8 LABORATÓRNA TECHNIKA

Transcript

1 8 Laboratórna technika LABORATÓRNA TECHNIKA Vybavenie laboratória je určené viacerými faktormi: o účel a typ laboratória (malé, veľké, centrálne, špecializované), o celkový počet a druh vyšetrení, o požiadavky pracovísk, ktoré využívajú služby laboratória, o súčasná úroveň laboratórnej diagnostiky, o zabezpečenie kvality, o materiálové zdroje a iné. Základné prístrojové vybavenie pre predanalytickú fázu predstavujú dávkovače a dávkovacie stanice, odstredivky, lyofilizátory, ultrafiltrácia, dialýza, miešačky, trepačky a zmiešavacie stanice, váhy, poloautomatické a automatické pipety, chladničky a mrazničky. V analytickej fáze sa používajú rôzne typy prístrojov fotometre, nefelometre, zariadenia na elektroforézu bielkovín a lipoproteínov a skenery na ich vyhodnotenie, AAS, FAES a iné. Rozhodujúcu časť rutinných analýz v biochemickom laboratóriu vykonávajú automatické analyzátory a vybavenie laboratória závisí od dosiahnutého stupňa automatizácie. Plne automatizované (robotizované) laboratórium je také, ktoré prijme vzorku na vstupe a bez ľudského zásahu poskytne ako výstup elektronickú správu. Laboratóriá tohto typu sú unikátne technologické a technické diela, čomu samozrejme zodpovedajú aj náklady na ich vybudovanie. Historicky staršia je automatizácia analytickej fázy. Prvý automatický analyzátor na stanovenie kreatinínu a kyseliny močovej bol uvedený na trh v roku 1956, súčasné analyzátory umožňujú stanoviť až 100 parametrov. Automatizácia analytickej fázy priniesla výrazné zníženie časovej náročnosti a zlepšenie spoľahlivosti samotnej analýzy, pričom problémovou oblasťou zostávala predanalytická fáza. Výrobcovia automatických analyzátorov sa postupne sústredili na automatizáciu predanalytickej fázy tak, aby sa predanalytické zariadenie skladalo z modulov a jeho kapacitu si mohol užívateľ zvoliť podľa svojich potrieb. Predanalytický automat musí byť univerzálny, pretože v laboratóriách sa používajú rôzne automatické analyzátory, s rôznymi stojanmi a skúmavkami na vzorky. 8.1 Automatizácia predanalytickej fázy Príkladom predanalytického automatického systému je zariadenie, ktoré automaticky zaregistruje vzorku označenú čiarovým kódom a dodanú do laboratória, roztriedi vzorky, otvorí skúmavku a archivuje primárnu skúmavku. Môže byť pripojené na ďalšie automatické zariadenie, ktoré odpipetuje podiely z primárnych skúmaviek do sekundárnych skúmaviek, označí sekundárne

2 8 Laboratórna technika 179 skúmavky čiarovým kódom, vytriedi sekundárne skúmavky do stojanov, ktoré sa môžu presunúť k analyzátorom a archivuje podiely. Súčasťou automatického systému môže byť aj odstreďovanie, ktoré naviac vyžaduje použitie robotov na prenášanie primárnych skúmaviek. Automatické zariadenia skracujú čas potrebný na manipuláciu so vzorkou, znižujú riziko vzniku chyby a kontaminácie pri pipetovaní a umožňujú správne pipetovanie, pretože rozpoznávajú zrazeninu a nedostatok vzorky. Môžu sa použiť ako samostatné jednotky, ako súčasť automatických analyzátorov a majú podporu pre komunikáciu s laboratórnym informačným systémom. 8.2 Automatizácia analytickej fázy Automatické analyzátory možno rozdeliť podľa: princípu merania o optické (fotometria, luminiscencia, nefelometria, turbidimetria, reflexná fotometria) o elektrochemické (potenciometria, amperometria, konduktometria, coulometria) o imunochemické (RIA, EIA, FPIA, LIA, ECL) o kombinované (fotometria a ISE modul) o iné (chromatografia, elektroforéza) počtu metód (analytov) o jednoúčelové (jeden analyt) napr. stanovenie glukózy o niekoľko metód (analytov) požadovaných súčasne napr. acidobázické analyzátory, analyzátory iónov, moču, hormónov, liečiv o mnohoúčelové až 100 metód výkonu o malé (300 analýz/h) o stredné ( analýz/h) o veľké ( analýz/h) poradia vykonávaných testov o analyzátory pracujúce po pacientoch (vzorkách) vykonajú všetky analýzy vzorky od jedného pacienta a potom prejdú k ďalšej vzorke; používajú sa častejšie o analyzátory pracujúce po metódach vykonávajú jednu metódu za druhou; tento postup je jednoduchší a rýchlejší. Programové vybavenie niektorých analyzátorov umožňuje výber z týchto dvoch spôsobov. skupenstva činidiel o kvapalné činidlá o tuhé činidlá na fóliách, stripoch, papierikoch

