智能化质量管理创新模式的开发与实现
温冬梅
主任技师，中山大学附属中山医院检验医学中心生化科主任，中山市医学检验质量控制中心副主任。
学术任职：
中国老年医学学会检验医学分会代谢疾病与肾病学组委员
中国医疗保健国际交流促进会基层检验技术标准化分会免疫学组委员
广东省医学会检验医学分会生化学组委员和POCT学组委员
中山市医学会检验专业委员会副主任委员
中山市医院协会临床实验会管理专业委员会常委
近年来，中国医疗保障制度改革和患者对医疗服务的需求对医院的管理带来了新的挑战和要求。临床实验室作为医疗机构的重要组成部分，其检测结果的及时性、准确性和可靠性对患者的医疗决策和安全有着直接的影响。如何加强质量管理、突出学科特色、提高服务质量、保证医疗安全和防范差错事故是医学实验室学科发展、提高公信度和竞争力的核心要素。
研 究 背 景
实验室自动化系统的引进与应用是国内众多实验室应对挑战和发展的解决方案之一。临床实验室全自动化系统检验流水线，也称全实验室自动化（TLA）或实验室自动化系统（LAS），是指临床实验室内几个检测系统如临床化学、免疫学、血液学等检验的系统化整合，而将相同或不同的分析仪器与实验室分析前和分析后系统，通过自动化检验仪器和信息网络连接形成检验及信息处理系统的过程[1]。近年来LAS在我国临床实验室的使用进入了快速发展期，在实验室流程优化、生物安全保障和效率改进等方面具有明显优势。但国内LAS的实际使用效果参差不齐，存在不少问题，如盲目引进、引进LAS前未充分考虑仪器整合问题从而造成设备闲置和经费浪费、LIS和双向通信不支持造成单机操作、只关注LAS硬件模块的组成和使用而未关注中间体软件功能的挖掘即“重硬轻软”现象普遍存在，LAS的效益未能发挥最大化。LAS并不是所有的环节都实现自动化，还存在不少需要手工处理的步骤和程序。例如糖耐量试验（OGTT）标本检测及结果合并、HCG单机检测及稀释、室内质控检测等日常工作。此外，当前各医学实验室日益重视质量管理和技术能力的提高，随着医院诊疗量以及高标准质量管理要求的增加，质量管理人员的工作强度日益繁重。在信息集成化和智能化发展的新时期，如何创新地发展质量管理模式和真正实现LAS的全程自动化，以适应质量管理提出的新要求和医学发展新形势？这是本实验室在质量研究和实践中关注并尝试突破的要点。
本实验室自主提出智能质量管理创新技术思路方案，西门子医学诊断公司协助开发了室内质控智能检测等8项智能质量管理创新技术，是临床实验室质量控制的常规人工管理模式到自动化、智能化质量管理模式的创新尝试。有效地避免了人为因素对检测质量的干扰、减少了质量管理的劳动强度，提高了管理效能及精细化管理水平。本文主要针对室内质控智能检测技术、IPAD远程操控技术和OGTT智能检测、结果自动合并技术的设计与开发进行经验分享和报道。
智能质量管理创新技术模块搭建
本实验室于2005年5月引进国内第一条西门子 Labcell生化免疫流水线，2015年6月更新为西门子Aptio™ 生化免疫自动化流水线。Aptio™ 包括1台多功能进／出样模块（IOM）、1个快速架式进样模块（RIM)、2个离心模块(CM)、1个去盖模块(DCM)、3台ADVIA2400全自动生化分析仪、3台Centaur XP化学发光分析仪、1个封膜模块（SM）、1个在线冰箱存储模块（SRM，15000管）、1个去膜模块(DSM)、23米环形双轨道、1套Aptio自动化管理软件及1个Centralink数据管理软件1套等模块。智能质量管理创新技术主要由以下四大模块搭建而成：LAS（西门子Aptio™ 生化免疫自动化流水线）、中间体软件（西门子Centralink）、LIS（南方惠桥实验室信息系统）和手持终端系统（智能手机、智能手表）。室内质控智能检测技术还需伯乐UnityTM质控管理系统这个模块，采用物联网（IOT）技术和LAS数字化技术实现。
智能质量管理创新技术的设计与实施效果
一、室内质控智能检测技术的开发（QC on track）
