Yon nouvo sistèm swen fonksyon fwa ki baze sou papye, ki pa koute chè.

REZIME

Kòm youn nan mwayen enpòtan pou evalyasyon kantitatif blesi nan fwa, analizè byochimik se yon metòd tès konvansyonèl. Sepandan, li pa te lajman itilize nan peyi ki gen revni ba ak mwayen (LMIC) akòz pèsonèl limite, mank finansman ak pwoblèm anviwònman konplike. Kijan pou jwenn enfòmasyon sou blesi nan fwa byen vit ak yon metòd senp epi efikas ki bay yon sipò pwisan pou pran desizyon klinik toujou yon defi pou LMIC yo. Pou rezoud pwoblèm sa a, nou te desine yon sistèm swen pwen nouvo ak fasil pou itilize pou blesi nan fwa. Sistèm sa a konsiste de yon aparèy deteksyon ki baze sou yon detèktè makro fotochimik de foton ak yon kat tès ki baze sou papye ak yon sistèm entegre pou filtraj selil san. Estrikti de foton an itilize pou diminye volim ak pri jeneral sistèm nan, li konpanse pou erè ant estasyon ki prezante pandan pwosesis asanblaj enstriman an. Sistèm filtraj selil san an diminye konpleksite operasyonèl la, epi san an ka filtre, reyaji epi chanje koulè dirèkteman sou kat tès la. Aparèy deteksyon an jwenn siyal refleksyon limyè kontinyèl kat tès ki baze sou papye a epi quantifye siyal la pou konplete tès kantitatif endis domaj nan fwa a. Nou te simile anviwònman nasyonal peyi ki gen revni mwayen ak mwayen pou evalye pèfòmans sistèm nan: anba yon anviwònman 35 ℃ ak 90% imidite relatif, 40% san konplè ak eparin, korelasyon R² Ant sistèm nou an ak MindrayBS350s la te pi gran pase 0.95. CV repetabilite nivo 2 ak nivo 3 pou Kontwòl Kalite Randox la te mwens pase 7.5%. Rezilta yo montre ke sistèm nan pa sèlman piti an gwosè, li pa koute chè epi li fasil pou opere, pèfòmans mezi ak estabilite li satisfè egzijans klinik yo nan anviwònman tanperati ki wo ak imidite ki wo, kidonk li ka itilize nan peyi ki gen revni ba ak mwayen pou fè tès depistaj fonksyon fwa ak evalyasyon pwogresyon maladi fwa.

Mo kle: Espèk refleksyon; Capteur fotochimik; Pwosesis milti-siyal; Deteksyon rapid blesi nan fwa; Analizateur POCT; LMIC

1. ENTWODIKSYON

Maladi fwa yo vin tounen yon gwo fado pou sante piblik mondyal la, yo touye plis pase 2 milyon moun atravè lemond chak ane.^1,2Yon gwo pwopòsyon nan lanmò sa yo ka trete (tankou epatit B kwonik), geri (tankou epatit C kwonik) oswa anpeche (tankou ensifizans epatik pwovoke pa dwòg) avèk dyagnostik ak tretman alè.³Kounye a, dyagnostik maladi fwa yo fèt pa metòd ki pa anvayisan tankou ultrason ak imaj elastik enstantane, ansanm ak mezi makè byochimik nan san. Sepandan, teknik dyagnostik sa yo mande ekipman sofistike ak pèsonèl byen antrene, ki souvan pa disponib nan peyi ki gen revni mwayen ki ba (LMIC) ki gen resous limite ki fè deteksyon, dyagnostik ak siveyans blesi nan fwa trè difisil.^4-7Rezilta a ka fè anpil moun rete san dyagnostik jiskaske maladi a rive nan etap avanse, sa ki lakòz gwo reta nan pran desizyon klinik ak gwo depans pou tretman ki vin apre a. Anpil chèchè rekonèt pwoblèm deteksyon maladi fwa nan peyi ki gen revni ba ak mwayen.³, epi li te mete aksan sou nesesite ijan pou devlope yon metòd rapid, efikas e pòtab pou mezire rapidman blesi fonksyon fwa pou peyi sa yo.

