporto di campioni urinari (A Fig.9).
La spugna poliuretanica contiene agenti conservanti (additivi: 13% Acido Borico, 7.5%
Sodio formato), al fine di mantenere la vitalità di una pluralità di microorganismi durante il trasporto al laboratorio e si auto satura con un quantitativo di 1-1,5 ml di urina.
Il campione è reso disponibile in forma liquida (breve spinning) e pronto per la procedura di semina oppure, previa purificazione, per la diagnostica molecolare.
Uri-Swab, con il suo formato innovativo annulla o riduce fortemente il rischio di perdite e cross-contaminazione tra diversi campioni.
A B
D
E F
28 La modalità di raccolta è o per minzione diretta del paziente o immersione della spugna nel contenitore di raccolta.
Dopo la raccolta il campione deve essere conservato o a 4-8°C e processato entro 48 ore dal prelievo oppure, a temperatura ambiente (20-25°C), in questo caso però deve essere processato entro 24 ore dal prelievo.
B) E-SWABAUTOMATION REGULAR FLOCKED
Sistema esclusivo per la raccolta ed il trasporto di campioni biologici permette l’isolamento di aerobi, anaerobi e microrganismi nutrizionalmente esigenti (B fig.9).
Alta resa del prelievo e dell’eluizione del campione da tampone direttamente nel terreno di trasporto liquido “Amies modificato” (1mL). L’utilizzo di proteine di origine vegetale sul tampone contribuisce a creare un ambiente “ridotto” che minimizza i processi degenerativi innescati dall’ossigeno verso gli anaerobi.
Il campione, in forma liquida, è pronto per la processazione, semina manuale o in automatico oppure, previa purificazione, per diagnostica molecolare.
Utilizzato per prelievo da: naso, gola, vagina, lesioni, i campioni devono essere conservato a 4-8°C e processati entro 48 ore (24 ore per la ricerca di Neisseria gonorrhoeae) dal prelievo. Oppure se si sceglie di conservarli a temperatura ambiente (20-25°C) vanno processati entro 24 ore dal prelievo.
Il Sistema di raccolta e trasporto E-Swab è in grado di mantenere il DNA, l’RNA e gli antigeni di batteri, virus e della Clamidia per 5 giorni se la conservazione avviene a temperatura ambiente (20 – 25°C), 7 giorni se avviene a 4°C e fino a 6 mesi in caso di refrigerazione a –20°C.
29 ESwab non è contaminato da enzimi DNase e RNase il che lo rende un ottimo strumento per la diagnosi molecolare.
C) E-SWABAUTOMATION MINITIP FLOCKED
presenta le stesse caratteristiche di e-swab automation regular flocked ma la sua punta più fine lo rende particolarmente adatto prelievi pediatrici e uro-genitali.
D) FECAL-SWABAUTOMATION FLOCKED
Sistema esclusivo per la raccolta ed il trasporto di batteri patogeni gastroenterici (D fig9).
Alta resa del prelievo e della sua eluizione dal tampone direttamente nel terreno di trasporto liquido “Cary Blair modificato” (2ml).
Il campione in forma liquida è pronto per la semina oppure, previa purificazione, per la diagnostica molecolare.
Utilizzato per tamponi rettali o direttamente su feci emesse.
Se il campione viene conservato a 4-8°c può essere processato fino a 48 ore dalla raccolta se invece viene conservato a temperatura ambiente dovrà essere processato entro 24 ore dalla raccolta.
E) SELENITEBROTH AUTOMATION
Sistema esclusivo per l’arricchimento selettivo di Salmonella e Shigella (E Fig9).
Il terreno liquido “Selenite” (2mL), inibisce la crescita di coliformi enterici e enterococchi, mentre consente la crescita di Salmonella e Shigella. Il Selenito di sodio presente nel terreno rallenta, nelle prime 6-12 ore di incubazione, la moltiplicazione
30 della maggior parte dei commensali intestinali, favorendo dove e se presenti la crescita di Shigella e Salmonella.