1 . 室内质控的目的和国内外检测的常规模式：室内质量控制（IQC）是临床实验室日常质量管理工作中最基础和最重要的工作内容，其目的是监测和控制实验室常规工作的精密度及准确度的改变，以提高实验室常规工作中标本检测的一致性，从而保证检验报告准确发出的有效手段[2]，良好的室内质控结果是人员因素、质控品选择和保存、操作流程、检测系统分析性能、实验方法、质控方法和持续改进等因素的综合体现，目前国内外LAS标本检测实现了自动化，但室内质控品检测的常规模式仍停留在手工单机检测阶段，包括每天的室内质控品复溶准备、分杯、单机检测、人工判读质控结果、分析失控规则和原因等。
2. 国内外有关室内质控检测的要求：GB/T20468-2006《临床实验室定量测定室内质量控制指南》[2]和CLSI C24-A3《定量测定统计质量控制：原理和定义；批准指南-第三版》[3]对IQC检测和质量控制程序的设计提出了具体要求和指导方案。指南规定所有的检测项目均要进行IQC检测、每个分析批都必须进行质控品的检测以评价该批次的性能，频率最低要求必须每批进行一次质控品测定，一般规定使用正常和异常两个水平。实验次序为标本检测开始、结束、中途和间隔。ISO15189:2012医学实验室认可准则[4]中规定实验室应制定程序以防止在质控失控时发出患者结果，室内质控失控后需对前批次患者样本检测结果的有效性进行评估。随着室内质控管理要求不断提高，IQC检测和管理的工作量和劳动强度日益增加。
3. 国内外室内质控检测的现状和存在的问题：
a. 工作强度大、人为误差：根据医院规模及业务量临床实验室TLA配置的检测系统个数不一，从几个至几十个不等，人工单机检测室内质控品的传统模式不仅给工作人员带来极大的工作强度，还容易发生质控品复融时间不够、位置放错、分杯浪费等情况；
b. 耗费人力：大部分实验室采取在室内质控检测并纠正失控后再进行患者标本检测，即分析批长度为1 d，许多实验室为了提高检验报告周期，清晨安排人员专门提前半个小时至1个小时到实验室进行室内质控检测，耗费人力；
c. 质控方法不合理：许多实验室未根据定量检测项目的实际分析性能制定质控规则，仍采用Westgard最为常用的1-2s、1-3s、2-2s、R-4s、4-1s、10-X等6个规则进行质控，对于检测分析性能水平较高的项目，因质控规则繁多出现假失控从而造成资源浪费。对于检测分析性能水平较低的项目，6个质控规则相对较少而存在失控检出率不足的情况。
d. 人员质量技术能力差异大：每个实验室都存在由于人员质量技术能力差异原因导致质控规则判断错误和失控原因纠正耗时长短不一，从而影响质量控制水平和检验报告TAT的现象。
4. 本实验室室内质控检测的情况：本实验室引进西门子Aptio™ 生化免疫自动化流水线后，线上的仪器增加为6台，每天清晨由4位员工7:30提前到岗负责6台仪器的室内质控检测工作。每台生化分析仪共检测常规化学、免疫、尿液质控、自制质控品等4个类别质控品，化学发光分析仪共有内分泌、肿瘤标志物、aTPO/aTG抗体等3个类别质控品，每个类别质控品检测高、低2个水平，检测频率为1-2次/天，即每天在流水线上至少检测共42管（或杯）质控品。在室内质控检测的过程中同样存在以上问题，其中因为人员质量技术能力和工作经验不足导致失控原因查找和纠正时间耗时过长，严重影响清晨标本的TAT是最为常见的问题，9点前签收的标本均无法按报告周期发出报告。
5. 室内质控智能检测技术的设计灵感：室内质控智能检测技术开发的目的是解决IQC日常工作中普遍存在的问题。设计的灵感源自基于Aptio™ 中间体Centralink进行生化免疫自动审核系统的建立，无需人工干预的情况下对不符合自动审核规则的标本进行重测、稀释、添加测试和备注报警信息等自动执行动作[5]，从而引发将室内质控品作为样本实现在线上自动检测、自动重测、自动通信报警和自动保存的设计思路。
