Биохимические анализаторы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

В последние годы в медицинской практике учреждений здравоохранения индустриально развитых стран мира отмечается расширение спектра и объема выполнения клинико-лабораторных исследований, что во многом обусловлено как повышением их диагностической значимости, так и совершенствованием методического обеспечения осуществления аналитических процедур.

На протяжении многих десятилетий клиническая лабораторная диагностика развивалась по двум основным направлениям:

1) разработка новых и более информативных (по сравнению с ранее известными) лабораторных критериев и тестов,

2) автоматизация технологической процедуры анализа при проведении клинико-биохимических, гематологических, общеклинических, иммунологических, молекулярно-биологических и гормональных исследований.

Практикуемый в большинстве ординарных клинико-диагностических лабораторий ручной (мануальный) метод анализа базируется на непосредственном участии лаборанта в осуществлении всех основных этапов клинико-лабораторного исследования, а именно: во взятии биологического материала, реагентов, их смешивании, инкубации, регистрации аналитического сигнала (на фотометре или другом приборе), в расчете концентрации определяемого вещества. Поэтому неудивительно, что даже незначительные отклонения в условиях выполнения анализа (неизбежно возникающие при постановке большого количества проб) способны существенно повлиять на конечный результат лабораторного исследования.

Стандартизация режимов определения, достигаемая автоматизацией всей процедуры анализа, естественно, повышает и надежность его выполнения, притом за более короткий период времени и с использованием значительно меньшего (чем при мануальном исследовании) объема реагентов и биологического материала.

Учитывая данное обстоятельство, руководство Министерства здравоохранения взяло курс на оснащение медицинских учреждений стационарного и поликлинического типа (больниц и поликлиник) современными автоматизированными устройствами отечественного и иностранного производства.

1. Основные принципы функционирования и типы технологических устройств, используемых для автоматизации биохимического исследования

Автоматизация биохимических исследований в мировой лабораторной практике началась с середины 50-ых годов, ознаменовавшихся созданием фотометров и спектрофотометров с контролируемой температурой кюветы: это позволило выполнять наряду с конечно точечными кинетические исследования. Дальнейшее совершенствование фотометров было направлено на автоматизированный перевод значений абсорбции в показатели концентрации или активности (ферментов).

Применение в клинико-лабораторной практике автоматизированных фотометров сделало возможным осуществлять измерения не только в режиме конечной точки, когда реакция уже завершилась, но также в режимах:

- фиксированного времени (измерение результата через определенный интервал времени после начала реакции),

- кинетики (ряд измерений с определенным интервалом времени и расчетом активности фермента по средней величине изменения абсорбции за этот интервал времени),

- дифференциальном (расчет концентрации по разности абсорбции образца и бланка),

- бихроматическом (при котором расчет концентрации выполняется по разности абсорбции, измеренной на двух длинах волн).

Последующая автоматизация фотометров была связана с использованием в них проточной кюветы, что исключило ошибки, обусловленные установкой кюветы в измерительный модуль и ее термостатированием. Кроме того, применение проточной кюветы позволяет экономнее расходовать реактивы, поскольку при толщине поглощающего слоя 1 см объём кюветы составляет до 100 мкл. С учетом объемов подводящих трубок и необходимости несколько раз сменять реакционную смесь в кювете до начала измерения, необходимый для проведения лабораторного анализа объем не превышает 0,5 - 1 мл.

Наряду с одно- и двухканальными появились и многоканальные фотометры, позволяющие измерять одновременно большое количество проб, что существенно ускоряет процесс измерения. К наиболее распространенным в республике фотометрам относятся:

- Одноканальные спектрофотометры фирмы "СОЛАР" PV-1251 C (отечественного производства). Комплектуется современным компьютером Позволяет использовать практически все современные наборы реагентов и методы исследования (в том числе кинетический, бихроматический, конечно точечного исследования.

- Одноканальный фотометр фирмы "Bayer" RA-50. Может снабжаться проточной кюветой. Позволяет проводить все необходимые клинико-лабораторные исследования.

- Многоканальные фотометры фирмы "Лабсистемс" FP-900 (901, 901 M). Многие модификации прибора снабжены компьютером. Все версии имеют не связанный с фотометром термостат встиряхиватель, кюветы оригинальной конструкции, по 9 штук в обойме. В связи с тем, что фотометрическое измерение вертикальное, очень важно соблюдать одинаковый объём реакционной смеси всех кюветах.

Главной отличительной особенностью автоматических фотометров (спектрофотометров) от автоанализаторов является необходимость вручную смешивать анализируемый образец с реактивами. Если укомплектовать автоматический фотометр устройством, автоматически смешивающим определенный объём пробы с требуемым объёмом реактива, то полученный комплекс может рассматриваться как автоанализатор.

Если пробоотборник в автоматизированном устройстве отсутствует, прибор рассматривается не как полный биохимический автоанализатор, а как полуавтоанализатор, процесс эксплуатации которого требует постоянного участия оператора: при этом лаборант практически не может отойти от прибора.

Практически все автоматические фотометры снабжены программой внутреннего контроля качества (автоматически сообщают о возникших неисправностях) и имеют выход на компьютер. Число каналов программирования практически у всех автоматических фотометров позволяет без перепрограммирования выполнять все биохимические исследования.

Техника автоматического лабораторного анализа к настоящему времени достигла высокой степени совершенства. Разработано несколько десятков вариантов конструкции автоанализаторов для осуществления биохимических, гематологических и иммунохимических исследований.

2. Классификация автоанализаторов

Известные в мире биохимические автоанализаторы могут быть подразделены (несколько условно) на три основных типа.

1. Одноцелевые биохимические автоанализаторы, с помощью которых в анализируемой пробе определяется лишь один компонент биологической жидкости и ткани. К числу таковых может быть отнесен, например, анализатор "Глюкоза-2" фирмы "Beckman".

2. Автоанализаторы для определения так называемых родственных компонентов. Это, например, автоанализатор аминокислот, принцип действия которого основан на хроматографическом их разделении (по Штейну и Муру); автоматический атомно-абсорбционный пламенный спектрофотометр.

