CLSI 臨床實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化標(biāo)準(zhǔn)概述

付亞文，杜玉珍，高 鋒

（上海交通大學(xué)附屬第六人民醫(yī)院醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)科，上海 200233）

隨著檢測技術(shù)、機(jī)械制造技術(shù)、信息技術(shù)的不斷進(jìn)步，臨床實(shí)驗(yàn)室的自動(dòng)化程度越來越高，已從過去的純手工方式發(fā)展到半自動(dòng)化、全自動(dòng)化分析檢測，工作模式也從過去單臺(tái)儀器的自動(dòng)化發(fā)展到目前的流水線式全實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化。全實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化亦被稱為實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化系統(tǒng)（laboratory automation system，LAS），是指將臨床實(shí)驗(yàn)室相同類別的儀器或互不相關(guān)的自動(dòng)化儀器串聯(lián)起來，并將各種分析儀器與分析前處理設(shè)備、分析中處理設(shè)備及分析后處理設(shè)備，通過自動(dòng)化輸送軌道和信息網(wǎng)絡(luò)相連接，構(gòu)成流水線作業(yè)的組合，實(shí)現(xiàn)對樣本的自動(dòng)分揀、輸送、處理、分析和存儲(chǔ)[1-3]。LAS的概念最早在20世紀(jì)80年代由日本的Masahide博士提出[2]，經(jīng)過多年的發(fā)展和實(shí)踐，日趨成熟。LAS的實(shí)施，可提升臨床實(shí)驗(yàn)室管理水平、提高工作效率、降低錯(cuò)誤率、減少采血量、縮短報(bào)告時(shí)間、降低對急診檢驗(yàn)的需求及實(shí)驗(yàn)室生物安全風(fēng)險(xiǎn)等[4-7]，是醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室發(fā)展的重要方向。

LAS在發(fā)展早期均為封閉性系統(tǒng)，即連接的檢測儀器均來自同一家供應(yīng)商，兼容性較好，但整體的檢測性能往往會(huì)受到影響。隨著開放性系統(tǒng)的逐漸增多[8]，開放性系統(tǒng)的兼容性成為影響LAS效率和品質(zhì)的重要因素，需要進(jìn)行技術(shù)的規(guī)范。1999—2005年，美國臨床實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)（the Clinical and Laboratory Standards Institute，CLSI）發(fā)布了若干臨床實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化標(biāo)準(zhǔn)，包括對樣本容器及樣本容器架的要求、條形碼使用與識(shí)別的規(guī)則、LAS的通信協(xié)議、LAS操作系統(tǒng)的要求、機(jī)電接口的標(biāo)準(zhǔn)化等。本文對CLSI關(guān)于臨床醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化的標(biāo)準(zhǔn)文件進(jìn)行介紹和解讀，為我國臨床醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室全自動(dòng)化建設(shè)提供參考。

1 CLSI臨床實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化標(biāo)準(zhǔn)概述

CLSI發(fā)布了關(guān)于LAS的整套標(biāo)準(zhǔn)。盡管最初的5項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)于2000年就已發(fā)布，目前大體上仍然適用，僅其中部分標(biāo)準(zhǔn)已被修訂，以適應(yīng)實(shí)際工作中的LAS。AUTO01-A是關(guān)于收集和處理樣本（如血液和尿液）的樣本容器和樣本容器架的設(shè)計(jì)和制造標(biāo)準(zhǔn)；AUTO02-A2用于規(guī)范樣本容器上線性條形碼的使用；AUTO07用于規(guī)范條形碼所包含的信息內(nèi)容；AUTO03-A2用于規(guī)范LAS與其他信息系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)和信息交換；AUTO04用于規(guī)范自動(dòng)化操作系統(tǒng)應(yīng)該具有的功能，如顯示樣本位置、試劑供應(yīng)情況以及警告和警報(bào)等，并可用于評估操作系統(tǒng)的性能[1]；AUTO05-A可為實(shí)驗(yàn)室檢測儀器、樣本處理設(shè)備以及自動(dòng)化軌道系統(tǒng)之間機(jī)電接口的標(biāo)準(zhǔn)化提供指導(dǎo)；AUTO10-A用于規(guī)范設(shè)計(jì)自動(dòng)審核系統(tǒng)，使自動(dòng)審核能獨(dú)立于任何自動(dòng)化系統(tǒng)。