Il campione in forma liquida è pronto per la processazione in automatico o manuale.
F) THB (CNA) AUTOMATION
Brodo LIM/Todd Hewitt, (2 mL) Nutritivo/Selettivo per Streptococchi gruppo B. (F Fig 9)
Nelle donne alla 34 settimana gestazionale, si utilizzano normalmente tamponi vagino/rettali. Il tampone viene poi inserito nel THB(CNA)AUTOMATION che grazie a un terreno addizionato di antibiotici inibisce la crescita della flora batterica residente favorendo lo sviluppo di S. agalactiae.
Il campione in forma liquida è pronto per procedure di semina manuale o in automatico.
Si ricorda che Copan produce anche altri due tipi di tamponi, UTMAUTOMATION REGULARFLOCKED e CATBROTH AUTOMATION, che nel laboratorio di Careggi non vengono usati.
I campioni pervenuti in laboratorio vengono seminati con Il processore WASP.
3.2 Seminatore WASP:
Lo strumento WASP è un'esclusiva piattaforma flessibile e automatizzata che permette al laboratorio di processare un’ampia gamma di campioni (tamponi, urine, feci, saliva, liquidi e brodi pre-arricchiti) che possono essere raccolti in una gran varietà di contenitori. Si tratta di una piattaforma universale che stappa, semina e tappa automaticamente i campioni. Costituisce un sistema completo che copre le diverse attività di batteriologia quali la semina su terreni di coltura in piastra, lo striscio di vetrini
31 per l’osservazione microscopica, la distribuzione di dischetti di antibiotico su piastra e l’inoculo in brodi di arricchimento.
Tutti i processi dello strumento WASP sono guidati da un sistema di lettura di codice a barre che, individua la tipologia di campione scambiando i dati del campione/paziente con il LIS (opzionale). Ciò è seguito dall’associazione di un opportuno protocollo programmato su WASP, che comprende il vortex o la centrifuga del campione, la selezione della piastra da seminare e la tipologia di semina (tipo di ansa e tipo di semina)
Lo strumento WASP preleva il campione, identifica il tipo di contenitore ed esegue automaticamente tutti i passi necessari per il processamento del campione: apertura del contenitore, prelievo del campione usando l’ansa calibrata, verifica della presenza del campione nell’ansa, semina del campione, etichettatura con codice a barre della piastra, incolonnamento delle piastre processate secondo categorie predefinite, come ad es. le condizioni d’incubazione e infine la sterilizzazione dell’ansa.
Lo strumento WASP inoltre possiede moduli opzionali per l’inoculo dei brodi di arricchimento, il cambio automatico delle anse, lo striscio dei vetrini per l’analisi microscopica e la preparazione delle piastre per il test di suscettibilità antimicrobica con il metodo della diffusione dei dischetti. Tutte le operazioni sono controllate via software e possono essere eseguite usando il touch screen dello strumento WASP, la tastiera del computer o il mouse.
Lo strumento WASP può essere utilizzato in varie modalità operative, che ne assicurano la massima flessibilità. Nella modalità TECHNOLOGIST (o LIS BY TECHNOLOGIST), la macchina è in grado di lavorare secondo un approccio a raggruppamento basato sulla tipologia di campione, mentre nel MODO AUTOMATICO (LIS, AUTOMATIC BY LABEL
32 BARCODE) la macchina può lavorare su una base di accesso dei campioni completamente flessibile. Infine, nel modo STREAK ONLY è possibile seminare manualmente alcuni campioni.