3. Многоцелевые биохимические автоматические устройства, предназ научающиеся для установления содержания в биологических жидкостях большого количества различных по химической природе компонентов.

Технико-аналитические возможности биохимических автоанализаторов во многом зависят от заложенного в них принципа действия: "поточного" или "дискретного".

Впервые поточный принцип действия автоанализатора был предложен Skeggs в 1954 году. Вскоре после этого (1957) он был положен в основу созданного фирмой "Technicon Instrument Corp." (1957) одноканального биохимического автоанализатора.

Согласно поточному принципу функционирования автоанализаторов, все химические реакции в процессе осуществления анализа проводятся в потоке транпортируемых по трубкам и разделенных воздушными прослойками проб. Воспроизводимость результатов обеспечивается тем, что на каждый этап исследования всегда отводится один и тот же, притом строго определенный, промежуток времени. Результат анализа рассчитывется путем сопоставления показателей исследования опытной, контрольной и стандартной проб.

Отдельными функциональными блоками (так называемыми "специализированными модулями") автоанализатора выполняются: подача биологического материала к пробоотборнику, дозирование, транспортировка анализируемых проб, реагентов и воздуха, перемешивание растворов, диализ, термостатирование, измерение, графическая запись и/или цифропечать результатов исследования. Для выполнения этих технических процедур используются входящие в состав автоанализатора специальные устройства: пробоотбрник с коллектором проб, дозирующий перистальтический насос (шланговый дозатор), диализатор, термостат, измерительный блок (фотометр, флюориметр и др.), самописец или система цифропечати. Выбор отдельных блоков и их функциональное объединение производятся в зависимости от особенностей методологии проводимого исследования.

В автоанализаторах Скеггса (производимых фирмой "Техникон", США), поток жидкости, проходящий через трубчатый реактор, фрагментируется пузырьками воздуха, что обеспечивает эффективное перемешивание растворов и в то же время снижает гидродинамическе размывание и взаимозагрязнение соседних проб. Однако перед поступлением жидкости в детектор она должна быть дегазирована (отделена от воздуха) с помощью специальных устройств.

Приборы такого типа ("Техникон АА2") были широко использованы в республиканских кардиологических центрах СССР для осуществления советско-американской программы проведения эпидемиологических исследований в области кардиологии, а именно: для определения стандартизованными методами содержания общего холестерина, холестерина липопротеинов высокой плотности, триацилглицерино.

В дальнейшем Я.Ружичка и Э.Хансен, К.Стюарт была предложена новая разновидность непрерывного проточного анализа, а именно: проточно-инжекционный анализ (ПИА), характеризующийся большей производителтьностью и экономичностью исследования.

Особенностью ПИА является введение (инжекция) определенного объема образца в непрерывный поток носителя. При большой его скорости, малом объеме анализируемой жидкости и достаточно узкой (капиллярной) трубке отдельные пробы не смешиваются друг с другом, а лишь немного разбавляются жидкостью-носителем. Это позволяет отказаться от разделения (сегментирования) жидкой зоны пузырьками воздуха (технологический принцип, используемый в автоанализаторах Скеггса). Специальный насос обеспечивает постоянное течение носителя и реагентов. При этом компоненты реакционной смеси смешиваются путем слияния потоков образца и реагентов, что приводит к еще большему размыванию зоны образца в потоке жидкости и протеканию химической реакции.

По сравнению с непрерывным проточным анализом ПИА позволяет получить информацию не только о концентрации исследуемого образца, но и о кинетике протекаемой реакции.

В проточно-инжекционном анализе в качестве способов детектирования используются: абсорбционная фотометрия (42%), флюориметрия, турбидиметрия и др. (28%), электрихимическая детекция (29%), иные способы детекции (около 1%).

В зависимости от характера химической процедуры исследовании различают 4 основные группы методов ПИА.

К 1-ой из них относят способы анализа, основанные на обычной "неферментативной" химической реакции.

Ко 2-ой - способы определения субстратов с помощью ферментов.

К 3-ей - методы исследования активности ферментов.

К 4-ой - методы иммунохимического анализа.

Использование ПИА позволяет значительно уменьшить объем биопробы и реагентов - за счет возможности осуществлять исследования в кинетическом режиме; обеспечивает высокую производительность системы при повышении точности анализа.

Оборудование для ПИА производится рядом фирм, например, "Текатор" (Швеция).

Автоанализаторы, использующие дискретный принцип работы, применяются в клинико-лабораторной практике с начала 60-х годов. Согласно этой, наиболее часто применяемой в клинико-лабораторной практике технологии, из специального пробоотборника в реакционную емкость приготовителя вносятся: анализируемая проба, разбавитель (при необходимости) и соответствующие реагенты. Смесь термостатируется, после чего измеряется ее оптическая плотность (в видимой, ультрафиолетовой области). Возможно использование и других способов детектирования.

Основными узлами дискретных автоанализаторов являются:

1).Карусели (картриджи) с исследуемым биологическим материалом и реагентами.

2).Дозаторы (манипуляторы).

3).Блок измерения концентрации определяемого компонента.

4).Регистрирующее устройство.

5).Система управления комплексом перечисленных модулей.

В дискретных автоанализаторах вместо центрифугирования и диализа (процедуры предварительного отделения белков в «мануальном» - ручном анализе) используется большое разбавление проб, при котором помехи от присутствия белков в большинстве реакций становятся ничтожно малыми.

Автоматизированные устройства дискретного типа в настоящее время используется производятся большинством фирм индустриально развитых стран мира.

Своеобразным «компромиссом», объединяющим проточный и дискретный принципы автоматизированного исследования, является ротационная система, особенность которой состоит в использовании процесса центрифугирования. При этом смешивание пробы с реактивами, термостатирование и измерение величины оптической плотности осуществляются в период вращения ротора центрифуги: в процессе центрифугирования жидкость перемещается по радиальным каналам ротора в соответствующие кюветы, вращающиеся совместно с ним.

Поскольку подавляющее большинство применяемых в лаборатории автоанализаторов используют дискретный принцип исследования, он заслуживает более пристального рассмотрения.

