臨床微生物實驗室信息化管理系統設計與二維條形碼的應用

孫 晴， 葉方敏， 盛慧明， 徐偉紅

（上海市同仁醫院，上海 200336）

實驗室信息管理系統（laboratory information system，LIS）作為醫院信息系統（hospital information system，HIS）的重要組成部分，近年來發展迅速。臨床微生物實驗室在檢驗科有其特殊性：手工與自動化設備并存、標本種類多樣、某些檢驗項目需要連續多天處理，存在標本處理后的信息累加、更新、存儲、提取和傳遞等多個難點，使得微生物檢驗流程在實現無紙化方面十分困難[1]。目前，二維條形碼技術在醫療設備管理、藥品管理、病案管理等方面已有不少實踐應用，但在臨床實驗室管理中的應用鮮有文獻報道[2-5]。

由于臨床感染性疾病診治、耐藥菌感染管理控制、抗菌藥物管理對于微生物檢驗的要求不斷提高，使得微生物檢驗報告在時效性、準確性、溯源性等方面都必須得到進一步完善、發展。為適應臨床微生物實驗室發展的實際需求，上海市同仁醫院檢驗科于2015年開始自行開發微生物LIS，由檢驗科工作人員提出設計方案及思路，信息科LIS系統工程師提供技術支持：以 Microsoft Visual Studio 2010開發工具編制，采用二維條形碼技術實現無紙化，利用檢驗結果回報時間統計查詢模塊優化流程，此信息管理系統依托LIS而又獨立存在。

1 材料和方法

1.1 系統運行環境

1.1.1 工作站硬件 計算機采用Inter Celeron、2 G內存、100 G硬盤或以上配置， 配備DS-1700II+打印機及斑馬430 t二維條形碼打印機。軟件部分操作系統采用Windows XP或Windows 7。

1.1.2 服務器配置 H3CB390刀片服務器，96 G內存，2 T硬盤，網卡為集成4端口千兆以太網，操作系統為Windows 2012 Server Enterprise R2。硬件的網絡配置采用的是接入-匯聚-核心的結構層次，將檢驗信息系統置于光纖網絡中，通過光纖卡與華為5600 SAN存儲交換機相連接，實現交換機與存儲之間的連接[6]。應用軟件采用匯堃檢驗信息管理系統，數據庫為Microsoft SQL server 2012。

1.1.3 檢驗科設備的聯機 科室設備均配置RS-232串口通訊接口與工作站串口連接，通過配置通訊端口、波特率、奇偶校驗方式、通訊控制字符等，實時接收儀器檢驗數據[7]。

1.2 設計和應用

1.2.1 功能模塊基本組成 檢驗管理模塊包括基礎管理、采樣管理、配送管理、樣本管理、查詢統計、字典管理、系統管理七大子模塊。執行相關檢驗項目的采樣、運輸、簽收、檢驗操作流程、報告管理、數據統計、系統維護等命令。其中，查詢統計模塊中新增了檢驗結果回報時間統計查詢。

1.2.2 一維條形碼和二維條形碼 選用的二維條形碼碼制為QR Code，簡稱QR碼[2]。考慮到檢驗科其他組室具有雙向通信功能的設備的自動化條碼識別仍為一維條形碼的模式，為協調全院樣本條形碼送檢情況，避免混淆，采用一維條形碼與二維條形碼相結合的模式。護士臺掃描樣本容器上的一維條形碼可同時錄入數條不同的醫囑信息，微生物實驗室在收到樣本后通過掃描一維條形碼生成與醫囑信息相對應的多條二維條形碼。

在微生物檢驗中因為檢驗周期的不同，各種培養、涂片及手工項目差別很大。檢驗結果既有當日發出，也有培養時間長、需連續記錄檢驗過程后再發出的報告。因此，在樣本編號的設定中就要有所區分。樣本接收入組時系統可自動生成1個連續編號，且對應1個唯一的二維條形碼。如：2017- TXP- 789，前綴設定為年份2017，中間以檢驗項目關鍵詞的拼音首字母表示（TXP表示痰液細菌培養），末尾789為每年1月1日由1號起至此項目送檢入組的第789號樣本。此自動編號設置方式可避免樣本號碼重復和手工編號出錯，也可直觀反映檢驗項目。另外，此二維條形碼即為原一維條形碼的子條碼，可解決1個樣本可能需要完成多個不同醫囑項目的問題。見圖1。