A) Componenti principali:
In Figura 10 sono rappresentate le aree principali dello strumento WASP:
1- Stazione operatore 2- Carosello piastre
3- Stazione di Semina - Jane – Inceneritore 4- Stappatore Universale e Docking Station 5- Tarzan - Vortex - Centrifuga
6- Stampante
7- Carosello Dispenser Antibiotici e Brodi di Arricchimento (opzionale) 8- Modulo Vetrini (Slide Prep Module) (opzionale)
2 3
4
5 6
1 8
7
33 Lo strumento WASP standard è compreso delle seguenti parti: area di carico dei campioni, robot Tarzan, lettori di codici a barre, vortex/centrifuga, stazione di stappatura, robot Jane, apparecchiatura per l’analisi d’immagine, stampante, area di semina, carosello girevole per i terreni di coltura in piastra, tavola per brodi/dischetti antibiotici, area di scarico, monitor LCD a colori con touch screen, tastiera e mouse per computer, PC. Per lavorare con contenitori grandi tipicamente usati per i campioni urinari, opzionalmente la macchina può essere dotata di una tavola rotante per il carico e di un recipiente per lo scarico. Opzionalmente è disponibile anche il modulo Slide Prep per la semina di vetrini.
Una volta seminati i campioni sono stati gestiti dal sistema WASP-LAB.
3.3 WASP-LAB:
Dal seminatore agli incubatori vi sono nastri trasportatori che oltre ad incubare le piastre hanno il compito, a tempi predefiniti, di prelevare le piastre dall’incubatore e portarle alla stazione fotografica.
Nella soluzione adottata dal laboratorio di Careggi sono stati installati tre incubatori di cui uno a CO2.
3.3.1 Flusso di lavoro wasplab webapp:
Trascorso il tempo d’incubazione stabilito, le immagini delle piastre sono disponibili in screening per l'analisi. Se le piastre sono considerate negative e il tempo di incubazione è terminato, le piastre possono essere scaricate nel cestino degli scarti. Se invece le piastre presentano della crescita, le immagini vengono mosse dallo screening alla pagina di lettura, dove è possibile selezionare un risultato e scaricare le piastre nel raccoglitore
34 specifico (microbiota o campioni ridondanti) oppure nel caso di crescita con significato clinico si possono effettuare uno o più “pick” associato a specifiche attività tecniche che verranno effettuate sulla specifica colonia. Se durante la fase di lettura sono stati creati dei pickpoints, le piastre saranno riportate nel menu di prelievo, dove l'operatore verrà guidato nella esecuzione delle attività assegnate.(Fig.11)
Fig.11 Flusso di lavoro WASP-LAB
Tutte le operazioni descritte di seguito vengono eseguite ad una postazione di controllo come quella riportata il figura12.
35 Fig 12 Postazione di controllo: A) PC, B) monitor, C) barcode scanner, D) stacker, E) Stampante etichette
A) PRE- SCREENING:
Nella pagina, è mostrata la lista dei protocolli per i quali sono disponibili campioni da analizzare, con il relativo numero per protocollo. Sono disponibili in screening solo le piastre di cui è stata scattata la fotografia a tempi differenti dal tempo zero. L’utente può selezionare il protocollo da esaminare cliccando sul pulsante esplora (A) corrispondente. Oppure l’utente può scegliere di saltare questo passaggio cliccando su Valuta tutto (B) e inviare direttamente tutti i campioni all’attività di lettura. (Fig13/Fig14)
Fig13: Pagina di pre-screening A “esplora” mostrerà ogni piastra disponibile del protocollo in esame le quali una volta osservate potranno essere eliminate , se negative, o inviate in lettura. In alternativa si può tramite B “valuta tutto” inviare direttamente tutte le immagini relative alle piastre di quel protocollo in lettura.
A
B
C
D E
A B
36 Fig14 Flusso di lavoro in pre- screening
B) SCREENING:
Il menu SCREENING, accessibile cliccando sul tasto corrispondente del menu principale, permette all’utente di effettuare lo screening delle immagini acquisite. Tale attività ha lo scopo di selezionare le piastre da analizzare con l’attività di lettura e scartare le piastre che non presentano crescita, inviandole nel cestino. Se ci sono campioni in screening, un pallino rosso che ne indica il numero apparirà in corrispondenza dell’icona di screening nella barra principale.
