Cultura de sangre

Un hemocultivo es una prueba de laboratorio médico que se utiliza para detectar bacterias u hongos en la sangre de una persona. En condiciones normales, la sangre no contiene microorganismos: su presencia puede indicar una infección del torrente sanguíneo como bacteriemia o fungemia, que en casos graves puede provocar sepsis. Al cultivar la sangre, se pueden identificar microbios y analizar su resistencia a los medicamentos antimicrobianos, lo que permite a los médicos proporcionar un tratamiento eficaz.

Para realizar la prueba, se extrae sangre en frascos que contienen una fórmula líquida que mejora el crecimiento microbiano, llamada medio de cultivo. Normalmente, durante una extracción se recogen dos contenedores, uno de los cuales está diseñado para organismos aeróbicos que necesitan oxígeno y otro para organismos anaeróbicos que no lo necesitan. Estos dos recipientes se denominan conjunto de hemocultivos. A veces se obtienen dos conjuntos de hemocultivos de dos sitios de extracción de sangre diferentes. Si un organismo sólo aparece en uno de los dos conjuntos, es más probable que represente una contaminación con la flora de la piel que una verdadera infección del torrente sanguíneo. Pueden ocurrir resultados falsos negativos si la muestra se recolecta después de que la persona haya recibido medicamentos antimicrobianos o si los frascos no se llenan con la cantidad de sangre recomendada. Algunos organismos no crecen bien en hemocultivos y requieren técnicas especiales para su detección.

Los contenedores se colocan en una incubadora durante varios días para permitir que los organismos se multipliquen. Si se detecta crecimiento microbiano, se realiza una tinción de Gram desde el frasco de cultivo para confirmar que hay organismos presentes y proporcionar información preliminar sobre su identidad. Luego, la sangre se subcultiva, lo que significa que se extiende sobre una placa de agar para aislar colonias microbianas para una identificación completa y pruebas de susceptibilidad a los antimicrobianos. Debido a que es esencial que las infecciones del torrente sanguíneo se diagnostiquen y traten rápidamente, se han desarrollado métodos de prueba rápidos utilizando tecnologías como la reacción en cadena de la polimerasa y MALDI-TOF MS.

Los procedimientos para cultivar la sangre se publicaron ya a mediados del siglo XIX, pero estas técnicas requerían mucha mano de obra y tenían poco parecido con los métodos contemporáneos. La detección del crecimiento microbiano implicaba el examen visual de los frascos de cultivo hasta que en la década de 1970 se introdujeron los sistemas automatizados de hemocultivo, que monitorean los gases producidos por el metabolismo microbiano. En los países desarrollados, los métodos manuales de hemocultivo han quedado obsoletos en gran medida debido a los sistemas automatizados.

Usos médicos

La sangre normalmente es estéril. La presencia de bacterias en la sangre se denomina bacteriemia y la presencia de hongos se denomina fungemia. Los daños menores a la piel o las membranas mucosas, que pueden ocurrir en situaciones como el cepillado de dientes o la defecación, pueden introducir bacterias en el torrente sanguíneo, pero esta bacteriemia normalmente es transitoria y rara vez se detecta en cultivos porque el sistema inmunológico y el sistema reticuloendotelial secuestran y destruyen rápidamente las bacterias. organismos. Las bacterias pueden ingresar a la sangre a través de infecciones como celulitis, infecciones urinarias y neumonía; y las infecciones dentro del sistema vascular, como la endocarditis bacteriana o las infecciones asociadas con vías intravenosas, pueden provocar una bacteriemia constante. La fungemia ocurre con mayor frecuencia en personas con sistemas inmunológicos que funcionan mal. Si las bacterias u hongos no se eliminan del torrente sanguíneo, pueden propagarse a otros órganos y tejidos o provocar una respuesta inmunitaria que conduzca a una afección inflamatoria sistémica llamada sepsis, que puede poner en peligro la vida.