3 8 Laboratórna technika 180 variability o univerzálne (otvorené) reagencie od rôznych výrobcov o špeciálne (uzavreté) reagencie od výrobcu analyzátora o kombinované. V súčasnosti sa prakticky vo všetkých laboratóriách používa vždy niekoľko univerzálnych a špeciálnych analyzátorov. Ich počet a kapacita závisí od počtu a typu požadovaných analýz. Malé analyzátory sa využívajú predovšetkým v laboratóriách poskytujúcich služby pre menšie nemocnice, ale aj laboratóriá pre veľké zdravotnícke zariadenia často uprednostňujú použitie dvoch alebo troch menších univerzálnych analyzátorov rovnakého typu pred jedným veľkým z dôvodu zastupiteľnosti v prípade poruchy. Univerzálne automatické analyzátory Univerzálne automatické analyzátory umožňujú pracovať so štandardnými reagenciami od rôznych výrobcov. Najrozšírenejšie sú analyzátory pracujúce s činidlami v kvapalnom stave, ktoré sa využívajú na fotometrickú analýzu, meranie ISE alebo turbidimetrické meranie. V súčasnosti sa používajú diskrétne analyzátory, v ktorých má každá vzorka svoje miesto (kyvetu) pre každý typ analytickej reakcie. Reakčná kyveta slúži aj ako meracia kyveta. Analyzátory sú selektívne a vykonávajú pre každú vzorku len požadované testy. Analyzátory od rôznych výrobcov sa mierne líšia nielen konštrukčne a funkčne, ale aj programovým vybavením. Všetky analyzátory sú vybavené zásobníkom na vzorky a reagencie, podávačom vzoriek, pipetovacou (dávkovacou) stanicou, meracou stanicou, systémom dopravných pásov a počítačom s programovým vybavením na riadenie činnosti celého systému. Automatické analyzátory používajú identifikáciu vzoriek aj činidiel pomocou čiarového kódu. Niektoré analyzátory možno preprogramovať na inú skupinu metód jednoduchým vložením ďalších činidiel s čiarovým kódom, alebo celého zásobníka s činidlami, prípadne len jeho časti. Vzorky sú umiestnené v skúmavkách alebo kalíškoch na otočných alebo posuvných stojanoch alebo reťazcových nosičoch. Kapacita zásobníkov je rôzna, napr. jeden univerzálny zásobník s 15 stojanmi, pričom jeden stojan je pre 5 vzoriek. Reagencie sú v jednom alebo dvoch zásobníkoch, ktoré sa otáčajú do kruhu, ale môžu mať aj obdĺžnikový, alebo iný tvar. V jednom zásobníku sú reagencie na stanovenie 15 alebo aj viac analytov. Spotreba vzorky je obvykle 1-30 μl a celková spotreba činidiel μl. Ku vzorke možno pridať 1-4 činidlá, avšak uprednostňujú sa metódy s jedným činidlom. Konštrukcia dávkovačov vychádza z koncepcie presných mikrostriekačiek a pipiet; sú ovládané krokovým motorom. Dávkovanie významnou mierou ovplyvňuje presnosť a správnosť analýzy, preto sa používajú pipety z materiálov s nezmáčavým povrchom a pipety sa obvykle oplachujú deionizovanou vodou. Vzorka sa jedným dávkovačom nadávkuje do reakčnej kyvety, pridá sa jedno alebo dve potrebné činidlá (obvykle ďalším dávkovačom), reakčná zmes sa pomieša rotáciou, vibráciou alebo ultrazvukom a inkubuje sa najčastejšie pri teplote 37 o C. Potom nasleduje vlastné meranie analytického signálu; najčastejšie vo fotometrickej časti analyzátora. Programové vybavenie analyzátorov umožňuje rôzne spôsoby meranie: end-point,

