Automatisation au laboratoire d'immunohématologie érythrocytaire

SÉANCE ÉDUCATIONNELLE

Automatisation au laboratoired’immunohématologie érythrocytaire

Automation of the immunohematology laboratory

M. Delamaire

Établissement français du Sang-Bretagne-site-de-Rennes, rue Pierre-Jean-Gineste, 35016 Rennes, France

Disponible sur internet le 23 mai 2005

Résumé

L’automatisation trouve une application particulièrement justifiée dans le domaine de l’immunohématologie danslequel toute défaillance humaine peut avoir des conséquences dramatiques pour les patients. Les objectifs del’automatisation, indissociables de l’informatisation, sont rappelés par la réglementation : diminuer les risques d’erreurhumaine relatifs à chaque étape de la réalisation des analyses ; garantir une traçabilité fidèle de tous les éléments ayantcontribué aux opérations analytiques ; gérer toutes les alarmes de dysfonctionnement du système. Les principauxmatériels commercialisés permettent l’automatisation d’une partie de la phase préanalytique et de tout ou partie desétapes de la phase analytique par la réalisation en routine des groupages ABO-RH1, des phénotypages, desrecherches d’anticorps irréguliers et des épreuves de compatibilité. Ils utilisent la réaction d’agglutination, que ce soiten microplaques ou en filtration. On distingue deux types de matériels : les automates complets gérant toutes lesétapes allant du positionnement du tube sur le portoir jusqu’au résultat final sans aucune manipulation deséchantillons (Autovue, Galileo, ID gel station, Qwalys, Tango, Techno) et les semi-automates qui nécessitentl’intervention de l’opérateur pour les phases de centrifugation, d’agitation et d’incubation (Hémos, Mitis 2, Rosys,Swing), la phase de lecture étant automatisée pour tous. De même, tous intègrent la possibilité d’une connexion ausystème informatique central. Si certains automates autorisent le choix des réactifs, d’autres ne peuvent fonctionnerqu’avec les réactifs proposés par le fabricant. Dans tous les cas, l’optimisation des systèmes automatisés implique uneformation adaptée du personnel et le respect impératif des procédures par ce dernier.© 2005 Elsevier SAS. Tous droits réservés.

Abstract

Automation finds a particularly justified application in the field of immunohematology in which any human failure canhave dramatic consequences for the patients. The purposes of automation, indissociable from computerization, werereminded by the French regulatory: to decrease the risks of human error linked to each step of the tests performed;to guarantee a reliable traceability of all the elements having contributed to the test process; to manage all the alarmsof dysfunction of the system. The main devices available today permit automation of a part of the pre-analytical phaseand of all the steps of the analytical phase by the realization in routine of ABO-RH1 grouping, phenotyping, ofirregular antibody screening and of compatibility testing. They use the reaction of agglutination either in micro-platesor in filtration. One distinguishes two types of materials: full automates managing all the steps from the samplepositioning on the carrier down to the final result without any handling of the samples (Autovue, Galileo, ID gelstation, Qwalys, Tango, Techno) and the semi-automates, which require intervention of an operator for the phases ofcentrifugation, stirring and incubation (Mitis 2, Hemos, Rosys, Swing) the reading being automated for all. All includethe possibility of a connection to the central data processing system .If some devices allow the choice of reagents,

Adresse e-mail : maryvonne.delamaire@efs.sante.fr (M. Delamaire).

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1246-7820/$ - see front matter © 2005 Elsevier SAS. Tous droits réservés.doi:10.1016/S1246-7820(05)00031-5

others can only work with the reagents supplied by the manufacturer. In all the cases, optimization of the automatedsystems implies a specific training of the staff and the strict compliance with the standard operating procedures byeach individual.© 2005 Elsevier SAS. Tous droits réservés.

