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可视化微生物学, 微生物实验室自动化发展的新趋势

面气灵 2019-9-25 70人围观 技术


在传统的微生物实验室里,检验人员每天的工作内容包括:从不同培养箱收集培养板、检查培养基中的细菌生长、检查菌落形态、分离纯培养物、对分离株进行生化测试、制备用于药敏试验(AST)的培养基、对药敏结果进行解读、以及丢弃或归档培养完成的平皿。另外也包括查阅前一日的解读报告,并决定下一步的测试或出报告。这些工作大部分在开放式实验台上完成。在每个班次开始时,检验人员先从培养箱中取出一叠倒置的平板放置在台面上,之后的一整天检验人员将面对这一叠培养平皿进行工作,最终这些平皿将会放回其培养箱中,并在第二天重复相同的过程。


随着数字成像的出现,数字技术最近已逐渐应用于临床微生物学实验室,进行平板影像的读取。平板影像系统的方法和流程类似上述手工读板的流程,但是经过高度的改良。目前,微生物实验室中的平板影像系统主要由连接到培养箱的数码相机组成,培养箱可以通过自动化的传送带,将平皿移动到相机的拍照区域内捕获图像。培养箱和平板影像系统的组合,可以实现培养平皿的不间断孵育和实时成像,图像实时传输到工作站,供技术人员审阅。


与平板影像系统配套的软件工具具有独特的优势,有助于提高平板影像系统的效率(见图3)。平板影像系统的优点可总结为:图像捕获设计在培养箱内进行,平皿在进行常规分析的同时保持连续培养;培养平皿需要较少的人工操作,可以节省时间并提高安全性;软件可用于分析和标注数字图像,从而提高客观性和效率;以电子方式存储图像可以提高分析和信息共享的灵活性。


随着技术的成熟,平板影像系统将进一步发展。通过使用平板影像系统和实验室全自动化流水线,临床微生物实验室的自动化菌落挑取和传代培养将成为现实。目前计算机解读平板图像的能力正在进行开发。未来平板影像系统的信息学工具可能会使用人工智能,从而将利用计算机的计算能力来更准确地、标准地、可重复地完成常规定性分析(例如,颜色,大小,生长速度等)。为平板影像系统增加这种先进的计算机辅助分析将有助于样本处理和简化分析。持续的研发将进一步减少需要手工操作的平皿数量,进一步提高平板影像系统的工作效率。尽管目前平板影像系统在实验室内完成工作,未来可能会实现远程操作,从而实现远程病理学。另外,平板影像系统如何适用于更复杂的常规微生物培养和分析,如霉菌和分枝杆菌培养,尚待探索。


平板影像系统是一种新兴的工具,通过将数字成像技术引入并应用于微生物实验室,临床微生物学实验室将变得更加自动化,数字化,并且更加依赖于信息学工具,实验室工作人员获益于实验室工作流程效率的提高、出报告加快、以及培养物微生物学表征的提升。

原作者: 李翔 周祥 童本福 叶晓晖 来自: 临床实验室
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