2 CLSI臨床實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化標(biāo)準(zhǔn)介紹

2.1 樣本容器及樣本容器架（AUTO01-A）[9]

LAS使用的容器材質(zhì)應(yīng)為玻璃或塑料，與臨床實(shí)驗(yàn)室檢測樣本的收集和其他處理相兼容。容器外觀通常是圓底且?guī)w設(shè)計(jì)，帶有倒角底部的平底管在規(guī)定的偏差范圍內(nèi)是允許的。常用容器尺寸的規(guī)格為13 mm×75 mm、13 mm×100 mm、16 mm×75 mm和16 mm×100 mm。用于離心的容器應(yīng)能在縱軸上承受3000×g的最小重力加速度。對插入或取出容器所需的承受力量沒有規(guī)定。

樣本容器架應(yīng)可以容納常用規(guī)格的容器，托架的寬度為22 mm±0.2 mm。樣本容器架可分為多樣本架和單樣本架，對兩者也有不同的規(guī)定，如規(guī)定多樣本架的寬度為22 mm±0.2 mm，而對單樣本架的寬度未做要求。樣本容器架應(yīng)至少留出1面提供條形碼槽，托架以垂直角度承載樣本容器，樣本容器不得偏離托架中心超過1度。

2.2 樣本容器條形碼使用與制定（AUTO02-A2、AUTO07）

條形碼是樣本從申請檢測到結(jié)果回報(bào)整個(gè)流程中患者信息的唯一標(biāo)識(shí)，流水線上出現(xiàn)的最常見的問題就是條形碼的識(shí)別問題[10]，不合格的條形碼會(huì)導(dǎo)致樣本無法被識(shí)別，需要多掃幾次甚至手工輸入號碼，或者需要手動(dòng)編號上機(jī)，大大阻礙了流水線的效率，延長了報(bào)告時(shí)間，且人工編號可能導(dǎo)致出錯(cuò)，因此規(guī)范條形碼對于流水線的通暢非常重要。條形碼規(guī)范的內(nèi)容包括：條形碼標(biāo)簽的特性（尺寸、空白、字符數(shù)量、分辨率等）、掃描儀特性（掃描速率、焦距、掃描長度、符號解碼等）、標(biāo)簽放置的允許偏差、條形碼攜帶的信息等[11]。

條形碼標(biāo)簽粘貼位置的要求：（1）標(biāo)簽位置應(yīng)與樣本管的中軸線垂直，偏差角度允許范圍在±7.5%內(nèi)；（2）標(biāo)簽應(yīng)粘貼于樣本容器的邊緣或管帽下沿的管柱部分，距離管頂10 mm，管底9 mm；（3）建議標(biāo)簽最多不超過3個(gè)（包括制造商的標(biāo)簽），但實(shí)際情況是使用4個(gè)標(biāo)簽很常見。

條形碼標(biāo)簽粘貼質(zhì)量的要求：（1）條形碼標(biāo)簽必須有足夠的不透明度，以防止讀取到下層標(biāo)簽；（2）條形碼標(biāo)簽寬度應(yīng)比樣本管周長少5 mm，方便觀察樣本液面高度和樣本質(zhì)量；（3）條形碼標(biāo)簽黏合力應(yīng)當(dāng)足夠強(qiáng)，防止標(biāo)簽在分析前、分析中、分析后的常規(guī)處理及貯存的條件下脫落；（4）條形碼標(biāo)簽加上黏合劑的厚度應(yīng)＜0.09 mm；（5）所有條形碼標(biāo)簽和黏合劑的總厚度不能超過0.36 mm。

條形碼標(biāo)簽的信息內(nèi)容應(yīng)包括患者姓名、患者標(biāo)識(shí)、樣本編號、日期和優(yōu)先級（急診、常規(guī)、加急等）。隨著醫(yī)療設(shè)施的整合，大型的自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室可能接受多個(gè)醫(yī)療單位的樣本，條形碼中所包含的信息內(nèi)容應(yīng)能防止一臺(tái)計(jì)算機(jī)發(fā)出的樣本號可能與另一臺(tái)計(jì)算機(jī)發(fā)出的樣本號發(fā)生沖突，使條形碼在不同的自動(dòng)化系統(tǒng)中均能被識(shí)別[12]。