6 . 个性化质控规则的制定和各大模块的连接：首先通过伯乐Unity™ 质控管理系统，结合所有生化免疫定量检测项目的临床允许分析总误差（TEa）和Aptio™ 线上6台检测系统的实际分析性能进行室内质控方案设计，运用 Westgard 西格玛规则[6]和计算的σ值为检验项目选择合适的室内质控规则和质控品检测次数，制定个性化的质控规则。通过Aptio™ 中间体Centralink、LIS系统、Biorad Unity™ 系统和主机电脑Internet界面、操作人员或实验室管理者的手持终端设备和智能手表实现室内质控数据的传输、智能判断、失控信息自动报警和智能通信功能。
7. 室内质控智能检测技术的实施效果：QC on track正式应用后收到显著效果，减少手工操作环节、实现IQC检测的自动化和智能化，实现室内质控管理的实时性和可视性、提高TAT、提升σ水平和检测质量、降低质控品成本和员工劳动强度，员工和客户满意度提高。
7.1 室内质控品的智能检测和保存：无工作人员在实验室的情况下，Aptio™ 在预先设定的时间内（7:10AM）自动完成室内质控品专用管的去膜、复融（5min）、线上6台检测系统质控的自动检测、质控品专用管的自动封膜和保存。
7.2 室内质控数据传输、智能判断、失控信息自动报警和智能通信功能通过各大模块的连接：操作人员或实验室管理者可以通过手持终端设备接收到失控报警信息，如失控项目、检测系统、质控品批号、分析结果和失控规则等信息，提醒其进行失控纠正。如图2是2017年4月20日早上，实验室工作人员分别在家里和实验室通过智能手机、智能手表接收到的Aptio™ 流水线上第3台Centaur XP化学发光仪COR的失控信息，质控批号为40332，失控规则为1-2s和2-2s，实现了室内质控管理的实时性和可视性。
7.3 西格码智能质量管理效果：针对西格玛水平较低的检测项，通过６σ理论指导制定的多规则质量控制方案，增加质控频率和质控品浓度，Aptio™ 根据质控频率进行自动检测,从而进行全方面监控和管理，提升西格玛水平，提升检测质量。通过伯乐UnityTM质控管理系统的Westgard顾问软件进行σ值的计算和室内质控方案设计，结果显示，以Aptio™ 线上ADVIA24001-1结果为例，28个常规化学检验项目中，ALB、AMY、TBIL等8个检验项目的性能＞ 8σ，AST、ALP、GGT、GLU等4个检验项目的性能6＜σ≤8，σ≥6说明其方法性能已达最佳水平，选择宽松的、单一的质控规则1-5s、1-4s即可（N=2）；TG、Na、LDH等5个项目的性能为5＜σ≤6，性能为优秀水平，选用1-3.5S、1-3s（N=2）；ALT、Cr和P等5个项目的性能4＜σ≤5，性能为良好水平，选用质控规则1-3s|2-2s|R-4s|4-1s、1-3s|2-2s|R-4s|4-1s|10-X（N=2）；CK和CL 3个项目的性能为3.5＜σ≤4，性能为合格水平，选用质控规则1-3s|2-2s|R-4s|4-1s|10-X（N=2）；CL和Mg 2个项目的性能为3＜σ≤3.5，性能为合格水平，选用质控规则1-3s|2-2s|R-4s|4-1s|12-X（N=4）；Ca的性能为σ≤3，性能为不合格水平，需选用质控规则1-3s|2-2s|R-4s|4-1s|10-X（N=4），提示Ca目前的性能不能满足质量规范要求，σ值低的Ca根据质控方案建议的检测频次进行不同时段的自动检测设置（7:15AM、9:15AM、11:15AM和13:15PM），分析Ca低σ值的主要原因是精密度性能较差，需要优先改进，以此提升西格玛水平，保证检测质量。应用个性化新规则后相比旧质控规则，失控率减少，误差检出率及假失控率均达到质量规范要求，人力和质控成本下降。
图1：室内质控智能检测技术流程图
图2-图3：智能手表、手表远程接收室内质控失控报警信息
