การใช้ระบบเครื่องมืออัตโนมัติเพื่อการวินิจฉัยแยกชนิดเชื้อแบคทีเรีย (Using an automated instrumentation system for identification of bacteria)

รศ. นพ. อนุภพ จิตต์เมือง
สาขาวิชาโรคติดเชื้อและอายุรศาสตร์เขตร้อน ภาควิชาอายุรศาสตร์
คณะแพทยศาสตร์ศิริราชพยาบาล มหาวิทยาลัยมหิดล

สรุปเนื้อหาการอบรมระยะสั้น ประจำปี 2561 โดยสมาคมโรคติดเชื้อแห่งประเทศไทยวันที่ 13 มีนาคม 2561

การวินิจฉัยแบคทีเรียที่เป็นสาเหตุของการติดเชื้อได้อย่างรวดเร็วทำให้ผู้ป่วยได้รับยาต้านจุลชีพที่เหมาะสมก่อให้เกิดผลการรักษาที่ดี ระบบเครื่องมืออัตโนมัติเพื่อการวินิจฉัยแยกชนิดเชื้อแบคทีเรียมีบทบาทสำคัญและมีการนำมาใช้มากขึ้นในหลายสถาบันเนื่องจากได้ผลการตรวจที่รวดเร็ว บทความนี้ ขอกล่าวถึงหลักการและขั้นตอนที่สำคัญของระบบเครื่องมืออัตโนมัติเพื่อการวินิจฉัยแยกชนิดเชื้อแบคทีเรีย การประยุกต์ใช้ทางคลินิกและข้อดีและข้อจำกัดของระบบเครื่องมืออัตโนมัติ

หลักการและขั้นตอนที่สำคัญของระบบเครื่องมืออัตโนมัติเพื่อการวินิจฉัยแยกชนิดเชื้อแบคทีเรีย^1-4

การวินิจฉัยแยกชนิดเชื้อแบคทีเรียจากผลเพาะเชื้ออาศัยการดูลักษณะของโคโลนี การย้อมสีแกรม และการทดสอบคุณสมบัติทางชีวเคมี ได้แก่ ความสามารถในการสลายน้ำตาลและโปรตีน ปฏิกิริยาของเอนไซม์ที่แบคทีเรียสร้างขึ้น ความสามารถในการใช้คาร์บอนและการตรวจหาการเจริญเติบโตของแบคทีเรีย เป็นต้น ระบบเครื่องมืออัตโนมัติใช้การทดสอบคุณสมบัติทางชีวเคมีดังกล่าวโดยตรวจหาผลผลิตที่เกิดขึ้น เครื่องมืออัตโนมัติสามารถวัดผลผลิตที่เกิดขึ้นได้โดยดูการเปลี่ยนแปลงของสี (colorimetry) หรือสารฟลูออเรสเซนซ์ (fluorometry) ระบบออฟติค (optical system) และเครื่องตรวจวัดสารฟลูออเรสเซนซ์ในเครื่องมืออัตโนมัติจะทำการอ่านการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นเป็นระยะ ๆ ติดต่อกันและรายงานผลปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นจากสารตั้งต้น (substrate) ชนิดต่าง ๆ ในชุดทดสอบ (test panel) ซึ่งแตกต่างจากระบบดั้งเดิมที่ต้องตรวจดูการเปลี่ยนแปลงหลังจาก 18 – 24 ชั่วโมง ระบบชุดคำสั่ง (program) จะนำข้อมูลที่ได้มาประมวลผลและเทียบกับฐานข้อมูล (database) ในตัวเครื่องเพื่อทำการแปลผลและวินิจฉัยแยกชนิดเชื้อแบคทีเรียโดยรายงานโอกาสและความน่าจะเป็นในระดับสปีชีส์ ยีนัส หรือกลุ่มของแบคทีเรียที่เป็นไปได้มากที่สุด นอกจากนี้ บางชนิดสามารถทดสอบและรายงานผลความไวต่อยาต้านจุลชีพของเชื้อร่วมด้วย ทำให้ได้ผลรวดเร็วกว่าการตรวจด้วยวิธีดั้งเดิม