37 Un esempio di pagina di Screening è mostrato in Figura15, in cui è rappresentato un campione di urina, seminato su cromagar orentation, nella pagina si osserva la foto della piastra di cui sono state acquisite, due fotografie con illuminazioni differenti (luce dall’alto e luce dal basso). In generale per ogni campione sono visualizzate le fotografie di tutte le piastre, con i diversi tipi d’illuminazione.
Campioni diversi sono visualizzati con un colore di sfondo differente. Le fotografie sono incorniciate, in alto con la barra contenente le informazioni del LIS (A) Per visualizzare le informazioni LIS è necessaria una connessione attiva tra WASPLAB e il sistema LIS.
Cliccando sull’immagine è possibile fare un ingrandimento.
38 Fig15 Esempio di schermata di screening
Per ogni campione in Screening è possibile selezionare un risultato, con i tasti nella barra in basso (fig. 15B), normalmente sono disponibili due pulsanti: negativo e invia in lettura, il laboratorio di Careggi ha scelto di avere altri comandi: “Flora polimicrobica” o “vedi campione precedente”.
39 Selezionando negativo le piastre verranno scaricate dall’incubatore e mandate nel cestino posizionato alla fine della linea. Nel caso di una connessione LIS, il risultato negativo è inviato al LIS.
Selezionando “Invio in Lettura” le piastre sono mandate in “Lettura” e possono essere analizzate dagli utenti incaricati.
Se viene selezionato il comando “polimicrobica” la piastra viene scaricata in uno stacker apposito e prerefertata tramite il LIS.
Selezionando “vedi campione precedente” tale comando passa tramite il Lis al sistema di refertazione e la piastra scartata in uno stacker predefinito.
A) PRE LETTURA:
Nella pagina di Pre-Lettura si trova l'elenco dei campioni da analizzare in Lettura, in cui è possibile assegnare un risultato o selezionare dei pickpoint relativi ad attività da svolgere. Nel caso si aggiunga un pickpoint la piastra viene inviata in fase di prelievo.
Altrimenti l'analisi del campione è conclusa. (Fig16)
I codici a barre dei campioni disponibili per la Lettura vengono visualizzati ed elencati nella schermata di pre-lettura (Fig 17)
40
Fig 16 flusso di lavoro in fase di lettura
Fig17 Elenco campioni da leggere
41 B) LETTURA:
Cliccando sulla freccia corrispondente al codice a barre selezionato, si aprirà la pagina di
“LETTURA” e verrà visualizzata una fotografia ad alta risoluzione della prima piastra disponibile per il campione in oggetto, per ingrandire cliccare sull’immagine della
piastra e ruotate la rotella del mouse. (Fig 18)
Fig18: esempio di schermata di lettura con picking sulla colonia A B
42 Le immagini delle piastre che compongono il campione in oggetto vengono visualizzate a fondo pagina( Fig18 A), cliccando sopra ognuna delle immagini, la fotografia verrà ingrandita a tutta pagina ad alta risoluzione.
Per inviare un risultato tutte le piastre devono essere visualizzate.
Grazie alla barra degli strumenti (Fig 18 B) è possibile aggiungere pick-points, per la pianificazione delle attività di laboratorio per gli isolati individuati, aggiungere commenti e altre funzionalità. Tali indicazioni verranno mostrate a video nella postazione tecnica dove guideranno l’operatore nell’eseguire analisi successive.
C) RAGGRUPPAMENTO CAMPIONI:
Opzionalmente è possibile visualizzare in Screening e Lettura informazioni aggiuntive riguardo ai campioni. Tali informazioni riguardano campioni processati nei giorni precedenti con WASPLab.
