基于流水线的检测系统分析性能智能比对系统的建立与应用

陈康，医学博士，主任技师，硕士研究生导师。现任中山市人民医院检验医学中心主任，广东省杰出青年医学人才，广东省自然科学基金评审专家。广东省胸部疾病学会健康管理专业委员会 副主任委员；广东省医学会检验专业委员会 青年委员；广东省医学会检验专业委员会免疫学组 成员；广东省基层医药学会检验专业委员会 常务委员；广东省肝脏病学会检验诊断专业委员会 常务委员；中山市医师协会检验医师分会 副主任委员；中山市医学会检验专业委员会 常务委员；中山市医院协会临床实验室管理专业委员会常务委员。长期从事抗感染免疫、自身免疫等机体免疫状态的研究，承担国家级、省级和市级课题4项；以第一作者或通讯作者在高水平学术杂志中 Anal Chim Acta，J Immunol， Front Immunol，J Infect，Clin Chim Acta等发表SCI论文10余篇。

胡婷，中山市人民医院检验医学中心临检科主任助理，中山市医学会检验分会委员。在专业技术水平和质量管理水平方面具有丰富的实践经验。在《临床检验》、《检验医学》、《国际检验医学》等专业期刊发表学术论文7篇，美国AACC大型会议论文壁报展出1篇，参编专著4部。参与各级课题多项，参与生化科国际领先智能创新技术的研发与验证工作多项。

【摘要】目的 建立临床实验室检测系统分析性能智能比对评价系统,实现不同检测系统间的智能比对。方法 参考美国临床和实验室标准协会（CLSI）EP15A-2文件，借助计算机手段,基于自动化流水线的平台建立检验方法学比对性能评价软件系统。结果 该系统可根据实验室制定的实验方案进行自动筛选合适样本、自动编辑项目信息、自动运送样本、自动检测、自动传结果以及自动分析结果，可在线查看结果，也可导出电子数据进行归档。该系统使用后，实验室可实时进行不同检测系统间的比对，且与以往人工模式进行不同检测系统间年度定期比对相比，降低了劳动强度、时间和人力成本。时间由1个月缩减为1周，人员由2～3人减少为1人。每个项目20支单管样本比对，比对样本的浓度覆盖分析范围且浓度分布十分均匀，同时实现了数据可溯源。结论 自动化流水线硬件和软件的联合开发应用减轻了工作强度,降低了风险,提高了工作效率和检验质量。

【关键词】自动化流水线；方法学比对；智能比对评价系统

临床实验室相同项目在多台设备的检验结果可比是保证检测质量的重要环节。

ISO 15189 CNAS-CL02实验室质量和能力认可要求也提出实施实验室内部比对，确保患者结果的可比性[1]。如何保证同一实验室2套及以上检测系统检测同一项目的检验结果一致，需要更多的传承和创新。目前，实验室的不同检测系统间的比对尤其是年度定期比对还处于手工或半手工模式，该工作模式繁琐、耗费大量人力和时间。本实验室通过设计一款实验室性能验证报告软件系统，支持性能评价计算机公式的自定义，可以方便的实现不同检测系统间自动的方法学比对评价，并将结果存储到数据库中，给临床检验提供强大的数字化帮助，现介绍如下。

一、研究材料与方法

（一）研究材料

1. 比对项目和标本来源：纳入比对的项目包括常规生化项目58项、化学发光项目24项。标本来源于西门子Aptio全自动生化免疫流水线上检测后的患者标本。

2. 西门子Aptio全自动生化免疫流水线：包括IO进出样模块、架式进样模块、离心模块3个、去盖模块、西门子ADVIA 2400全自动生化分析仪4台、西门子ADVIA Centaur XP全自动化学发光分析仪3台、封膜模块、在线储存模块（15000管）、去膜模块、Aptio自动化管理软件和中间体软件各1套。

3. 智能比对评价系统的模块搭建：西门子Aptio 全自动生化免疫流水线（Laboratory Automation System，LAS）、西门子中间体软件（Atellica Data Manager，ADM中间件）、实验室性能验证报告软件系统（Performance Verification Report Software System，PV软件）、南方惠桥实验室信息系统（Laboratory Information System，LIS）和流水线外的罗氏Cobas8000全自动模块化分析仪3台。