Cuando se sospecha sepsis, es necesario realizar hemocultivos para identificar el agente causal y proporcionar una terapia antimicrobiana dirigida. A las personas que están hospitalizadas y tienen fiebre, temperatura corporal baja, un recuento alto de glóbulos blancos o un recuento bajo de granulocitos (una categoría de glóbulos blancos) comúnmente se les realizan cultivos para detectar una posible infección del torrente sanguíneo. Los hemocultivos se utilizan para detectar infecciones del torrente sanguíneo en la neutropenia febril, una complicación común de la quimioterapia en la que la fiebre se presenta junto con un recuento muy bajo de neutrófilos (glóbulos blancos que defienden contra patógenos bacterianos y fúngicos). La bacteriemia es común en algunos tipos de infecciones, como meningitis, artritis séptica y abscesos epidurales, por lo que los hemocultivos están indicados en estas afecciones. En infecciones menos asociadas con bacteriemia, el hemocultivo aún puede estar indicado si el individuo tiene un alto riesgo de contraer una infección intravascular o si no se pueden obtener rápidamente cultivos del sitio principal de la infección (por ejemplo, un urocultivo en pielonefritis o un cultivo de esputo en la neumonía grave adquirida en la comunidad). El hemocultivo puede identificar una causa microbiana subyacente en casos de endocarditis y fiebre de origen desconocido.

Los patógenos identificados con mayor frecuencia en hemocultivos incluyen Staphylococcus aureus, Escherichia coli y otros miembros de la familia Enterobacteriaceae, Enterococcus especies, Pseudomonas aeruginosa y Candida albicans. También es frecuente encontrar estafilococos coagulasa negativos (SNC), aunque a menudo no está claro si estos organismos, que constituyen parte de la flora normal de la piel, son verdaderos patógenos o meros contaminantes. En hemocultivos tomados de recién nacidos y niños, el SNC puede indicar infecciones importantes. La epidemiología de las infecciones del torrente sanguíneo varía según el tiempo y el lugar; por ejemplo, los organismos grampositivos superaron a los organismos gramnegativos como causa predominante de bacteriemia en los Estados Unidos durante las décadas de 1980 y 1990, y las tasas de fungemia han aumentado considerablemente en asociación con una población creciente de personas que reciben tratamientos inmunosupresores como la quimioterapia. La sepsis por gramnegativos es más común en América Central y del Sur, Europa oriental y Asia que en América del Norte y Europa occidental; y en África, Salmonella enterica es una de las principales causas de bacteriemia.

Procedimiento

Colección

Los hemocultivos generalmente se obtienen mediante punción venosa. No se recomienda recolectar la muestra de una vía intravenosa, ya que esto se asocia con tasas de contaminación más altas, aunque se pueden recolectar cultivos tanto de venopunción como de una vía intravenosa para diagnosticar infecciones asociadas al catéter. Antes de la extracción de sangre, la parte superior de cada frasco de recolección se desinfecta con un hisopo con alcohol para evitar la contaminación. Luego se limpia la piel alrededor del lugar de la punción y se deja secar; algunos protocolos recomiendan la desinfección con un antiséptico a base de alcohol seguido de clorhexidina o una preparación a base de yodo, mientras que otros consideran que usar solo un antiséptico que contenga alcohol es suficiente. Si se debe extraer sangre para otras pruebas al mismo tiempo que un hemocultivo, los frascos de cultivo se extraen primero para minimizar el riesgo de contaminación. Debido a que la terapia antimicrobiana puede causar resultados falsos negativos al inhibir el crecimiento de microbios, se recomienda realizar hemocultivos antes de administrar medicamentos antimicrobianos, aunque esto puede no ser práctico en personas que están críticamente enfermas.

Una recolección típica de hemocultivo implica extraer sangre en dos frascos, que juntos forman un solo "cultivo" o "establecer". Una botella está diseñada para mejorar el crecimiento de organismos aeróbicos y la otra está diseñada para cultivar organismos anaeróbicos. En los niños, la infección por bacterias anaeróbicas es poco común, por lo que se puede recolectar una sola botella aeróbica para minimizar la cantidad de sangre necesaria. Se recomienda recolectar al menos dos juegos de dos lugares de venopunción separados. Esto ayuda a distinguir la infección de la contaminación, ya que es menos probable que los contaminantes aparezcan en más de un conjunto que los verdaderos patógenos. Además, la recolección de mayores volúmenes de sangre aumenta la probabilidad de que se detecten microorganismos, si están presentes.