2.3 LAS的通信協(xié)議

LAS分為信息系統(tǒng)、操作系統(tǒng)、分析檢測儀器、樣本前/后處理系統(tǒng)以及樣本傳輸系統(tǒng)。AUTO03-A2標(biāo)準(zhǔn)為LAS、實(shí)驗(yàn)室信息系統(tǒng)（laboratory information system，LIS）、自動(dòng)化儀器設(shè)備之間的通信提供了標(biāo)準(zhǔn)，用于促進(jìn)自動(dòng)化儀器、LAS和其他信息系統(tǒng)之間準(zhǔn)確、及時(shí)的數(shù)據(jù)和信息交換[13]，其采用功能控制模型作為實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化信息的架構(gòu)。圖1是根據(jù)AUTO03-A2標(biāo)準(zhǔn)復(fù)制的信息交互功能控制模型，描述了LAS、LIS、樣本前/后處理器、樣本傳輸儀器以及分析檢測儀器之間的信息交互邏輯關(guān)系。

圖1 信息交互的功能控制模型

2.4 LAS操作系統(tǒng)的規(guī)范及要求

AUTO04-A標(biāo)準(zhǔn)涉及LAS過程控制組件之間復(fù)雜的相互作用，包括檢測儀器和樣本處理裝置、信息系統(tǒng)和其他組件，如樣本容器和容器架、對接系統(tǒng)、條形碼和患者樣本等。AUTO04-A描述了LAS各組件的狀態(tài)、位置、完整性、質(zhì)量控制和其他相關(guān)特征基本數(shù)據(jù)的統(tǒng)一方式。這些標(biāo)準(zhǔn)便于制造商對LAS進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測，為操作人員提供了顯示系統(tǒng)狀態(tài)信息（如樣本位置、試劑供應(yīng)、支持實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化操作的警告和警報(bào)）的標(biāo)準(zhǔn)[14]。

2.4.1 樣本狀態(tài)信息的傳遞 樣本狀態(tài)信息用于描述樣本在自動(dòng)化系統(tǒng)中移動(dòng)時(shí)的狀態(tài)，包括樣本的檢測狀態(tài)、完整性和位置信息，由自動(dòng)化系統(tǒng)中相關(guān)組件或設(shè)備組成（如儀器或樣本處理設(shè)備、自動(dòng)化組件、手動(dòng)輸入等）。

2.4.2 質(zhì)量控制（quality control，QC）自動(dòng)分析儀或LIS直接將原始QC數(shù)據(jù)輸入中央系統(tǒng)，系統(tǒng)識(shí)別QC信息，根據(jù)用戶定義的規(guī)則處理信息，將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的警告狀態(tài)，并向用戶清楚地顯示。

2.4.3 LAS的QC功能（1）識(shí)別并傳輸QC結(jié)果；（2）動(dòng)態(tài)通知LAS操作人員QC故障和某些類型的QC警告；（3）提供一系列選擇供操作人員選用；（4）關(guān)閉或繞過儀器和樣本處理裝置內(nèi)不相關(guān)的模塊或通道，以響應(yīng)QC故障；（5）確定在儀器或樣本處理裝置修復(fù)后需要重新分析哪些樣本，或者是否因?yàn)镼C失敗而采取了其他糾正措施。

