微生物实验室：迈向全自动化实验室的转型之路

编者按

微生物学实验室自动化提高了生产率，缩短了样品周转时间（TAT）。然而，通过采用精益原则优化工作流程，可以释放其全部潜力。

本期“前沿技术”栏目， 编译了TrigueiroG等发表在MicrobiologySpectrum期刊上的论文《通过应用精益原则，将经典微生物实验室转换为全自动化实验室》（Conversion of  a classical  microbiology laboratory to a total automation laboratory enhanced by the application  of lean principles）作者探讨实验室自动化和持续改进事件（CIEs）对生产率和 TATs 的相对影响。

微生物实验室自动化的“姗姗来迟”

        与一般的血液学和生物化学实验室相比，由于所涉及的过程的复杂性，自动化在微生物学实验室中的出现较晚。近年来，微生物实验室采用自动化的最重要驱动因素是临床微生物学范式的转变，这增加了对快速准确结果的需求。这些结果的可用性对于以患者为中心的感染治疗方法和抗生素管理计划的成功非常重要。在过去的 20 年中，尤其是自 2019 年冠状病毒病（COVID-19）大流行开始 以来，微生物实验室越来越多地采用可提高质量和效率的技术和流程，同时缩短 样品周转时间（TAT）。

实验室自动化系统：从“机械臂”到“智慧大脑”
在整体实验室自动化系统中，所有主要系统组件，即铺板/划线单元、孵育单元、高分辨率成像用于鉴定和抗菌药敏测试的菌落挑选以及成像后分析工作站 均由机器人驱动。人工智能最近已被纳入成像分析中，以自动解读平板。自动化 分析是提高生产力的关键。系统组件可以通过传送带系统连接，也可以放置在实 验室中方便的位置。WASPLab 系统中，培养基板被分拣到堆垛机上，然后由 技术人员转移到工作站。系统必须具有灵活性，以适应多个变量，例如样品类型 和非标准化容器。此外，一些样本被送去筛查特定病原体（例如，咽拭子样本要 筛查化脓性链球菌），而其他样本可能需要各种微生物培养和鉴定方法进行全面 的诊断检查。

自动化实验室的“隐形优势”

实验室全自动化有许多优点。尽管从手动实验室转变为自动化实验室需要高额投资，但从长远来看，自动化实验室的运行成本更低。由于程序的标准化和优化，实验室全自动化的实施提高了效率（以周转时间和总生产率来衡量），并提高了测试质量。自动化为更好的样品管理和可追溯性提供了可能性，通常需要较少的样品量，使实验室认证更容易获得，并降低了对操作人员的生物风险。在微生物实验室的背景下，可以实现病原体的显著更好的恢复，定义为更多独特的菌落形态、更高比例的离散菌落和更多物种/培养基板的鉴定。

变革之路：自动化≠“一键替换”

然而，实验室自动化有两个主要元素：硬件和工作流程。实验室全自动化通过减少具有适度附加值的重复性任务来提高效率，即修改工作流程。具有数字成像功能的自动培养箱可大幅减少培养基板的操作次数。大约 97%的样品适合自动处理。员工经常抵制变革。对未知事物的恐惧、对领导者缺乏信任、从熟悉的日常生活中获得安慰、缺乏对需要改变的感知、缺乏知识或能力以及需要再培训、对管理层将要发生的事情的沟通不畅，以及当变化过于频繁时感到疲惫或饱和，这些都是抵制变革的基础因素。因此，要想成功，必须通过称为变更管理的过程做“管理”变更的引入。变更管理通过步骤（准备、实施、监控、维持和重新评估）进行。特别是，必须引入简化工作流程的持续改进。变革管理是通过使用精 益方法完成的，精益方法是一种基于证据的提高质量和效率的方法，结合了理念、 流程、人员和结构。

数据实证：自动化如何“改写”实验室KPI？

该研究旨在评估实验室自动化、变更管理和持续改进事件（CIEs）对临床微生物学实验室中关键绩效指标 KPI，即全职当量（FTE）/天和 TAT 的相对影响，这些指标涉及尿液样本、阴道拭子和粪便样本的处理，占实验室病例量的 90%以上。

注：根据样本类型改进TAT。(A)尿液样本; (B)阴道拭子; (C)粪便样本。

文章来源：https://journals.asm.org/doi/10.1128/spectrum.02153-23

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