Mots clés : Immunohématologie ; Automatisation ; Informatisation ; Sécurité transfusionnelle

Keywords: Immunohematology; Automation; Computerization; Transfusional safety

Les analyses d’immunohématologie visent prioritaire-ment à assurer la sécurité des transfusions sanguines. Cesanalyses sont également utilisées dans le suivi des femmesenceintes et des nouveau-nés, dans le domaine des trans-plantations, en particulier celle de moelle osseuse, ainsi quedans certains domaines de l’hématologie (diagnostic et suivides anémies hémolytiques auto-immunes) Contrairementaux autres disciplines de la biologie clinique, ces analyses secaractérisent par le fait qu’à ce jour elles sont incomplète-ment automatisées.

Les acteurs concernés par la biologie médicale attendentavant tout de l’automatisation un gain de sécurité des analy-ses en réduisant les éventuelles erreurs liées au facteurhumain. Celles-ci trouvent une application particulièrementjustifiée dans le domaine de l’immunohématologie dans le-quel toute défaillance humaine peut avoir des conséquencesdramatiques pour les patients.

Les objectifs de l’automatisation, indissociables de l’infor-matisation, au sein du laboratoire d’immunohématologiesont essentiellement de trois ordres :• diminuer les risques d’erreurs humaines (par rapport à une

réalisation manuelle) relatifs à l’enregistrement de la de-mande, à la sélection d’échantillon, à la sélection duréactif, à l’exécution de l’analyse, à l’interprétation desrésultats, à leur transcription et à leur éventuelle saisiesur l’informatique centrale de laboratoire. Les donnéesnationales de l’hémovigilance attestent de la persistancede ces risques d’erreurs avec, de 1995 à 2001, 201 inci-dents transfusionnels liés à une incompatibilité ABO,113 liés à une incompatibilité Rh et plus de 500 autresincompatibilités immunologiques, ces accidents ayantcomporté 13 décès [1] et en 2001, 2002 et 2003, respec-tivement 21, 24 et 23 déclarations d’incidents ABO avecdeux décès. Les contrôles nationaux de qualité organiséspar l’Afssaps en 2002 et 2003, ont révélé que sur un totalde plus de 3000 laboratoires ayant participé à ces contrô-les, 31 n’ont pas dépisté un anti-KEL1 [2], 44 un anti-FY2[3], 7 un anti-RH5 [4] et 12 l’association anti-KEL1 etanti-FY1 [5], anticorps dont on connaît la dangerosité.Ces risques et leurs principales causes, en France, ont faitl’objet d’une synthèse récente [6] ;

• garantir une traçabilité fidèle de tous les éléments ayantcontribué aux opérations analytiques, qui doivent êtrearchivés, accessibles et exploitables à tout moment :identité du patient, date, liaison échantillon–réactif–dis-tributeur–lecteur–opérateur–contrôles de qualité inter-

nes, résultats obtenus avec chaque réactif, notions decorrection manuelle, validation analytique, validation bio-logique ;

• gérer toutes les alarmes de dysfonctionnement du systèmepermettant à l’opérateur d’intervenir à toutes les étapesde la réalisation des analyses.Cet article a pour objet de présenter la place respective

des différents automates disponibles à ce jour. La questionde l’immunohématologie des donneurs, très spécifique, nesera pas abordée dans cet article.

1. CARACTÉRISTIQUES MINIMALESD’UN SYSTÈME AUTOMATISE

Les bonnes pratiques de laboratoire en immunohémato-logie érythrocytaire [5], indiquent qu’un tel système doitassurer la prise en charge des phases critiques de l’exécutionanalytique assurant la fiabilité des résultats et doit associerde façon automatique le patient au résultat via le supportd’identification positive de l’échantillon. Cela s’applique aussibien aux automates qu’aux semi-automates.

Les caractéristiques détaillées concernant chacune desétapes successives du traitement des échantillons (traite-ment et identification de l’échantillon, gestion des réactifs,gestion du support réactionnel, gestion de la phase depréparation–distribution, traitement de la lecture des réac-tions, traitement des informations, exploitation des informa-tions) sont présentées dans les Tableaux 1–7, extraits de laréglementation [7]. Pour chacune de ces étapes, sont men-tionnées les caractéristiques obligatoires et les caractéristi-ques recommandées. Ces dernières, non obligatoires, peu-vent être simplement souhaitées par tel ou tel laboratoire.