In Screening tali informazioni vengono riassunte nel riquadro dedicato al campione.(Fig19)
Fig19: Se presente un collegamento con il sistema LIS in ”screening” si può osservare altri campioni precedentemente letti dello stesso paziente
43 Mentre in Lettura, a fondo pagina sono visualizzate le miniature dei campioni associate e le informazioni LIS.(Fig 20)
Fig 20 con colegamento al sistema lis si vedono in letture le immagini di campioni precendetemente letti dello stesso paziente
D) PLATE BROWSER:
In plate browser è disponibile la lista di tutte le piastre processate con il sistema WASPLAB.
Un codice a barre specifico può essere cercato attraverso la casella. Nella tabella vengono visualizzati: il codice a barre delle piastre, il codice a barre del campione, l’ultima posizione all’interno dell’incubatore o nell’impilatore, il timestamp (data di creazione).Cliccando sul barcode piastra è possibile visualizzare sia le fotografie che i dettagli della piastra.(Fig 21) in questo modo, anche a distanza di giorni è possibile riosservare la piastre che è stata letta.
44 Fig 21 Schermata di plate browser, attraverso la quale ricercare campioni già letti.
E) ESTRAZIONE PIASTRE
Estrazione piastre permette, in caso di necessità, all’operatore di scaricare una piastra dall'incubatore WASPLAB in qualsiasi momento dell'incubazione; con possibilità di re- inserire la piastra in un secondo momento. questo permette, in caso di necessità di osservare la piastra anche prima del termine dell’incubazione.
F) RICHIAMA PIASTRA
I pulsanti Seleziona tutto e deseleziona tutto eseguono le rispettive funzioni, ovvero selezionare o deselezionare tutte le piastre della lista. Il tasto Espulsione Piastra Verso permette di scaricare le piastre selezionate nell’impilatore scelto dal menù a tendina. Le piastre saranno scaricate dall’incubatore e raccolte nell’impilatore selezionato, localizzato sul nastro di scarico finale(Fig 22)
45 Fig22 schermata per estrarre una specifica piastra, richiamandola con barecode in qualsiasi momento della sua incubazione.
F) GESTIONE PROTOCOLLI
Nell’interfaccia protocolli è possibile settare per ogni piastra incubata nel sistema WASPLAB un protocollo di incubazione/acquisizione immagini.
Si raccomanda di contattare il proprio distributore per la corretta configurazione dei protocolli, in modo particolare per la configurazione con il LIS.
CREARE UN NUOVO PROTOCOLLO:
È necessario creare un protocollo di incubazione per ogni piastra contenente:
1. Tipo di incubazione
2. Tipo di piastra
46 3. Tempo di acquisizione e tipo di acquisizione
4. Acquisizione a tempo zero.
1. Tipo d’incubazione: selezionare la tipologia d’incubazione: aria ambiete o CO2 e la temperatura.
2. Tipo di piastra: È necessario specificare la tipologia di piastra per selezionare le tipologie di fotografia corrette.
3. Tempo e tipo di acquisizione: selezionare i tempi di acquisizione, ovvero dopo quante ore di incubazione il sistema acquisirà fotografie delle piastre. È possibile selezionare uno o più tempi di acquisizione, l’intervallo minimo di tempo è mezz’ora. Per ogni tempo di acquisizione selezionare una o più fotografie, tre categorie principali sono disponibili:
a) Pannello bianco: sono attivi la luce da sopra, può essere utilizzato per piastre con agar trasparente.
b) Luce frontale: solamente la luce da sopra è attiva, può essere utilizzata per piastre con agar opaco
c) Luce inferiore: sia la luce da sopra che da sotto sono attive, può essere utilizzata per mettere in evidenza l’emolisi.
4) Acquisizione a tempo zero: Se è selezionata l’opzione della fotografia a tempo zero, questa verrà scattata prima dell’incubazione della piastra, che sarà consultabile in fase di analisi delle piastre.
