单标本气动传输系统特点与临床实验室应用价值
曾宪飞，医学博士、主任技师、副教授、硕士研究生导师，“秦创原”科研创新人才。西安区域医学检验中心副总裁兼实验室主任、西北大学医学院副教授、西咸新区临床检验质量控制中心常务副主任。中华医学会临床输血学分会青年委员会常委、陕西省医学会医学检验分会委员、陕西省健康促进与教育协会检验医学专业委员会副主任委员等，多家SCI期刊审稿人。以第一作者或通讯作者发表论文30余篇，其中SCI期刊论文9篇。主持国家工信部“移动物联网应用典型案例”、“秦创原”创新驱动平台建设专项、陕西省自然科学基金项目等9项，出版编译专著两部。
董旭才，主管技师，西安区域医学检验中心普检部经理。陕西省健康促进与教育协会检验医学专业委员会委员，以第一作者发表论文6篇，参与编写出版图书一部。
【摘要】单标本气动传输系统是一种适应临床实验室应用而开发的新型气动物流传输系统，但临床实验室对单标本气动传输系统的认识、研究与应用不足。本文对单标本气动传输系统的特点、临床应用价值、性能评价、应用现状及展望等进行阐述，推动其临床应用。
【关键词】标本；气动传输；临床实验室
临床实验室全流程智能化的革新正向我们席卷而来，新兴的理念、技术、设备不断涌现，持续推动临床实验室全流程从自动化向智能化迈进。临床实验室全流程智能化需要检验前、中、后全流程与自动化、人工智能充分结合，最大限度地减少人为干扰、优化检验全流程、实现信息数字化，从而及时、准确、有效地为临床和患者服务。医用物流传输系统是实现检验前过程智能化重要的一个环节，我国在21世纪初开始出现医院物流传输系统的规划与应用，并逐步丰富医院物流模式[1-2]。医院物流传输系统主要实现方式为：医用气动物流传输系统、轨道式物流传输系统、箱式物流传输系统、自动导引车传输系统（Automated Guided Vehicle AGV）、高架单轨推车传输系统等[3-4]。
单标本气动传输系统属于医用气动物流传输系统的一种，是为了更适应检验实验室应用而开发的新型气动物流传输系统。通过部署智能采血管理系统、智能采血管分拣、单标本气动传输系统等一系列着力于优化“检验前”的自动化设备，尝试将“全自动流水线延伸到采血窗口”，实现标本流转在效率、标准化和规范化方面的升级。如能将单标本气动传输管道部署到各临床科室，可实现医院标本无人化立体传输网[5]。目前，推广应用单标本气动传输系统，仍有一些问题需要解决，包括缺乏单标本气动传输系统建设标准、设备及系统应用的性能验证指南或建议等。本文阐述了单标本气动传输系统的特点、临床应用价值、性能评价、应用现状及展望，以促进该系统在临床实验室的接受、借鉴和应用。
一、传统医院气动传输系统在临床实验室的应用概况
发达国家在20世纪50年代把应用在工业中的物流传输系统引入医院，我国于20世纪80年代末，从国外引进医用气动物流传输系统。随着检验标本量的不断增长，传统的人工转运已经无法满足医院物流需求，大型医院开始部署气动物流传输系统[6]，至今已经有上千家医院使用。目前气动物流传输系统的实现方式多为传输瓶式气动传输系统。其优点为传输速度快、清洁方便、占用空间小、普及率高、成本低、节省人力物力和时间、降低医疗劳动强度、提高医疗服务效率[5]。缺点是（1）工作流程比较繁琐：正常流程为：打开箱门→放入传输瓶→关闭箱门→输入多位数目站点号→点击确定发送[6]；（2）错误率高：如部署的站点较多的话，错误发瓶概率大且回溯困难[6]；（3）效率较慢：传输瓶式气动传输系统不支持多个任务同时进行，不支持点对点发送。
随着临床实验室对标本的流转时间、时效性、溯源性要求越来越高，传统物流传输方式不能完全满足临床实验室需求，国内开始开发只针对检验标本传输的单标本气动传输系统。