Les bonnes pratiques en immunohématologie [7] préci-sent que la décision finale de la validation analytique revientà l’opérateur :• par contrôle visuel de chaque support avec analyse de cohé-

rence avec les résultats rendus par le système ;• par appréciation de la qualité des contrôles qualité inter-

nes autorisant la validation analytique.

2. PLACE RESPECTIVE DES DIFFÉRENTSAUTOMATES DISPONIBLES

Les principaux matériels commercialisés à ce jour enimmunohématologie permettent l’automatisation d’une par-

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Tableau 1Traitement et identification des échantillons

Obligatoire RecommandéIdentification positive du no de code-barres échantillon XLecteur de code-barres échantillon intégré XIdentification positive du positionnement aléatoire de l’échantillon sur automate XAlarme si problème de lecture de code-barres (procédure dégradée) XContrôle du prélèvement par détecteur de présence, de niveau ou de caillot XProtection contre les contaminations interspécimens a Xa La réalité de cette opération peut être démontrée lors de la phase de validation préalable du système.

Tableau 2Gestion des réactifs

Obligatoire RecommandéIdentification positive du n° de code-barres des réactifs b XIdentification positive du positionnement aléatoire sur automate b XAlarme si problème de lecture de code-barres (procédure dégradée) XGestion des conditions de conservation des réactifs XMise en suspension des hématies-tests XDétection de niveaux XAlarme sur détection de niveaux XAlarme de péremption XProtection contre les contaminations interréactifs a XGestion des stocks Xa La réalité de cette opération peut être démontrée lors de la phase de validation préalable du système et régulièrement vérifiée par l’analyse des contrôles

qualité internes adéquats.b Si ces opérations ne sont pas prises en charge par l’automate, toute réalimentation de l’appareil doit être validée par l’analyse des contrôles qualité internes

adéquats.

Tableau 3Gestion du support réactionnel

Obligatoire RecommandéIdentification positive du no de code-barres du support si nécessaireIdentification positive du positionnement aléatoire du support sur automate XAlarme si problème de lecture de code-barres (procédure dégradée) XAlarme de péremption X

Tableau 4Gestion de la phase de préparation distribution

Obligatoire RecommandéMise en suspension de l’échantillon XDistribution et identification de la position de l’échantillon sur le support réactionnel XIdentification de la position de chaque réactif sur le support réactionnel XÉtablissement du lien échantillon–réactif–support XMaintien du lien échantillon–réactif–support (durant les phases d’incubation et de centrifugation) X

Tableau 5Traitement de la lecture des réactions

Obligatoire RecommandéLecture automatisée des réactions XAlarme sur défaut de mesure XRelance après avis de l’opérateur XTraçabilité d’intervention manuelle XAssociation automatique et univoque réactions–réactifs–identifiant XDétection des doubles populations, hémolyse et faible agglutination X

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tie de la phase préanalytique et de tout ou partie des étapesde la phase analytique pour la réalisation en routine desgroupages ABO-RH1, des phénotypages, RH-KEL1 des re-cherches d’anticorps irréguliers, de leur titrage, des épreu-ves de compatibilité, des tests directs à l’antiglobuline enliaison avec un système informatique adapté. Les différentsprincipes auxquels ils font appel reposent tous sur la réac-tion d’agglutination que ce soit en microplaque (en phaseliquide ou en phase solide), ou en technique de filtration.

Les techniques appliquées par chaque automate, avecleurs réactifs, doivent impérativement respecter les textesréglementaires opposables : arrêté du 8 février 1984 (carac-téristiques et normes des réactifs utilisés en immunohéma-tologie érythrocytaire) [8], arrêté du 26 novembre 1999(guide de bonne exécution des analyses de biologie médi-cale) [9], et arrêté du 26 avril 2002 (Bonnes Pratiques enimmunohématologie) [7].