4 8 Laboratórna technika 181 kinetické meranie, dvojbodové meranie v dvoch vopred zvolených časoch a iné modifikácie. Na meranie ISE má analyzátor obvykle osobitný blok. Jednotlivé metódy sa v analyzátoroch kalibrujú (jeden alebo viac bodov) pomocou kalibrátorov a proces analýzy sa kontroluje analýzou kontrolných vzoriek. Súčasťou programového vybavenia analyzátorov sú aj štatistické a kontrolné programy, ktoré umožňujú priebežnú aj dlhodobú kontrolu celého procesu, poskytujú informácie o chybách, signalizujú poruchy a v prípade závažnej poruchy zastavia prevádzku zariadenia. Špeciálne automatické analyzátory Špeciálne automatické analyzátory sú uzavreté automatické systémy, ktoré pracujú len s reagenčnými súpravami (setmi, kitmi) dodanými výrobcom analyzátora. Do tejto skupiny patria elektrochemické analyzátory s ISE a enzýmovými elektródami, analyzátory založené na princípe reflexnej fotometrie (dry chemistry) a imunochemické analyzátory. Imunochemické analyzátory sú určené na automatizáciu nielen homogénnej, ale aj heterogénnej imunoanalýzy. Analyzátory umožňujú vykonať separačný krok, ktorým sa oddelí naviazaný imunokomplex na stene skúmavky, mikrotitračnej doštičky, mikrogulôčkách alebo magnetických zrnkách od voľných reaktantov. Oddelenie voľných reaktantov sa dosiahne premytím a odsatím roztoku alebo filtráciou. Potom nasleduje detekcia značky naviazanej v imunokomplexe. Ako značky sa najčastejšie používajú enzýmy a detekcia je fotometrická alebo luminometrická. Kvalita výsledkov automatickej imunoanalýzy je určená hlavne kvalitou použitých reagencií a koncepciou vykonania imunochemickej reakcie. Na trhu sú dostupné aj univerzálne imunochemické analyzátory, ale ich uplatnenie je menšie. Kombinované automatické systémy Kombinované automatické systémy majú rutinný (biochemický) a imunochemický systém v jednom prístroji, alebo ide o dva oddelené moduly. Kombinovaný analyzátor s rutinnou a imunochemickou časťou v jednom prístroji je vhodný pre stredne veľké laboratóriá, keďže rutinná časť je tvorená systémom s výkonom 700 analýz/h a imunochemická časť je systém s podstatne nižším výkonom 170 analýz/h. Kombinované systémy zložené z viacerých modulov sú určené pre veľké laboratóriá. Laboratórium si podľa svojich potrieb môže zaobstarať niekoľko rovnakých modulov, ktoré spojí do systému a použije na rutinnú a/alebo imunochemickú analýzu. Svetový trend smeruje k centralizácii laboratórnych služieb. Vykonanie analýz na rovnakom mieste vyžaduje menej odberových skúmaviek s materiálom a je aj spoľahlivejšie. Príjem materiálu je spoločný pre všetky laboratóriá a spoločné je aj jedno statimové laboratórium. Pre centrálne laboratóriá sú určené kombinované modulárne analytické systémy, ktoré zlučujú niekoľko meracích princípov, a tým umožňujú vykonať širokú paletu vyšetrení, ktoré sa doteraz vykonávali na rôznych prístrojoch v rôznych laboratóriách.