3. Классификация автоанализаторов в зависимости от особенностей технологии выполнения клинико-лабораторных исследований

автоанализатор клинический биохимический

В зависимости от конструктивных особенностей приборов и предоставляемых ими возможностей выполнения аналитических процедур все автоматизированные устройства могут быть подразделены на несколько основных классов.

1-ый класс. Автоанализаторы, реализующие принцип "BATCH-системы", т.е. выполнения исследований "по тестам". Характерной их конструктивной особенностью является использование проточных кювет. Анализаторы этого типа предназначены для последовательного выполнения отдельных методик (серий исследований). Представляют собой открытые системы.

2-ой класс. Анализаторы селективные, обеспечивающие режим выполнения работы "по пациентам" - RANDOM. Позволяют выполнять исследование по различным биохимическим тестам путем взятия (с использованием манипулятора) отдельных аликвот одной и той же пробы биологического материала. Как правило, регистрация оптической плотности производится не в проточной, а отдельной реакционной кювете. Приборы этого типа допускают возможность проводить экспресс-анализы (в STAT-режиме: "внеочередного проведения анализа").

3-ий класс. Многофункциональные интеллектуальные системы. Предназначаются для использования в лабораториях крупных лечебно-профилактических учреждений, диагностических центрах, централизованных клинико-биохимических лабораториях. Содержат иооноселективные блоки.

Всем биохимическим автоанализаторам свойственны:

1) программное обеспечение, достигаемое использованием современной компьютерной техники (не микропроцессоров),

2) осуществление контрольных функций, обеспечиваемое автоматизированным слежением компьютерного устройства за работой отдельных блоков прибора и выполнением программы контроля качества проводимых лабораторных исследований,

3) автоматические пробоподготовка и дозирование.

Стремление специалистов клинической лабораторной диагностики к использованию в своей работе полностью автоматизированных устройств базируется на достижении многих, связанных с применением таких приборов преимуществ. Основные из них следующие:

1. Экономичность, достигаемая экономным расходованием реагентов. Если при работе на ФЭКе обычно требуется 3-4 мл реактива, то при выполнении исследований на автоанализаторе всего лишь 350 - 500 мкл (и менее). Отсюда возможная 10-кратная экономия реагентов (!). Благодаря такому, экономному использованию реактивы расходуются в течение значительно более длительного времени, реже закупаются.

2. Использование весьма небольшого объема анализируемой биологической жидкости (3 - 7 мкл)

3. Высокая производительность (до 800 и более исследований в час).

4. Достаточно большая загруженность. Автоанализатор должен эксплуатироваться не менее 5-6 часов в сутки.

5. Гибкость в работе. Обеспечивается возможностью использования разных режимов определения: по конечной точке, двух- многоточечной кинетике, с привлечением технологии турбидиметрии (иммунонефелометрии), ионометрии, поляризационной флюориметрии и других.

В последнее время находит использование принцип турбидиметрии фиксированной абсорбцией. Особенностью этого технологического процесса является измерение времени прироста оптической плотности до заданного ее значения. Реализуется в коагулологии.

6. Допускаемая конструкцией многих приборов возможность программирования автоанализатора под реактивы разных фирм-производителей.

7. Использование небольших (в том числе и моющихся) измерительных кювет.

8. Системный подход, который расценивается как возможность "просмотреть" сам ход реакции, что позволяет, в частности, выявить фазу исчерпания субстрата, кофакторов (в обычных условиях, при "ручном" определении это обнаружить невозможно).

9. Осуществление контроля качества. В современных автоанализаторах заложено несколько используемых для этого программ.

10. Программное сохранение базы данных.

11. Возможность выполнения экстренных исследований, постановки так называемых "цитовых" проб.

12. Связь с компьютерами: многие автоанализаторы имеют выход на центральный, "хохстовый" компьютер.

13. Широкие возможности измерительного модуля. В отличие от обычных фотоэлектроколориметров, позволяющих производить замер оптической плотности растворов в пределах до 0,2 - 0,7 ед., современные биохимические автоанализаторы позволяют регистрировать абсорбцию (при условии соблюдения закона Бугера-Ламберта-Беера) в диапазоне до 2,5 ед. А: это достигается использованием мощного источника облучения и более чувствительных приемников света.

Многие из современных биохимических автоанализаторов оснащены также ионоселективным блоком, позволяющим, в частности, проводить определения ионов калия, нгатрия, кальция, хлора потенциометрическим методом.

14. Использование неагрессивных жидкостей. Ферментные наборы реагентов не содержат агрессивных жидкостей, практически не обладают токсическим эффектом.

15. Надежность устройства, связанная с применением в нем новейших технологий.

Каждый из биохимических автоанализаторов характеризуется рядом технико-аналитических критериев. В их числе: - Спектр определяемых веществ: субстраты, ферменты, специфические белки, гормоны, электролиты, факторы свертывания крови, иммуноглобулины, чужеродные соединения (наркотики, лекарственные вещества и др.)

- Производительность: количество исследований в час.

- Последовательность выполнения анализов: "от методики к методике", т.е. "по тестам" - BATCH или "по пациентам" - RANDOM.

- Открытость системы.

Под нею понимается возможность использовать наряду с реактивами, рекомендуемыми фирмой-производителем автоанализатора, ряд других, что предполагает введение в компьютер всех необходимых параметров биохимической реакции и осуществление самостоятельного программирования. Тем самым открытая система позволяет адаптировать к автоанализатору реагенты других фирм (что имеет большое значение, так как стоимость одного биохимического исследования на 50% определяется использованными реагентами, на 30% - стоимостью анализатора и на 20% - всеми остальными затратами).

По этой причине при решении вопроса о приобретении автоанализатора следует уяснить все необходимое об используемых реагентах (или тест-системах): они могут быть исключительно одной фирмы (фирмы-производителя) или любые, т.е. реагенты разных фирм, в том числе отечественных.

-Возможность выполнять биохимические исследования с использованием только одного реагента (монотесты), либо одного и большего их количества (требуемых для постановки конкретной методики). Хотя большинство биохимических реакций может протекать с одним реагентом, возможность применения двух реактивов расширяет возможности анализатора (позволяя, в частности, выполнять определение билирубина, MB-изофермента креатинкиназы).

