AUTOMATIZACIJA U BIOHEMIJSKOJ LABORATORIJI
UVOD
Kliničko-biohemijska laboratorija kao deo medicinske službe unutar zdravstvene
ustanove treba da ima svoj organizacioni i tehnološki princip rada koji obezbenuje
nesmetan i efikasan protok humanog biološkog materijala i informacija. Automatizacija
se sprovodi radi povećanja produktivnosti rada, smanjenja broja zaposlenog osoblja,
smanjenja cene koštanja izvršene analize, odnosno smanjenja ukupnih troškova
zdravstvene zaštite. Termin automatizacija primenjen na polju kliničke hemije govori o
korišćenju laboratorijskih instrumenata i opreme za obradu uzoraka kod izvonenja
laboratorijskih testova u kliničko-biohemijskoj laboratoriji sa minimalnim učešcem
tehničara
. Brze promene u zdravstvenom sistemu povezane sa napretkom u tehnologiji
dovode do evolucije novih prilaza u laboratorijskoj automatizaciji.
AUTOMATIZACIJA U KLINIČKO-BIOHEMIJSKOJ LABORATORIJI
Pod automatizacijom podrazumevamo
mehanički transfer ili samostalno prenošenje
uzoraka unutar kompleksa instrumenata koji sami za sebe pojedinačno izvršavaju
odrenene etape u celokupnom analitičkom procesu od samog uzorka do analitičkog
rezultata
. Razvoj automatizacije u kliničkoj laboratoriji se odvija uporedno sa razvojem
proizvonačke industrije i napredovao je od fiksne, jednostavne automatizacije, gde jedan
instrument izvršava zadatak ponavljanjem, do programabilne automatizacije koja
omogućava instrumentima izvonenje velikog broja zadataka. Smanjenje troškova
zdravstvene zaštite u razvijenim zemljama sveta je doveo do integracije manjih
laboratorija u veće i efikasnije entitete. Ovi sistemi su skoro potpuno automatizovani s
obzirom da je tok uzoraka pacijenata organizovan u tzv «struji» (engleski izraz
stream
).
Uspešna implementacija potpune automatizacije u «mega» laboratorijama će verovatno
predstavljati ključni momenat prosperiteta kliničkih laboratorija u budućnosti. Važna
prednost automatizacije je smanjenje variranja rezultata i grešaka u analizama,
koje inače mogu biti čest problem u toku manuelnog rada.
1
OSNOVNI KONCEPTI PODELE ANALIZATORA
Automatski analizatori se dele na osnovu više različitih kriterijuma. Prema tome da li
analizator radi jednu ili više različitih analiza istovremeno, razlikuju se
jednokanalni
i
višekanalni
analizatori.
Pomoću jednokanalnih analizatora odrenuje se samo jedan
parametar u datom uzorku, a pomoću višekanalnih analizatora istovremeno se odrenuje
više različitih parametara u datom uzorku
.
Postoje
jednokanalni analizatori sa fiksnim programom
koji odrenuju samo jedan
odreneni parametar (na primer analizatori firme Beckman pomoću kojih se odrenuje
koncentracija glukoze). Pomoću
fleksibilnih jednokanalnih analizatora
izvode se
različite analize, ali uvek samo jedna vrsta analize koja je u datom momentu zahtevana
i programirana (takvi su bili analizatori Abba 100 i Abba firme Abbott i Impact 400E
firme Gilford koji danas više nisu u upotrebi). Prema načinu rada jednokanalni
analizatori mogu da se podele na
sekvencijalne
i
„batch“
analizatore.
Na
sekvencijalnim analizatorima se redom odrenuje jedan parametar za drugim, a sa
„batch“ analizatorima istovremeno više istih parametara
.
Prema načinu rada višekanalni analizatori se dele na
selektivne (diskriminarujuće)
i
neselektivne (nediskriminirajuće) anali
z
atore
. Pomoću selektivnih analizatora se
odrenuje više parametara u pojedinačnom uzorku, ali samo oni koji su zaista zahtevani,
tako da se reagensi ne troše za odrenivanja koja nisu tražena. Neselektivni anlizatori
rade sva odrenivanja iz svog programa u svim uzorcima, bez obzira da li su tražena ili
ne (o ovoj vrsti analizatora koji više nisu u upotrebi pročitati u sledećem pasusu,
kontinuirani protočni analizatori).
„Otvoreni“ i „zatvoreni“ sistemi
Automatski analizatori se takone klasifikuju kao „otvoreni“ ili „zatvoreni“.
Kod
„otvorenog“ analizatora, operater je u mogućnosti da promeni parametre vezane za
odrenivanje i da pripremi ,,in-house" (one koje sam pravi) reagense ili da koristi
reagense od više različitih dobavljača.
Takvi analizatori obično imaju odrenenu
fleksibilnost i lako se prilagonavaju novim metodama i analitima.
2
Uzorak je zatim dolazio u dijalizatorgde se dijalizom vršena deproteinizacija. Vazdušni
mehurići su uklanjani kada protokreaktanata stigne do fotometra gde je očitavana
apsorbancija. Kontrola temperature jepostignuta potapanjem spiralne cevi u
termoregulaciona vodena kupatila. Vreme reakcije je kontrolisano dužinom cevi kroz
koju uzorci prolaze. Kontinuirani protočni analizatori su bili osnova za razvoj kasnijih
automatizovanih sistema.
