醫(yī)學(xué)智能實驗室管理系統(tǒng)的建設(shè)與應(yīng)用

李賀勇，王翠平，林喜文，潘錦標(biāo)，萬 靚

（東莞市松山湖中心醫(yī)院信息科，廣東 東莞 523326）

近年來，隨著臨床對精準(zhǔn)檢驗需求不斷增加，實驗室對管理系統(tǒng)的自動化、信息化、規(guī)范化要求也越來越高。隨著大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)日益成熟，智能檢驗在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域突飛猛進(jìn)，人工智能在檢驗前處理，結(jié)果自動審核，異常結(jié)果報警，室間質(zhì)控分析等過程已發(fā)揮著重要作用[1]。在此背景下，基于實驗室ISO15189 管理規(guī)范的醫(yī)學(xué)智能實驗室管理系統(tǒng)在國內(nèi)得到快速發(fā)展。智能實驗室管理系統(tǒng)可對醫(yī)院檢驗數(shù)據(jù)實現(xiàn)全流程閉環(huán)管理，并為打造區(qū)域化的檢驗平臺奠定基礎(chǔ)，其應(yīng)用是提升電子病歷應(yīng)用水平、建設(shè)互聯(lián)互通的重要舉措，也是減少誤差、提高工作效率的關(guān)鍵。本文以東莞市松山湖中心醫(yī)院的實驗室管理系統(tǒng)建設(shè)為例，閘述系統(tǒng)的建設(shè)內(nèi)容及應(yīng)用效果。

1 建設(shè)背景

為進(jìn)一步完善醫(yī)療服務(wù)體系，推進(jìn)區(qū)域醫(yī)療資源共享，國家衛(wèi)健委制定了《醫(yī)學(xué)檢驗實驗室基本標(biāo)準(zhǔn)（試行）》和《醫(yī)學(xué)檢驗實驗室管理規(guī)范（試行）》，鼓勵醫(yī)學(xué)檢驗實現(xiàn)區(qū)域醫(yī)療資源共享，推進(jìn)分級診療[2]。另外，根據(jù)《東莞市全民健康信息化建設(shè)三年行動計劃》的發(fā)展目標(biāo)要求，以全員人口、健康檔案、電子病歷三大數(shù)據(jù)庫為核心，建成市級全民健康信息綜合管理平臺，作為電子病歷重要數(shù)據(jù)的檢驗數(shù)據(jù)，有必要進(jìn)一步升級系統(tǒng)以滿足行動計劃的建設(shè)要求[3]。此外，ISO15189、互聯(lián)互通成熟度測評、電子病歷應(yīng)用分級評價等評審也對醫(yī)院智能實驗室建設(shè)提出新的要求。東莞市松山湖中心醫(yī)院檢驗科是一所集臨床檢驗、檢驗診斷、健康體檢、教學(xué)、科研為一體的綜合性醫(yī)技科室。檢驗科擁有專業(yè)檢驗技術(shù)人員40 余人，開展檢測項目500 余項，年檢測人數(shù)150 余萬?，F(xiàn)用檢驗系統(tǒng)在2001 年建成，使用至今存在系統(tǒng)架構(gòu)落后、質(zhì)量控制過簡、智能提醒欠缺、統(tǒng)計分析繁鎖等問題。傳統(tǒng)檢驗方式已無法滿足民眾日益增長的健康需求，為此醫(yī)院從標(biāo)準(zhǔn)化、自動化、智能化、精益化四個維度出發(fā)，探索智能實驗室管理系統(tǒng)的建設(shè)之路。

2 建設(shè)目標(biāo)

東莞市松山湖中心醫(yī)院根據(jù)實際調(diào)研情況對原有檢驗系統(tǒng)進(jìn)行升級更換，在繼承原有系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)上，對實驗室信息管理流程以及功能進(jìn)行全面優(yōu)化，使得新一代智能實驗室管理系統(tǒng)與HIS、CIS、EMR、集成平臺等緊密結(jié)合發(fā)展，進(jìn)一步提升全院醫(yī)療質(zhì)量管理水平，提高醫(yī)護(hù)人員工作效率，為患者提供更為優(yōu)質(zhì)的醫(yī)療服務(wù)體驗。

3 架構(gòu)組成

智能實驗室管理系統(tǒng)采用C/S/S 三層架構(gòu)，應(yīng)用端與數(shù)據(jù)端分離，前端可以無感知升級更新，中間層實現(xiàn)負(fù)載均衡，后臺數(shù)據(jù)進(jìn)行雙活存儲。系統(tǒng)以ISO15189 實驗室認(rèn)可的管理規(guī)范為基礎(chǔ)，包含標(biāo)本管理、檢驗管理、查詢統(tǒng)計、質(zhì)控管理、輔助工具、科室事務(wù)、系統(tǒng)維護(hù)七大模塊，涵蓋檢前、檢中、檢后全流程60 多個管理功能，其架構(gòu)組成見圖1。