47
3.4 Prototipo per l’automazione della lettura:
Il gruppo del Prof Mecocci, dell’Università degli Studi di Siena, ci ha proposto un prototipo per la lettura automatizzata delle immagini generate dalla fotocamera nella catena. Tale prototipo è basato su un algoritmo in grado di convertire le immagini in parole e per tanto di scremare positivi da negativi e identificare, in caso di presenza di crescita, su piastra cromogena la presenza di stipiti diversi fornendo una conta delle UFC.
3.5 Sistema Mercurio:
I dati statistici sono stati ottenuti utilizzando il programma statistico Mercurio, programma in grado di acquisire informazioni rilevanti ai fini epidemiologici. Il sistema che alimenta le informazioni di mercurio è il LIS ( Sistema Informativo di Laboratorio).
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4.Risultati:
4.1 Valutazione della riorganizzazione gestionale per favorire il passaggio al TLA:
Nell’Agosto del 2015 Presso il laboratorio di Microbiologia e Virologia dell’AOU Careggi (Firenze) è stata installata la TLA WASP LAB, COPAN DIAGNOSTICS. In laboratorio erano già presenti due seminatori automatici Wasp, che sono stati integrati nel sistema di automazione totale. L’impatto sulla routine di laboratorio è stato notevole soprattutto in termini di:
A) Riorganizzazione degli spazi
B) Organizzazione dei tempi di processazione dei campioni e di lettura delle immagini digitali
C) gestione dei protocolli
A) RIORGANIZZAZIONE DEGLI SPAZI:
Il laboratorio di Microbiologia e virologia di Firenze è stato costruito alla fine degli anni
’90 con un’ architettura volta a soddisfare le esigenze di un laboratorio tradizionale, con più stanze diverse dove svolgere le diverse mansioni. Vi era quindi la stanza dell’accettazione, la stanza della semina, la stanza per l’incubazione, le stanze adibite alla lettura, stanze per eseguire test aggiuntivi (identificazioni e antibiogrammi) e uffici per la refertazione. L’installazione della TLA ha rivoluzionato questo concetto di compartimentalizzazione spaziale delle attività, infatti sono stati necessari interventi
49 strutturali per creare un unico spazio dove è stata installata la TLA e dove vengono svolte contemporaneamente attività di accettazione del campione, semina, incubazione, lettura e esecuzione di identificazioni e antibiogrammi. (Fig 25 sottostante immagine dell’architettura del laboratorio prima e dopo l’installazione della TLA)
1. ACCETTAZIONE 2. SEMINA 3. INCUBAZIONE 4. DISTRIBUZIONE
PIASTRE E LETTURA 5. ALLESTIMENTO ID e
AST
6. REFERTAZIONE
1 ACCETTAZIONE 2 SEMINA 3 INCUBAZIONE 4 DISTRIBUZIONE
PIASTRE E LETTURA 5 ALLESTIMENTO ID e
AST
6 REFERTAZIONE
50 B) ORGANIZZAZIONE DEI TEMPI DI PROCESSAZIONE DEI CAMPIONI E DI LETTURA DELLE
IMMAGINI DIGITALI:
Nell’anno 2016 sono pervenuti al laboratorio di Microbiologia e Virologia di Firenze un totale di 140.000 campioni suddivisi in: 19000 materiali genitali, 7000 coprocolture, 60000 urinocolture, 31000 materiali respiratori, 16000 materiali vari, 7500 emocolture positive.
I campioni pervenuti in laboratorio nell’anno 2016, fatta eccezione per le emocolture, sono stati seminati con seminatore automatico WASP e processati e letti con sistema TLA WASPLAB COPAN DIAGNOSTICS.
