پایگاه آموزشی و اطلاع رسانی مهندسی پزشکی

دستگاه کشت خون اتوماتیک

آنالایزرهای کشت خون اتوماتیک می‌توانند پاتوژن‌های حمل شونده در خون را در نمونه‌های بالینی به سرعت تشخیص دهند. پزشکان بر اساس نتایج به دست آمده از دستگاه کشت خون بیماران خود را با استفاده از آنتی بیوتیک مناسب درمان می‌کنند. سیستم‌های اتوماتیک در مقایسه با روش‌های دستی ، می‌توانند قابلیت اطمینان را بهبود داده و زمان مورد نیاز برای به دست آوردن نتایج را کاهش دهند.

اصول عملکرد
آنالایزرهای کشت خون اتوماتیک وجود یا عدم وجود رشد میکروبی در نمونه‌های بیماران را تشخیص می‌دهند. عموماً تست کردن با تلقیح (inoculation) نمونه به یک محیط شروع می‌شود تا غلظت مناسب برای آنالیز به دست آید. بسته به سیستم و اصول مورد استفاده ، باکتری‌ها با شمارش یا اندازه گیری یک محصول باکتریایی نهایی مانند دی اکسید کربن (2)CO تشخیص داده می‌شوند. تلقیـح یک جمعیت از میکرو ارگانیسم‌ها در یک محیط مایع ، باعث ایجاد یک فاز رشد تأخیردار می‌شود ؛ در این فاز تا زمانی که ارگانیسم‌ها به یک ارتباط پایدار با محیط خود نرسند تعداد آن‌ها زیاد نمی‌شود. زمانی که آنزیم‌های آن‌ها به مواد غذایی جدید ادپت شد ، فاز log-growth شروع می‌شود که در این فاز آن‌ها با نرخ نمایی رشد می‌کنند. ارگانیزم‌ها در این فاز می‌توانند به یک محیط مشابه منتقل شوند بدون این که مشخصه‌های رشد نمایی خود را از دست بدهند. رشد log تا زمانی که مواد غذایی مصرف شوند یا متابولیت‌های سمی جمع شده و مانع رشد شوند ، ادامه می‌یابد. در این مرحله ، برخی از سلول‌ها به تولیدمثل ادامه می‌دهند و برخی از آن‌ها می‌میرند و این باعث می‌شود که رشد در ظاهر ثابت شود و تغییر قابل توجهی در تعداد میکروب‌ها دیده نشود. در نهایت نرخ مرگ از نرخ تولیـد مثل بیشتـر خواهد شد و جمعیت نهایی به سرعت شروع به کاهش پیدا می‌کند.

آنالیز کشت خون بر اساس پنج قانون پایه است که حاکم بر رشد میکرو ارگانیسم‌ها در یک محیط مایع هستند:
تا زمانی که غلظت میکرو ارگانیسم‌ها برای تولیدمثل کافی است ، تعداد ارگانیسم‌ها در تلقیح ، تأثیری روی زمان تأخیر اولیه بعد از تلقیح نمی‌گذارد. یعنی با دانستن این که مینیمم غلظت رشد وجود دارد (معمولا حداقل مقدار آن 100 ارگانیسم در هر میلی لیتر از مایع است) ، می‌توان مایعات بدن را بدون در نظر گرفتن تعداد ارگانیسم‌های موجود بررسی کرد. بر اساس این قانون می‌توان نمونه‌های تست را در بازه‌های زمانی ثابت آنالیز کرد تا رشد مشخص شود.
بافت کشت داده شده را که در فاز log در حال رشد است می‌توان با یک محیط مشابه رقیق سازی نمود ، بدون این که روی نرخ رشد log تأثیری داشته باشد. این موضوع انتقال نمونه‌های مشابه برای تست‌های اضافی را تسهیل می‌کند.
می‌توان ارگانیزم‌ها را بدون حذف عوامل تسریع کننده‌ی رشد یا متوقف کننده‌ی رشد آنالیز کرد.
ارگانیسم در فاز رشد تأخیردار تحت شرایط خاص به صورتی قابل پیش بینی به یک فشار وارده پاسخ می‌دهد. در یک کشت ترکیبی ، هر جمعیتی از میکرو ارگانیسم‌ها به صورت مستقل اما قابل پیش بینی پاسخ می‌دهند. اگر یک جمعیت مانع از رشد جمعیت دیگری شود ، از بین بردن جمعیت اول باعث افزایش رشد جمعیت دوم می‌شود.
در زمان تقسیم سلولی تمام سلول‌های دختر ابعاد فیزیکی و متابولیسم‌های مشابه دارند. این موضوع به عنوان قانون ابعاد شناخته می‌شود. در نتیجه می‌توان یک میکروب را با ابعاد آن شناسایی کرد و جمعیت‌های مختلفی از ارگانیزم‌ها را می‌توان در یک محیط کشت شناسایی کرد. این قانون تنها در سیستم‌هایی که قادر به آنالیز ارتفاع پالس هستند مفید است.

