圖片橋接軟件在熒光法檢測自身抗體中的應用效能評價

胡 靜，蔡 蓓，盛愛林，鐘奇林，黃 琪，魏驍勇，羅俐梅，徐 歡，呂小巖，武永康△

(1.四川大學華西醫(yī)院實驗醫(yī)學科，四川成都 610041；2.四川大學計算機學院,四川成都 610065；3.四川大學華西醫(yī)院皮膚科，四川成都 610041)

自身抗體是一類針對自身組織、器官、細胞及細胞成分的抗體[1]，自身免疫性疾病(AID)是指由于某些原因造成免疫系統(tǒng)對自身成分的免疫耐受減低或破壞，致使自身抗體或/和致敏淋巴細胞損傷自身器官組織而引起的疾病，表現(xiàn)為相應組織器官的功能障礙[2-4]。自身抗體不僅在AID診斷及療效觀察中具有重要的價值[5],還可見于腫瘤和感染等疾病[6-8]，隨著其應用范圍的擴大目前各大醫(yī)院都開展了自身抗體的檢測，其中抗核抗體(ANA)是目前臨床最常見的檢測項目。ANA是指針對自身真核細胞的細胞核或細胞質(zhì)中的蛋白和核酸等成分的自身抗體的總稱，是AID診斷的重要標志物[9-10]。間接免疫熒光法(IIF)是檢測ANA的推薦方法[11]，目前，該方法已經(jīng)實現(xiàn)半自動化，前期檢測樣本的熒光生物載片由儀器完成，后期的結(jié)果需由人工進行判讀。近5年來，四川大學華西醫(yī)院不斷創(chuàng)新，優(yōu)化熒光法檢測自身抗體的流程，經(jīng)歷了3種方法的流程改進即：人工鏡檢，人工圖檢，軟件圖檢。本研究通過對不同方法的在時間效率上進行比較分析，探討不同檢測流程的方法一致性、重復性，對新開發(fā)的軟件進行應用效果的評價，為圖片橋接軟件代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工錄入法提供實驗依據(jù)，現(xiàn)將結(jié)果報告如下。

1 資料與方法

1.1一般資料 目前我國大部分三甲醫(yī)院普遍開展ANA項目，據(jù)不完全統(tǒng)計，大約每次檢測在150例左右，為此筆者以其平均日常樣本量為基準進行效果比對評價，收集四川大學華西醫(yī)院2018年11月13日當天門診及住院患者檢測ANA項目樣本150例。

1.1.1試劑 采用德國歐蒙ANA檢測試劑盒，采用 HEp-2 (人喉癌上皮細胞株) 及猴肝組織切片為抗原底物的IIF檢測。

1.1.2儀器 采用德國歐蒙全自動熒光免疫檢測儀(Sprinter XL)進行樣本處理，德國歐蒙全自動熒光判讀儀(EUROPattern)進行圖像采集。熒光顯微鏡為德國歐蒙EUROStar Ⅲ Plus型。

1.1.3分析軟件 自主開發(fā)的實驗室圖片橋接軟件分析系統(tǒng)。

1.2方法 將150例樣本進行離心編號，將樣本按順序放入SprinterXL，同時按儀器要求放入ANA熒光生物載片，儀器按照已設(shè)定好的ANA檢測流程對樣本進行處理，完成后進行人工封片。再分別用人工鏡檢、人工圖檢、軟件圖檢3種方法對生物載片進行閱片并報告結(jié)果，ANA的結(jié)果報告包括滴度和核型。

1.2.1人工鏡檢 人工通過熒光顯微鏡閱片，并對結(jié)果做好紙質(zhì)記錄，最后將結(jié)果手工錄入實驗室信息系統(tǒng)(LIS)。

1.2.2人工圖檢 全自動熒光判讀儀采集圖片，人工通過對采集的圖片進行判讀并對結(jié)果做好紙質(zhì)記錄，最后將結(jié)果信息錄入LIS系統(tǒng)。

