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應用紅外線衰減全反射(ATR-FTIR)光譜技術於臨床微生物鑑定之可行性與效能評估

微生物

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應用紅外線衰減全反射(ATR-FTIR)光譜技術於臨床微生物鑑定之可行性與效能評估

Evaluation of ATR-FTIR Spectroscopy for Clinical Microbial Identification

快速且準確的微生物鑑定,對於臨床決策、即時治療與感染控制至關重要。目前,基質輔助雷射脫附游離飛行時間質譜儀(MALDI-TOF MS)因具備高速與高準確性,已被廣泛視為細菌鑑定的黃金標準。然而,其高昂的設備投資、持續的維護成本以及基質準備需求,使其在中小型實驗室中推廣受到限制。
近年來,衰減全反射傅立葉轉換紅外光光譜儀(ATR-FTIR)被視為具潛力的替代方案。該技術可根據微生物獨特的紅外吸收光譜進行辨識,無需使用試劑,維護需求低,且可在數分鐘內完成結果分析。當結合 I-dOne 智慧分析軟體後,ATR-FTIR 有望成為具成本效益且容易取得的微生物鑑定工具,適用於各類型實驗室。

本研究旨在評估 ATR-FTIR 搭配 I-dOne 系統於臨床實驗室中之鑑定準確性,並與現行標準方法 MALDI-TOF MS 進行效能比較。共分析 91 株臨床分離株,包含 27 株革蘭氏陽性菌、63 株革蘭氏陰性菌及 1 株酵母菌。所有樣本皆直接由菌落進行 ATR-FTIR 掃描,無需前處理。所得光譜透過 I-dOne 軟體比對專屬資料庫,並依結果分類為:「準確鑑定(Matched)」、「僅屬一致(Genus-Level Match)」及「鑑定不符(Mismatch)」。

結果顯示,ATR-FTIR 對革蘭氏陽性菌之種層級鑑定準確率為 92.6%(25/27),屬層級一致率為 100%。對革蘭氏陰性菌的準確率為 90.5%(57/63),另有 1 株為菌屬一致、5 株鑑定不符。酵母菌亦正確鑑定。整體而言,ATR-FTIR 在 91 株中成功鑑定 86 株,總體準確率達 94.5%。本研究結果顯示,ATR-FTIR 對革蘭氏陽性菌與酵母菌具備高度診斷準確性,而陰性菌部分的誤差多與近緣菌種(如腸桿菌科)光譜相似性及資料庫涵蓋範圍不足或差異。未來若能擴充光譜資料庫,鑑定精準度可望進一步提升。

相較於 MALDI-TOF MS,ATR-FTIR 擁有多項實用優勢:無需化學試劑、樣本處理簡便、數分鐘內可得結果、儀器採購與維護成本皆低。其操作流程簡單,即使技術人員經驗有限亦能執行準確鑑定,特別適用於資源有限的實驗室、基層醫療單位與分散式檢驗場域。同時,該系統體積小、操作簡易,也可作為高鑑定量需求量實驗室的備援或補充工具。
目前看來,ATR-FTIR 的系統表現穩定,特別適合中小型醫院或大型實驗室作為備用鑑定系統。然而,若欲全面驗證其能力並深入了解其在不同臨床應用場景中的表現,仍需進行更多實證研究。

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