روش های تشخیص رشد میکروب در دستگاه کشت خون اتوماتیک
در آنالایزرهای کشت خون اتوماتیک ، نمونه‌ها عموماً در شیشه‌ها یا بطری‌هایی با محیط مطلوب تلقیح می‌شوند ؛ مواد تشکیل دهنده‌ی مرسوم شامل یک broth مغذی (به عنوان مثال trypticase soy) و یک داروی ضدانعقادی برای جلوگیری از ایجاد لخته در خون (که می‌تواند باکتری را به دام انداخته و مانع از تشخیص صحیح شود) است. شیشه‌ها یا بطری‌ها در دمای 35 درجه سانتیگراد انکوبه شده و سپس با استفاده از روش تشخیص انتخابی ، وجود باکتری در آن‌ها تست می‌شود.
در سیستم رادیومتریک نمونه‌ها در شیشه‌هـای حاوی محیط و زیرلایه‌هـای برچسب‌گذاری شده ، تلقیح می‌شوند. در حالی که در یک محیط هوازی یا بی هوازی مناسب ، شیشه‌های کشت روی همزن قرار داده می‌شوند و محفظه‌ی یونیزاسیون سیستم هرچند ساعت یکبار برای تشخیص وجود 14CO2 ، مقدار را می‌خواند. شاخص رشد 100 متناظر با تشخیص 0/025‌ میکروکوری از 14CO2 است ؛ شاخص رشد 20 تا 30 برای میکروارگانیسم‌ها مثبت در نظر گرفته می‌شود.
سیستم دیگر ، مشابه با سیستم رادیومتریک عمل می‌کند اما از اسپکتروفتومتری مادون قرمز برای تشخیص تغییرات غلظت ناشی از متابولیسم میکروبی استفاده می‌کند. در ابتدا سطح CO2 در فضای فوقانی یک شیشه‌ی بسته از نمونه ثابت است. در طول انکوباسیون ، با رشد میکرو ارگانیسم‌ها در محیط کشت ، غلظت CO2 در اثر افزایـش فعالیت متابولیک زیاد می‌شود. یک اسپکتروفتومتر مادون قرمز که برای تشخیص تغییرات در سطح CO2 کالیبره شده است سطح CO2 را قبل و بعد از انکوباسیون کمی می‌کند.
برخی از سیستم‌ها از فلورسانس برای تشخیص فعالیت میکروبی استفاده می‌کنند. یک روش از زیرلایه ی fluorogenic استفاده می‌کند. زمانی که ارگانیزم ، محیط تست بیوشیمیایی را از طریق متابولیزم تغییر می‌دهد ، میکروارگانیسم فلئور می‌شود (یعنی طول موجی بلندتر از طول موج نوری که جذب می‌کند ، ساطع می‌کند.) فلئومتر برای خواندن فلئورسانس از نمونه ای که از روی آن عبور می‌کند استفاده می‌شود. روش دیگر از یک مولکول فلئورسنت استفاده می‌کند ؛ این مولکول در حضور میکرو ارگانیسم‌ها برای تولید محصول غیرفلئورسنت واکنش می‌دهد. کاهش در فلئورسانس با شمارشگر فلئورسانس تشخیص داده می‌شود. در این سیستم‌ها تمام اعمال داخلی با میکروپروسسور کنترل می‌شوند.
سیستم‌های دیگر باکتری را با استفاده از رنگ سنجی تشخیص می‌دهند (تشخیص تغییرات رنگ در شاخص‌های pH که توسط محصولات نهایی متابولیکی ایجاد می‌شود.) یک سلول فتوالکتریک تغییرات در انعکاس نور در قسمت پایینی بطری کشت را اندازه گیری می‌کند.
سیستم‌های تشخیص اتوماتیک برنامه‌های کامپیوتری برای تعیین نتایج نهایی تست دارند. برنامه‌های مختلفی بسته به سیستم مورداستفاده موجودند ؛ برخی از برنامه نرخ تشخیص ، مدت زمان تشخیص ، میزان آلودگی و فرکانس ایزولاسیون را تعیین می‌کنند.
شمارش ارگانیزم‌ها با رابطه‌ی خطی بین زمان تشخیص و معکوس لگاریتم تعداد سلول‌ها در تلقیح ، امکان پذیر است. این رابطه می‌تواند بسته به نوع ارگانیزم و تغییرات بیوشیمیایی داخل محیط کشت تغییر کند.

