Antibiyotik Duyarlılık Testleri: Uzman Sistemler

Antibiyotik Duyarlılık Testleri: Uzman Sistemler

Antibiyotik Duyarlılık Testleri:
Uzman Sistemler
Prof. Dr. M. Ufuk HASDEMİR
2. Ulusal Klinik Mikrobiyoloji, 2013, Antalya
Tıpta Yapay Zeka
(Artificial Intelligence in Medicine)
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Öngörü
Planlama
Monitorizasyon
Kontrol
Alarm sistemleri
Hatırlatma
Tanımlama
Tedavi planlaması
Yorum
Tıpta Yapay Zeka
(Medical Artificial Intelligence)
Uzman / bilgi-bazlı sistemler
• Medikal bilgi (ilgili konuda oldukça özel
olarak tasarlanmış)
• Her hastadan gelen bilgiyi değerlendirip
yorumlama yetisi
Bir dizi kurallar algoritması
Winstanley, Courvalin. 2011, Clinical Microbiology Reviews
Uzman Sistemler
• Standardizasyon
• Zaman
• Sonuçların Yorumu
Uzman Sistemler
Klasik Yöntemlere kıyasla Avantajları
• Bilgi depolama ve yönetme
• Belirli bir olgu için tekraralanabilir, tutarlı yanıt
verme
• Standardizsyon
• Merkezi karar-verici işletim
• Zaman kısaltma
• İnsan kaynaklı hataları veya eksiklikleri azaltma
Sınırlılıkları
• Karar vermede ihtiyaç duyulan insan sağ duyu eksikliği
• İnsana ait yaratıcı yanıt ve fleksibilite eksikliği
• Eğer yanıt yoksa tanımlama yapamaz
Uzman Sistemler
‘Boolean’ Operatörleri
EĞER
VE
VEYA
Sonra YORUM
Diğer kurallara zarar vermeden istenen kurallar
silinebilir, yenileri eklenebilir
Assistant Software for Antimicrobial
Susceptibility Interpretation (ASISI; version
0.61, build 1, 2003)
http://member.hitel.net/chleeymc/ynasasi.html
Uzman Sistemler
Uzman sistem / mikrobiyolog üç
şekilde akıl yürütür
• Her sonucun düşük düzey kaliteli
kontrolu
• Tüm sonuçların mikrobiyolojik yorumu
• Sonuçların medikal yorumu
Uzman Sistemler
Mikrobiyolojideki esas uygulama alanı
• Mikroorganizmaların antibiyogram
sonuçlarının yorumlanması
‘Yorumlu Okuma’
Antibiyotik Duyarlılık Test Metodları
Fenotipik; Antimikrobiyal aktivite/sınır değer
• MİK (sıvı, agar, gradient difüzyon)
• Disk difüzyon (CLSI, BSAC, EUCAST,..)
• Otomatize sistemler
Genotipik; Direnç geni veya ürününün tesbiti
• mecA, VanA, vanB,…/ PBP2a, -laktamaz, …
Uzman Sistemler – ‘Uzman Kurallar’
• Ör: Eritromisin dirençli ise azitromisin ve
klaritromisini dirençli olarak raporla
Otomatize Antibiyotik Duyarlılık Sistemleri
• TAAS cihazı
1971
Kısa inkübasyon
Technicon Instruments Corp. Tarrytown, NY, USA
• MİK bazlı otomatize Sistemler /Tam otomatik değil
Tarihçe
Uzman
İnvitro Sistemler
duy. test
Yorum
kriter
00
0
99
0
98
0
96
0
97
0
95
0
94
0
92
0
93
0
İnvitro
duy. test
Direnç/
Klinik iliş.
İlk direnç
saptaması
Otomatize Sistemler /Tam otomasyon yok
Manuel Sistemler
• Ticari paneller mevcut: Lab. Personeli
tarafından okunur
Yarı-Otomatize Sistemler
• Kompüterize yorum ve raporlama
• Paneller manuel yüklenir
Otomatize Sistemler
• Kompüterize inkübasyon
• Okuma
• Yorumlama (Uzman kurallar)
• Raporlama
Otomatize Sistemler: Sınıflama
MİK bazlı Sistemler
• Sıvı dilüsyon / Microscan, Sensititre, Phoenix
• Üreme eğrileri /Vitek legacy, Vitek 2
Disk Difüzyon bazlı sistemler
• BIOMIC
• SIRSCAN
• OSIRIS
• ….