4. PV软件和技术：由上海新程医学科技有限公司进行软件开发。客户端操作系统：Windows XP及以上；服务端操作系统：Windows 2008 Server 64位版+SP2；数据库：MySQL 5.7及以上64位；运行环境：JDK 8.0及以上、JRE 8.0及以上或者Tomcat 8.0及以上；编辑语言：Java、Javascript或HTML。

（二）研究方法

1. 构建数字化质量管理系统分析性能评价模块PV软件：用Tomcat软件和Java语言建立连接MySQL Server数据库的Web站点，完成Web站点的平台功能，在平台基础上建立和完成功能模块。该软件通过与流水线中间体ADM数据对接和实时同步，利用流水线中间体可与仪器紧密配合，自动化查找匹配样本并自动完成测试过程和测试报告。详见图1。

图1. 质量管理系统分析性能评价模块PV软件流程图

2. 流水线外仪器的智能比对：涉及流水线外罗氏Cobas8000全自动模块化分析仪进行比对或其与流水线上仪器比对时，常规化学项目样本按设定的位置自动定位至IO进出样模块；PV软件发送线外仪器的项目指令，通过LIS再发送至线外罗氏Cobas8000全自动模块化分析仪进行单机检测。

3. 不同检测系统间的年度比对：参考CLSI EP15A-2文件所推荐的评价方法[2]，年度定期比对采用每个项目20个样本进行仪器间比对。实验标本浓度均匀分布（50%在参考区间范围内），不使用超出线性范围的样本和避免使用有干扰的样本，比对在4天内完成。结合本实验室实际情况，智能比对评价系统的部分参数设置要求：（1）比对样本的检索：由创建工作菜单开始，搜索72小时之前的样本。还可根据不同的项目设置不同的时间，如血糖项目搜索时间为1天。（2）比对样本的搜索：首先按设置组别（5个组别A/B/C/D/E，浓度由低到高）的浓度和数量以平均分布方式查找；如果按以上方式查找不到足够数量的样本，则在该组别浓度范围内查找任意浓度样本填充；保证一次性检索足够20个样本。（3）比对样本的保存：工作菜单创建后，将该20个样本锁定，并且在比对实验完成后方可丢弃样本；流水线上仪器比对实验完成后，自动回冰箱保存。涉及流水线外比对时，常规化学项目样本自动定位至IO进出样模块。

4. 数据收集、统计及分析：线上标本检测后，数据自动传输并自动统计。比对完成后自动评价，超出质量目标的项目（本实验方法学比对允许误差范围小于1/2总允许误差），自动提示（红色字体标识）并且可以Excel导出保存归档。线外标本检测后，数据自动传输至线上比对统计软件，统计方式同线上标本。

5. 实施效果评估：通过人力、时间和工作强度来评估使用该系统前后对实验室工作流程的优化和工作效率提升程度。

二、研究结果

（一）PV软件模块组成

1. 方案设计模块：根据评价目的设计实验室的评估方案，参照标准选择合适浓度范围的样本。根据每个项目的线性范围和参考范围制定20个比对样本的浓度，系统界面见图2。

图2. PV软件系统参数设置界面

2. 样本筛选模块：根据制定的项目范围查找合适的样本，样本质量应符合性能评价质量要求标准，如无脂血、溶血等。自动标识所在冰箱样本的最低值与最高值；根据智能算法筛选符合浓度范围的最优标本，并展示每个标本当前项目的结果；根据智能算法自动勾选第一天需要做的样本，流水线自动将样本运送至仪器检测，系统界面见图3。

图3. PV软件系统仪器间比对样本筛选结果界面

3. 指令发送模块：向分析仪发送需要检测的样本指令，通过流水线让样本去指定仪器完成比对。线外仪器的指令可通过LIS发送至分析仪。

4. 样本检测模块：筛选好的样本上机检测。

5. 结果收集模块：对检测的结果进行自动收集。对每台分析仪都需要进行性能评价检测分析后的结果进行自动收集汇总，由评价系统自动分析，评价系统会根据预先的内置标准进行判定。自动计算偏倚并生成Excel，可进行电子归档。