Per quanto riguarda la processazione e la lettura dei campioni inizialmente si è proceduto mantenendo quella che era l’organizzazione di prima dell’installazione della catena:
nella prima parte della mattina il carico di lavoro del compartimento tecnico era volto all’accettazione e alla semina mentre il compartimento dirigenziale iniziava le letture, ogni dirigente un settore diverso.
Questa organizzazione si è dimostrata subito inefficiente perché tutte le operazioni:
semina, incubazione, fotografia della piastra a tempo zero, lettura, scarico dei positivi e scarico dei negativi, sovraccaricavano lo strumento rendendo lento il processo di espulsione delle piastre positive. Infatti il sistema dà priorità assoluta alla semina e incubazione, poi allo scarico dei positivi ed infine allo scarico dei negativi, che con tale organizzazione si prolungava fino a tutto il pomeriggio, in alcuni casi anche alla notte.
Con questa organizzazione del lavoro si assisteva ad un secondo picco di carico di lavoro
51 di tutta la catena nel primo pomeriggio quando il compartimento tecnico accettava e seminava i campioni pervenuti in tarda mattinata e il dirigente di pomeriggio faceva le letture del suo settore.(Fig 26)
Fig 26 Carico del lavoro prima della riorganizzazione dei protocolli
Le modifiche apportate all’organizzazione della gestione del lavoro hanno avuto come obiettivo:
- La distribuzione del carico di lavoro dello strumento sull’intera giornata, cercando di eliminare fasce orarie di sovraccarico, questo è stato possibile spostando la semina e quindi l’inserimento dei campioni nella TLA dalla prima mattinata (8.30 am) alla tarda mattinata (11.00 am) con un picco massimo di inserimento alle ore 2 pm, orario in cui il compartimento dirigenziale svolge l’attività di refertazione. Lasciando invariati gli orari delle letture.
52 - Eliminazione della foto a tempo zero e a +24h fatta eccezione per materiali respiratori e protocolli, urinocolture e tamponi rettali, per i quali l’incubazione prevista è di 24 ore.
- Modifica dei tempi di incubazione: i protocolli che prevedevano un’ incubazione di 24 ore sono stati portati a 16h e i protocolli che si leggevano a 48h prevedono, nella nuova organizzazione, una fotografia a 36h. Tale riduzione dei tempi, sostenuta da un lavoro di Bielli et al. ECCMID 2015 nel quale si evidenzia una concordanza del 99.7% tra la lettura a 16h e la lettura a 24h (24) ha anche permesso una riduzione del TAT.
Il risultato a cui ha portato questa riorganizzazione del lavoro è una maggiore fluidità nello svolgimento delle attività routinarie come mostrato in fig.27.
Fig.27 ridistribuzione dei carichi di lavoro
53 GESTIONE DEI PROTOCOLLI:
Anche un numero elevato di piastre per ogni protocollo contribuiva a rallentare il processo di scarico dei positivi. Pertanto nella nuova organizzazione del lavoro si è apportato alcune modifiche dei protocolli con una riduzione, dove possibile, del numero delle piastre (fig.28). Anche il fattore tempo di semina ha giocato un ruolo importante per la riduzione del tempo di impiego dal TLA, si è Infatti scelto di effettuare, per tutti i materiali, la semina “a alberello”, con la quale lo strumento lavora più velocemente rispetto alla semina “per isolamento”. Infatti il tempo stimato per una semina a conta è di 8 secondi contro i 23 secondi della semina a 4 quadranti. (fig. 28 A)
Orario orari Protocollo Quantità
n°
piastre/campione Piastre totali
7.45 – 8.30 8.30 strB 25 1 25
selenite 25 1 25
8.30 – 12.30 12.30 urine 140 2 280
tamponi vari 40 5 200
Materiali
respiratori 100 285
coprocolture 20 1 20
Materiali MTS 40 2 80
12.30 – 15.30 15.30 urine 100 2 200
tamponi vari 20 - 50 5 100/250
15.30 – 19.00 19.00 campioni vari 50 da 1 a 5 50/250