On distingue globalement deux types de matériels : lesautomates complets, ne comportant qu’un seul module,capables de gérer toutes les étapes allant du positionnementde tubes sur le portoir d’échantillons jusqu’au résultat finalsans aucune manipulation des échantillons, et des semi-automates qui nécessitent l’intervention de l’opérateur pourles phases de centrifugation, d’agitation et d’incubation, la

phase de lecture étant automatisée pour tous. La possibilitéd’une connexion au système informatique central du labora-toire existe également pour tous, certains ayant même lacapacité d’une gestion autonome des antériorités sans né-cessité de liaison bidirectionnelle avec l’informatique cen-trale. Les principaux automates disponibles actuellementfigurent dans le Tableau 8.

Il faut noter que l’évolution actuelle des laboratoiresd’immunohématologie est de s’équiper d’automates com-plets qui présentent de nombreux avantages, tendance quiira en s’accentuant compte tenu de l’arrivée sur le marchéde « full » automates à cadence analytique élevée.

Le Tableau 9 indique pour les deux catégories d’automa-tes ses principaux avantages et inconvénients permettant dedéterminer leur place dans différents laboratoires.

Les automates complets permettent d’assurer toutes lestâches concourant à la réalisation de chaque analyse sous unseul module. Ils permettent aussi d’assurer la traçabilitéintégrale de toutes les étapes de l’analyse. Ils autorisentnormalement les techniciens à réaliser d’autres tâches pen-dant la réalisation des analyses automatisées (« walk away »).Ils font appel à des techniques dont toutes les étapes sontcomplètement standardisées. Enfin, ils permettent de ré-pondre à toutes les caractéristiques réglementaires expo-

Tableau 8Principaux systèmes automatisés disponibles

Semi-automates Automates completsPlusieurs modules Un seul module

• Prélèvement/Réactifs/Distribution/ ± incubateur/ ± agitateur • Du prélèvement au résultat• Centrifugeur/ ± lecteur• Swing (DIAMED) • Autovue (ORTHO)• Mitis 2 (ORTHO) • Galileo (BIORAD)• Rosys (IMMUCOR) • ID gel station (DIAMED) ou Wadiana• Hémos (BIORAD) • Qwalys (DIAGAST) a

• Tango (BIOTEST)• Techno (DIAMED) a

a Automates en cours d’évaluation.

Tableau 6Traitement des informations

Obligatoire RecommandéConfrontation informatique des résultats des CQI avec ceux attendus XAlarme d’écart d’interprétation XBlocage des transferts analytiques des résultats concernés en cas de non-conformité XLevée du blocage en manuelle avec traçabilité d’intervention XInterprétation informatique des cohérences réactionnelles XDétection d’incohérence y compris en cas d’intervention manuelle (correction de rejet) XIncohérence entre épreuve globulaire et plasmatique XRéaction positive avec le réactif témoin XAbsence de deux antigènes antithétiques XCoexistence antigène et anticorps correspondants lors des phases d’identification d’anticorps X

Tableau 7Exploitation des informations

Obligatoire RecommandéTransfert automatique des résultats concernés au dossier du patient correspondant XConfrontation automatique avec l’historique des résultats du patient et détection de discordance X

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sées plus haut pour un automate, à la fois les caractéristiquesobligatoires et celles simplement souhaitables. En revanche,les automates complets ne peuvent fonctionner qu’avec lesréactifs proposés par le fabricant de l’automate. Ils ont, pourla première génération, des cadences plus faibles que lessystèmes semi-automatiques, et leur prix d’achat est sensi-blement plus élevé.