- Объем биологической жидкости (мкл): обычно 3-7 мкл

- Объем проточной кюветы (напри мер, 32, 100 мкл)

- Объем реактива на одно исследование 250, 350, 500 мкл и др.

- Объем реакционной смеси (мкл)

- Необходимость в дополнительной очистке дистиллированной воды.

- Особенности оптической системы регистрации:

а) источник света (ксеноновая, галогеновая лампа с длительным сроком эксплуатации, лампа накаливания (вольфрамовая, вольфрамо-галогеновая, ксеноновая, кварцевая, пульсирующая).

б) диапазон длин волн,

в) монохроматизация светового потока: с помощью диффракционной решетки, набора простых или интерференционных светофильтров,

г) система детектирования светового сигнала,

д) режим фотометрического измерения: монохроматический, бихроматический.

- Используемый блок измерения (измерительный блок): проточная кювета, сменные реакционные кюветы - одноразового, многоразового применения; моющиеся кварцевые кюветы (очищающиеся механическим путем, высушиваемые потоком воздуха)

- Характер измерения оптической плотности раствора, оценки результата:

а) по конечной точке (возможность построения калибровочной кривой),

б) по кинетике,

в) по двум точкам,

г) по фиксированной абсорбции,

д)оценка результатов по нелинейной калибровке (иммунотурбидиметрия).

- Реакционные кюветы: их количество, объем, материал, из которого изготовлены реакционные ячейки.

- Реагентные каналы: их количество (имеется ли зависимость их количества от числа анализируемых проб).

- Дозатор (манипулятор) и особенности дозирования биологической жидкости и реагентов.

- Температурный режим: термостатированный измерительный блок, термокювета и пр.

- Устанавливаемая температура реакционной смеси: 37 С, 30 С, 25 С.

- Возможность охлаждать жидкие реагенты "на борту" автоанализатора.

- Возможность осуществлять разбавление сыворотки.

- Возможность выполнения срочных ("цитовых") исследований.

- Особенности компьютерного обеспечения:

а) встроенная программа контроля качества, в том числе:

оценка аналитической вариации с расчетом среднеквадратичного отклонения и коэффициента вариации на разных уровнях концентраций контрольных сывороток с иллюстрацией на графике Леви-Дженигса; определение процента отклонения от линейности в измерениях по кинетике, калибровка по эталону для нелинейных реакций, контроль за пригодностью рабочих растворов реагентов по соответствию их оптической плотности значениям, указанным фирмой-изготовителем, за уровнем жидкости (реактивов, сыворотки, мочи) в пробирках, возможность "чтения" штрих-кода и пр. (бар-код)

Данное программное обеспечение сокращает время, затрачиваемое сотрудниками каждой лаборатории на составление отчетной документации и контрольных карт.

б) возможность вносить в компьютерную память автоанализатора все необходимые параметры проведения биохимической реакции, а именно: сведения о длине волны, характере измерения, температурном режиме, значении эталона (или коэффициенте), контрольной пробы на реактивы, пробы, продолжительности измерения, времени задержки и инкубационного периода, объеме пробы и реагента и др.

в) количество каналов программирования.

г) возможность архивировать данные, касающиеся информации о больных: зависит от объема операционной памяти (например, на 40 методик).

д) объем памяти для программирования биохимических реакций.

е) связь с внешним компьютером

ж)возможность создания профилей (наборов тестов для диагностики заболеваний)

Печатающее устройство (принтер встроенный или внешний):

- Используемая бумага (обычная, термобумага).

- Необходимость использования кондиционера.

- Шумовые эффекты.

- Необходимость стабилизации напряжения.

- Габариты прибора.

- Масса прибора.

- Цена (USD).

В зависимости от потенциальных возможностей приборов биохимические автоанализаторы подразделяют на:

1. Малые аналитические системы (обладающие производительностью примерно 100-120 анализов/ч).

2. Средние по производительности автоанализаторы (180-250 анализов/ч).

3. Современные большие многоканальные биохимические автоанализаторы, позволяющие выполнять 400-600-800 (и более) анализов/ч.

В зависимости от габаритов и массы приборов различают:

1. Настольные автоанализаторы (малогабаритные приборы, не требующие дополнительной водоподготовки).

2. Напольные автоанализаторы с системой водоочистки (иногда нуждающиеся в расположении в отдельной комнате, оснащенной кондиционером).

При выборе конкретного биохимического автоанализатора следует прежде всего обращать внимание на то, допускается ли прибором сортировка по тестам и по пациентам, каков тип измерительного блока, есть ли возможность выполнения одиночных, "срочных" исследований, пакетной обработки данных, а также - на удобства перепрограммирования, осуществления статистической обработки результатов и других вычислений, "стыковки" с внешним компьютером, простоту и надежность в эксплуатации, необходимость в использовании средств дополнительной водоочистки, кондиционера.

При решении вопроса о приобретении прибора следует учесть, есть либо нет в республике сервисного обслуживания, как хорошо оно "поставлено"; имеется ли "трейнинг", обучение; каковы объем и номенклатура выполняемых в учреждении (больнице, поликлинике, диагностическом центре), централизованной клинико-биохимической лаборатории исследований.

Рациональное оснащение современными автоматизированными устройствами клинико-диагностических лабораторий медицинских учреждений стационарного и поликлинического типа должно баазироваться лишь на предварительном определении объема выполнения требуемых в ЛПО клинико-лабораторных исследований. Соответствующий расчет основывается на перечне основных тестов и количестве исследований, необходимых для достаточно полного обследования пациентов с различными соматическими заболеваниями, находящимися на лечении в конкретном лечебно-профилактическом учреждении.