• Accuzone (AccuMed International Inc., West
Lake, OH)
• Wider (Francisco Soria Melguizo, Spain)
• Aura Image (Oxoid, Basingstoke,UK)
• Biomic Vision/V3 (Giles Scientific, New York, NY)
• BioVideobact (Launch, Longfield, UK)
• Mastascan Elite (Mast, Bootle, UK)
• Osiris (Bio-Rad, Hemel Hempstead, UK)
• ProtoZONE (Don Whitley Scientific, Shipley, UK)
• Trek/Sensititre ARIS (Trek Diagnostic Systems,
Cleveland, OH)
• Mini API, ATB Plus Expert, and Vitek Legacy
• (bioMe´rieux, La-Balme, France)
• SIRSCAN (Becton Dickinson, Oxford, UK)
Uzman Sistemler
• Vitek Legacy (bioMérieux, La Balme les
Grottes, France),
• Phoenix (Becton Dickinson, Oxford, United
Kingdom),
• MicroScan (Siemens Healthcare Diagnostics,
Deerfield, IL)
Uzman Sistemler
• LIS ile arayüz bağlantısı
• Kompüterize KK programı
• Kompüterize uzman sistemler
-Fenotipi yorumlayarak direnç fenotipini
belirleme
Yorumlu Antibiyogram Okuma
-Antibiyotik duyarlılık test sonuçlarını, direnç
mekanizması ve klinik gidişat arasındaki ilişkiyi
baz alan algoritmalarla değerlendirme
Uzman Kurallar
Uzman Sistemler
Cihaz
İnokülasyon
Okuma
Sensititre
Manuel /
semiotomatik
Manuel /
floresan
Bulanıklık 
florometrik
Bulanıklık 
kolorometrik
Florometrik,
fotometrik
MicroScan
Manuel
Phoenix
Manuel /
semiotomatik
Vitek 2
Semiotomatik
FDA onaylı
Rapor
18-24 s
15-18 s
3.5-7 s
4-16 s
4-18 s
Otomatize Sistemler
Performans: Otomatize AST cihazları –
Referans metod (FDA)
%
• Mutlak Uyum (1dilüsyon)
89.9
• Kategori Uyumu (Yorumlu sonuç)
89.9
• Büyük Hata (yalancı direnç)
3
• Çok Büyük Hata (yalancı duyarlılık) 1.5
• Küçük Hata
5
Antimicrobial Susceptibility Test (AST) Systems. Guidance for Industry and FDA Class II Special
Controls Guidance Document:, August 28, 2009
http://www.fda.gov/MedicalDevices/DeviceRegulationandGuidance/GuidanceDocuments/ucm080564.htm
Otomatik AST Cihazlarının Performansları
(ISO 20776-2:2007)
%
• Mutlak Uyum (1dilüsyon)
90
• Kategori Uyumu (Yorumlu sonuç)
90
• Büyük Hata (yalancı direnç)
3
• Çok Büyük Hata (yalancı duyarlılık)
3
• Tekrarlanabilirlik
90
(1dilüsyon ve/veya SIR)
Clinical laboratory testing and in vitro diagnostic test systems - Susceptibility testing of
infectious
Otomatize AST Sistemleri: Uzman
Sistemlerin Yararları
Yazılım programları
• Direnç fenotiplerini ayırtetmek için
kalitatif/kantitatif sonuçları kullanan
algoritmalar veya kurallar
• Tanımlanmış tüm fenotipleri kapsayan MİK
dağılımı veri tabanı
Vitek 2 (Biomériux) AES
gyr A, parC
AmG enzymes
Uyumlu
Pseu. Beta-lac
Kısmen
Enterik AmpC
Uyumsuz
Enterik IRT
En. Pen'ase
Enterik ESBL
0
20
40
60
80
100
120
140
Livermore et al., JAC, 2002
Otomatize AST Sistemleri: Uzman Sistemler
 YD Aminoglikozid
? VanB tip direnç
? Kural hatası: E. casseliflavus/gallinorum VanC
düşük düzey vankomisin direnci ancak teikoplanine
duyarlı
? İndüklenebilir klindamisin direnci
 ESBL (AmpC taşımayan izolatlarda)
CTX-M+SHV veyaTEM
? ESBL + AmpC taşıyanlarda problem
? Karbapenamaz OXA-48 problem
Yalancı pozitiflik, yalancı negatiflik
? Non-fermenter
Winstanley, Courvalin. 2011, Clinical Microbiology Reviews
UZMAN SİSTEMLER
Sürekli güncelleştirilmeli
• Kompleks fenotipler
ESBL + Plazmidik AmpC
K. pneumoniae %78.1
E. coli %92.3
• Yeni direnç mekanizmaları ve fenotipler
K. pneumoniae’da VIM-1’i saptamada
problemli
Chen et al. Eur J Clin Microbiol Infect Dis. 2009
Giakkoupi et al. J Clin Microbiol 2005
Enterobacteriaceae’de karbapenem
direnci: Vitek 2, BD Phoenix, MicroScan
Duyarlılık Özgüllü
100
80
60
40
20
0
Phoenix NMIC/id76
MicroScan NM36
MicroScan
? OXA-48
 Vitek
KPC2 AST-N054
 MBL
NBC39
Neil Woodford, et al. J. Clin. Microbiol. 2010
OTOMATİZE ADT SİSTEMLERİ
CLSI sınır değerleri
EUCAST sınır değerleri
Bir çok sistem henüz bu geçiş
sürecini tamamlamamıştır.