*liyingchun@konsung.com;

Twa byomarkè yo, Alanin aminotransferaz (ALT), aspartat aminotransferaz (AST) ak albumin (ALB), yo souvan itilize nan deteksyon klinik blesi nan fwa. Ogmantasyon youn nan yo oswa tout se fenomèn anòmal ki pi komen nan egzamen fonksyon fwa. Deteksyon ALT, AST ak ALB ka itilize pou jijman preliminè blesi nan fwa ak evalyasyon pwogresyon maladi fwa.^8-13Kounye a, gen de kalite aparèy chimi klinik apwouve pa FDA pou fonksyon fwa ke yo itilize anjeneral nan peyi ki gen revni mwayen ak ba: LDXH (Alere, San Diego, CA) ak Roche ReflotronH Plus (Roche Diagnostics, Indianapolis, IN). De kalite aparèy sa yo ka fè mezi ALT, AST sou san nan pwent dwèt san yo pa bezwen separe serom nan. Sepandan, pou peyi ki gen revni mwayen ak ba ki gen resous limite, li twò chè (ekipman 3000-6000 dola ameriken, moso tès >4 dola ameriken).¹⁴ epi konplèks pou aplike, ki mande teknisyen byen antrene, yon ekipman pou kouran ki estab, epi yon sèl makè teste alafwa.

Nou devlope yon platfòm deteksyon rapid ak yon kat tès pou mezi pwen a pwen ALT, AST ak ALB ki baze sou fotometri reflektans, ki apwopriye pou anviwònman peyi ki gen revni ba ak mwayen ak mwayen (LMIC) ak gwo avantaj li yo: pri ki ba, gwo senplisite pou opere, kapasite pou fè tès san konplè/tès san sou bout dwèt epi endepandans de ekipman pou kouran laboratwa. Li se yon sistèm tès pòtab pou Tès Pwen Swen (POCT) ki gen ladan yon analizè POCT ak kat tès papye ki koresponn lan. Lè l sèvi avèk sistèm sa a, san ki dwe mezire a ka drene nan yon rejyon espesifik, epi piti piti filtraj selil san an ap fini, apre sa ap gen yon reyaksyon lye ak anzim ak rann koulè a. Finalman, koub espektral refleksyon kat tès papye a ki jwenn pa aparèy POCT la kantifye epi answit konsantrasyon ALT, AST ak ALB ap kantifye. Gwo avantaj pri ki ba, fasilite transpò aparèy la ak sit tès san restriksyon ak vitès rapid pral ede elaji ak desantralize sèvis depistaj klinik, evalyasyon ak tretman maladi fwa nan peyi ki gen revni fèb, epi sistèm sa a pral bay yon sipò pwisan pou gwo tès nan peyi ki gen revni fèb ak resous ekonomik limite.

2. METÒD

2.1 Prensip yo
Sistèm sa a baze sou teyori Kubelka-Munk la (teyori KM). Teyori KM a jeneralman itilize pou analize spectre reflektans difize yo jwenn nan echantiyon ki absòbe fèbman, sa ki bay yon korelasyon ant reflektans ak konsantrasyon. Konsantrasyon yon espès absòban ka detèmine lè l sèvi avèk fòmil Kubelka Munk la:
 

Kote R = refleksyon, k = koyefisyan absòpsyon, s = koyefisyan dispèsyon, c = konsantrasyon espès absòban an ak A = absòbans¹⁵.

San an pral reyaji nan rejyon tès la sou kat tès papye sistèm lan, sa ki pral lakòz yon chanjman koulè, epi degre chanjman an pwopòsyonèl ak konsantrasyon ki gen rapò yo. Selon teyori KM a, pou yon seri sistèm moso tès ki fèt ak menm materyèl ak epesè, ki resevwa menm sous limyè a, k pral pwopòsyonèl ak konsantrasyon sibstans c a, F(R) pwopòsyonèl ak c, epi konsantrasyon espès absòpsyon an ka mezire atravè valè reflektivite a.