6. 报告评估模块：对检测结果进行整体评估，得出评价结果，评价结果在确认无误后，进行审核签名并出具报告打印，报告与原始数据将以电子文件形式进行归档便于后期溯源。

（二）实施效果

通过PV软件系统和Aptio流水线解决大量手工筛选样本、单机检测与结果录入。本实验室需要对流水线上4台生化分析仪的58项生化项目、3台化学发光分析仪的24项发光项目及流水线外3台罗氏生化分仪的58项生化项目进行仪器间的年度比对。与以往人工模式比对相比，使用该智能系统后工作强度、人力和时间成本明显降低（表1）。该系统能智能的自动筛选合适样本、自动编辑项目信息、自动运送样本、自动检测、自动传结果以及自动分析结果；同时实现了每个项目20支单管标本比对，比对标本的浓度覆盖分析范围，且与人工模式查找的标本浓度相比，其查找的标本浓度分布十分均匀，详见图4，5。

表1. 两种年度比对模式的比较

图4. 传统手工比对模式比对结果分析图

图5. 智能比对模式比对结果分析图

三、分析与讨论

不同检测系统间的年度比对的是一项繁琐耗时但又无法避免的工作。目前各临床实验室对于这部分内容还处于人工模式，即人工查找实验所需的样本浓度，手工抄录样本号进行标本查找，然后编号上机，手工录入数据，人工统计分析实验数据。该工作模式初期在筛选样本时耗费大量的人力和时间，中期单机检测、耗费大量精力手工录入结果并分析，后期对于结果数据报告溯源性不便利，不但工作强度大，费时费力，效率低，而且受人员的影响极易出错，容易造成所查找样本的浓度不够好、样本的血清指数不合格、数据输错、核对有误等。而随着实验室自动化程度越来越高及信息网络技术的不断发展，如何实现检测系统分析性能评价的自动化和智能化，成为实验室目前迫切的需求。

本实验室基于自动化流水线的平台建立检验方法学比对性能评价软件系统，参考CLSI EP15-A2文件实现自动化流水线上不同仪器间相同项目的智能比对及与流水线外仪器的智能比对等。该系统使用了teamplay云技术平台及多种加密技术保障数据的安全性及合法访问，取得很好的实施效果，是国内外检测系统/方法学比对实验的首创创新模式。本实验室采用该系统后使得自动化流水线上不同仪器间相同项目的方法学比对变得简单，从标本的自动查找和自动检测到自动分析评价数据并可导出数据进行归档，全过程无需人员接触标本，大大降低了生物安全风险。本实验室2008年通过ISO 15189医学实验室认可，故每年至少进行一次仪器间的年度比对。该系统使用后替代以往繁琐的人工操作，减轻了工作强度，工作人员只需要专注于数据分析、查找原因等更有意义的工作中。自动化流水线硬件和软件的联合开发应用大大减轻了工作强度，提高了工作效率。本系统是基于自动化流水线上开发的，且仅限于含在线储存模块的流水线。

目前，本实验室已实现室内质控智能管理功能设计（QC on track）、智能穿戴技术和智能比对评价系统等，使得本实验室的智能化水平得到很大的提升。此外，本实验室正在设计及研究其他优化检验流程的智能化方法。实验室信息化、智能化是实验室建设的必然方向，侯伟伟等[3]报道的智能化的临床微生物实验室信息系统（MLIS），可以降低差错率，提高工作效率。相信在不久的将来，智能化会应用到实验室中各个环节，实现检验全流程信息化、智能化的精益管理。

参考文献

[1] International Organization for Standardization. Medical laboratories requirements for quality and

competence: ISO15189: 2018[S]. Ge-neva: International Organization for Standardization, 2018.

[2] CLSI. User Verification of performance for precision and trueness; Approved guideline-Second

edition: CLSI EP15-A2[S]. Wayne, PA: CLSI, 2005．

[3] 候伟伟, 江涟, 万海英. 智能化再造临床微生物实验室操作流程[J]. 检验医学, 2019, 34(11): 967-

972.