临床生化检验自动化到智能化质控分析.docx

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1、临床生化检验自动化到智能化质控分析随着基础医学的发展和高新技术的应用，临床生化检验 (clinical biochemical analysis)的检测技术手段不断更新换代, 从透射比浊技术、散射比浊技术，多元化发展到化学发光技术及磁性 微球免疫化学技术，使免疫化学检测的检测灵敏度进入了全新量级水 平1;全新的质谱检验技术正逐步从实验基础研究进入临床实践， 其精准的检测能力打破了传统生化检测的壁垒，但标准化及临床检测 适宜性目前仍存在一定的挑战2 o而在检测效率的提升及工作流程的优化中，临床生化检验也一直 作为医学检验中自动化发展的排头兵，不断的推陈出新。从最初全自 动生化分析仪的问世，到组合

2、式生化分析仪及全实验室自动化(total laboratory automation, TLA)的广泛应用，打破了传统的医学检验 技术分工的模式，显著提高了临床化学检验的工作效率，优化了工作 流程。自动化来自于创新的硬件设施及强有力的信息软件支撑，信息 化的进一步发展也能推动自动化向智能化的转变。当今社会是信息化智能化的时代，信息技术已经越来越深入到各 个领域，如何将信息化技术手段融入到临床生化检验领域，两个学科 交叉互融，碰撞出火花，产生新的学科发展分支，也是我们检验从业 者的值得思考的问题。鉴于上述情况，本文拟探讨依托于信息化技术 手段，建立智能化数据分析平台，以实现临床生化检验领域对于全

3、面 质量控制的智能化探索。一、生化分析系统方法学性能评价的智能化探索分析系统的方法学性能评价是临床生化检验工作中的基础工作， 在启用一套分析系统前，必须对该系统的性能进行全面的评估，了解 各项性能指标是否符合标准要求。日常工作中，临床生化检验工作者 通常是参照美国临床与实验室标准化协会（Clinical and Laboratory Standards Institute, CLSD发布的方法学评价的系列文件对检测 系统的精密度、正确度、分析测量范围、临床可报告范围、空白检出 限、分析灵敏度、参考区间等指标进行评价。从2012年起，国家卫生健康委员会在CLSI等文件的基础上根 据我国国情做出了

4、一定调整和改进，陆续发布了多项与定量生化检 测方法学评价相关的行业标准，包括常规项目分析质量指标、方法 学确认、多项式线性评价、定量项目可比性验证、参考区间建立及 验证等多方面，为国内生化检验工作者在进行分析系统的方法学性 能评价方面指明了道路。但在实际工作中，方法学性能评价的高质 量实施仍然面临几大难题：1 .评价标本难以收集。在方法学性能评价中，根据不同的评 价指标，需要收集不同浓度的标本，其中部分浓度对于样本量的需 求较大，部分项目混合血清不稳定（如免疫球蛋白等），部分项目 不能稀释（如游离激素等），部分项目因为患者群体原因难以找到 高值亦无可供购买的商业化样品。这些问题致使在开展方法学

5、性能 评价前必须花费大量的人力收集寻找评价样本。2 .繁琐的检测过程。在方法学性能评价中，需要规定评价指标的顺序，部分指标需要规定评价样本的浓度检测顺序，然后在不 同仪器定时定次进行检测。这一系列检测流程，持续周期长，对于 工作人员的整体规划能力要求较高，如果初次结果不理想，还会面 临补测等一系列问题，给工作人员带来了不小的麻烦。3 .复杂的数据统计计算。方法学性能评价的数据收集后，需 要人工分类进行统计分析。虽然有明确的文件指导，但仍需要具有 良好统计基础的人员制定模板。当数据分布不理想时，还需要根据 不同的目的选择合适的统计方法，最终根据统计结果得出结论。而 在方法学性能评价中，评价方法也