2.2 Tès fonksyon fwa sou papye
Kat tès ki baze sou papye yo fèt ak plizyè kouch papye ki gen modèl (Figi 1), chak kouch gen diferan fonksyon ak materyèl. Kouch miltikouch papye yo konbine/monte vètikalman pa materyèl polimerik pou fòme yon kat tès reyaktif. Kouch ki anlè a itilize yon twal gaz idrofil izotropik pou fòme yon chemen idrofil mikrofluidik ki dirije san an nan rejyon deteksyon ki deziyen pou separasyon plasma ak tès. Gen kat rejyon endepandan nan kat tès la, twa ladan yo se zòn tès, ki ka mezire ALT, AST ak ALB respektivman; rès la se yon rejyon idantifikasyon eksepsyon pou asire pèfòmans nòmal aparèy la. Chak nan kat zòn yo gen yon anviwònman inik (tankou reyaktif yo, tanpon yo, endikatè yo) pou asire ke pwosesis mezi a rapid epi endepandan youn ak lòt. Lè w sèvi ak sistèm sa a, tan total ki pase depi adisyon echantiyon an rive nan fen reyaksyon an mwens pase 3 minit. Mezi ALT ak AST a baze sou metòd peroksidaz la.¹⁶, ak ALB ki baze sou metòd vèt bromokrezòl la¹⁷Analizè a mezire konsantrasyon sibstans ki pral mezire a lè li kaptire chanjman koulè kat tès la.^18,19.

Figi 1. Estrikti kat tès papye a (sila agòch la), ak chanjman koulè kat tès yo pou ALB, AST, ALT respektivman 3 minit apre yo fin ajoute echantiyon an.

2.3 Platfòm tès fonksyon fwa ki pa koute chè nan pwen swen an
Aparèy POCT a itilize pou kaptire chanjman koulè kat tès papye yo epi transfòme yo an rezilta konsantrasyon. Aparèy la gen ladan yon modil echantiyonaj, yon modil deteksyon fotoelektrik, yon modil analiz siyal, yon modil pouvwa ak yon modil ekspozisyon, epi chak modil fèt poukont li pou fasilite antretyen. Modil echantiyon an itilize pou fikse kat tès la, epi modil fotoelektrik la la pou jwenn divès enfòmasyon epi konvèti enfòmasyon optik yo an siyal elektrik. Apre ou fin mete kat tès papye a nan modil echantiyon an, gout san yo pral ajoute. San an antre nan kat tès papye a, li pase nan separasyon san-kaka ak reyaksyon chimik, answit modil deteksyon fotoelektrik aparèy POCT la kaptire chanjman koulè ki pwodui yo. Pa modèl konvèsyon siyal an konsantrasyon modil analiz siyal la, konsantrasyon ALT, AST ak ALB yo akeri epi finalman modil ekspozisyon an montre yo.

Pou modil deteksyon fotoelektrik la, ki se nwayo yon aparèy POCT, nou te espesyalman konsevwa yon detèktè fotochimik difize sous doub limyè mikwo-de-foton 4 kanal ki gwosè yon pyès monnen sèlman. Chak kanal gen 2 sous limyè ki gen diferan longèdonn, 2 sous limyè ki gen menm longèdonn lan ak 1 detèktè reseptè limyè, jan yo montre nan Figi 2. Kontrèman ak ekipman byochimik konvansyonèl yo, konsepsyon detèktè mikwo fotochimik la isit la se pou konsomasyon enèji ki ba epi avèk ekipman pou pouvwa batri ityòm li pral lib de depandans konvansyonèl sou ekipman pou pouvwa. Kidonk, pòtabilite ak aplikabilite aparèy la amelyore. Apre limyè ki emèt pa sous doub limyè a fin trete pa lantiy la, li eklere sifas sijè a pou mezire. Limyè reflete sijè a kolekte pa detèktè a apre lantiy la fin trete li, answit li konvèti an siyal elektrik, epi anrejistre kòm yon fonksyon longèdonn. Nan moman sa a, sa detèktè a resevwa se yon sipèpozisyon siyal ki soti nan sous limyè yo sou bò gòch ak bò dwat yo, epi siyal reflete a ranfòse. Paske distans ki genyen ant de sous limyè yo predefini pou siyal reflete korespondan yo konplemantè. Gras a konsepsyon sa a, diferans siyal ant diferan estasyon yo ki koze pa erè distans pandan pwosesis asanblaj enstriman an ka redwi a yon minimòm, kidonk pa gen okenn bezwen pou kalibre ant diferan ekipman yo, sa ki diminye pri pwodiksyon an, epi an menm tan antretyen ekipman an apre li fin kite faktori a ap vin pi senp epi pi pratik.