ขั้นตอนที่สำคัญที่สุดของการวินิจฉัยแยกชนิดเชื้อแบคทีเรียด้วยเครื่องมืออัตโนมัติคือ การเตรียมเชื้อและสารแขวนลอยก่อนนำไปทดสอบและวิเคราะห์ (pre-analytic step) ปัจจัยที่ต้องคำนึงถึง ได้แก่ เชื้อแบคทีเรียที่แยกได้เป็นชนิดเดียวไม่มีการปนเปื้อนจากแบคทีเรียอื่น ๆ (purification) การเลือกชุดทดสอบให้เหมาะสมกับแบคทีเรียแต่ละชนิด ได้แก่ ชุดทดสอบแบคทีเรียแกรมบวก แกรมลบหรือชนิดอื่น ๆ แต่ละยี่ห้อออกแบบให้สามารถแยกชนิดของเชื้อและระยะเวลาในการรายงานผลแตกต่างกัน การทดสอบทางชีวเคมีเพิ่มเติมหลังรายงานผลเบื้องต้น เป็นต้น

ระบบเครื่องมืออัตโนมัติเพื่อการวินิจฉัยแยกชนิดเชื้อแบคทีเรียที่นำเข้ามาใช้ในประเทศไทยมีหลายยี่ห้อจากบริษัทต่าง ๆ ได้แก่ Vitek® 2 (bioMérieux Inc.) BD PhoenixTM (BD Diagnostics) MicroScan® WalkAway® (Beckman Coulter Inc.) และ SensititreTM (Thermo Fisher Scientific Inc.)

การประยุกต์ใช้ทางคลินิก

ในประเทศไทยมีการนำระบบเครื่องมืออัตโนมัติมาช่วยในการวินิจฉัยแยกชนิดแบคทีเรียจากสิ่งตรวจทางคลินิกมากขึ้น ซึ่งแต่ละยี่ห้อมีความสามารถ ขั้นตอนและชนิดของชุดทดสอบที่แตกต่างกัน การนำเครื่องมือนี้มาประยุกต์ใช้มีแนวทางปฏิบัติดังต่อไปนี้

1. พิจารณาความเหมาะสมและปริมาณของเชื้อที่จำเป็นต้องวินิจฉัยแยกชนิดในแต่ละวันหรือสัปดาห์ เนื่องจากเครื่องมือแต่ละบริษัทออกแบบมาให้สามารถเลือกใช้กับห้องปฏิบัติการต่างกัน ห้องปฏิบัติการขนาดเล็กควรเลือกใช้แพลตฟอร์มของเครื่องที่มีขนาดเหมาะสม
2. ชนิดของเชื้อที่พบบ่อย เชื้อที่เป็นปัญหาสำคัญหรือเชื้อประจำถิ่นเพื่อเลือกชุดทดสอบให้เหมาะสมกับชนิดของแบคทีเรียที่ต้องการวินิจฉัยแยกชนิด แต่ละบริษัทมีการผลิตชุดทดสอบแตกต่างกัน บางบริษัทออกแบบให้มีชุดทดสอบหลายประเภทเพื่อให้สามารถเลือกใช้ตามความเหมาะสมรวมทั้งควรดูอายุการใช้งานว่าสามารถเก็บไว้ได้นานหรือไม่ นอกจากนี้ ในโรงพยาบาลที่มีปัญหาเชื้อดื้อยาควรพิจารณาเรื่องความไวและความจำเพาะในการวินิจฉัยเชื้อดื้อยาจากผลการทดสอบความไวต่อยาต้านจุลชีพของชุดทดสอบ
3. บริษัทผู้ผลิตควรมีการปรับปรุงซอฟต์แวร์และฐานข้อมูลให้ทันสมัยเป็นระยะ ๆ ให้สอดคล้องกับมาตรฐานที่กำหนด และต้องมีการบำรุงรักษาอย่างสม่ำเสมอ รวมทั้งบริการหลังการขายที่รวดเร็วกรณีเกิดปัญหาขัดข้อง