Los frascos de hemocultivo contienen un medio de crecimiento que estimula la multiplicación de los microorganismos y un anticoagulante que evita la coagulación de la sangre. El polianetolsulfonato de sodio (SPS) es el anticoagulante más utilizado porque no interfiere con el crecimiento de la mayoría de los organismos. La composición exacta del medio de crecimiento varía, pero las botellas aeróbicas utilizan un caldo enriquecido con nutrientes, como la infusión de cerebro-corazón o el caldo de soja tripticasa, y las botellas anaeróbicas suelen contener un agente reductor como el tioglicolato. El espacio vacío en una botella anaeróbica se llena con una mezcla de gases que no contiene oxígeno.

Muchas botellas fabricadas comercialmente contienen una resina que absorbe los antibióticos para reducir su acción sobre los microorganismos de la muestra. Los biberones destinados a uso pediátrico están diseñados para adaptarse a volúmenes de sangre más bajos y tienen aditivos que mejoran el crecimiento de patógenos que se encuentran más comúnmente en los niños. Se pueden utilizar otras botellas especializadas para detectar hongos y micobacterias. En los países de ingresos bajos y medios, los frascos de cultivo preformulados pueden ser prohibitivamente costosos y puede ser necesario prepararlos manualmente. Puede resultar difícil acceder a los suministros e instalaciones adecuados y, en algunas regiones, puede que no sea posible realizar ningún hemocultivo.

Es importante que las botellas no estén ni insuficientes ni excesivamente llenas: el llenado insuficiente puede dar lugar a resultados falsos negativos ya que hay menos organismos presentes en la muestra, mientras que el llenado excesivo puede inhibir el crecimiento microbiano porque la proporción entre el medio de crecimiento y la sangre es comparativamente menor. Se sugiere una proporción de sangre a medio de cultivo de 1:10 a 1:5 para optimizar el crecimiento microbiano. Para hemocultivos de rutina en adultos, el Instituto de Estándares Clínicos y de Laboratorio (CLSI) recomienda la recolección de dos juegos de frascos de dos extracciones diferentes, con 20 a 30 ml de sangre extraída en cada juego. En los niños, la cantidad de sangre que se debe extraer suele depender de la edad o el peso del niño. Si se sospecha endocarditis, se podrán recoger un total de seis frascos.

Cultura

Después de recolectar la sangre, los frascos se incuban a temperatura corporal para estimular el crecimiento de microorganismos. Los frascos suelen incubarse hasta cinco días en sistemas automatizados, aunque los patógenos más comunes del torrente sanguíneo se detectan en 48 horas. El tiempo de incubación puede extenderse aún más si se utilizan métodos de hemocultivo manuales o si se sospecha de organismos de crecimiento más lento, como ciertas bacterias que causan endocarditis. En los sistemas manuales, las botellas se examinan visualmente en busca de indicadores de crecimiento microbiano, que pueden incluir turbidez, producción de gas, presencia de colonias microbianas visibles o un cambio de color debido a la digestión de la sangre, lo que se denomina hemólisis. Algunos sistemas manuales de hemocultivo indican el crecimiento utilizando un compartimento que se llena de líquido cuando se producen gases, o una placa de agar en miniatura que se inocula periódicamente inclinando la botella. Para garantizar que no se pierdan hemocultivos positivos, a menudo se inocula una muestra del frasco en una placa de agar (subcultivo) al final del período de incubación, independientemente de si se observan o no indicadores de crecimiento.

En los países desarrollados, los métodos de cultivo manuales han sido reemplazados en gran medida por sistemas automatizados que proporcionan un monitoreo computarizado continuo de los frascos de cultivo. Estos sistemas, como BACTEC, BacT/ALERT y VersaTrek, constan de una incubadora en la que los frascos de cultivo se mezclan continuamente. El crecimiento se detecta mediante sensores que miden los niveles de gases dentro de la botella (más comúnmente dióxido de carbono), que sirven como indicador del metabolismo microbiano. Una alarma o un indicador visual alerta al microbiólogo de la presencia de un frasco de hemocultivo positivo. Si el frasco sigue siendo negativo al final del período de incubación, generalmente se desecha sin realizar un subcultivo.