圖1 智能實驗室管理系統(tǒng)架構(gòu)組成

4 系統(tǒng)功能

4.1 標(biāo)本管理條碼通，全程跟蹤數(shù)字化 實驗室開展檢驗標(biāo)本的接收、檢驗，以及檢驗后的保存處理等具體操作環(huán)節(jié)，針對臨床檢驗標(biāo)本的檢驗日期、檢驗時間點(diǎn)、檢驗實施地點(diǎn)、具體檢驗項目以及檢驗樣品的實際數(shù)量等指標(biāo)展開系統(tǒng)性的記錄[4]。系統(tǒng)使用移動終端掃描住院患者腕帶、門診患者電子健康碼和體檢人員指引單，從系統(tǒng)中獲取患者的醫(yī)囑信息，根據(jù)檢驗項目從知識庫中匹配采集容器、標(biāo)本類型、操作提示，并自動打印出樣本條碼標(biāo)簽。標(biāo)本在護(hù)士采集、護(hù)工收取、護(hù)工送達(dá)、檢驗前臺簽收或回退、專業(yè)組登記上機(jī)等環(huán)節(jié)都需要通過掃描條碼記錄操作員和操作時間點(diǎn)[5]。據(jù)統(tǒng)計[6，7]，導(dǎo)致實驗結(jié)果不準(zhǔn)確的原因有68%來源于檢驗前，而本系統(tǒng)可將已采集未送達(dá)、已送達(dá)未簽收、已簽收未完成的標(biāo)本顯示在實驗室監(jiān)控終端屏幕上，實時跟進(jìn)樣本周轉(zhuǎn)時間（TAT），不僅可以縮短結(jié)果的回報時間，還可持續(xù)提升服務(wù)質(zhì)量。

4.2 儀器接口雙向化，報告審核自動化 系統(tǒng)提供的儀器接口采用串口、網(wǎng)絡(luò)、文件、數(shù)據(jù)庫、web 服務(wù)、FTP 共享等多種通訊方式與檢驗設(shè)備連接。接口對應(yīng)：①臨檢室CS-5100 血凝儀、XE-5000 全自動血液分析儀、全自動凝血分析儀STAGO、血細(xì)胞分析儀Hemaray86、血球儀XN-1000；②生化室急診干化分析儀VITROS4600、全自動生化分析日立7600、BS-2000M 全自動生化分析儀；③免疫室羅氏全自動化學(xué)發(fā)光分析儀E-170、羅氏全自動化學(xué)發(fā)光免疫分析儀E602、酶標(biāo)儀URIT-660；④細(xì)菌室全自動微生物分析VITEKII 等?？蓪崿F(xiàn)60 多臺設(shè)備雙向通信，直接控制儀器操作，條碼上機(jī)后報告自動生成患者信息。系統(tǒng)既支持以流水線設(shè)備規(guī)則完成報告自動審核，也提供儀器與項目的自定義規(guī)則自動審核。審核規(guī)則是智能審核系統(tǒng)的核心，也是保障系統(tǒng)在安全有效前提下高效運(yùn)行的關(guān)鍵[8，9]。系統(tǒng)從危急值、限值、差值、比值、邏輯規(guī)則五方面，按照科室、性別、年齡等條件個性化設(shè)定檢驗項目的智能審核條件。目前，檢驗科已對發(fā)光E-170、索靈LIAISO、發(fā)光E602 設(shè)定規(guī)則后啟用報告自動審核功能。

4.3 異常結(jié)果危急值，監(jiān)控預(yù)警人性化 在實驗室大屏和臨床接診電腦安裝的檢驗危急值程序監(jiān)測到設(shè)備有異常結(jié)果或危急值傳來，實驗室大屏即時顯示并觸發(fā)報警。報告審核后對應(yīng)臨床科室電腦上的監(jiān)控程序會立刻彈出紅色閃爍提示窗，伴有“嘀嘀滴……”報警響起，同時監(jiān)控程序還會向檢驗申請醫(yī)生發(fā)送報警短信，格式如：“***醫(yī)生您好，心血管內(nèi)科5111 床***患者血糖（GLU）結(jié)果低危，請及時處理！”。如果臨床科室超過10 min 未在電腦上確認(rèn)處理，實驗室大屏再次以紅色閃爍重新報警，實驗室人員必須督促臨床科室醫(yī)生接收處理并在系統(tǒng)登記報警處理經(jīng)過，內(nèi)容包括：臨床記錄者工號、臨床記錄名稱、臨床電話、通知時間、項目異常結(jié)果等。基于檢驗危急值管理制度，與臨床共同設(shè)定危急值項目及其范圍，并采用信息化的管理措施引入危急值監(jiān)控系統(tǒng)，可以有效提高危急值報告準(zhǔn)確率和臨床知曉率，并能進(jìn)一步提高醫(yī)療安全水平，最大程度提升檢驗工作整體效率[10]。

