微生物自动化鉴定系统的工作原理

微生物自动化鉴定系统的工作原理

微生物鉴定的自动化技术近十几年得到了快速发展.数码分类技术集数学、计算机、信息及自动化分析为一体，采用商品化和标准化的配

套鉴定和抗菌药物敏感试验卡或条板,可快速准确地对临床数百种常见分离菌进行自动分析鉴定和药敏试验.目前自动化微生物鉴定和药

敏分析系统已在世界范围内临床实验室中广泛应用。

一、微生物数码鉴定法

早在七十年代中期,一些国外公司就研究出借助生物信息编码鉴定细菌的新方法.这些技术的应用，为医学微生物检验工作

提供了一个简便、科学的细菌鉴定程序,大大提高了细菌鉴定的准确性。目前，微生物编码鉴定技术已经得到普遍应用，并早已商品化和

形成独特的不同细菌鉴定系统。如API、Micro—ID、RapID、Enterotube和Minitek等系统。这种鉴定 系统是自动化鉴定系统的基础。

( 一)数码鉴定法基本原理

数码鉴定是指通过数学的编码技术将细菌的生化反应模式转换成数学模式，给每种细菌的反应模式赋予一组数码，建立数据库或编成检索

本.通过对未知菌进行有关生化试验并将生化反应结果转换成数字（编码），查阅检索本或数据库,得到细菌名称。其基本原理是计算并

比较数据库内每个细菌条目对系统中每个生化反应出现的频率总和。随着电脑技术的进步，这一过程已变得非常容易。

1．简要介绍计算步骤：

(1）出现频率（概率）的计算：将记录成阳性或阴性结果转换成出现频率：①对阳性特征，则除以100即得。②对阴性特征，除以1

00的商被1减去即可。③说明：对“0”和“100\因这2个数太超量，为了使结果不出现过小或过大，而用相似值0。01或0 。99值代替。

（2)在每一个分类单位中，将所有测定项目的出现频率相乘，得出总出现频率。

(3)在每个分类菌群中的所有菌的总出现频率相加，除以一个分类单位的总出现频率，乘100，即得鉴定%（％id）

(4)在每个菌群中，再按%id值大小顺序重新排列。将未知菌单次总发生频率除以最典型反应模式单次总发生频率，得到模式频率T

值，代表个体与总体的近似值。T值越接近1，个体与总体越接近，鉴定价值越大。按%id大小排序,将相邻两项的%id之比为R，

代表着首选条目与次选条目的差距，差距越大，价值越大。如果%id≥80，参考T及R

值可作出鉴定。

2．在编码检索本中检索数据谱得出的结果有以下几种形式（以API鉴定系统为例)。

(1）有此数码谱：①有一个或几个菌名条目及相应的鉴定值（％id和T值）。②对鉴定结果好坏的评价，最佳……等。

③用小括号列出关键的生化结果及阳性百分率.④有时，鉴定结果不佳或有多条菌名条目,需进一步补充试验项目才能得出良好的鉴定结

果。⑤指出某些注意要点,需用“推测性鉴定”，并将此菌送至参考实验室;需用“血清学鉴定\"，作进一步的证实等.

(2）无此数码谱:可能有以下原因：①此生化谱太不典型。②不能接受，鉴定值低（%id＜80。0）。③可疑。需进一步确认是否

纯培养,重新鉴定，可与供应商技术服务部联系。

3。 结果解释

(1）如果排序第一的细菌％id≥80。0，则可将未知菌鉴定在此条目中，并按％id值的大小对鉴定的可信度作出评价。%id≥

99.9和T≥0。75为最佳的鉴定；％id 99。0～98。9之间,T≥0。5为很好的鉴定；％id 90.0～98.9之间，T≥0。25为好的鉴定；%id

80。0～89。9之间为可接受的鉴定。

(2）如果第一条目的%id＜80。0,则将前2个条目的%id加在一起，若仍不足80.0,则将前3个%id相加。若≥80。

0,则有2种可能：①为同种细菌,可能是不同生物型。②为同一菌属的不同种.