Se puede utilizar una técnica llamada método de lisis-centrifugación para mejorar el aislamiento de organismos exigentes o de crecimiento lento, como hongos, micobacterias y Legionella. En lugar de incubar la sangre en una botella llena de medio de crecimiento, este método implica recolectar sangre en un tubo que contiene un agente que destruye (lisis) los glóbulos rojos y blancos y luego hace girar la muestra en una centrífuga. Este proceso concentra el contenido sólido de la muestra, incluidos los microorganismos si están presentes, en un gránulo, que se utiliza para inocular los medios de subcultivo. Si bien la lisis-centrifugación ofrece una mayor sensibilidad que los métodos de hemocultivo convencionales, es propensa a la contaminación porque requiere una manipulación extensa de la muestra.

Identificación

Izquierda: Tinción directa de gramos de una botella de cultivo de sangre positiva, mostrando bacterias esféricas (cocci) que manchan púrpura (Gram-positive). Derecho: Crecimiento Staphylococcus aureus, un coco gram positivo y un patógeno comúnmente aislado de las culturas sanguíneas, en el agar de sangre.

Si se detecta crecimiento, un microbiólogo realizará una tinción de Gram en una muestra de sangre del frasco para una rápida identificación preliminar del organismo. La tinción de Gram clasifica las bacterias en Gram positivas o Gram negativas y proporciona información sobre su forma, ya sea en forma de bastón (llamados bacilos), esférica (llamada cocos) o en forma de espiral (espiroquetas). así como su disposición. Los cocos grampositivos en racimos, por ejemplo, son típicos de las especies de Staphylococcus. También se pueden identificar levaduras y otros hongos mediante la tinción de Gram. Una tinción de Gram que identifica el crecimiento microbiano en un hemocultivo se considera un resultado crítico y debe informarse de inmediato al médico. La tinción de Gram proporciona información sobre la posible identidad del organismo, lo que ayuda al médico a seleccionar un tratamiento antimicrobiano más apropiado antes de que se completen los resultados completos del cultivo y la sensibilidad.

En métodos tradicionales, la sangre se subculca en placas de agar para aislar el organismo para realizar más pruebas. Los resultados de la mancha Gram informan a los microbiólogos sobre qué tipos de placas de agar deben usarse y qué pruebas podrían ser apropiadas para identificar el organismo. En algunos casos, no se observa ningún organismo en la mancha Gram a pesar de la botella de cultivo que muestra indicadores de crecimiento o que son reportados como positivos por instrumentos automatizados. Esto puede representar un falso resultado positivo, pero es posible que los organismos estén presentes pero no puedan visualizarse microscópicamente fácilmente. Las botellas positivas con manchas negativas de Gram se subculcan antes de ser devueltas a la incubadora, a menudo utilizando medios culturales especiales que promueven el crecimiento de organismos de crecimiento lento.

Por lo general, se necesitan entre 24 y 48 horas para que se produzca un crecimiento suficiente en las placas de subcultivo para que sea posible una identificación definitiva. En este punto, el microbiólogo evaluará la apariencia de las colonias bacterianas o fúngicas y realizará pruebas que brinden información sobre las características metabólicas y bioquímicas del organismo, que permitan su identificación a nivel de género o especie. Por ejemplo, la prueba de catalasa puede distinguir estreptococos y estafilococos (dos géneros de cocos grampositivos) entre sí, y la prueba de coagulasa puede diferenciar Staphylococcus aureus, un culpable común de infecciones del torrente sanguíneo, de los menos estafilococos patógenos coagulasa negativos.

Los microorganismos también se pueden identificar utilizando sistemas automatizados, como instrumentos que realizan paneles de pruebas bioquímicas o espectrometría de masas de tiempo de vuelo de ionización/desorción láser asistida por matriz (MALDI-TOF MS), en la que se ionizan proteínas microbianas. y caracterizados sobre la base de sus relaciones masa-carga; Cada especie microbiana exhibe un patrón característico de proteínas cuando se analiza mediante espectrometría de masas.