4. Обоснование необходимого перечня и объема выполнения клинико-лабораторных исследований (количество анализов в сутки или час в зависимости от коечного фонда ЛПУ)

Для обследования больных хронической ИБС в отделении кардиологии достаточно крупной больницы представляется важным использовать 10 основных лабораторно-диагностических тестов, а именно: определение содержания общих липидов (ОЛ), холестерола (ХС), альфа-холестерола (альфа-ХС) триацилглицеринов (ТГ), глюкозы (Г), мочевины (Моч), активности аспартат- и аланинаминотрансферазы - АсТ, АлТ, спектра электрофоретически фракционируемых липопротеинов (ЭЛ) и белков (ЭБ); для обследования больных с инфарктом миокарда ("инфарктное" кардиологическое отделение больницы) - в дополнение к ним целесообразно применение еще шести тестов: определение активности креатинкиназы (КК), лактатдегидрогеназы (ЛДГ), гидроксибутиратдегидрогеназы (ГБДГ), холинэстеразы (ХЭ), С-реактивного белка (СРБ) и постановка коагулологических тестов (КТ).

Для обследования больных с системными заболеваниями соединительной ткани (коллагенозами, ревматизмом) в отделении коллагенозов, ("ревматологическое") - 13: определение С-реактивного белка (СРБ, фибриногена (Ф), церулоплазмина (Ц), гаптоглобина (Г), иммуноглобулинов G, A, M ревматоидного фактора (РФ), сиаловых кислот (СК), мочевой кислоты (МК), активности кислой фосфатазы (КФ), электрофорез белков.

С целью дифференциальной диагностики инфекционного эндокардита - дополнительно к перечисленным тестам желательно использовать постановку тимоловой пробы (ТП), определение билирубина (Б), активности АсТ и АлТ

При бронхолегочных заболеваниях (отделение пульмонологии) требуется оценка показателей минимум 12-ти тестов - протеинограммы, содержания Б, Ц, СРБ, Ф, СК, ХС, Г, активности ЛДГ, АсТ, АлТ.

При заболеваниях почек (отделение нефрологии) - 10 тестов: определение общего белка (ОБ), СРБ, Ф, ХС, бета- и пребеталипопротеинов, Моч, креатинина, мочевой кислоты (МК), К, Nа, С1, молекул средней массы (МСМ), ЭБ.

При заболеваниях желудочно-кишечного тракта (в отделении гастроэнтерологии) - 12 тестов (определение Б, ОБ, ХС, К, С1, Моч, Г, активности АсТ, АлТ, альфа-амилазы, липазы, постановка ТП).

При заболеваниях печени (отделение гепатологии) - 15 тестов (определение ОБ, общего и прямого (конъюгированного с глюкуроновой кислотой) Б, бета- и пребеталипопротеинов, Ф, протромбина (Пр), сывороточного железа, электрофорезьбелков, постановка ТП). Для обследования больных с хирургическими заболеваниями (отделение хирургии) - 17 тестов: ЭБ, определение ОБ, общего и прямого Б, Ф, Пр, К, Nа, сывороточного железа, активности АсТ, АлТ, щелочной фосфатазы, гамма-глютамилтранспептидазы, альфа-амилазы, ХЭ, постановка ТП.

Из приведенного перечня тестов следует, что каждому пациенту, поступившему в то или иное отделение достаточно крупной больницы, в не менее 10 видов видов биохимических анализов процессе клинико-лабораторного исследования должно быть сделано.

В основу расчета минимального объема выполняемых в течение определенного периода времени биохимических исследований положено допущение, что обычно срок пребывания больных в стационаре не превышает 3 недели и что каждого больного необходимо обследовать троекратно (двукратно): при поступлении в лечебно-профилактическое учреждение, перед выпиской и, желательно, в середине периода пребывания больного в стационаре.

Если среднюю продолжительность пребывания пациента на койке принять за 20 сут, то в течение года она будет использоваться 18-тью больными (320:20=18) - занятость койки. Расчет показывает, что при однократном обследовании - по 10 тестам на одного из больных, госпитализированных в каждое из 10 отделений лечебно-профилактических учреждений (в том числе двух кардиологических, отделении терапии, пульмонологии, нефрологии, гастроэнтерологии (гепатологии), хирургии) - требуется выполнение примерно 100 анализов.

Если принять во внимание, что на каждого пациента в течение всего периода пребывания его на койке приходится 20 (при двукратном обследовании) либо 30 (при трехкратном) биохимических исследований, то их общее количество "на койку" в год составит соответственно 360 (18х20) либо 540 (18х30). Отсюда, - в больничном учреждении на 200 коек должно быть выполнено 72 000 или 108 000 анализов в год (соответственно при двух- и трехкратном обследовании больных).

Учитывая, что в году насчитывается 250 рабочих дней, требуемый для выполнения объем исследований в сутки составляет 290 (432) анализов. При 8-ми часовом рабочем дне это соответствует выполнению 36 (54) исследований в час.

Рассуждая аналогично, можно установить, что в лечебно-профилактических учреждениях на 400, 600 коек требуется выполнять соответственно в 2 и 3 раза больший объем исследований, т.е. 72 (108) и 98 (162) исследований в час (при 2-х и 3-х кратном обследовании соответственно).

К этому может быть добавлено определенное количество биохимических анализов, сделанных для амбулаторных (поликлинических) больных. Поэтому, в действительности, количество выполняемых в течение одного часа лабораторных исследований может быть еще большим. Следует, однако, учесть, что часть рабочего времени в лаборатории уходит на подготовительный этап работы.

Отсюда, теоретически требуемое для выполнения в лечебно-профилактических учреждениях с разным коечным фондом количество биохимических исследований составляет:

в 200-коечной больнице: 288 (432) в сутки, или 36 (54) в час (при 8-ми часовом рабочем дне),

в 400-коечной больнице: 580 (864) в сутки, или 72 (108) в час,

в 800-коечной больнице:1160 (1728) в сутки, или 144 (216) в час,

в 1000-коечной больнице: 1450 (2160) в сутки, или1806 (270) в час.

На основании приведенных нами расчетов о требуемом объеме выполнения клинико-биохимических исследований в ЛПУ представляется целесообразным обеспечение:

1) ЛПУ с коечным фондом 200-600 коек - полными биохимическими автоанализаторами производительностью околоо 120 исследований в час, одноканальными полуавтанализаторами;

2) ЛПУ с коечным фондом 800-1000 коек - полными автоанализаторами производительности 200-260 исследований в час;

3) ЛПУ с коечным фондом свыше 1000 коек - биохимическими автоанализаторами производительностью 360 и более исследований в час.