如果相加的几个条目既不属于同一细菌种，又不属于同一细菌属，在评价中会指出“补充生化反应”的项目及阳性反应率,

可通过这些生化反应将几种菌区分开来。若前3个条目的和＜80.0，则为不可接受的结果。

二、自动化的微生物鉴定和药敏试验分析系统

自动化的微生物鉴定和药敏试验分析系统在临床微生物实验室的应用,为微生物检验工作者对病原菌的快速诊断和药敏试验提供了有力工

具。鉴定系统的工作原理因不同的仪器和系统而异。不同的细菌对底物的反应不同是生化反应鉴定细菌的基础，而试验结果的准确度取决

于鉴定系统配套培养基的制备方法、培养物浓度、孵育条件和结果判定等。大多鉴定系统采用细菌分解底物后反应液中pH的变化，色原

性或荧光原性底物的酶解，测定挥发或不挥发酸，或识别是否生长等方法来分析鉴定细菌。

药敏试验分析系统的基本原理是将抗生素微量稀释在条孔或条板中，加入菌悬液孵育后放入仪器或在仪器中直接孵育，通过测定细菌生长

的浊度,或测定培养基中荧光指示剂的强度或荧光原性物质的水解，观察细菌的生长情况.在含有抗生素的培养基中，浊度的增加提示细 菌生长,根据判断标准解释敏感或耐药。

（ 一）半自动化细菌鉴定和/或药敏分析系统

1．VITEK—ATB半自动细菌鉴定和药敏分析系统

VITEK—ATB是生物-梅里埃公司产品，由计算机和读数器两部分组成，计算机程序包括ATB和API的鉴定数据

库、ATB的药敏数据库、数据储存和分析系统及药敏专家系统。鉴定和药敏反应板在机外孵育后，一次性上机读取结果，由计算机进行 分析和处理，并报告细菌鉴定和药敏结果.

2．AutoScan-4半自动细菌鉴定和药敏分析系统

AutoScan-4是由Dade MicroScan公司生产,由计算机和读数器两部分组成.鉴定和药敏反应板在机

外孵育后，一次性上机，自动判读鉴定和药敏试验结果；亦可人工进行判读，将编码输入计算机，由计算机软件评定结果。有鉴定及鉴定 药敏复合板两种测试卡。

3．BBLTM CrystalTM半自动细菌鉴定系统

BBLTM CrystalTM半自动细菌鉴定系统是BD公司产品，将传统的酶、底物生化呈色反应与先进的荧光增强显

色技术结合以设计鉴定反应最佳组合.反应板在机外孵育后,上机自动判读鉴定结果.配套提供独立分装的鉴定用肉汤试管，确保无菌状

态,使用方便。配套比浊仪可快速调配所需浊度的菌液

4．AutoReader半自动细菌鉴定和药敏分析系统

AutoReader半自动细菌鉴定和药敏分析系统是Trek Diagnostic Systems＆n

bsp；LTD。产品，由计算机和读数仪等组成。采用荧光测定法，反应板在机外作定时孵育后,上机读数，由SAMS软件评定测定

结果，也可通过SAMS系统人工确认法输入计算，或完全由人工输入作评定。所用鉴定板和药敏板与全自动机型中的反应板是一样的。

5．抑菌圈直径测量仪

抑菌圈直径测量仪有BIOMIC(Giles Scientific Inc)，AccuZone&nbs p;System （AccuMed

International Inc) ，SI RSCAN （SIRSCAN) 等三种单板读取机,已在临床应用。经孵育后的药敏平板，被仪器的图象分析

系统识别并计算抑菌圈直径。根据判断标准，报告药敏试验结果.这些仪器可减少人工测量抑菌圈直径大小差异及主观判断错误。BIO

MIC系统宣称能根据抑菌圈大小来计算MIC，值得注意的是该类仪器对抑菌圈内模糊生长或微小的菌落不能正确识别，而这些菌落对

细菌的耐药性的判定至关重要，读取每个平板时必须进行人工观察。