Dado que las infecciones del torrente sanguíneo pueden poner en peligro la vida, el diagnóstico y el tratamiento oportunos son fundamentales y, con este fin, se han desarrollado varios métodos de identificación rápida. MALDI-TOF se puede utilizar para identificar organismos directamente de frascos de hemocultivo positivos después de los procedimientos de separación y concentración, o del crecimiento preliminar en la placa de agar unas pocas horas después del subcultivo. Los métodos genéticos como la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) y los microarrays pueden identificar microorganismos mediante la detección de secuencias de ADN específicas de determinadas especies en muestras de hemocultivos. Se encuentran disponibles comercialmente varios sistemas diseñados para la identificación de patógenos comunes en hemocultivos. Algunas pruebas bioquímicas e inmunológicas se pueden realizar directamente en hemocultivos positivos, como la prueba de coagulasa en tubo para la identificación de S. aureus o pruebas de aglutinación de látex para Streptococcus pneumoniae y, a diferencia de la PCR y MALDI-TOF, estos métodos pueden ser prácticos para laboratorios en países de ingresos bajos y medios. También es posible inocular directamente paneles de identificación microbiana con sangre de una botella de cultivo positivo, aunque esto no es tan confiable como probar bacterias subcultivadas porque los aditivos de los medios de crecimiento pueden interferir con los resultados.

Se podría lograr un diagnóstico aún más rápido evitando por completo el cultivo y detectando patógenos directamente a partir de muestras de sangre. Algunos sistemas de prueba directa están disponibles comercialmente a partir de 2018, pero la tecnología aún está en su infancia. La mayoría de los paneles detectan sólo un número limitado de patógenos y la sensibilidad puede ser pobre en comparación con los métodos de hemocultivo convencionales. El cultivo sigue siendo necesario para realizar pruebas completas de sensibilidad a los antimicrobianos.

Pruebas de sensibilidad a los antibióticos

Izquierda: Prueba manual de sensibilidad antibiótica por la prueba de difusión del disco. Bien. Paneles preformulados cargados en un BD Phoenix M50, un instrumento utilizado para pruebas automatizadas de sensibilidad antibiótica.

El tratamiento antimicrobiano de las infecciones del torrente sanguíneo es inicialmente empírico, lo que significa que se basa en la sospecha del médico sobre el agente causante de la enfermedad y los patrones locales de resistencia a los antimicrobianos. La realización de pruebas de susceptibilidad a los antibióticos (AST) en patógenos aislados de un hemocultivo permite a los médicos proporcionar un tratamiento más específico y suspender los antibióticos de amplio espectro, que pueden tener efectos secundarios indeseables. En los métodos AST tradicionales, como la prueba de difusión en disco, se seleccionan colonias puras del organismo de la placa de subcultivo y se utilizan para inocular un medio secundario. Estos métodos requieren incubación durante la noche antes de poder obtener resultados. Existen sistemas automatizados que utilizan paneles de antibióticos preformulados, miden el crecimiento microbiano automáticamente y determinan los resultados de sensibilidad mediante algoritmos; algunos de ellos pueden proporcionar resultados en tan solo cinco horas, pero otros también requieren incubación durante la noche.

La administración rápida de fármacos antimicrobianos eficaces es crucial en el tratamiento de la sepsis, por lo que se han desarrollado varios métodos para proporcionar resultados más rápidos de sensibilidad a los antibióticos. Los métodos AST convencionales se pueden llevar a cabo en crecimiento joven de la placa de subcultivo, gránulos de microorganismos obtenidos de la concentración y purificación del hemocultivo positivo o directamente del frasco de cultivo. Debido a que los métodos de prueba directos no aíslan los organismos, no proporcionan resultados precisos si hay más de un microorganismo presente, aunque esto ocurre con poca frecuencia en los hemocultivos. Otra fuente de error es la dificultad para estandarizar la cantidad de bacterias en la muestra (el inóculo), lo que tiene un profundo efecto en los resultados de la prueba.

