Wdrażanie automatyzacji w laboratorium klinicznym

Automatyzacja to wschodzący trend w służbie zdrowia, który może pozytywnie wpłynąć na obsługę pacjenta, wydajność laboratorium i bezpieczeństwo personelu. Ponadto, automatyzacja w laboratorium klinicznym może pozwolić na standaryzację procesów, co z kolei może zmniejszyć częstotliwość występowania odchyleń i błędów.

Rozwój automatyzacji analitycznej

Podstawowym zastosowaniem automatyzacji w laboratoriach klinicznych jest pomoc w obsłudze instrumentów analitycznych. Pierwszy zautomatyzowany analizator został zakupiony przez laboratorium chemii klinicznej w 1956 roku i mógł analizować ograniczoną liczbę próbek dla takich analitów jak mocznik, glukoza i wapń1. Ostatecznie ewoluował on w kierunku automatycznych analizatorów o przepływie ciągłym, które mogły przetwarzać 150 próbek na godzinę, z bazą danych 20 analitów. Z biegiem czasu, postęp w oprogramowaniu i technologii doprowadził do tego, że każda nowa generacja aparatów zwiększyła przepustowość i rozszerzyła menu testów.

W latach 70. zaczęto opracowywać systemy informacji laboratoryjnej (LIS) i inne systemy zarządzania laboratorium, które połączono z automatyką analityczną, łącząc elektroniczne zarządzanie danymi z oprzyrządowaniem laboratoryjnym1. Doprowadziło to do znacznego zwiększenia przepustowości próbek, co umożliwiło prace nad automatyzacją faz przed- i poanalitycznych pracy laboratorium. Może to obejmować różne obiegi pracy laboratorium, w tym przekazywanie próbek do laboratorium, przyjmowanie próbek klinicznych, a także procesy przed-, testowe i po-analityczne.

Nowoczesne oprzyrządowanie w laboratoriach klinicznych może mieć różne konfiguracje w celu wykonania szeregu zadań i analiz.

• Analizatory wsadowe - urządzenie wykonuje pojedynczy test na grupie próbek.
• Analizatorysekwencyjne - próbki są badanesekwencyjnie, a wyniki są podawane w tej samej kolejności.
• Analiza przepływu ciągłego - W przepływie ciągłym ciecze są pompowane przez system ciągłych rurek. Próbki są wprowadzane sekwencyjnie, podążając za sobą przez tę samą sieć.
• Analiza dyskretna z dostępem losowym - pozwala na wykonanie różnych testów na dowolnej liczbie próbek w dowolnej kolejności w dowolnym czasie. Każda próbka jest również analizowana w osobnym naczyniu reakcyjnym.

Zalety automatyzacji

Automatyzacja laboratorium jest klasyfikowana w zależności od złożoności instrumentów zintegrowanych z procesem i może obejmować zakres od braku automatyzacji, poprzez częściową automatyzację, aż do całkowitej automatyzacji laboratorium (TLA). W przypadku braku automatyzacji wszystkie analizatory funkcjonują jako samodzielne urządzenia, natomiast w przypadku częściowej automatyzacji niektóre analizatory są połączone i częściowo zintegrowane z przedanalitycznymi stanowiskami pracy. W laboratoriach klinicznych, które wprowadziły całkowitą automatyzację, większość analizatorów wykonujących różne rodzaje badań na różnych typach próbek jest fizycznie zintegrowana. Ponadto wiele etapów przedanalitycznych i poanalitycznych jest wykonywanych automatycznie w stacjach roboczych, które są fizycznie połączone z analizatorami i efektywnie zarządzane przez programy komputerowe2.

Jedną z podstawowych zalet automatyzacji klinicznej są niższe koszty długoterminowe. W kilku studiach przypadków wykazano, że wydajny model TLA może skutecznie obniżyć koszty laboratorium. Osiąga się to poprzez redukcję siły roboczej oraz dzięki niższym wydatkom przed- i poanalitycznym. Ponadto zmniejszenie liczby wymaganego personelu może również zmniejszyć zatłoczenie laboratorium, podczas gdy zoptymalizowany układ zintegrowanych stacji roboczych zminimalizowałby ruch techników i konieczność przemieszczania się personelu po laboratorium w celu przeprowadzenia wielu analiz na różnych urządzeniach2. Co więcej, wydajny model TLA skutecznie skróciłby czas realizacji badań i jednocześnie zwiększyłby produktywność i przepustowość laboratorium. Ponadto, dzięki zastosowaniu LIS lub LIMS, zarządzanie próbkami w systemie staje się bardziej efektywne, a lokalizacje próbek są oznaczone w celu ich automatycznego pobrania w przypadku konieczności przeprowadzenia ponownej analizy. Poprawia to również identyfikowalność próbek, umożliwiając cyfrowe śledzenie wszystkich procesów, którym poddawana była próbka.