При оснащении биохимическими автоанализаторами крупных центров желательно дублировать аналитические системы. Целесообразно приобретение большой аналитической системы и аналогичной системы средней производительности. Наилучший вариант, если это будут два прибора, выпущенные одной фирмой, что позволит применять сходные программы и идентичные наборы реактивов. К тому же это облегчает обучение персонала и сервисное обслуживание.

5. Отдельные представители современных автоматизированных устройств для выполнения клинико-биохимических исследований

Автоматизированный фотометр PV 1251 C отечественного производства (СОЛАР). Позволяет осуществлять конечноточечные, кинетические, бихроматические и лабораторные исследования с использованием современных наборов реагентов.

Автоматический анализатор для биохимического и иммунотурбидиметрического анализа «Vitalit 1000» (Vital Diagnostics) производства Италии (совместно с корпорацией «I.S.E. S.r.I. Sistemi Intelligenti Electronici). Представляет собой малогабаритный, настольного расположения прибор (масса 45 кг) с производительностью до 120 тестов в час (кинетика) и до 200 тестов в час по «конечной точке. Автоанализатор допускает возможность работы в разных режимах: «от теста к тесту» в усовершенствованном режиме BATCH MODE, с оптимизацией времени проведения цикла анализов; «по пациентам» в режиме «срочного анализа» (возможность проведения «срочного анализа» с использованием нескольких компонентов).

Измерения производятся «по конечной точке» (моно или бихроматические), кинетическим методом, дифференциальным методом (с двумя реагентами или холостой пробой), псевдокинетическим двухточечным методом по стандарту, методом иммунотурбидиметрии с расчетом значений по нелинейной калибровочной кривой. Допускается использование одного, двух или трех реагентов (R1 100 - 800 мкл, R2 3-500 мкл, R3 3-500 мкл).

Монохроматизация светового потока достигается использованием восьми светофильтров: 340, 405, 492, 505, 546, 578, 630, 700 нм (имеется одна свободная позиция). Минимальный объем реакционной смеси - 500 мкл, объем пробы составляет от 3 до 500 мкл (с шагом 0,3 мкл). На борту прибора имеется 27 охлаждаемых позиций для реагентов (помещаемых во флаконы объемом 26 мл, оснащенные датчиками уровня реагентов). Для выполнения исследований используется ротор на 63 ячейки, из них 16 позиций предусмотрены под стандартные и контрольные пробы. Реакции проводятся в реакционном роторе, вмещающем 4 сменных блока по 24 реакционные кюветы в каждом. Имеется возможность дозагрузки реагентов без прерывания программы и хода работы прибора.

Компьютерное обеспечение прибора создает память на 64 методики анализа и делает простым управление прибором - с помощью пяти клавиш (что составляет большое удобство в работе). Предусмотрена автоматическая диагностика хода исследования. Прибор позволяет получать графическое отображение кинетических измерений и калибровочных кривых в ходе проведения цикла анализа.

Автоанализатор поставляется с блоками реакционных кювет (100 шт.) и флаконами для реагентов с крышками (30 шт.)

Установленные в приборе программы измерений полностью адаптированы к реагентам Vital.

База данных создается автоматически по окончании анализа проб или контрольных материалов. Встроенная статистическая программа позволяет просматривать и распечатывать результаты в любое время. Сортировка данных позволяет выводить из большого их данных только самые необходимые.

Настольный биохимический автоматический анализатор DIALAB Autolyzer производства компании DIALAB (Австрия) - прибор открытого типа, позволяющий анализировать разные биологические жидкости (сыворотку, плазму, мочу, спинномозговую жидкость) с использованием реагентов разных фирм. Позволяет определять концентрацию субстратов и активность ферментов. Анализатор произвольного доступа (Random Access Clinical Analyser), стат-доступ (STAT: немедленный доступ и срочное выполнение по составленному перечню заданий) возможен в любое время.

Прибор позволяет реализовать режимы анализа по конечной точке, кинетический (быстрая и двухточечная кинетика), кинетический с фиксированным временем, иммунотурбидиметрический, турбидиметрический (время коагуляции турбидиметрически), по фактору или стандарту, автоматическая калибровка (для построения калибровочной криойяиспользуется до 10 стандартных проб).

Производительность анализатора составляет до 230 тестов в час. Расход воды - 1 л на 500 тестов (3,5 л/час).

Количество тестов на борту - до 48. Объем анализируемой пробы программируется (с шагом в 1 мкл) от 2 до 100 мкл, что позволяет программировать любые методики. Штатив для проведения реакции включает 80 реакционных кювет с промывочной станцией, обеспечивающей 4-х ступенчатую процедуру промывки. Объем реагента программируется с шагом в 1 мкл: реагент 1 - от 0 до 600 мкл, реагент 2 - от 0 до 450 мкл. Обычно минимальный объем реакционной смеси составляет 200 мкл, максимальный - 400 мкл. Имеется система охлаждения реактивов (штатив для реагентов с 48 охлаждаемыми позициями), которая работает независимо от того, включен анализатор или нет.

Пробозаборная игла промывается между каждым отбором проб и реагентов, даже если это реагент, использующийся для анализа многих последовательно выполняемых проб. Температура предварительного нагревателя в дозаторе контролируется непрерывно. Постоянно контролируется уровень реагентов и проб. Идентификация проб осуществляется по идентификационному коду, дате, номеру образца, фамилии пациента, полу, возрасту, номеру карты, дате пробоотбора, типу пробы, отделению.

Пипетирующая система состоит из шприца, иглы с наконечником, покрытым тефлоном с датчиком уровня, устройством предварительного подогрева наливаемых жидкостей; она промывается снаружи и изнутри между каждым отбором проб и реагентов.

Имеется воздушный инкубатор, обеспечивающий поддержание комнатной температуры, температур 30 и 37 С.