二、单标本气动传输系统的特点
单标本气动传输系统充分结合检验科的特点与需求，与采血工作站（或病区）、分拣系统、实验室信息系统、实验室中间体软件等连接，实现检验前标本自动传输、标本周转时间（turn around time TAT）控制。该系统主要包括空气压缩机、单标本气动传输发射端、机械传输轨道、气动传输轨道、降速缓冲模块等。单标本气动传输系统利用内径约25mm的气动传输轨道实现血液标本自动排队发送并与分拣核收系统或仪器衔接。兼容真空采血管规格为75mm和100mm；单次连续传输单个标本，传输速度为5～15m/s，适用于传输常规的真空采血管。
单标本气动传输系统优点为：（1）传输速度快：其传输速度为5～15m/s，较传输瓶式的气动传输系统（5～8m/s）更快，也是目前速度最快的标本传输方式[7]；（2）效率高：气动传输速度远高于人步行速度（约为1m/s），气动传输系统与分拣系统联合可提高约5倍的标本前处理效率[8]；（3）占用空间小：仅需预留20cm2孔洞，配套空压机面积约15m2，易改造且造价低。轨道式物流传输系统需预留水平轨道空间约160cm*50cm，需对建筑进行大幅度改造；（4）悬停缓降：单标本气动传输系统接收端有主动式气垫缓冲系统，可将高速飞行的标本悬停缓降，降低标本溶血的概率和程度；（5）提升实验室智慧化建设水平：单标本气动传输系统与实验室信息系统连接，可从单标本管上条码获取项目信息，实现单点对单点、单点对多点、多点对单点、多点对多点的跨楼层和跨院区传输（见图1，图2），建立一个无需人为辅助的智能化标本快速传输通道。每一个节点均可溯源，不但可以减少人为差错，还可以把实验人员从繁琐的表格表单记录中解放出来[8]。
单标本气动传输系统的缺点为：（1）传送的物品类型单一，均为标准的真空采血管，不适合其他物品转运。如果真空采血管破坏、密封性差则不适宜在此系统上转运；（2）需要配备空气压缩机产生动力，对管道密闭性和系统维护专业性要求较高；（3）单标本气动传输系统虽有缓冲系统，但是对部分检验结果仍会造成影响[8]。
图1. 单标本气动传输系统立体传输网
图2. 单标本气动传输系统全院级智慧检验解决方案
三、单标本气动传输系统临床应用价值
单标本气动传输系统与采血工作站（或病区）、分拣系统、实验室信息系统、实验室中间体软件等连接可更好实现临床实验室工作的自动化、标准化、系统化、一体化和网络化。该系统在临床实验室的应用价值主要体现在以下几点。
1. 优化TAT：快速、智能的标本前处理系统（单标本气动传输系统+分拣系统+实验室信息系统）大幅优化了TAT，有数据显示标本前处理系统速度为3000管/h，而人工分拣核收约600管/h，利用标本前处理系统，检验报告时间缩短60～120min，可节省25%～30%工作时间。另有研究数据表明，这与其他转运方式比较，单标本气动传输系统优化TAT的效果显著（见表1）。
2. 降低错误率：标本前处理系统的使用可减少人工操作环节，使分析前差错率明显降低。
3. 降低劳动强度：单标本气动传输系统无需人员操作可全天无间断连续任务发送，工作人员劳动强度降低20%～30%。实验室人员可更多地参与科研教学、临床沟通、技术研发等技术含量或增值效益更高的工作。
4. 降低生物安全风险：该系统与分析流水线配合使用，可降低实验室人员风险。实现标本从转运、分拣、离心、分杯、检测、复查、保存及废弃等全自动化，实验室人员与标本的接触频率减少可降低生物安全风险。
5. 规范标本管理：标本转运全流程均可通过实验室信息管理系统对每个节点进行记录和溯源。
6. 提升实验室管理水平：单标本气动传输系统带来了检验流程的变化，有利于提高临床实验室整体运营管理水平和效益，也是临床实验室信息化、智能化的重要体现。