نکاتی که باید رعایت شوند
نمونه‌های کشت خون باید بعد از این که به آزمایشگاه می‌رسند ، در اسرع وقت پردازش شوند تا تغییرات در میکرو محیط‌ها حداقل شوند. اپراتورها باید مراقب باشند که آلودگی در طول آماده سازی نمونه مینیمم شود و هر ماده ای که ممکن است با آنالیز تداخل داشته باشد ، حذف شود و نیز باید منابع ایجاد خطا برای روش‌های خاص تست ، مورد توجه قرارگیرند. به عنوان مثال ذرات اضافی در سنجش کشت خون با استفاده از آنالیز پراکندگی نور (light scattering) نامطلوب‌اند و منابع خارجی رادیوایزوتوپ‌ها می‌توانند در آنالیزهای رادیومتریک مشکل ایجاد کنند.
مواد رادیواکتیو مورد استفاده در تست رادیومتریک باید با دقت دستکاری شوند. گرچه اغلب روش‌ها تنها از الکترون‌های با انرژی پایین (که نمی‌توانند به دیواره‌ی پلاستیکی و شیشه‌ای محفظه نفوذ کنند ، استفاده می‌کنند (تقریباً 1/5‌ میکروکوری از ماده‌ی با برچسب 14CO2 ، (14C تولیدشده توسط ارگانیزم تست اگر تنفس شده یا بلعیده شود خطرناک است و باید از ورود آن به اتمسفر آزمایشگاه جلوگیری شود. تحت شرایط کاری طبیعی تله ی CO2 روی آنالایزرهای رادیومتریک نصب می‌شود و به حد کافی این خطر را از بین می‌برد. دفع مواد رادیواکتیو می‌تواند بسیار هزینه بر باشد و باید در برنامه ریزی برای خریداری در نظر گرفته شود.

انتخاب دستگاه کشت خون اتوماتیک
انتخاب یک ابزار تحلیلی بالینی در درجه ی اول بستگی به مدل‌های موجود که نیازمندی‌های تست و حجم مختلف در یک بیمارستان یا سیستم بهداشتی را برآورده می‌کنند دارد. آزمایشگاه‌های مرکزی یا مرجع نیاز به دستگاه‌های بزرگ‌تر و اتوماتیک تر و با یک منوی تست جامع و خروجی بالا دارند. خریداران باید دستگاهی را انتخاب کنند که هم نمونه‌های مربوط به بزرگسالان و هم نمونه‌های اطفال را تحلیل کند.
از آنجا که آنالایزرهای اتوماتیک ، موجب صرفه جویی در زمان ، افزایش کارائی ، افزایش صحت نتایج تست در مقایسه با روش‌های دستی و بهبود رضایت از شغل با کاهش تعداد کارهای دستی خسته کننده می‌شوند ، آزمایشگاه‌هایی که حجم بالایی از تست‌ها را انجام می‌دهند ممکن است نیاز به استفاده از سیستم‌های اتوماتیک داشته باشند.
چندین عامل و ویژگی هستند که باید در هنگام خرید آنالایزر کشت خون اتوماتیک در نظر گرفته شوند. خریداران باید بررسی کنند که آیا دستگاه می‌تواند در آینده ارتقاهای سخت‌افزاری را بپذیرد و آیا دستگاه می‌تواند به سایر دستگاه‌ها در آزمایشگاه (مانند سیستم‌های میکروبیولوژی اتوماتیک) متصل شود. در برآورد هزینه‌ها ، باید هزینه ی ارتقاء دادن سالانه نرم افزار نیز در نظر گرفته شود.
سیستم‌هایی که می‌توانند تعداد زیادی از نتایج تست را ذخیره کنند نسبت به دستگاه‌هایی که این قابلیت را ندارند ، برتری دارند. برای ذخیره ی طولانی مدت نتایج و برای مرور پزشک یا ورود به یک سیستم مدیریت داده نیاز به حافظه‌های بزرگ است. ECRI توصیه می‌کند که کاربران آنالایزر کشت خون اتوماتیک با سیستم مدیریت داده را خریداری نمایند.
آنالایزرهایی که از برچسب گذاری بارکد استفاده می‌کنند ، این امکان را فراهم می‌کنند که بدون توجه به توالی نمونه ، نتایج بیمار را به نتایج چاپ شده یا واسطه ی سیستم اطلاعات آزمایشگاهی (LIS) انطباق دهند.