Les semi-automates sont des systèmes plus ouverts, ayantdes cadences d’analyses plus élevées, et des prix d’achat plusbas. Mais ils comportent plusieurs modules pour assurer lesétapes successives de chaque analyse. Ils exigent des inter-ventions manuelles entre chacune de ces étapes. Ils sontassociés à une moindre standardisation des techniques appli-quées, et de fait à une traçabilité moins complète, concer-nant particulièrement les réactifs utilisés et les résultats descontrôles de qualité internes. Ils ne disposent pas de posted’urgence permettant d’insérer une analyse d’urgence dansune série. À ce jour, s’ils répondent bien, en l’état, auxcaractéristiques obligatoires fixées par la réglementationpour la réalisation en un seul passage des groupages etphénotypages ils ne peuvent pas répondre à toutes lescaractéristiques simplement recommandées dans la régle-mentation.

2.1. Automates actuellement disponibles

• Parmi les automates complets polyvalents actuellementdisponibles (Autovue, ID gel station, Galileo, QwalysTango, Techno) :C l’Autovue, l’ID gel station et le Tango sont plus volon-

tiers adaptés aux laboratoires d’immunohématologietraitant un maximum de 50 groupes sanguins ABO-RH1 phénotype RH-KEL1/RAI par jour. Ils peuventêtre utilisés également en complément d’autres auto-mates ou en association de plusieurs automates) pourdes laboratoires traitant un nombre plus importantd’analyses ;

C le Galileo, le Qwalys et le Techno, ayant une cadencenettement supérieure de près de 50 tests par heure,peuvent convenir à des laboratoires traitant un nombreélevé d’analyses.

Les principales différences entre ces automates sont lessuivantes :

C les supports de réaction utilisés sont différents, micro-plaques (Tango, Galiléo, Qwalys) ou filtration (Auto-vue, ID gel station) entraînant des coûts de fonction-nement différents, le Techno pouvant fonctionner avecles deux techniques ;

C les automates ont un système informatique intégrépouvant fonctionner de manière autonome (ID gelstation, Tango), ou peuvent être connectés à un logicielspécifique de gestion des analyses pour une optimisa-tion de leurs performances en termes d’assurancequalité (Autovue, à connecter au logiciel ITM) ;

C certains automates demandent de visualiser à l’écrantoutes les réactions pour validation comme l’exige laréglementation (Tango), d’autres laissent le libre choixau biologiste de réaliser la lecture des réactions qu’ilsouhaite contrôler (Autovue, ID gel station). Pour queces deux derniers répondent aux exigences réglemen-taires, ce paramétrage doit être systématique ;

C certains automates ont un compartiment réfrigérépour les hématies tests, d’autres non ;

C les cadences des automates sont sensiblement diffé-rentes, mais cela doit être validé dans chaque labora-toire en fonction de son organisation propre ;

C la nouvelle technologie utilisée pour le Qwalys méritequelques développements par son aspect innovant. Eneffet, elle fait appel dans une première étape à unemagnétisation des hématies à tester et des hématiestests avec des particules paramagnétiques. Après laphase d’agglutination, les hématies ayant fixées les anti-corps sont attirées par un aimant ce qui évite l’étape decentrifugation toujours difficile à standardiser parfaite-ment ;

• Les principales différences entre les semi-automates ac-tuellement disponibles (Hémos, Mitis 2, Rosys, Swing)sont les suivantes :C le nombre de modules peut aller de 3 à 5 ;C ces automates sont plus ou moins ouverts à l’utilisation

de réactifs d’autres fournisseurs ;C les cadences sont très variables d’un automate à un

autre. À titre d’exemple, les cadences pour les groupa-ges ABO RH-KEL1 peuvent aller de 20 par heure pourle Swing, à 50 par heure pour le Mitis 2.