圖1 二維條形碼頁面解讀

1.2.3 樣本管理 微生物檢驗，尤其是細菌培養中，一般常規采用手工紙質原始記錄單來記錄培養及各種操作情況。新系統在樣本入組生成相應二維條形碼的同時，可根據檢驗項目自動生成不同的電子版原始記錄單。記錄單內容包括：樣本種類、編號、姓名、性別、年齡、住院號、科別、床號、采樣時間、接收時間等信息。系統根據檢驗項目自動勾選相應的培養基、培養條件。不同培養基填寫欄目包括菌落形態數量、常見生化反應、藥物敏感性試驗結果、最終培養結果以及操作人等內容，可詳細記錄整個檢驗過程。原始記錄單上每次的修改均記錄修改人、修改時間、修改內容等信息。

1.2.4 報告審核管理 采用分級審核權限制度，低年資工作人員操作的檢驗結果必須由高年資工作人員審核后方可發布。已審核報告如發現結果有誤，只有指定權限人員在與臨床溝通后方能修改審核報告。為避免未到報告時限誤審核操作，系統設定最早審核時間。此外，還增加臨近報告期限未審核提示、過期報告未審核提示功能。

1.2.5 標準化流程管理 引入檢驗結果回報時間統計查詢模塊。通過對HIS以及LIS管理模塊中現有的醫囑時間、采樣時間、運輸接收時間、樣本檢測及審核時間等數據的分析，獲得各類樣本的檢驗結果回報時間。

1.2.6 危急值及院內感染管理 臨床微生物檢驗結果、微生物危急值報告、多重耐藥菌結果等均可通過LIS發送到臨床。危急值報警、多重耐藥菌結果在護士臺電腦工作站增設彈窗提示。

1.2.7 耐藥數據的管理 可以完成臨床科室所需的各種陽性率、耐藥率等數據的分析統計工作，并以常用格式導出數據，便于臨床分析。

1.3 規范化操作流程

1.3.1 樣本采集 采集樣本后，工作人員掃描容器上的一維條形碼錄入醫囑及患者信息。此時自動生成樣本采集時間。

1.3.2 樣本簽收 樣本送達檢驗科進行核對簽收，通過掃描樣本條形碼獲取樣本基本信息及所屬小組信息，此時生成樣本簽收時間。

1.3.3 樣本入組與處理 樣本被分揀至微生物組時由工作人員將條形碼掃描入組，此時生成樣本入組時間。并可根據此一維條形碼中原有醫囑信息，自動生成相應數量的樣本基本信息（原始記錄單），并打印出二維條形碼。工作人員將其粘貼在需接種的培養基表面或載玻片末端。

1.3.4 原始數據錄入 掃描粘貼在培養基或載玻片上的二維條形碼，即可獲取樣本的基本信息?？稍陔娮釉加涗泦沃休斎朐诓煌囵B基、培養環境下生成的菌落形態、菌落數量以及手工生化反應、儀器鑒定所需卡片等基本信息。

1.3.5 鑒定與藥物敏感性試驗 全自動細菌鑒定儀的鑒定及藥物敏感性試驗結果自動傳送至LIS，如有補充的藥物敏感性試驗結果也可輸入至根據細菌種類不同事先設置好的手工藥物敏感性試驗報告模版中，并根據藥物敏感性試驗折點判斷標準自動生成耐藥、敏感、中介的報告。

2 結果

（1）無紙化的全流程記錄以及二維條形碼技術，有效降低了條碼掃描差錯率并避免了手工記錄繁瑣、易出錯的問題。護士臺只需掃描1個一維條形碼，送至微生物實驗室后根據其中包含的醫囑條數再生成相應數量的不同的二維條形碼（面積為2.2 cm×2.4 cm，適合粘貼于載玻片末端），每條二維條形碼均含有對應的醫囑檢驗項目信息以及此患者所有相關信息，并可溯源至原一維條形碼。 二維條形碼因其面積相對較小，對培養皿上菌落及溶血等情況判讀的影響降至最低，盡可能保證了檢驗質量。紙質條碼上除含有二維條形碼圖像外，還打印有原一維條形碼數字列、日期、患者姓名、檢驗項目，方便條碼粘貼后的核對，無需時時打開電腦。這些措施也提高了微生物實驗室工作人員的工作效率和工作滿意度。