Монохроматизация светового потока достигается использованием интерференционных фильтров: 340, 405, 450, 505, 550, 590, 650, 700, 750 нм (полоса пропускания 10 нм). Этот набор светофильтров позволяет выполнять любые современные лабораторные тесты. Источником света служит галогеновая лампа. Фотометрический диапазон - 0,1 - 3,6 А (линейная область - 0-2,5А).

Биохимический автоанализатор производит автоматический анализ разведения при аномальных уровнях, избытке расхода субстрата и/или отсутствии линейности, обеспечивает полный контроль качества (графики Леви-Дженнингса, правила Вестгарда, таблицы), импорт/экспорт данных, методов, автоматическую процедуру поддержки.

Программное обеспечение (Windows, открытого типа) обеспечивает управление прибором, обработку и вывод на печать на русском языке. За ходом анализа можно наблюдать в разных окнах. Окно «Текущее состояние» показывает, сколько тестов задано в рабочем листе и сколько из них выполняется, сколько времени необходимо прибору на дозирование реагентов и проб, выполнение измерений, сколько кювет находится в работе. Непрерывно выводятся сообщения и контролируется текущее состояние. Окно «Реакции» позволяет просмотреть процедуру заполнения кювет и результат измерения оптической плотности. Окно «Время реакции» позволяет отследить оптическую плотность растворов в рабочих кюветах и время выполнения измерения.

Прибор комплектуется персональным компьютером класса Pentiuv IY «CDL-pro». Принтер встроенный и внешний (опция).

Прибор (масса 95 кг) поставляется с источником бесперебойного питания (Real Smart 1000 VA).

Одним из биохимических автоматизированнхм устройств средней производительности является автоматический анализатор Prestige 24 i производства фирмы Hirose Electronic System Co. (Токио, Япония). Он представляет собой малогабаритный прибор, рабочий стол которого обеспечивает размещение 45 проб в пластиковых или стеклянных пробирках и 24 либо 36 реагентов (по выбору пользователя) в пластиковых контейнерах объемом 20, 40, 60 или 15, 25 мл. Штатив реакций включает в себя 60 пластиковых кювет с длиной оптического пути 8 мм. Prestige 24 i имеет уникальную систему перемешивания реакционной смеси с помощью сжатого воздуха, которая исключает возможность перекрестного загрязнения реакционной смеси

Биохимический автоанализатор обеспечивает охлаждение реагентов в штативе и автоматическую десятиступенчатую промывку реакционных кювет (расход воды составляет 3,5 л/час). Охлаждаемый лоток под реактивы имеет 24 или 36 секторов (по выбору) для размещения 24 или 36 моно- либо биреактивов. Реагенты охлаждаются при помощи эффекта Пельте до 10+-2 С. Холодильник может оставаться включенным при выключенном анализаторе.

Лоток для размещения проб имеет 2 концентрические окружности (отделение снабжено считывателем баркодов). Лоток представлен 60-тью специальными пластиковыми кюветами, помещенными в термостат с температурой 37+-0,1 С. Реакционные кюветы промываются с использованием 2 моющих растворов и дистиллированной воды. Щуп-зонды (дозаторы, манипуляторы) отбирают реагенты и пробы и переносят их в соответствующую реакционную кювету. К тому же, они контролируют уровень жидкостей во всех емкостях для реагентов. Датчики уровня (радиочастотные) погружаются в жидкость ровно настолько, насколько это требуется для того, чтобы втянуть необходимый ее объем: это минимизирует возможность случайного выброса жидкости, загрязнения и волюметрической ошибки. В случае, если наконечник зонда датчика уровня встречает препятствие, щуп-зонд автоматически останавливается и система включает звуковой и визуальный сигналы тревоги. Как только проблема устраняется, автоанализатор продолжает выполнение исследований. Система шприцев и насосов обеспечивает отбор проб (3 - 30 мкл с шагом в 0,5 мкл) и реагентов (20 - 350 мкл с шагом 5 мкл), промывку щуп-зондов снаружи и изнутри, промывку реакционных кювет и перемешивание реакционной смеси в кюветах.

Типичный объем реакционной смеси - 200 мкл, производительность - 240 тестов/час (400 тестов - с ионоселективным блоком, позволяющим определять содержание ионов калия, натрия, хлора).

Количество тестов на борту - 24 моно- или биреагентных (опция 36) + 3 ионоселективных (для определения ионов натрия, калия, хлорид-иона).

Количество проб на борту - 55, имеется возможность замены роторов в процессе работы. Между процедурами втягивания проб система шприцев и насосов очищает щупы снаружи и изнутри.

Десяти ступенчатая система очистки (промывки) кювет делает возможным повторное использование кювет до тех пор, пока они удовлетворяют результатам проведения специального теста. На первом этапе происходит удаление реакционной смеси, затем следует

Уникальная система перемешивания реакционной смеси в кюветах позволяет перемешивать реакционную смесь без использования мешалок, что резко снижает возможность контаминации.

Фотометр (оптическая система регистрации) оснащен дифракционной решеткой, позволяющей выделять 12 длин волн: от 340 до 800 нм. Свет от вольфрамовой галогеновой лампы проходит через реакционную кювету и попадает на дифракционную решетку, где разделяется на световые потоки, попадающие каждый на свой датчик. Таким образом, для получения нужной длины волны не требуется механических перемещений, и система оказывается застрахованной от нестабильности, отсутствует необходимость выверять положение фильтра и скопление грязи на поверхностях оптических элементов. Система может работать в моно- и бихроматическом режиме, образцы проб анализируются с использованием световых волн разной длины. Вторая длина волны предназначается для анализирования пробы в той области спектра, в которой окрашенный продукт реакции не поглощает используемый для его определения световой поток. Этот режим фотометрического исследования применяется при определении содержания билирубина в случае гемолиза крови, если реагенты мутные.

Автоанализатор позволяет осуществлять исследования в кинетическом режиме (быстрая и двухточечная кинетика), с использованием фактора или стандарта; при этом осуществляется приоритетный выбор по пробе (профиль) или по реагенту (бланк). Оценка результатов производится по калибровочной кривой (включающей до 10 стандартов); с использованием турбидиметрии.

Прибор автоматически осуществляет разведение проб при аномальных уровнях содержания анализируемого метаболита, высоком показателе поглощающей способности субстрата.