EUCAST Sınır Değerlerinin
Uygulamasındaki Sorunlar
Daha düşük konsantrasyon aralıkları gerekliliği
EUCAST s.d.  CLSI s.d.
-Antibiyotik stabilitesinde azalma
gerekli uyum ve kategori uyumunu
etkileyebilir
Carbapenem, -laktam/laktamaz inhi. kombinasyonları
-Yalancı direnç gözlenebilir
Düşük düzey direnç eksprese
edenlerde
EUCAST Sınır Değerlerinin
Uygulamasındaki Sorunlar
S ve R Sınır Değerlerin
• Birbirine çok yakınlığı (EA ve CA etkilenebilir)
Enterobacteriaceae
CIP S  0.5
R  1
Staphylococci
Van S  1
R  2
• Birbirinden çok uzak olması
P. Aeruginosa
Azteronam
S  1
R  16
EUCAST Sınır Değerlerinin
Uygulamasındaki Sorunlar
• İstenen Nitelik
İlaç konsantrasyonu  ECOFF
WT organizmaların tespiti
• Sınır değerlerin tanımı farklı
EUCAST
CLSI
S


R


BD Phoenix / EUCAST Sınır Değerleri
Kategori Uyumu
Küçük Hata
Büyük Hata
Çok büyük Hata
A (n:392)
%96
%2.4
%1.2
%1.1
B (n:362)
%99.1
%2.8
%0.8
%1.3
Giani, et al. CMI 2012
UZMAN ADT SİSTEMLERİ
• EUCAST Uzman Kuralları EUCAST sınır
değerleri ile birlikte kullanılabilir
Sefotaksim
Seftriakson
Seftazidim
Sefepim
CLSI 2010
S
R
1
4
1
4
4
16
8
32
EUCAST 2010
S
R
1
2
1
2
1
4
1
4
Compliance of manufacturers with EUCAST guidelines, 9 September 2013
PHOENIX/EpiCenter Automated System BD
EUCAST terminology
implemented
EUCAST expert rules
implemented
In computer
S
database
R
In reports
Yes
No (R)
-
Yes
IE
Yes
S
Yes
R
Yes (converted to R )
Yes (MICs reported for agents with
no EUCAST breakpoints)
Yes ((MICs reported for agents with
IE
no EUCAST breakpoints)
All rules incorporated. There are additional rules but
EUCAST rules have priority
-
H. influenzae, M. catarrhalis, N. meningitidis, N.
gonorrhoeae, GN anaerobes, GP anaerobes
Compliance of manufacturers with EUCAST guidelines, 9 September 2013
MicroScan Automated System Siemens
EUCAST terminology
implemented
EUCAST expert rules
implemented
In computer
S
database
R
In reports
Yes
Yes
-
No
IE
No
S
Yes
R
Yes
-
Most ‘’-’’ do not have interpretations
reported
IE
No
Some exceptions in current rules will be corrected in new
software release Jan-March 2013. All
rules can be customised by user.
Compliance of manufacturers with EUCAST guidelines, 9 September 2013
MicroScan Automated System Siemens
EUCAST terminology
implemented
In computer
S
database
R
In reports
Yes
No. Will be in V2S 7.01 s/w, due Q1 2014
-
No. Will be in V2S 7.01 s/w, due Q1 2014
IE
No. Will be in V2S 7.01 s/w, due Q1 2014
S
Yes
R
No. Will be in V2S 7.01 s/w, due Q1 2014
IE
Reported ”blank”. Will be in V2S 7.01
s/w, due Q1 2014
Reported ”blank”. Will be in V2S 7.01
s/w, due Q1 2014
All applicable rules dealing with intrinsic resistance, therapeutic
interpretation and deduction are implemented in
software version V2S 5.03 (2011), 5.04(2011), & 6.01 (2012). There are
additional rules but none should be
contrary to EUCAST rules in these software version
Uzman Sistemler: Avrupa’da Durum
• EUCAST SD’ni kullanan Otomatize Uzman ADT
Sistemleri mevcut
• EUCAST SD’nin uygulanması çok temel bir
probleme yol açmıyor
• Phoenix Sisteminin başlangıç değerlendirmeleri
ISO gerekliliklerini tamamladı.
• Diğer üreticiler, EUCAST SD’nin ihtiyaç
duyduğu aralıklarda sistemlerinin
kalibrasyonlarını henüz tamamlamadı.