6、在持续更新，对于人员的数据处 理能力及学习能力也提出了挑战。这一系列问题制约了方法学性能评价在实际生化检验工作中 的开展，部分实验室在此方面的工作难以真正落到实处，更多时候 流于表面形式，这也背离了方法学性能评价的初衷。而要解决以上 问题，我们要从根本上降低评价的操作难度，提高工作人员依从性, 这仍需要求助于大数据的智能化平台，通过其高效有序的工作，确 保方法学性能评价工作保质保量的完成。首先，智能化平台整合了 TLA系统中的标本检测数据，可以根 据不同项目及评价指标的需求，自动搜索符合要求的样本，并分类 储存于TLA系统的标本冰箱内。同时，智能化平台整合了 HlS系统 中的患者信息数据，更有

7、利收集特定人群的标本，比如进行参考区 间建立或者验证的样本。对于难以收集的样本，可以设定备选收集 方案，以备后期人工选择。工作人员只需浏览标本收集表格即可清 楚知晓目前评价标本收集状态，解决了人力在浩如烟海的数据库里 搜查的困难，节省了大量的时间和人力。其次，智能化平台可以根据指南和行业标准，制定评价样本检 测计划，包含评价周期、样本检测时间、频率、次数、顺序、检测 仪器、评价所用的试剂批号等，待测样本按计划定时去指定仪器完 成检测，以此确保评价计划按时执行，省略了手工检测的一系列繁 琐的操作工作。最后，智能化平台根据汇总的评价数据，按照逻辑进行统计分 析，最终形成评价结果及结论。当评价结果无

8、法通过时，智能化平 台可以根据预设的补充程序进行补充评价试验。工作人员只需极少 的人工干预即可浏览最终的评价报告，了解检测系统的整体性能。以本实验室生化组现行的智能化仪器间比对为例。首先选择比 对方案，完成各个项目需收集的样本个数及浓度范围设置。需执行 比对时，操作人员选择比对仪器及比对项目，确认后软件自动搜索 符合比对条件的标本，操作人员浏览比对样本清单后确认执行。所 有比对样本会自动从流水线冰箱去膜后，到比对仪器进行检测，当 所有检测完成后，数据自动生成比对表格，并进行数据拟合，操作 人员只需浏览最终表格，确认结果后填写比对结论即可。具体流程 如图1所示。1图1.自动比对软件操作流程图本实

9、验室现已完成仪器间比对、留样再测比对、特定样本收集、 及精密度评价的智能化设置，未来会继续开拓准确度、携带污染及 多项式线性评价的智能化提升。智能化在分析系统的方法学性能评价中的应用，由软件规范性 能评价流程，数据全程溯源、简化了人员手工操作及干预，提升了 比对的高效性、规范性和溯源性，降低实际工作的难度，是真正有 助于方法学性能评价落在实处推广应用的有利工具。二、基于WeStgard 6 Sigma理论智能化质控数据分析在当前临床生化实验室室内质控中，大部分实验室仍然沿用传 统westgard多规则的质控评价方式，但这种评价体系存在不同性 能检测项目沿用同一评价标准、评价规则选取不够客观等种

10、种问题。2000年Nevalainen等第一次将工业生产中的6 sigma理论引 入检验医学，使用。尺度描述了临床试验时检验过程中的质量，总 结了美国病理家协会(College of American Pathologists, CAP) 的质量探索(Q-Probe)计划的重要质量指标的性能3。从此以后， 检验界逐渐加大了对于6 sigma理论的研究和探讨。时至今日，6 sigma理论已可以深入评价质量控制环节的方方面面。当其应用于 分析项目的质控数据分析时，可以依据检测项目的允许总误差(TEa)、偏倚(Bias)和变异系数(CV)计算出对应的。值，。 值的水平即可预测分析质量，根据。值选择该

11、项目所对应的质控定 制个数、质控频率和质控规则，从而实现有理有据的个体化质控管 理模式4。但在实际临床工作中，对每个项目的。值进行定期规范的评价, 需引入较多计算参数，且计算过程较繁琐，故目前大多质控软件难 以完全实现不同检测项目的个体化质控规则设置，更多的时候6 sigma质控数据分析是作为科研或者单次评价体系使用。目前此方面应用范围较广的软件平台主要为国家卫健委临床 检验中心官方网站中的6 sigma计算软件，但该软件的使用首先需 要用户先人工梳理各项计算参数，录入参数后得到项目对应的。值, 而不同。值所对应不同质控规则还需要在各实验室质控软件中人工设置。这一过程仍涉及大量的人工干预，其便