7.4 实验室内TAT中位数的变化：2017年1月正式启用线上IQC智能检测模式后，与2016年1月单机人工检测IQC模式同期相比，实施效果如下：人员未增加，常规化学项目工作量增长了25.2%，住院患者标本实验室内TAT（指从标本接收到报告发送的时间中位数）中位数从95min降至69min，缩短37.7%，见图4。化学发光项目工作量增长了33.1%，实验室内TAT中位数从69 min降至68min，缩短1.47%，住院患者标本实验室内TAT中位数从100min降至82min，缩短52.4%，住院患者标本实验室内TAT中位数从100min降至82min，缩短22.0%，门诊患者标本实验室内TAT中位数从75min降至67min，缩短11.9%，见图5。
图4：单机人工IQC和线上IQC智能检测同期相比常规化学实验室内TAT箱线图分析（常规化学项目）
图5：单机人工IQC和线上IQC智能检测同期相比实验室内TAT箱线图分析（化学发光项目）
7.5 线上TAT中位数、标本签收和检测的分析：线上TAT中位数、标本签收和检测的分析见综合分析图6-图7，横坐标为一天的时段（H）、左纵坐标为项目测试数（T）、右纵坐标为线上TAT中位数(指从标本上线到仪器出结果的时间中位数，min）、红色柱子为签收标本测试数、绿色柱子为仪器检测完毕出结果的项目测试数、蓝色线条为每个时段的线上TAT中位数。以Aptio™ 线上ADVIA2400-1生化分析仪两种IQC检测模式单日结果比较分析，结果显示，IQC的线上智能检测相比单机人工检测模式，项目总测试量为从4429T增加至5384T，工作量增加21.6%，线上TAT中位数从68min降至49.0min，缩短38.8%。以Aptio™ 线上化学发光标本两种IQC检测模式单日结果比较分析，如图8-图9的TAT综合分析箱线图，横坐标为一天的时段（H）、右纵坐标为项目测试数（T）、左纵坐标为线上TAT中位数（min）、箱线图上黑色方块为每个时段的线上TAT中位数。结果显示，项目总测试量为从1163T增加至1548T，工作量增加33.1%，线上TAT中位数从62.1min降至50.4min，缩短23.2%，8-9AM时段常规化学与化学发光标本的检测效率均明显改善和提升，线上IQC智能检测技术的应用，对于住院患者的实验室内TAT改进效果最为明显，因为常规实验室清晨送检的标本均来源于住院患者。
图6：单机人工IQC检测模式标本签收&结果线上TAT综合分析图（ADVIA2400-1)
图7：线上IQC智能检测模式标本签收&结果线上TAT综合分析图（ADVIA2400-1)
图8：IQC单机检测模式化学发光标本线上TAT分析图
图9：线上IQC智能检测模式化学发光标本线上TAT分析图
二、iPad远程操控技术的开发与应用：iPad远程操控技术的设计
灵感源于Aptio™ 流水线日常故障排除时，工作人员需在流水线流水线进/出样模块（IOM）主机电脑和故障模块之间往返走动进行故障诊断和排除程序的选择，工作不便捷，影响故障排除效率。系统通过Wi-Fi无线传输及Splashtop软件，实现iPad平板移动电脑、流水线IOM主机电脑及Aptio™ centralink三平台同步操作和管理，流水线操作人员或者维修工程师可通过iPad进行IOM主机电脑界面流水线的远程操控、任意模块的故障排除、流水线封膜模块铝箔膜的更换、标本的查找、轨迹监测等；流水线操作人员还可通过iPad在centralink电脑界面远程进行不合格标本的检索、检验结果的查询、IQC结果的监控、检验结果测试的添加、异常结果的重测等操作；通过iPad在各仪器电脑界面远程操控仪器和查看仪器试剂、校准等状态。极大地方便实验室工作人员进行患者标本检测的全程质量控制，提高检测结果的准确性、提高工作效率、缩短报告周期、降低工作人员的工作强度。使自动化流水线的管理更加轻松、便捷、规范化及标准化。图10是实验室工作人员通过iPad对Aptio™流水线进行远近程的控制。
图10：通过iPad对Aptio™ 流水线进行远近程控制
三、OGTT智能检测、结果自动合并技术：口服葡萄糖耐量试验