5 8 Laboratórna technika 182 Spájanie rôznych analytických technológií alebo stratégií do jedného prístroja alebo skupiny prístrojov sa nazýva konsolidácia. Výhodou modulárnych systémov je možnosť kedykoľvek rozšíriť kapacitu v prípade nárastu počtu vyšetrení, jednoduchá obsluha, široká paleta vyšetrení, odstránenie potreby deliť vzorku na niekoľko podielov pre rôzne laboratóriá, skrátenie pracovného cyklu, zníženie prevádzkových nákladov a možnosť pripojenia predanalytickej a postanalytickej linky. Spájanie analytických prístrojov s prednalytickými a postanalytickými zariadeniami sa označuje integrácia. 8.3 Laboratórny informačný systém Laboratóriá sú vybavené nielen výkonnými analyzátormi, ktoré prispeli k skráteniu času potrebného na analýzu, ale aj informačnými systémami, ktoré prispeli k tomu, že lekár dnes dostáva výsledky vo forme prehľadného kumulatívneho nálezu. Celý proces spracovania vzorky od príjmu materiálu, až po vytlačenie výsledku dnes väčšinou prebieha plne alebo čiastočne automatizovane s využitím moderných technológií laboratórnej a výpočtovej techniky. Okrem počítačov, ktoré sú súčasťou jednotlivých analyzátorov, sú v laboratóriu aj ďalšie počítače, na ktoré sú analyzátory pripojené. Počítače vytvárajú sieť vybavenú príslušným programom, ktorá sa označuje laboratórny informačný systém (LIS). LIS môže pracovať samostatne, alebo môže byť súčasťou nemocničného informačného systému (NIS). LIS je systém, ktorý pokrýva všetky oblasti získavania, ukladania, uchovávania a spracovania údajov v laboratóriu. LIS umožňuje on-line pripojenie automatických analyzátorov a prístrojov, kompletné spracovanie laboratórnych údajov a výdaj výsledkov, tlač kumulatívnych nálezov, vyhľadávanie výsledkov v databáze, štatistické spracovanie výsledkov a vytváranie rôznych prehľadov a iné. Použitie LIS znižuje riziko chýb spôsobených ľudským faktorom, zjednodušuje administratívnu prácu, zlepšuje komunikáciu a zjednodušuje prácu s automatickými analyzátormi. Na obr. 8-1 je znázornený tok informácií v LIS. Na LIS je pripojený automatický analyzátor s trojdráhovým systémom pohybu vzoriek. Vzorky sú umiestnené na stojanoch, ktoré sa vkladajú na nosiče na vstup pre rutinné vyšetrenie alebo na vstup pre statimové (súrne) vyšetrenie. Na začiatku hlavnej dráhy je identifikačná jednotka, ktorá zistí číslo stojana so vzorkami a typ stojana (typom stojana je daný druh materiálu), obsadené pozície, typ nádobky v danej pozícii a identifikačné číslo (čiarový kód) vzorky. Systém vyšle otázku na LIS na požiadavky pre danú vzorku. Podľa požiadaviek na vzorky v celom stojane hlavný procesor rozhodne, ku ktorému modulu (rutinný fotometrický, ISE, imunochemický) je potrebné pristaviť stojan tak, aby sa všetky analýzy vykonali čo najrýchlejšie. Ak je potrebné vykonať analýzu na danom module, stojan sa presunie z hlavnej dráhy na dráhu vo vnútri modulu (meracia dráha) a po ukončení všetkých meraní sa vráti späť na hlavnú dráhu (ISE modul môže byť umiestnený aj na hlavnej dráhe). Potom stojan so vzorkami čaká na potvrdenie výsledku v tzv. rerun buffer. Po potvrdení výsledku sa stojan presunie na výstup. Ak

6 8 Laboratórna technika 183 vznikne požiadavka na opakované meranie alebo dodatočné vyšetrenie iných parametrov, stojan sa presunie na spätnú dráhu, ktorá ho presunie na začiatok hlavnej dráhy. Automatický analyzátor Vstup statim Spätná dráha Hlavná dráha Rerun buffer Vstup rutina Meracia dráha Výstup Dávka pre analyzátor LIS Potvrdenie výsledkov Zadanie požiadaviek Zadanie výsledkov po pacientoch Sumarizácia a kontrola výsledkov Výstup výsledkov Tlač protokolov Zadanie výsledkov po metódach Nemocničný informačný systém (NIS) Ekonomické prehľady, štatistické spracovanie výsledkov, archív kumulatívnych nálezov Obr. 8-1 Automatický analyzátor a laboratórny informačný systém (LIS) Kontrolné otázky Opíšte univerzálne automatické analyzátory. Opíšte špeciálne automatické analyzátory. Opíšte kombinované automatické analyzátory. Vymenujte základné funkcie laboratórneho informačného systému.