Las pruebas genéticas se pueden utilizar para la detección rápida de ciertos marcadores de resistencia a los antimicrobianos. Métodos como la PCR y los microarrays, que se pueden realizar directamente en muestras positivas de hemocultivo, detectan secuencias de ADN asociadas con genes que confieren resistencia, como el gen mecA que se encuentra en el Staphylococcus aureus resistente a la meticilina o el vanA y vanB de enterococos resistentes a la vancomicina. MALDI-TOF se ha explorado como un método rápido de prueba de sensibilidad a los antimicrobianos; Los principios implican medir el crecimiento microbiano en presencia de antibióticos, identificar la degradación de los antibióticos por enzimas microbianas y detectar espectros de proteínas asociados con cepas bacterianas que exhiben resistencia a los antibióticos. Algunos de estos métodos se pueden realizar con gránulos de frascos de hemocultivo positivos. Sin embargo, la falta de metodologías establecidas para AST por MALDI-TOF limita su uso en la práctica clínica, y la AST directa por MALDI-TOF, a diferencia de los métodos de prueba genética, no había sido aprobada por la Administración de Alimentos y Medicamentos en 2018.

Limitaciones

Los hemocultivos están sujetos a errores tanto de falsos positivos como de falsos negativos. En los sistemas de cultivo automatizados, la identificación de frascos positivos se basa en la detección de gases producidos por el metabolismo celular, por lo que las muestras con un alto número de glóbulos blancos pueden considerarse positivas cuando no hay bacterias presentes. La inspección de la curva de crecimiento producida por el instrumento puede ayudar a distinguir entre cultivos positivos verdaderos y falsos, pero la tinción de Gram y el subcultivo siguen siendo necesarios para cualquier muestra marcada como positiva.

Las culturas sanguíneas pueden contaminarse con microorganismos de la piel o del medio ambiente, que se multiplican dentro de la botella cultural, dando la falsa impresión de que esos organismos están presentes en la sangre. La contaminación de las culturas sanguíneas puede llevar al tratamiento antibiótico innecesario y a estancias hospitalarias más largas. La frecuencia de contaminación puede reducirse siguiendo protocolos establecidos para la recolección de la cultura sanguínea, pero no se puede eliminar; por ejemplo, las bacterias pueden sobrevivir en capas más profundas de la piel incluso después de la desinfección meticulosa del sitio de extracción de sangre. El CLSI define una tasa de contaminación aceptable como no superior al 3% de todas las culturas sanguíneas. La frecuencia de contaminación varía ampliamente entre instituciones y entre diferentes departamentos en el mismo hospital; los estudios han encontrado tasas que oscilan entre el 0,8 y el 12,5%.

Cuando se enfrenta a un resultado positivo de un hemocultivo, los médicos deben decidir si el hallazgo representa contaminación o una infección genuina. Algunos organismos, como S. aureus o Streptococcus pneumoniae, generalmente se consideran patógenos cuando se detectan en un hemocultivo, mientras que otros tienen más probabilidades de representar una contaminación con la flora de la piel; pero incluso organismos comunes de la piel, como los estafilococos coagulasa negativos, pueden causar infecciones del torrente sanguíneo en determinadas condiciones. Cuando dichos organismos están presentes, la interpretación del resultado del cultivo implica tener en cuenta la condición clínica de la persona y si varios cultivos son positivos o no para el mismo organismo.

Los falsos negativos pueden deberse a la extracción de hemocultivos después de que la persona haya recibido antibióticos o al recolectar una cantidad insuficiente de sangre. El volumen de sangre extraída se considera la variable más importante para garantizar la detección de patógenos: cuanta más sangre se extrae, más patógenos se recuperan. Sin embargo, si la cantidad de sangre extraída supera con creces el volumen recomendado, el crecimiento bacteriano puede verse inhibido por inhibidores naturales presentes en la sangre y una cantidad inadecuada de medio de crecimiento en la botella. El llenado excesivo de los frascos de hemocultivo también puede contribuir a la anemia iatrogénica.

No todos los patógenos se detectan fácilmente mediante métodos de hemocultivo convencionales. Los organismos particularmente exigentes, como las especies Brucella y Mycobacterium, pueden requerir tiempos de incubación prolongados o medios de cultivo especiales. Algunos organismos son extremadamente difíciles de cultivar o no crecen en absoluto, por lo que se prefieren las pruebas serológicas o los métodos moleculares como la PCR si se sospecha una infección por estos organismos.