Автоанализатор выполняет полную программу контроля качества (графики Леви-Дженнингса, правила Вестгарда), автоматически создает резервные копии данных.

Сведения об обследуемом могут быть занесены в карточку пациента.

Рутинные исследования могут выполняться по тестам и по пациентам, экстренные - в любой период работы прибора. Возможно исследование «педиатрических» проб (в микропробирках Эппендорф).

Прибор полностью открытого типа, позволяет запрограммировать тесты с реактивами любых фирм-производителей, при этом количество каналов программирования не ограничено. Обеспечивает расчет и учет результатов биохимических исследований, полученных на других анализаторах. Все результаты исследований автоматически распечатываются на встроенном термопринтере и, по желанию пользователя, на принтере, подключенном к компьютеру.

Результаты контроля качества выводятся в виде таблицы, графиков Леви-Дженнингса, правила Вестгарда.

Биохимический анализатор, будучи «открытой» системой, позволяет работать с разнообразными наборами реагентов любых фирм-производителей с выполнением лабораторных исследований в области клинической химии, иммунологии, лекарственного мониторинга и токсикологии.

6. Автоматизированные системы для клинической химии OLYMPUS (биохимические анализаторы AU 400, AU 600, AU 2700, AU 5400)

Биохимические автоанализаторы OLYMPUS серии AU представляют собой открытые системы, обеспечивающие полностью автоматизированный цикл исследований от момента подачи проб до распечатки результатов исследований с использованием реагентов, калибраторов и контрольного биологического материала различных фирм.

Предназначены для осуществления рутинных исследований (активности ферментов, содержания разнообразных субстратов, электролитов - К, Nа, CI) и выполнения специальных анализов: определения специфических белков (иммуноглобулинов, факторов свертывания крови, белков «острой фазы» и др.), гормонов, чужеродных веществ, в том числе лекарственных и наркотических.

Автоанализаторы серии OLYMPUS AU характеризуются высокой производительностью, которая составляе:

o 400 фотометрических, 600 ионоселективных, 800 фотометрических и ионоселективных исследований в час для OLYMPUS AU 400;

o 600 ионоселективных, 1200 фотометрических и ионоселективных для OLYMPUS AU 640;

o 1600 фотометрических, 810 ионоселективных, 2200 фотометрических и ионоселективных тестов в час для OLYMPUS AU 2700.

Для замера абсорбции используется 13 длин волн, охватывающих диапазон 340 - 800 нм.

Приборы позволяют производить исследования в любых биологических жидкостях: сыворотке, плазме крови, моче, цереброспинальной жидкости и других с использованием любых пробирок, причем разных размеров (первичных, микропробирок, в том числе Эппендорфа).

Стартовая загрузка на борт базового прибора составляет 80 образцов. При этом имеется возможность постоянной дозагрузки по мере выполнения исследований. Анализатор позволяет выполнять срочные исследования (т.е. «загружать» 22 позиции в STAT режиме) в любой период его работы. Минимальный объем образца составляет 1,6 мкл.

Реагенты находятся в охлаждаемом блоке прибора в течение всего периода исследований. Средний объем реактива на выполнение одного исследования составляет 150 мкл, минимальный - 25 мкл (концентрированные реактивы разводятся на борту).

В автоанализаторах OLYMPUS серии AU используется высокоточная пипетируюшая система с функцией детекции сгустка.

Анализаторы обеспечивают выполнение исследований в нескольких режимах: по конечной точке, в кинетическом, кинетическом двухточечном, бихроматическом, дифференциальном.

В приборах OLYMPUS серии AU применяются многоразовые кварцевые реакционные кюветы с системами многократной процедуры их промывки и встроенной программой проверки качества очистки кювет. Один промывочный раствор используют для обработки кювет и очистки всей системы автоанализатора.

Особенностями конструкции и режима работы автоанализаторов OLYMPUS серии AU являются:

использование уникальной технологии SPOT-фотометрии,

предварительной детекции сгустка образца,

проведение серии разведений из одного стандартного раствора, а также ручного предварительного разведения.

Определения содержания электролитов проводятся прямым методом, стабильность каждого из электродов составляет 3 месяца.

Проводится автоматическое распознавание установленных в анализатор реактивов по штрих-коду.

Анализаторы имеют электронную систему самодиагностики с выводом сообщении на экран.

Приборы OLYMPUS серии AU позволяют программировать «педиатрические» панели, что дает возможность использовать значительно меньшее количество биологического материала для выполнения анализа. Это особенно важно для обследования детей и лиц пожилого возраста.

Пользователь имеет возможность свободного, без ограничения выбора профилей исследования, формирования колонтитула, ввода референтных значений каждого вида биологического материала (сыворотка, моча, цереброспинальная жидкость) по группам (женщины, мужчины, дети, новорожденные), а также формул для получения расчетных показателей.

Полученные результаты пользователь прибором может просматривать в процессе исследования. Допускается поиск результатов по дате, идентификационному номеру, фамилии пациента, по тестам.

Распечатка результатов может быть осуществлена на обычной бумаге.

Возможно интегрирование нескольких биохимических анализаторов в единый высокопроизводительный модуль.

Корпус анализаторов имеет специальное инертное покрытие и устойчив к средствам дезинфекции.

Konelab 30, Konelab PRIME 60 - биохимические автоанализаторы средней и высокой производительности, поставляемые финской корпорацией «Thermo electron corporation». Позволяют выполнять обычные и специальные биохимических исследования, включая определение специфических белков, электролитов (ионометрическим методом): ионов натрия, калия, хлора, лития, ионизированного кальция и рН; осуществления лекарственного мониторинга.

Производительность приборов зависит от загрузки и составляет в обычном режиме 300 тестов в час для Konelab 30 и 600 тестов в час для Konelab 60. В приборах используются сменные кюветы однократного пользования. Максимальная вместимость образцов (84 анализируемые пробы) определяется шестью сегментами по 14 позиций в каждом. К тому же используется 6 дополнительных позиций для STAT образцов. Имеется дополнительный транспортный интерфейс (KUSTI).