Poza wydajnością i możliwością śledzenia, TLA poprawia również odtwarzalność eksperymentów poprzez usprawnienie standaryzacji i prowadzenia dokumentacji2. Może pomóc w utrzymaniu specyfikacji jakościowych testów, monitorowaniu kalibratorów oraz poprawie jakości i stabilności odczynników. Zwiększona dokładność i powtarzalność w całym procesie badawczym będzie również korzystna dla standaryzacji testów i uprości procedury certyfikacji i akredytacji. Automatyzacja czynności manualnych może również wpłynąć korzystnie na jakość procesu badawczego poprzez obniżenie ryzyka wystąpienia błędów diagnostycznych spowodowanych przez zadania wykonywane ręcznie oraz poprzez przeprowadzanie ocen jakości i monitorowanie integralności próbek. Ponadto, TLA może pomóc w zmniejszeniu liczby probówek wymaganych do danego badania, zmniejszając tym samym całkowitą wymaganą objętość i generując mniej odpadów biologicznych.

Potencjalne ograniczenia

Inwestowanie w rozwiązanie TLA wiąże się również z pewnymi ograniczeniami, które należy wziąć pod uwagę. Podstawową wadą dla większości laboratoriów są wysokie koszty wdrożenia. O ile w dłuższej perspektywie czasowej system TLA pozwoli zaoszczędzić pieniądze, o tyle w krótkiej perspektywie czasowej może być kosztowny. Może to być związane z kosztami instalacji, koniecznością zakupu nowego sprzętu oraz czasem potrzebnym na przeszkolenie personelu. Może to być szczególnie problematyczne dla laboratoriów klinicznych o stałym budżecie. Ponadto wdrożenie nowego sprzętu może spowodować dodatkowe koszty związane z eksploatacją systemu, materiałami eksploatacyjnymi i konserwacją. Dodatkowo, nowy sprzęt będzie wymagał określonych wymagań dotyczących przestrzeni, która może być już ograniczona. Podczas konfigurowania nowej instalacji należy upewnić się, że analizatory są ustawione w sposób umożliwiający dostęp do nich w celu przeprowadzenia konserwacji i napraw. Elastyczne modele TLA mogą być preferowane, gdy wdrożenie idealnego rozwiązania nie jest możliwe.

Niektóre dodatkowe ograniczenia, które mogą się pojawić, obejmują ryzyko większego przestoju. Im większa złożoność systemu, tym większe ryzyko awarii systemu powodującej wstrzymanie pracy. Jest to szczególnie prawdziwe w przypadku laboratoriów, które stosują rozległe modele TLA, wykorzystujące wiele połączonych analizatorów. Potencjalne wąskie gardła są również problemem przy stosowaniu TLA. Im większy wolumen rutynowych badań, tym większe ryzyko powstania wąskich gardeł, które mogą zmniejszyć wydajność systemu i czas realizacji2. Inną potencjalną wadą automatyzacji klinicznej jest zakłócenie specjalistycznych szkoleń dla personelu. Podczas gdy automatyzacja pozwoli dobrze wyszkolonemu pracownikowi wykonywać wiele zadań w różnych sektorach, może to mieć jako efekt uboczny to, że może on stać się mniej wyspecjalizowany w konkretnej dziedzinie badań. Ma to swoje zalety i negatywne strony i powinno być rozważone przed wdrożeniem TLA lub wprowadzeniem zmian wśród pracowników.

Automatyzacja stanowi jeden z najbardziej znaczących przełomów w dziedzinie diagnostyki laboratoryjnej w najnowszej historii. Nie ma jednak jednego uniwersalnego podejścia do wdrażania automatyzacji w laboratorium klinicznym. W związku z tym, przy wyborze optymalnego rozwiązania automatyzacji dla danego laboratorium należy poświęcić czas i zastanowić się. Choć potencjalnie mogą one stanowić integralną część działalności każdego laboratorium, należy określić, czy wymagana jest pełna automatyzacja kliniczna, czy też najlepsze będzie rozwiązanie półautomatyczne. Ogólnie rzecz biorąc, TLA oferuje możliwość połączenia wielu maszyn analitycznych w celu poprawy wydajności, organizacji, jakości i bezpieczeństwa, zapewniając jednocześnie znaczny zwrot z inwestycji w dłuższej perspektywie.

LabTAG firmy GA International jest wiodącym producentem wysokowydajnych etykiet specjalistycznych i dostawcą rozwiązań identyfikacyjnych stosowanych w laboratoriach.i dostawcą rozwiązań identyfikacyjnych stosowanych w laboratoriach badawczych i medycznych, a także w instytucjach opieki zdrowotnej.

Referencje:

• Automatyzacja w laboratorium klinicznym: integracja kilku analitycznych i wewnątrzlaboratoryjnych systemów pre- i postanalitycznych. Bakan Ebubekir, Ozturk Nurinnisa, and Kilic-Baygutalp Nurcan. Turk Jour of Biochem, 2017 Jan 20; 42(1):1-13.
• Zalety i ograniczenia całkowitej automatyzacji laboratorium: przegląd osobisty. Giuseppe Lippi, Giorgio Da Rin. Clin Chem Lab Med, 2019 May 27;57(6):802-811