（OGTT)是一种葡萄糖负荷试验，用以了解胰岛β细胞功能和机体对血糖的调节能力，是诊断糖尿病的确诊试验，广泛应用于临床实践中。OGTT试验是采集空腹和服糖后0.5h、1h、2h、3h 5个时间段的标本进行检测，为了方便临床医生综合分析5个时段的结果，通常实验室会将5个时间段的结果合并在一张报告单进行发布。鉴于结果合并的原因，目前，国内大部分临床实验室无论引入自动化流水线与否，OGTT检测和结果合并流程仍处于手工操作模式：包括对收集5个时间段的标本进行人工编号、离心、去盖、项目录入、检测、结果合并。以上步骤均为人工操作，在标本量大的情况下，工作强度大，容易发生5个时间段标本排序错误、编号张冠李戴、结果合并错误等人为误差，不能保证检测结果的准确性。此外，集中5个时间段标本方进行检测，影响检验项目的稳定性和报告周期。本技术基于Aptio™ centralink进行编程设计，实现OGTT标本的智能识别、检测和结果自动合并。OGTT试验5个时间段采集的标本分别实时送检，签收后由Aptio™ 进样，以患者ID为标识，智能识别不同时段的标本、自动离心、去盖、检测和保存，超限结果自动稀释。5个不同时间段的标本检测完毕后centralink按时间先后顺序合
并结果，该技术也已应用于C肽及胰岛素释放试验检测。此技术解决的问题虽是常规的测试项目，但给传统的OGTT试验检测流程带来全新的改变，减少劳动强度、提高工作效率、减少差错率、缩短TAT和保证检测结果的准确性，应用该项技术以来，OGTT、C肽及胰岛素释放试验的实验室内TAT中位数分别缩短9.4%、4.5%和10.3%，最重要的是差错率为0次，员工满意度100%。创新智能检验技术的实践体会和建议本实验室是国内首批通过ISO15189医学实验室认可的实验室，多年以来，坚持以ISO15189国际质量管理准则要求和创新的思维持续改进服务质量，基于西门子Aptio™ 生化免疫流水线中间体开发的创新智能检验技术的思路主要源于在工作中“发现问题、勇于思考和解决问题”的专注态度和坚持不懈的精神。智能创新技术的实现离不开集体的智慧、努力和良好的组织，例如室内质控智能检测技术的实现，实验室、西门子自动化IT技术团队、LIS和伯乐4个团队缺一不可，特别是西门子卓越的自动化IT技术团队。实验室向厂家IT技术团队提出需求，不仅是提出要求，而应本着质量规范，提出具体实施方案和技术路线、并在技术研发、验证和实施的过程中不断的优化和改进，方能将创新的思路转化为新技术、新实践，提高了精细化管理水平。
展望和努力方向
医学的发展日新月异，智能检验是医学检验发展的方向，目前国内不少临床实验室开始关注和尝试智能检验建设。丛玉隆教授为智能检验的发展提出了精准宏观的发展方向：“推动智能化检验建设的同时，应不忘保持工匠精神的初心，密切与临床结合，围绕准、快、用，以临床应用和指导临床诊疗为重心开发智能创新技术、智慧医嘱和检验报告”。这对于推动我国临床实验室智能化发展具有很高的指导意义和推动作用，也是我们需要努力的方向。
参考文献
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[3] CLSI C24-A3 Internal Quality Control Testing: Principlesand Definitions, Approved,Guideline. [S]. CLSI:2014.
[4] ISO 15189. Medical laboratories-Ｒequirements for qualityand competence（3rd ed）[S]. ISO, 2012．
[5] 温冬梅，张秀明，王伟佳。临床实验室生化免疫自动审核系统的建立及应用[J]中华检验医学杂志. 2018, 41（2）: 141-148.
[6] Schoenmakers CH, Naus AJ, Vermeer HJ, et al. Practicalapplication of Sigma Metrics QC procedures in clinicalchemistry[J]. Clin Chem Lab Med, 2011, 49(11): 1837-1843．