Prvi kontinuirani protočni analizator je razvio Leonarda Skeggs 50-ih godina prošlog
veka i praktično je predstavljao prvi korak napred od manuelnog izvođenja
laboratorijskih analiza. Skeggsov pionirski urenaj, nazvan
Tehnicon Auto Analizator
, bio
je jednokanalni protočni „
batch
“ analizator koji je davao jedan rezultat po analizi za
svaki uzorak pri brzini od 40 do 60 obranenih uzoraka po satu. Druga i treća generacija
kontinuiranih protočnih analizatora,
Tehnicon SMA
(eng.
Sequential Multiple Analyzers
)
i
Technicon SMAC
(eng.
Sequential Multiple Analyzer Computer
), omogućila je
odrenivanje više parametara iz istog uzorka.
Diskretni analizatori
Kod ovih analizatora, pojedinačne reakcije uzoraka su odvojene jedna od druge
odnosno uzorak i reagens se nalaze u pojedinačnoj kiveti koja je fizički odvojena od
svih ostalih kiveta. Kod ovog tipa analizatora izvode se samo odrenivanja koja se
stvarno zahtevaju u datom uzorku (tako da se za ovu grupu anlizatora kaže da
pripadaju
selektivnim analizatorima
). Ovaj princip je u suprotnosti sa kontinuiranim
protočnim sistemima kod kojih svi uzorci prolaze isti put (ova grupa analizatora pripada
neselektivnim analizatorima
). Rani diskretni analizatori, poput robota hemičara (eng.
vintage robot chemist
) iz 1970. godine oponašali su faze manuelne analize. Kasnije su
razvijeni mnogi diskretni analizatori i još uvek su u širokoj primeni u kliničkim
laboratorijama.
Diskretni analizatori se arbitralno dele na osnovu toka uzoraka za vreme analize u dve
osnovne grupe i to u
«multitest»
i
«batch»
analizatore. Postoje dve klase «multitest»
anlizatora i to
višekanalni (“multichannel”)
i
«random-access
» analizatori (engleska
reč “random” znači bez tačnog plana, neuniformno, a reč “access” put ili način prilaza,
pristupa).
4
Primenom višekanalni (“multichannel”) analizatora obezbenuje se istovremeno
odrenivanje više parametara tako što se najpre izvrši višestruko deljenje svakog uzorka
za svaki zahtevani parametar, nakon čega se vrši njihovo pojedinačno odrenivanje. Svi
biohemijski anlizatori novije generacije pripadaju ovoj grupi analizatora.
"Random-access" analizatori
su bili jedan od najčešćih oblika biohemijskih analizatora
kod kojih se vrše pojedinačna ili višestruka odrenivanja i to samo ona koja se zahtevaju
za pojedinačni uzorak (selektivni). Kod njih je moguće da se koristi bilo koji reagens i/ili
bilo koji uzorak u bilo koje vreme po bilo kom željenom redu (što deskriptivno
predstavlja izraz
"random-access"
).
“Random-access“
analizator vrši analize grupe
uzoraka sekvencionalno pri čemu se za svaki analizirani uzorak vrši odabir testova.
Testovi izvoneni
“random-access“
analizatorima su selektivni upotrebom različitih
kontejnera sa tečnim reagensima, različitim pakovanjima reagenasa ili različitim
tabletama reagenasa u zavisnosti od tipa analizatora. Ovaj pristup dozvoljava merenja
varijabilnog broja parametara i ujedno različitih parametara u svakom uzorku. Profili ili
grupe testova za dati uzorak definišu se kada se traženi testovi unesu u analizator putem
tastature (što je korišćeno u većini sistema), uz pomoć laboratorijskog informacionog
sistema i
"bar-code"
obeležavanja epruveta sa uzorkom ili odabirom odgovarajućih
pakovanja reagenasa od strane operatera.
”Random-access“
analizatori uključuju
kompjutere i mogu vršiti više merenja apsorbancije ili refleksije za svaki test. „Softver“
svakog analizatora programiran je tako da dozvoljava tehničaru koji upravlja
instrumentom, da napusti instrument na kratke periode vremena. Ova poslednja
karakteristika, nazvana
“walk-away”
automatizacija od strane proizvonača i pružila je
mogućnost tehničarima da upravljaju sa više analizatora istovremeno.
Centrifugalni analizatori
Centrifugalne analizatore je izumeo i razvio dr. Norman Anderson i njegove kolege u
Oak Ridge Nacionalnoj laboratoriji ranih 70-ih godina prošlog veka.
Kod centrifugalnih
analizatora pojedinačni alikvoti uzoraka i reagenasa pipetiraju se u zasebne komore
(odeljke, kivete) na rotoru. Uzorci se analiziraju paralelno, okretanjem rotora i
upotrebom rezultirajuće centrifugalne sile za istovremeni transfer i mešanje alikvota
uzoraka i reagenasa u radijalno postavljenim kivetama
. Nakon toga kivete se rotiranjem
5