Figi 2. Modil deteksyon fotoelektrik la ak dyagram eskematik detèktè makro fotochimik yon sèl kanal ak de foton an.

2.4 Konsepsyon etid la
Pou nou te kapab verifye posibilite pou itilize ekipman sa a nan peyi ki gen revni mwayen ak ba (LMIC), nou te teste presizyon mezi san konplè a ak repetabilite Kontwòl Kalite Randox la nan yon anviwònman ki gen yon imidite relatif 90% a 35°C. Echantiyon san konplè yo, san konplè ki gen eparin sodyòm, te kolekte an Me 2023 nan lopital twazyèm popilasyon Zhenjiang la. Echantiyon yo te divize an de kopi, youn te santrifije epi answit teste sou machin MindrayBS350s (Mindray, Shenzhen, Lachin) nan tanperati nòmal, lòt la te teste ak sistèm POCT ki pwopoze nan papye sa a nan yon imidite relatif 90% a 35°C epi rezilta yo te anrejistre. La a, Kontwòl Kalite Randox (Randox, Ilann Dinò, UK) nivo 2 (Lot 1503UN) ak nivo 3 (Lot 1223UN) te teste nan 35°C ak 90% imidite relatif ak analizè POCT ak kat tès yo pandan 10 fwa respektivman.

2.5 Analiz estatistik
Analiz done yo ak jenerasyon graf regresyon yo te fèt lè l sèvi avèk Excel2013. Yo te trase graf regresyon yo epi koyefisyan korelasyon R² Yo te kalkile pou diferans yo obsève nan rezilta ant sistèm etid sa a ak MindrayBS350s la, yo te kalkile koyefisyan varyasyon (CV) pou evalye pèfòmans mezi a.

3. REZILTA YO

3.1 Kondisyon fonksyònman ak pèfòmans tès la
Nan 40 ka san ki gen eparin, korelasyon an, R², nan ALT, AST ak ALB ak MindrayBS350s te 0.9909, 0.9918, ak 0.9913 respektivman nan 35°C ak 90% imidite relatif, jan yo montre nan Figi 3. R2 twa atik yo te tout pi gran pase 0.95, e sa te endike ke rezilta aparèy la ak reyaktif sipò li yo te gen yon bon korelasyon ak sa ki nan aparèy byochimik klinik MindrayBS350s la nan anviwònman sa a.

Figi 3. Korelasyon avèk MindrayBS350s yo pou ALT, AST ak ALB konplè nan 35°C ak 90% imidite relatif.

3.2 Presizyon
Presizyon nan yon pakèt endike erè mezi nan yon pakèt, ke yo rele tou repetabilite, menm operatè a detèmine li plizyè fwa sou menm echantiyon an. Nan 35°C ak 90% imidite relatif, presizyon ekipman an ak kat tès yo evalye lè l sèvi avèk kontwòl kalite Randox pou verifye ke anviwònman an prezante erè o aza neglijab. Rezilta yo montre nan tablo 1, kontwòl kalite Randox ALT Nivo 2 CV a se 5.8%, Nivo 3 4.5%; AST Nivo 2 CV 6.5% ak Nivo 3 CV 2.5%. ALB Nivo 2 se 5.7%, Nivo 3 7.3%. ALT ak AST yo an konfòmite ak estanda endistri analizè chimik sèk Lachin nan.²⁰Koyefisyan varyabilite ALT ak AST nan yon konsantrasyon 40U/L ~ 60U/L mwens pase oswa egal a 12%, epi CV ak yon konsantrasyon 100U/L ~ 300U/L mwens pase oswa egal a 5%; Tout analit ki anwo yo satisfè egzijans CV mwens pase 7.5% ki nan manyèl pifò analizè POCT byochimik sèk ki te sou mache a. Rezilta yo montre ke nan kondisyon 35°C ak 90% imidite relatif, CV ekipman an ak kat tès la nan limit akseptab la, epi erè o aza kat tès la nan anviwònman sa a akseptab.
 