四、单标本气动传输系统的性能评价
结合单标本气动传输系统的国内外研究现状及现实发展情况，建议其性能评价应包括器械性能评价和实验室参数性能验证。
1. 器械性能评价：本文参考《医院物流传输系统设计与施工规范》《人工智能医疗器械性能评价过程》《人工智能医疗器械质量要求和评价第1部分》《人工智能医疗器械性能评价通用方法专家共识》[9-12]，并结合单标本气动传输系统实际情况提出性能评价的建议。单标本气动传输系统需满足设计和用户需求的功能和性能，宜进行一般性能测试、干扰性测试以及安全性测试。（1）一般性能测试：单标本气动传输系统需实现其转运标本时的表现测试，确保其实用性和稳定性，一般性能测试可分为以下三个测试：① 疲劳测试：连续多天使用单标本气动传输系统载荷下转运标本的疲劳数据。如连续7天，每天转运标本9～12个小时，检测系统出错的概率。② 速度测试：单标本气动传输系统应用光束切断法检测标本转运速度，出入口固定距离检测器实现速度检测。③ 效率测试：连续转运标本9～12个小时，测试出单标本气动传输系统每小时转运标本数量。（2）干扰性测试：测试单标本气动传输系统对自然噪声、不确定性干扰的能力。（3）安全性测试：测试单标本气动传输系统的对抗性及稳健性[10]。
2. 实验室参数性能验证：目前已经发表实验室参数性能验证结果的大部分为传输瓶式气动传输系统，其验证方案在单标本气动传输系统仍然适用。结合其他研究人员的方案，建议实验室参数性能验证可按以下四个测试进行：（1）溶血测试：溶血测试是验证气动传输系统最常用的测试，最常选用项目为钾、乳酸脱氢酶、神经元特异性烯醇化酶和凝血参数[13-17]。（2）震荡测试：震荡对部分检验项目的结果有影响，如凌芸等[18]发现在进行气动传输后细胞角蛋白19片段结果有所降低。（3）压力测试：气动传输系统的压力会影响血气的测量和脑脊液的分析[19-20]，气动传输系统转运血液标本已被证明会影响体外血小板功能[21-23]。（4）异常标本测试：气动传输系统验证需关注异常标本，如高冉等[24]发现对于白细胞显著升高的白血病患者，采用气动物流传输系统运输肝素锂抗凝的静脉血标本可导致血钾假性升高。Guillaume Grzych等[25]提出轻度白细胞增多的患者，应避免使用气动传输系统运输血浆标本。
五、单标本气动传输系统应用现状
单标本气动传输系统相较于传输瓶式的气动传输系统起步较晚，目前的应用现状如下。
1. 验证标准不统一：单标本气动传输系统的验证仍无统一标准或规范。
2. 信息化建设滞后：医院信息化建设滞后阻碍单标本气动传输系统的自动化和网络化建设[26]。
3. 临床应用意愿不足：多数医院发展历史较久，医院内部科室多，物流功能需求各异，大部分医院不愿再次开发只针对检验标本的单标本气动传输系统。
4. 普及率低：单标本气动传输系统目前均在大型医院使用，小型医院由于成本问题，更倾向于使用人工转运。
5. 需关注安全风险评估：虽然单标本气动传输系统可以减少人员接触标本，但其转运管道及分拣机的消毒是否有效仍不能忽视，应定期进行生物安全风险评估。
总的来说，通过部署单标本气动传输系统、智能采血管理系统、智能采血管分拣系统、全自动流水线等一系列着力于优化检验前、中、后的智能化设备，可以建立“检验全流程智能化实验室”，实现患者排队叫号、真空采血试管贴标、自动传输、自动分拣、自动分析、自动保存等全流程的无人化、标准化、智能化，实现医学检验全自动化和智能化过程无“断点”，让采血窗口与实验室的检测流水线无缝连接，大幅提升检验效率，解放人力，降低成本且减少差错，做到了血液标本的“全生命周期管理”。
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