ملاحظات دیگر
مقررات نهایی (1988 CLIA (Clinical Laboratory Improvement Amendments of توسط وزارت بهداشت و خدمات انسانی ایالات متحده (DHHS) در فوریه ی 1992 منتشر شد. طبق این مقررات CLIA تمام آزمایشگاه‌های بالینی باید گواهی صادرشده توسط فدرال را داشته باشند. برای اخذ این گواهینامه آزمایشگاه باید تمام استانداردهای مربوطه را برآورده کند که این استانداردها با توجه به پیچیدگی تست‌های انجام شده در آزمایشگاه تعیین می‌شوند. استانداردهای تعیین شده توسط CLIA به حوزه‌هایی مانند مدیریت تست بیماران ، QC ، تست‌های مهارت ، صلاحیت پرسنل و برنامه‌های تضمین کیفیت (QA) اعمال می‌شوند. هزینه‌های صدور گواهینامه بسته به سطح پیچیدگی و حجم تست‌ها تغییر می‌کند.
یک نکته ی مهم که باید در نظر گرفته شود ، قابلیت اتصال دستگاه به کامپیوتر است. ارتباط مؤثر سیستم با LIS موجود یا دیگر سیستم‌های کامپیوتری مرکزی موجود در بیمارستان برای وارد کردن داده‌های تست و حفظ QC ، کالیبراسیون ، تست‌های مهارت و فایل‌های بیمـاران طبق دستورالعمل‌های CLIA الزامی است. با این که CLIA استفاده از سیستم‌های گزارش دهی کامپیوتری در آزمایشگاه‌های بیمارستان را اجبار نمی کند ، اما الزام می‌کند که آزمایشگاه‌ها سیستمی برای تضمین سازگاری با استانداردهای کارایی CLIA برای QC و QA دستگاه‌ها و روش‌های تست بیمار داشته باشند. یک واسطه ی مؤثر LIS ، یک روش سریع و کارا برای مدیریت حجم بالای داده‌ی تستی است که آزمایشگاه در هر روز تولید می‌کند و نیز یک روش مناسب برای سازمان دهی و ذخیره ی داده موردنیاز برای تطبیق با نیازمندی‌های CLIA و دیگر سازمان‌های بازرسی  است.
استفاده از LIS مستلزم این است که وسایل با مقررات تعیین شده توسط 1996 HIPAA) Health Insurance Portability and Accountability Act of) تطابق داشته باشند. علاوه بر این که هر کاربر باید از شناسه و پسورد خاصی استفاده کند ، باید صفحات مانیتورها به نحوی تنظیم شوند که تنها پرسنل مجاز بتوانند صفحه را ببینند ، از پست الکترونیکی برای انتقال داده‌های بیماران استفاده نشود ، ممیزی‌های تصادفی انجام شوند ، در صورت اتصال به شبکه‌های خارجی از فایروال استفاده شود و از رمزگذاری و محدودیت دسترسی نیز استفاده شود. الزامات سازگاری برای هر بخش از HIPAA متفاوت است و بسته به اندازه ی سازمان نیز فرق می‌کنند.
کاربران گاهی اوقات در ایجاد ارتباط سیستم‌هایشان با سیستم‌های اطلاعات بیمارستانی (HISs) یا LISs مشکل داشته‌اند. گرچه ممکن است یک تولیدکننده ادعا کند که سیستمش می‌تواند به راحتی با HISها و یا LISها ارتباط برقرار کند ، خریداران باید در مورد تمام مسائل مربوطه با سازنده‌ی یک سیستم اطلاعات خاص و با پرسنل مربوطه در آزمایشگاه بالینی صحبت کنند.