Tablo1 Eksperyans kontwòl kalite ALT, AST ak ALB Randox ak rezilta yo.

4. DISKISYON AK KONKLIZYON

Pandan plizyè dizèn ane, yo te itilize analizè byochimik kòm metòd pi pito pou deteksyon makè ematolojik nan fwa tankou ALT, AST, ak ALB. Apre yo fin kolekte san venn periferik imen, yo transpòte li nan yon laboratwa santral, kote teknisyen ki resevwa fòmasyon separe serom nan epi yon analizè byochimik teste li. Metòd deteksyon sa yo, ki sanble routin, trè difisil pou peyi ki gen revni mwayen ak mwayen yo paske: ekipman ki chè, anviwònman tès ki estab nesesè, ak teknisyen byen antrene pou fè tès yo ak antretyen nesesè yo. Anplis, menm si deteksyon an ka fèt, anviwònman ki gaye nan peyi ki gen revni mwayen ak mwayen yo ap retade rezilta deteksyon yo.

Nan atik sa a, yo konsevwa yon sistèm ki pa koute chè epi ki detekte rapidman endèks blesi nan fwa. Konpare ak aparèy POC ki deja egziste yo ak etid ki te pibliye deja. ^{21, 22, 23}, aparèy POCT nou yo ka fè tès kantitatif ALT, AST ak ALB an menm tan. Konsepsyon ki konsome mwens enèji epi ki gen pil ityòm pèmèt tès ki gen rapò yo fèt nenpòt ki lè ak nenpòt kote, endepandan de ekipman pou kouran sit tès la. Piske yo ka teste san periferik dirèkteman, pa gen okenn nesesite pou yon pwosesis santrifijasyon konplike anvan tès la. Epi ijyenis prensipal yo, apre yon fòmasyon senp, ka byen fè tès la. Pri a se 0.95 respektivman, epi repetabilite kontwòl kalite Randox la tout

An rezime, analizè POCT la ak reyaktif sipò li yo oswa kat tès ki pwopoze nan papye sa a gen avantaj sa yo:
1. Travayè swen sante primè yo ka itilize avèk yon fòmasyon senp; 2. Sistèm ki baze sou papye a fasil pou opere epi kenbe; 3. Twa tès kantitatif yo, ALT, AST ak ALB, ka teste an menm tan, tan tès la se nan 3 minit, epi volim san an

REMERCIMAN

Etid sou kondisyon fonksyònman ak pèfòmans tès nan papye sa a te finanse pa Fondasyon pou Nouvo Dyagnostik Inovatif (FIND).