Historia

Los primeros métodos de hemocultivo requerían mucha mano de obra. Uno de los primeros procedimientos conocidos, publicado en 1869, recomendaba el uso de sanguijuelas para recolectar sangre del paciente. Un libro de texto de microbiología de 1911 señalaba que la descontaminación del lugar de extracción y del equipo podía tardar más de una hora y que, debido a la falta de métodos eficaces para conservar la sangre, a veces los cultivos debían prepararse junto a la cama del paciente. Además de subcultivar el caldo, algunos protocolos especificaban que la sangre se mezclaba con agar derretido y la mezcla se vertía en una placa de Petri. En 1915 se describió un sistema de recogida de hemocultivos que consistía en tubos de vacío de vidrio que contenían caldo de glucosa y un anticoagulante. Robert James Valentine Pulvertaft publicó un trabajo fundamental sobre hemocultivos en 1930, especificando, entre otras ideas, una proporción óptima de sangre y caldo de 1:5, que todavía se acepta en la actualidad. El uso de SPS como anticoagulante y conservante se introdujo en las décadas de 1930 y 1940 y resolvió algunos de los problemas logísticos de los métodos anteriores. Desde la década de 1940 hasta la de 1980, se llevó a cabo una gran cantidad de investigaciones sobre formulaciones de caldos y aditivos, con el objetivo de crear un medio de crecimiento que pudiera acomodar todos los patógenos comunes del torrente sanguíneo.

En 1947, M.R. Castañeda inventó un sistema "bifásico" botella de cultivo para la identificación de especies de Brucella, que contenía tanto caldo como un agar inclinado, lo que permitía subcultivar fácilmente el agar del caldo; este fue un precursor de algunos sistemas contemporáneos para hemocultivos manuales. P.EJ. Scott publicó en 1951 un protocolo descrito como "el advenimiento del conjunto moderno de hemocultivos". El método de Scott consistía en inocular sangre en dos botellas de vidrio selladas con goma; uno para aerobios y otro para anaerobios. La botella aeróbica contenía caldo de soja tripticasa y agar inclinado, y la botella anaeróbica contenía caldo tioglicolato. El método de lisis-centrifugación fue introducido en 1917 por Mildred Clough, pero rara vez se utilizó en la práctica clínica hasta que se desarrollaron sistemas comerciales a mediados de la década de 1970.

Los sistemas automatizados de hemocultivo estuvieron disponibles por primera vez en la década de 1970. El primero de ellos, los sistemas BACTEC, producidos por Johnston Laboratories (ahora Becton Dickinson), utilizaba caldos de cultivo que contenían nutrientes marcados con isótopos radiactivos. Los microbios que se alimentaran de estos sustratos producirían dióxido de carbono radiactivo y su crecimiento podría detectarse monitoreando su concentración. Antes de que esta técnica se aplicara a los hemocultivos, la NASA la había propuesto como método para detectar vida en Marte. A lo largo de las décadas de 1970 y 1980, varios fabricantes intentaron detectar el crecimiento microbiano midiendo cambios en la conductividad eléctrica del medio de cultivo, pero ninguno de estos métodos tuvo éxito comercial.

Un problema importante con los primeros sistemas BACTEC era que producían residuos radiactivos, que requerían procedimientos de eliminación especiales, por lo que en 1984 se lanzó una nueva generación de instrumentos BACTEC que utilizaban espectrofotometría para detectar CO₂. El sistema BacT/ALERT, que detecta indirectamente la producción de CO₂ midiendo la disminución del pH del medio, fue aprobado para su uso en EE. UU. en 1991. A diferencia de los sistemas BACTEC disponibles en el Al mismo tiempo, BacT/ALERT no requirió que se introdujera una aguja en el frasco para tomar la muestra; esto redujo la frecuencia de la contaminación y lo convirtió en el primer sistema que proporciona un monitoreo verdaderamente continuo de los hemocultivos. Este método de medición no invasivo fue adoptado en 1992 por la serie BACTEC 9000, que utilizaba indicadores fluorescentes para detectar cambios de pH. El Difco ESP, un predecesor directo del sistema VersaTREK contemporáneo que detecta la producción de gas midiendo los cambios de presión, también fue aprobado por primera vez en 1992. En 1996, un estudio internacional encontró que el 55% de los 466 laboratorios encuestados utilizaban BACTEC o BacT/ALERT. sistemas automatizados, representando el resto de sistemas automatizados el 10% del total.