12、利性及实时性不足, 且未能将参数采集、数据计算、。值分析至最终项目质控规则的个 体化设置等过程融合贯穿。实际工作中亟需真正实现全程处理自动 化智能化的软件平台。借助于智能化平台，可以根据设置周期实时提取计算参数，包 括但不限于不同项目偏倚(Bias)和变异系数(CV),监控靶值和 变异系数(CV)的变化趋势，计算。值，根据。值的不同水平自动 修正项目室内质控规则，并对所有评价项目性能做出整体分析几轮, 明确急需提升检测质量的项目，将监控重点合理化分配。另外，还 可以实现对于检测项目的。值实时监控，对于。值的变化设定警告 限和控制限，工作人员能够清晰的从智能化平台了解到。值的变化 趋势，对于。值

13、和室内质控变化趋势进行分析，达到预警的目的， 工作人员得以在失控出现前提前干预纠正。三、质量指标(quality indicator, QI)的智能化统计分析质量指标(quality indicator, QI)是质量管理(quality management, QM)工作中有效的量化型评估指标，是对一组内在特 征满足要求的程度的度量5 o它不但可监测和评价检验全过程中 各个关键步骤的性能满足要求程度，同时还可监测实验室QM中的 非检验过程6。ISO 15189:20125指出实验室应建立质量指标体 系对检验全过程差错进行定量评估，通过与质量规范进行比较来帮 助实验室改进服务质量，达到质量目标

14、。国外许多国家已经建立了 Ql项目，包括澳大利亚7、英国8、巴西等国家。截止2015年,我国卫健委也颁布了 15项临床检验专业医疗质量控制指标6。因此，利用好Ql是进行质量管理的直接有效的手段。在目前大多数临床实验室中，QI的数据采集及统计大多使用手 工记录或LIS统计报表再进行人工数据统计分析6,因其过程繁 琐耗时及人力资源的限制，阻碍了 QI的应用及实时监控质量管理 体系。要破解此难题，在现在自动化的基础上，引入大数据人工智 能分析的手段势在必行。要做到QI智能化分析的第一步，实验室应立足于医院信息化 系统(hospital information systerm, HIS)、实验室信息化

15、系 统(IabOratOry information systerm, LIS)和全实验室自动化 系统(TLA)的中间体软件，打造数据联合共享的信息化平台，实现 患者信息(包括性别、年龄、诊断、治疗及辅助检查等信息)与样 本信息(包括各个时间节点、各环节处理人、样本状态、检测结果 等)的全方位结合，这种畅通无阻的联合平台不光能实现Ql的自 动化统计，也是后文所提到的患者数据分析及自动审核的基础。目前国内部分实验室已经实现通过信息系统统计部分QI,然而, 之后的数据分析仍需人工处理，对于数据分析人员能力要求较高， 且整体工作较为繁琐耗时。因此，要实现QI的智能化分析，需在 自动统计Ql的基础上，

16、基于历史数据，对各项Ql指标设置控制限 及趋势分析，并通过人工智能大数据的学习，既有全面的统计分析 结论，也有个体化的反馈意见，真正做到以QI作为提升质量管理 的有效手段。具体操作流程以下述两个指标举例说明。1.以标本在“实验室内周转时间”此项QI为例。本实验室智 能软件关于此指标的分析逻辑如下：首先，智能化统计平台在整体 数据分析中可以分析比较当前实验室内周转时间的中位数及95百 分位数是否合格，与既往数据生成趋势分析折线图，对于变化趋势 一目了然；其次，根据不同样本来源、种类、检测项目分类生成统 计报表，分析出哪一类型标本在此QI中需要提高；然后，分析此 类标本在实验室各个环节的耗时与预期是否相符，即可明确导致超 时的环节在哪里，根据实验室流程、仪器项目设置及人员安排可以 做出针对性调整，以达到精益化管理的目的。如图2所示。z f/实验室内圄转寸闻 L 将数倡按哈潭项目