4.4 質(zhì)控多規(guī)則，圖表分析專業(yè)化 質(zhì)量控制圖表界面見圖2。為了提高醫(yī)療質(zhì)量，防止出現(xiàn)誤診的現(xiàn)象，需要在檢驗方面提起重視。通過對分析標(biāo)本進(jìn)行全面的質(zhì)量控制，防止各種不定性因素造成的污染，減少對檢查結(jié)果產(chǎn)生的影響[11-13]。系統(tǒng)質(zhì)控功能首先設(shè)置儀器的質(zhì)控物參數(shù)，內(nèi)容包括質(zhì)控物水平、質(zhì)控物批號、有效日期、質(zhì)控框架法、生成廠家、儀器通道。通過增加每批質(zhì)控物的項目、靶值、標(biāo)準(zhǔn)差、CV值、質(zhì)控規(guī)則，使接收儀器質(zhì)控樣本結(jié)果可以在質(zhì)量控制圖表界面生成L-J、雷達(dá)、半定量、Monica 等多種圖表。系統(tǒng)在審核質(zhì)控數(shù)據(jù)能以1-3S、1-2S、2-2S、4-1s、10-x、R-4S 等規(guī)則提醒失控記錄，可以生成多個質(zhì)控物、多個水平的對比成圖，實現(xiàn)多次測定結(jié)果畫圖、失控點(diǎn)連線等各種專業(yè)分析功能。

圖2 質(zhì)量控制圖表界面

4.5 科室事務(wù)可定義，記錄通知條理化 臨床實驗室工作內(nèi)容繁雜，在衛(wèi)生部門出臺了相關(guān)的法律法規(guī)之后，對其要求和管理的難度再次增加，利用實驗室管理系統(tǒng)對檢驗科室的各項事務(wù)實行管理顯得尤為重要[14，15]。本系統(tǒng)具備完善的科室事務(wù)管理模塊，如人員檔案、投訴記錄、科室排班、交接班、消息通知、儀器記錄等。其中檔案、投訴模塊中的內(nèi)容可由用戶自行設(shè)計；排班方式可按人員或班次編排；交接班由交班者與接班者雙簽名確認(rèn)完成；消息通知既能在檢驗科內(nèi)部發(fā)布，也能與臨床科室外部進(jìn)行溝通；儀器記錄為設(shè)備保養(yǎng)、設(shè)備維修、設(shè)備報廢的全生命周期建立追蹤檔案。另外系統(tǒng)對事務(wù)記錄也提供了按日期、事務(wù)類型、關(guān)鍵字的統(tǒng)計分析。

5 應(yīng)用效果

東莞市松山湖中心醫(yī)院實驗室管理系統(tǒng)自2018 年開始調(diào)研選型，2020 年6 月正式上線，2021年3 月完成整體驗收。系統(tǒng)的應(yīng)用為臨床檢驗申請、結(jié)果分析提供了強(qiáng)大的知識庫支持，使得檢驗前、中、后實現(xiàn)數(shù)據(jù)閉環(huán)管理。數(shù)據(jù)閉環(huán)管理流程：醫(yī)生開具檢驗申請，產(chǎn)生唯一申請?zhí)?護(hù)士根據(jù)申請?zhí)柎蛴?biāo)本條碼，采集標(biāo)本-護(hù)工將標(biāo)本從臨床科室送達(dá)實驗室前臺-實驗室接收標(biāo)本或回退-標(biāo)本分派-標(biāo)本上機(jī)檢測-儀器輸出標(biāo)本結(jié)果-報告發(fā)布-報告返回臨床及第三方應(yīng)用，見圖3。該系統(tǒng)的應(yīng)用為現(xiàn)代化醫(yī)學(xué)實驗室管理提供了有效的監(jiān)控平臺。

圖3 智能實驗室管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)閉環(huán)管理

系統(tǒng)應(yīng)用采用雙向接口聯(lián)接儀器66 臺，生成質(zhì)控數(shù)約18 萬條，發(fā)布檢驗報告達(dá)80 萬份，異常結(jié)果臨床提醒超5 萬次，與HIS、電子病歷、院感監(jiān)控、輸血管理、市婦幼平臺等21 個外部系統(tǒng)完成業(yè)務(wù)集成，使得檢驗質(zhì)量以及工作效率有大步的提升。系統(tǒng)應(yīng)用前后具體業(yè)務(wù)點(diǎn)工作對比見表1。

表1 智能實驗室管理系統(tǒng)應(yīng)用前后各業(yè)務(wù)點(diǎn)工作對比

6 總結(jié)

人工智能助力檢驗醫(yī)學(xué)是一個革命性的發(fā)展，今后我院將在人臉識別、語音輸入、機(jī)器人運(yùn)輸、檢驗流水線等智能方面投入建設(shè)，在智慧醫(yī)療的規(guī)劃下，緊貼“云”“大”“物”“移”“智”技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略，不斷探索智能實驗室管理系統(tǒng)新功能及應(yīng)用。