ข้อดีและข้อจำกัดของระบบเครื่องมืออัตโนมัติ

• ลดระยะเวลาและให้ผลที่รวดเร็ว
• ใช้สารตั้งต้นหลายชนิดเพื่อนำมาทดสอบปฏิกิริยาและดูการเปลี่ยนแปลงทำให้ครอบคลุมชนิดเชื้อต่าง ๆ ได้หลากหลาย
• มีความเชื่อมโยงระหว่างเชื้อที่วินิจฉัยและผลทดสอบความไวต่อยาและผลทดสอบความไวต่อยามีความน่าเชื่อถือ
• มีระบบ expert rule ทำให้มีความแม่นยำมากขึ้น
• ไม่จำเป็นต้องอาศัยนักเทคนิคการแพทย์ที่มีความชำนาญมากนัก เนื่องจากขั้นตอนการเตรียมส่วนใหญ่เป็นกึ่งอัตโมนัติ แต่ละยี่ห้อมีอุปกรณ์พิเศษเพื่อลดโอกาสเกิดการปนเปื้อน
• บางยี่ห้อสามารถเชื่อมต่อผลและรายงานผลทางระบบเครือข่ายอิเล็กทรอนิกส์ทำให้ทีมผู้ดูแลรักษาทราบผลอย่างรวดเร็ว

• ราคาและความคุ้มค่า ข้อมูลการศึกษาในเรื่องของราคาและความคุ้มค่าของเครื่องมือมีจำกัด
• การนำมาใช้ควรปฏิบัติตามแนวทางปฏิบัติดังกล่าวข้างต้นอย่างเคร่งครัดทุก ขั้นตอนตั้งแต่ pre-analytic step จนถึงขั้นตอนการรายงานผล
• การรายงานผลความไวของยาต้านจุลชีพบางยี่ห้ออาจรายงานเป็นค่า kinetic MICs ไม่ใช่ค่า MICs จริง
• ห้องปฏิบัติการที่ใช้เครื่องมืออัตโนมัติเพื่อวินิจฉัยและรายงานผลความไวต่อยาเป็นหลัก โดยไม่มี workflow และการตรวจสอบความถูกต้องก่อนรายงานผล อาจทำให้แพทย์และทีมผู้ดูแลรักษาเข้าใจคลาดเคลื่อน นำไปสู่การรักษาที่ไม่เหมาะสม

สรุป

ระบบเครื่องมืออัตโนมัติเพื่อการวินิจฉัยแยกชนิดเชื้อแบคทีเรียถูกนำมาใช้มากขึ้นในปัจจุบันเนื่องจากได้ผลการตรวจที่รวดเร็วพร้อมทั้งสามารถทดสอบความไวต่อยาได้ในเวลาเดียวกัน การนำเครื่องมือนี้มาใช้ทางคลินิกควรทราบถึงหลักการ ขั้นตอน และข้อจำกัดของเครื่อง รวมทั้งห้องปฏิบัติการควรมี workflow ที่ชัดเจนก่อนการรายงานผลให้ทีมผู้ดูแลรักษาทราบ

1. ภัทรชัย กีรติสิน. Principle of laboratory diagnosis. ใน: ภัทรชัย กีรติสิน. ตำราวิทยาแบคทีเรียการแพทย์. กรุงเทพฯ: วี.เจ. พริ้นติ้ง; 2551. หน้า 179 – 200.
2. O’hara CM. Manual and automated instrumentation for identification of Enterobacteriaceae and other aerobic gram-negative bacilli. Clin Microbiol Rev 2005;18(1):147 – 62.
3. Stager CE, Davis JR. Automated systems for identification of microorganisms. Clin Microbiol Rev 1992;5(3):302 – 27.
4. Winstanley T, Courvalin P. Expert systems in clinical microbiology. Clin Microbiol Rev 2011;24(3):515 – 56.