（2）檢驗結果回報時間統計查詢模塊通過對醫囑傳遞、樣本采集、運輸過程以及實驗室樣本接收、檢測、審核報告等各個時間節點進行分析，可提前發現延時樣本及原因[8]。我們采取了督促病區采樣后及時送檢，規定實驗室收到樣本后立即簽收、檢測樣本，及時報告結果、審核發布等措施，提高了效率，有效縮短了檢驗結果回報時間，使多數微生物檢驗項目的總報告及時率＞90%。報告分級審核權限制度以及報告時間預警管理功能的設計，避免了報告誤審、漏審，有效地服務于檢驗結果回報時間統計查詢模塊。

（3）危急值及院內感染控制預警報告平臺可在實驗室發布信息后，在臨床工作站彈出危急值或多重耐藥菌的提示對話框，護士點擊確認后自動記錄并確認接收時間、接收人姓名及工號。危急值報告設定為10 min內如無人確認，微生物檢驗平臺即跳出反饋提示，由檢驗科人員電話聯系臨床確認并在電腦中登記信息。預警報告平臺的設計使得危急值報告發布確認及時率由原來的84.5%和提升到目前的97.8%，明顯減少了各種在人工傳達、登記等方面的臨床聯系工作。同時，多重耐藥菌結果也借此平臺同步發送，便于院內感染控制管理科對全院臨床科室實施及時、有效的監督管理。簡化后的報告結果發布流程，時效性增強，滿足了臨床對于感染性疾病的及時診治、抗菌藥物管理、耐藥菌管理控制等多方面的需求。

（4）微生物LIS開發前后，我們分別對臨床醫護人員進行電子問卷調查，共計回收157份，其中臨床醫生對報告單及危急值反饋及時率的滿意度分別提高了3.54%和15.6%，臨床護士對于報告結果處理流程優化滿意度提高了18.5%。微生物實驗室內部也對開發前后1年的工作情況進行調查，發現原日常工作中因實驗室工作人員人為操作因素，如掃描條形碼、樣本傳遞、人工核對信息、報告審核等方面發生的差錯率由原來的0.67%下降至目前的0.11%，改善幅度達到83.58%。

3 討論

標準化、智能化、精細化是數字化檢驗管理平臺建設的方向，臨床實驗室的工作流程應以樣本流向為核心。為了完善微生物信息化平臺建設，醫院檢驗科微生物專業人員在信息科HIS工程師的參與下，基本實現了微生物檢驗全流程信息化、無紙化管理，改變了微生物檢驗原有的手工操作流程，減少了差錯率，有效提高了檢驗質量。首次引入的二維條形碼技術以及檢驗結果回報時間統計查詢模塊，對于實現標準化、可溯源的樣本工作流程、實行實時且全面的信息管理起到了至關重要的作用。

條形碼傳統譯碼需通過條形碼識讀設備進行，一維條形碼只能在橫向位置表示大約20位的字母或數字信息，僅起到標識作用，而不具備描述功能，使用時需依賴后臺數據庫的支持[4]，稍有損毀就不能正確讀碼。二維條形碼是以在平面（二維方向上）規律分布的黑白色幾何圖形來記錄信息，其信息容量大、編碼范圍廣，可表示漢字及圖像等多種信息。此次采用的QR碼是一種矩陣式二維條形碼，具有超高速、全方位識讀特性，糾錯能力強，其四級糾錯能力的最高級H級可糾錯約30%的數據碼，擁有高變形識讀能力，可全方位360°識讀，解決諸如粘貼在試管、血培養瓶等曲面培養容器表面的光學變形、基底彎曲等情況的識讀問題[3-4]。

檢驗結果回報時間的及時性是影響檢驗質量的重要因素，常被作為質量持續改進的觀察指標。追溯延誤檢驗結果回報時間的原因，設計出優化方案，才能不斷改進科室質量管理。信息化的報告流程改變了臨床檢驗結果報告以及危急值、多重耐藥菌的傳統報告方式，明顯縮短了臨床響應、干預的時間，也減輕了手工記錄的低效率，避免了口頭報告轉述造成錯誤的隱患，對于臨床診療工作和院內感染控制提供了快速有效的支持。

總之，數字化檢驗信息系統對于提高臨床檢驗工作的效率和檢驗報告的準確性意義重大[6]。二維條形碼技術的使用在提高工作效率、改進質量管理以及保證數據安全性方面有其獨特優勢，可將臨床實驗室管理水平推向新的高度。