1.2.3軟件圖檢 全自動熒光判讀儀采集圖片，人工通過對采集的圖片判讀并將結(jié)果代碼錄入圖片橋接軟件，信息錄入完成后點擊發(fā)送即傳入LIS。

1.2.4操作人員體驗評分方法 通過8位實驗操作人員對3種方法的體驗進行評分，總分為10分，分數(shù)越高，表示越輕松。

1.2.5統(tǒng)計學處理 采用SPSS21.0進行統(tǒng)計學分析，采用Kappa一致性檢驗分析不同檢測方法一致性，Kappa>0.8提示方法之間具有較好的一致性，以P<0.05表示差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié) 果

2.13種方法試驗過程耗時的比較 見表1。

表1 3種方法試驗耗時的比較(min)

注：人工圖檢以及軟件圖檢的閱片均由儀器完成；軟件圖檢人工操作時間比人工鏡檢少30 min，比人工圖檢少18 min；-表示無數(shù)據(jù)

表2 人工鏡檢重復性情況

2.2人工鏡檢與軟件圖檢的重復性

2.2.1人工鏡檢的重復性 采用不同時間對同一批150例樣本進行人工鏡檢，兩次結(jié)果的重復性見表2。人工鏡檢的重復性為90.7%(136/150)，Kappa=0.852,P<0.001。

2.2.2軟件圖檢的重復性 采用不同時間對同一批150例樣本進行軟件圖檢，兩次結(jié)果的重復性結(jié)果見表3。

表3 軟件圖檢的重復性情況

注：軟件圖檢的重復性為96.7%(145/150),Kappa=0.947,P<0.001

2.2.3人工鏡檢與軟件圖檢的結(jié)果一致性分析 將人工鏡檢和軟件圖檢結(jié)果采用Kappa一致性檢驗分析，其中對圖檢或鏡檢中重復檢測結(jié)果不一致的樣本，采取就“高”原則(即若2次重復檢測結(jié)果分別為“陰性”和“陽性”，認定檢測結(jié)果為“陽性”)，兩種方法Kappa值為0.957(P<0.001)。具體結(jié)果見表4。

表4 人工鏡檢與軟件圖檢的一致性情況

注：兩種方法的總的符合率為98.7%(148/150),Kappa=0.957,P<0.001

2.33種檢測方法的特點比較 見表5。

表5 3種檢測方法的特點比較情況

注：“×”表示該方法不具備該項功能，“√”表示該方法具備該功能

2.4實驗室操作人員的對3種方法的體驗評分 8位操作人員對3種操作方法體驗評分：人工鏡檢評分為2.00～6.00分；人工圖檢評分為7.00～8.00分；軟件圖檢評分為9.30～9.80分，平均體驗評分見圖1。

圖1 操作人員對3種方法的體驗評分

3 討 論

在過去的幾十年中,自身免疫性疾病的發(fā)病率在全球范圍內(nèi)呈上升趨勢[12-14],自身抗體引起的自身免疫性疾病患病率超過2.5%[15-16]。目前自身抗體的檢測在各大醫(yī)院已普遍開展，其中ANA是最為重要且最為普遍的檢驗項目，臨床上存在樣本量大、處理步驟繁瑣、耗時長、易錯報漏報等問題，對于檢測ANA樣本量大的醫(yī)院而言，確實需要改進流程，提高工作效率，避免醫(yī)療差錯。目前國內(nèi)大部分實驗室已經(jīng)普及LIS，傳統(tǒng)的ANA結(jié)果經(jīng)過人工鏡檢之后需要人工錄入LIS，才能完成報告審核，該步驟容易出現(xiàn)錯報漏報等問題。本研究結(jié)果表1顯示，人工鏡檢在閱片時間上雖然比人工圖檢和軟件圖檢兩種方法的時間都短，但后兩種方法的閱片是由儀器完成，不需要實驗人員的參與。在需要人員參與的時間軸上，軟件圖檢的時間比人工鏡檢縮短了兩倍，比人工圖檢縮短一倍，大大節(jié)省了時間，提高了工作效率。