Tableau 9Principaux avantages et inconvénients des deux catégories d’automates

Avantages InconvénientsAutomates complets multitâche compact réactifs captifs

traçabilité intégrale cadence plus faible (+/–)« walk away » prix d’achat plus élevétechniques standardiséesrespect systématique des caractéristiques réglementaires

Semi-automates système plus ouvert plusieurs modulescadence supérieure intervention manuelleprix d’achat plus bas moindre standardisation des techniques

traçabilité moindre (réactifs, CQI)pas de poste d’urgence

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Ces semi-automates, hormis le Swing, sont adaptés auxlaboratoires traitant plus de 100 groupes ABO-RH1 phéno-type RH-KEL 1/RAI par jour. Dans ces laboratoires, l’asso-ciation de plusieurs automates est fréquemment nécessaire.

Quel que soit le système retenu, pour l’optimisation dechacun de ces automates et de l’informatique qui leur estassociée, il faut insister sur une formation adaptée du per-sonnel et sur le respect impératif des procédures. En effet, sil’automatisation décharge l’opérateur de tâches fastidieuseset répétitives, celui-ci doit toujours rester vigilant enconcentrant ses ressources sur les phases de validationanalytique et de résolution des éventuelles difficultés. Quelque soit le perfectionnement des systèmes automatisésdisponibles actuellement, aucun ne permet en effet de ré-soudre toutes les difficultés techniques rencontrées en im-munohématologie. À titre d’exemple, les systèmes automa-tisés ne reconnaîtront pas nécessairement les doublespopulations d’hématies, ils n’accepteront pas les discordan-ces avec les antériorités en cas de changement de groupesuite à une greffe de moelle osseuse, en cas de groupefaible.... Par ailleurs, toutes les étapes des analyses d’immu-nohématologie ne sont pas automatisables à ce jour. Ainsi,les adsorptions, les élutions, les traitements par le dithiotrei-tol, les fixation-élutions, la totalité des phénotypages éten-dus ainsi que l’interprétation des identifications d’anticorpsirréguliers ne peuvent pas être réalisés actuellement par lesautomates disponibles.

3. CONCLUSIONS

L’automatisation associée à l’informatisation dans le do-maine de l’immunohématologie est un facteur incontourna-

ble de sécurisation des analyses, nécessitant cependant uneextrême vigilance de l’ensemble des acteurs impliqués à tousles niveaux depuis la phase préanalytique jusqu’à validationbiologique et à la transmission des résultats des examens. Siaujourd’hui ces systèmes automatisés permettent d’amélio-rer sécurité, efficacité–efficience des analyses courantes, de-main il est probable que l’automatisation pourra étendre sonchamp avec le développement de nouvelles techniques. Sur-tout, la fiabilisation de toutes les étapes, du préanalytique à lavalidation biologique et à la diffusion des résultats, pourraêtre assurée au mieux par des logiciels de gestion d’analysesd’immunohématologie connectés aux automates.

RÉFÉRENCES

[1] David B. Haemovigilance. Development and evolution of a mandatorysystem. Communication. European Haemovigilance NetworkConference, Athènes, 13 décembre. 2001.

[2] Contrôle national de qualité Afssaps – 02HEM1. février 2002.[3] Contrôle national de qualité Afssaps – 02HEM2. mai 2002.[4] Contrôle national de qualité Afssaps – 02HEM2. mai 2002.[5] Contrôle national de qualité Afssaps – 02HEM2. mai 2002.[6] Rouger P, Le Pennec PY, Noizat-Pirenne F. Le risque immunologique

en transfusion et sa prévention. In: Lefrère JJ, Rouger P, editors.Transfusion Sanguine : une approche sécuritaire. Paris: John LibbeyEurotext Ed.; 2000. p. 244–61.

[7] Arrêté du 26 avril 2002 modifiant l’arrêté du 26 novembre1999 relatif à la bonne exécution des analyses de biologie médicale. JOff 4 mai 2002;:8375–82.

[8] Arrêté du 8 février 1984 : Caractéristiques et Normes des réactifsutilisés en immuno-hématologie érythrocytaire. J Off 17 mars1984;:2592–7.

[9] Arrêté du 26 novembre 1999 relatif à la bonne exécution des analysesde biologie médicale. J Off 11 décembre 1999;:18441–52.

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