مهار هزینه ها
از آنجا که آنالایزرهای کشت خون هزینه‌های عملکردی و نگهداری مداوم دارند هزینه ی خرید اولیه ی دستگاه ، هزینه ی نهایی مالکیت آن را مشخص نمی کند. بنابراین تصمیم‌گیری برای خرید باید بر اساس مسائلی مانند هزینه ی سیکل زندگی (LCC) ، پشتیبانی خدمات محلی ، نرخ‌های تخفیف و مزایای ارائه شـده توسط تأمین کننده که به قیمت ارتباط ندارند و نیز استانداردسازی با تجهیزات موجود در مرکز یا بیمارستان (به عنوان مثال خرید تمام آنالایزرها از یک تأمین کننده) انجام شود.
از آنالیز LCC می‌توان برای مقایسه ی انتخـاب‌هـای دیگر و یا تعیین ارزش اقتصادی مثبت یا منفی یک جایگزین استفاده کرد. به عنوان مثال بیمارستان‌ها می‌توانند از تکنیک‌های آنالیز LCC برای بررسی این که آیا اجاره کردن دستگاه در مقایسه با خرید آن از نظر هزینه مقرون به صرفه است یا نه ، استفاده کنند. از آنجا که در آنالیز LCC ، تأثیر جریان نقدی هزینه‌های خرید اولیه ی دستگاه و هزینه‌های عملکرد آن در طول یک بازه ی زمانی در نظر گرفته می‌شود ، روشی مفید برای مقایسه‌ی انتخاب‌های مختلف با جریان‌های نقدی متفاوت و تعیین هزینه‌های نهایی مالکیت دستگاه است. یک تکنیک LCC خاص به نام آنالیز PV یا ارزش فعلی به صورت خاص مفید است ؛ زیرا تورم و ارزش زمانی پول را نیز در نظر می‌گیرد. انجام آنالیز PV/LCC اغلب نشان می‌دهد که هزینه ی مالکیت دستگاه بیش از هزینه ی خرید اولیه ی آن است و افزایش کمی در هزینه‌ی اولیه ی خرید دستگاه ممکن است موجب صرفه جویی قابل توجهی در هزینه‌های عملکردی طولانی مدت آن شود. PV با استفاده از جریان خروجی نقدی سالیانه ، نرخ تخفیف دلار و طول عمر دستگاه بر حسب سال با استفاده از یک معادله‌ی ریاضی محاسبه می‌شود.

منبع: ماهنامه مهندسی پزشکی

کلمات کلیدی: biomedical engineering ، مهندسی پزشکی ، آشنایی با مهندسی پزشکی ، معرفی مهندسی پزشکی ، مهندسی پزشکی گرایش بالینی ، مهندسی پزشکی گرایش بیومکانیک ، مهندسی پزشکی گرایش بیوالکتریک ، مهندسی پزشکی گرایش بیومتریال (بیومواد) ، مهندسی پزشکی ایران ، مهندسی پزشکی دانشگاه پیام نور ، پایگاه آموزشی و اطلاع رسانی مهندسی پزشکی ، اخبار و تازه های مهندسی پزشکی ، مقالات مهندسی پزشکی ، آموزش مهندسی پزشکی ، دانلود کتاب های مهندسی پزشکی ، دانلود جزوه های مهندسی پزشکی ، دانلود نمونه سوالات امتحانی مهندسی پزشکی ، دستگاه کشت خون ، دستگاه کشت خون اتوماتیک ، آنالایزر کشت خون