本研究表2和表3結(jié)果顯示，人工鏡檢的重復性為90.7%，軟件圖檢的重復性為96.7%，兩者結(jié)果一致性很好(Kappa=0.957，P<0.001)。人工鏡檢重復性雖略低于軟件圖檢，但是兩方法自身重復性均在90%以上。導致兩者重復性差異的原因可能是人工鏡檢需要重新開關(guān)顯微鏡，該操作受顯微鏡光路穩(wěn)定性、熒光底物片中熒光淬滅、及每位檢測者讀片視野的差異等造成，而軟件圖檢由于圖像保存永不改變，不受上述因素影響，因此檢測結(jié)果更穩(wěn)定，更客觀。因軟件圖檢和人工圖檢采用的閱片方式和判讀方式均一致，在重復性上與軟件圖檢一致，此處不再贅述。

表5可以直觀地顯示軟件圖檢能夠?qū)崿F(xiàn)自動校驗，若臨床診斷為自身免疫性疾病，軟件會有相應的提示，若本次結(jié)果與相關(guān)檢驗項目發(fā)生不符合，圖片橋接軟件也會自動提示。ANA的生物載片通常在實驗室保留7 d，若采用人工鏡檢則熒光圖片無法保存，而橋接軟件可以將儀器采集的所有圖片保存下來，且可以通過患者的申請單號或住院號、名字等唯一信息進行永久回看。復檢的患者在橋接軟件里能看到其歷史結(jié)果，方便實驗室人員進行同一患者縱向結(jié)果比對。本研究結(jié)果提示，軟件圖檢實際是人工圖檢結(jié)果實現(xiàn)信息化傳輸?shù)倪^程，因此，在確保了圖檢結(jié)果一致性的同時，橋接軟件可以對特殊的、少見的核型進行標注，保存在特殊核型圖片庫里，方便新抗體的發(fā)現(xiàn)及實驗室人員交流學習。對于需要進一步做滴度的樣本，橋接軟件可做特殊標注，避免實驗人員當作已完成標本而將報告誤審核(即限制審核)，對于已經(jīng)完成滴度稀釋并確認最終結(jié)果的樣本，橋接軟件可以自動取消限制審核的權(quán)限，以便報告及時發(fā)放。橋接軟件能實現(xiàn)一鍵傳送結(jié)果入LIS，解決了日常手工錄入LIS的繁瑣工作。而傳統(tǒng)的需要進行滴度檢測的樣本，是采取手工填寫在紙質(zhì)的記錄本上，增加很多手工步驟，而采用橋接軟件，只需要實驗室人員在記錄的過程中對需要做滴度的標本做上標記，最后橋接軟件便可自動生成滴度報表，此外，該軟件還可拓展學習，包含標準圖譜、專家共識、自身抗體相關(guān)文獻、教學幻燈、操作教學視頻等，使操作人員更便于學習和進步。

本研究就該軟件在使用過程中的便捷程度做了調(diào)查，共有8位實驗室相關(guān)操作人員參與，本研究圖1結(jié)果顯示，軟件鏡檢的便捷程度最高，實驗操作人員能切實感受到軟件帶來的便利以及高效的工作流程。

4 結(jié) 論

圖片橋接軟件高效智能聯(lián)接了自動圖片采集儀及LIS，該軟件優(yōu)化并規(guī)范了檢測ANA工作流程，提高了工作效率，在很大程度上杜絕了醫(yī)療差錯，避免了潛在的醫(yī)患糾紛。本軟件不僅用于ANA的熒光檢測，而且適用于所有的圖像采集器及報告軟件地聯(lián)接，為人工智能圖像自動判讀提供了基礎(chǔ)。