REFERANS

[1] Byass, P., "Chaj maladi fwa a sou latè: yon defi pou metòd yo ak pou sante piblik," BMC Med. 12(2014).
[2] Marcellin P., Kutala BK, "Maladi fwa: yon gwo pwoblèm sante piblik mondyal neglije ki mande aksyon ijan ak depistaj sou gwo echèl," Liver Int 38 Suppl. 1: 2-6 (2018).
[3] Moed S, Zaman MH, "Pou pi bon zouti dyagnostik pou blesi nan fwa nan peyi ki gen revni fèb ak mwayen," BMJ Global Health. 4: e001704(2019).
[4] Yadav, H., Shah, D., Sayed, S., et al, "Disponibilite dyagnostik esansyèl nan dis peyi ki gen revni fèb ak mwayen: rezilta sondaj sou etablisman sante nasyonal yo," The Lancet Global Health. 9(11): e1553- e1560(2021).
[5] Fleming, KA Horton, S., Wilson, ML, Atun, R., et al, "Komisyon Lancet sou dyagnostik: transfòme aksè a dyagnostik," The Lancet. 398:1997-2050(2021).
[6] Reipold, EI, Trianni, A., Krakower, D., et al, "Valè, preferans ak pratik aktyèl pou fè tès depistaj epatit B ak C nan peyi ki gen revni fèb ak mwayen: rezilta yon sondaj sou itilizatè final yo ak moun k ap aplike yo," BMC Infectious Diseases. 17(1):149-157 (2017).
[7] Cainelli, F., "Maladi fwa nan peyi an devlopman," World J Hepatol. 4(3): 66-67(2012).
[8] Dufour DR, Lott JA, Nolte FS, et al, "Dyagnostik ak siveyans blesi epatik. II. Rekòmandasyon pou itilizasyon tès laboratwa nan depistaj, dyagnostik ak siveyans," Clin Chem. 46(12): 2050–2068(2000).
[9] Whitehead MW, Hawkes ND, Hainsworth, I., et al, "Yon etid prospektiv sou kòz ogmantasyon siyifikatif nan aspartat aminotransferaz ki soti nan fwa," Gut. 45(1):129–133(1999).
[10] Daniel, S., Ben-Menachem, T., Vasudevan G., et al, "Evalyasyon prospektiv sou anomali transaminaz fwa kwonik san eksplikasyon nan pasyan asimptomatik ak sentòmatik," Am J Gastroenterol. 94(10):3010–3014(1999).
[11] McLernon, DJ, Donnan, PT, Sullivan, FM, et al, "Prediksyon maladi fwa nan pasyan ki te sibi tès fonksyon fwa nan swen prensipal: devlopman ak validasyon modèl lè l sèvi avèk gwoup obsèvasyon ki baze sou popilasyon an." BMJ Open. 4(6): e004837(2014).
[12] Doumas, BT, Peters Jr, T., "Albumin serik ak pipi: yon rapò pwogrè sou mezi yo ak siyifikasyon klinik yo," Clinica Acta. 258(1):3-20(1997).
[13] Newsome, PN, Cramb, R., Davison, SM, "Gid sou jesyon tès san fwa ki anormal," Gut. 67: 6-19(2018).
[14] Pollock, NR, Rolland, J. P, Kumar, S., et al, "Yon tès transaminaz miltiplekse sou papye pou tès fonksyon fwa ki pa koute chè, nan pwen swen," Sci Transl Med. 4: 152ra129 (2012).
[15] Kubelka, P., Munk, F., "Yon kontribisyon nan optik kouch penti", Physik. 12: 593-601(1931).
[16] Long, LH, Halliwell, B., "Atifak nan kilti selilè: α-Ketoglutarate ka retire oksijene idwojèn ki pwodui pa ascorbate ak epigalocatechin galate nan medya kilti selilè." Biochemical and Biophysical Research Communications. 406:20-24(2011).
[17] Wells, F. E, Addison, G. M, Postlethwaite, RJ, "Analiz albumin nan seròm pasyan ki fè emodiyaliz: diferans ant bromocresol violèt, bromocresol vèt ak elektwoimunotès," Ann Clin Biochem. 22: 304-309(1985).
[18] Giusti, G., Ruggiero, G., Cacciatore, L., "Yon etid konparatif sou kèk pwosedi spektrofotometrik ak kolorimetrik pou detèminasyon transaminaz glutamik-oksalosetik ak glutamik-piruvik nan serom nan maladi epatik," Enzymol Biol Clin. 10(1):17-38(1969).
[19] Rodgerson, DO, Osberg, IM, "Sous erè nan mezi espektrofotometrik aktivite aspartat aminotransferaz ak alanin aminotransferaz nan serom," Clin Chem. 20: 43-50(1974).
[20] CFDA, "YYT 0655-2008 Analizè chimi sèk," 1-8(2008).
[21] Chang, KS, Chang, CK, Chou, SF, et al, "Mezi sekansyèl aktivite aminotransferaz pa byosansè anperometrik," Biosensors and Bioelectronics. 22(12): 2914-2920(2007).
[22] Thuy, T., Tseng, T., Thuy, TNT, et al, "Yon byosansè fil mikwo-platin pou deteksyon rapid ak selektif alanin aminotransferaz," Sensors. 16(6):767-781(2016).
[23] Jain, S., Rajasingham, R., Noubary, F., et al, "Pèfòmans yon tès papye optimize pou mezi vizyèl rapid alanin aminotransferaz (ALT) nan echantiyon dwèt ak venn," PLoS One. 10:1-15(2015).