2.4.4 LAS操作軟件的技術(shù)要求 LAS操作軟件應(yīng)該能夠讀取樣本的條形碼以獲取LIS關(guān)于樣本種類以及擬檢測項(xiàng)目等信息，由此可以決定在自動(dòng)化系統(tǒng)中檢測樣本所要進(jìn)行的程序以及應(yīng)該遵循的方法。LAS操作系統(tǒng)應(yīng)該能達(dá)到如下技術(shù)要求：（1）依據(jù)檢測項(xiàng)目計(jì)算吸樣的次數(shù)以及每份樣本檢測所需的適當(dāng)樣本體積；（2）吸樣并送至分析前樣本處理儀器，然后送至分析儀；（3）檢測后蓋帽，存儲(chǔ)于特定位置，并能在復(fù)查時(shí)自動(dòng)召回該樣本；（4）能夠監(jiān)測分析儀中試劑、耗材的狀態(tài)，以及檢測結(jié)果是否在控，并能在檢測無效的情況下向操作者發(fā)出警告；（5）樣本完整性檢測應(yīng)該是自動(dòng)化的，監(jiān)測樣本的質(zhì)和量，并基于規(guī)則作出合理判斷；（6）能夠進(jìn)行檢測項(xiàng)目報(bào)告時(shí)間的估算；（7）保存完整、實(shí)時(shí)的維護(hù)記錄，并有一定保存期限，根據(jù)命令提供；（8）具有工作量統(tǒng)計(jì)分析的功能；（9）進(jìn)行工作量的評估，隨時(shí)檢查工作量，通過工作站、儀器、樣本處理設(shè)備或LAS提供工作流程的概述和基本生產(chǎn)力測量；（10）保留錯(cuò)誤事件的列表，日志保存有規(guī)定的期限，具體保存時(shí)間的長短取決于實(shí)際需要和監(jiān)管的要求。

2.4.5 自動(dòng)審核 大多數(shù)LAS的操作系統(tǒng)能夠進(jìn)行“自動(dòng)審核”，即在沒有人工干預(yù)的情況下靠臨床實(shí)驗(yàn)室預(yù)先設(shè)定的自動(dòng)審核規(guī)則來管理結(jié)果的發(fā)布。實(shí)驗(yàn)室中間系統(tǒng)以及LIS應(yīng)該包括基于規(guī)則的決策過程，該過程能夠?qū)惓颖緲?biāo)記出來供有資質(zhì)的實(shí)驗(yàn)室人員審核，同時(shí)自動(dòng)檢索樣本進(jìn)行復(fù)查、自動(dòng)多步驟連鎖反應(yīng)測試以及稀釋后測試等[15]。自動(dòng)審核應(yīng)能獨(dú)立于任何自動(dòng)化系統(tǒng)完成，并能積極影響報(bào)告時(shí)間和質(zhì)量。AUTO10-A提供了自動(dòng)審核系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)[16]，我國目前也已制定自動(dòng)審核的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[17]。

2.5 機(jī)電接口的標(biāo)準(zhǔn)化

AUTO05-A主要解決的問題包括樣本容器、傳輸系統(tǒng)、檢測儀器以及樣本前后處理設(shè)備之間的最佳定位，以及與操作有關(guān)的安全和人體工程學(xué)問題[18]。LAS應(yīng)該能夠做到以下幾點(diǎn)：（1）確定樣本容器底部與參考點(diǎn)的偏差，并將此信息傳達(dá)給儀器或樣本處理設(shè)備，以便選擇用于液位檢測的適當(dāng)算法，以避免包括抽吸氣泡、過度潤濕探針或探針撞擊到樣本容器底部等誤差的產(chǎn)生；（2）與儀器和/或樣本處理設(shè)備通信，表明樣本可用于取樣、已完成取樣、已發(fā)出錯(cuò)誤條件以及類似的狀態(tài)信息；（3）確認(rèn)容器中的樣本容量充足，允許在將樣本容器遞送到儀器取樣之前為儀器編寫所有樣本檢測的程序。

標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行時(shí)需注意以下事項(xiàng)：由于通常不可能知道哪些樣本是具有傳染性的，因此所有的人體樣本都應(yīng)該按照“標(biāo)準(zhǔn)預(yù)防措施”進(jìn)行處理；在運(yùn)輸過程中，LAS應(yīng)保護(hù)樣本免受空氣中顆粒物的污染，并避免蒸發(fā)造成樣本分析物濃度的顯著改變；樣本定位和機(jī)電接口機(jī)制不可造成離心樣本的飛濺、霧化、氣泡形成、破裂或再混合。

3 小結(jié)

隨著LAS的日漸成熟以及臨床實(shí)驗(yàn)室樣本量的日益增多，越來越多的實(shí)驗(yàn)室開始選擇LAS，在其設(shè)計(jì)、安裝過程中，了解各環(huán)節(jié)相關(guān)的技術(shù)規(guī)范有利于系統(tǒng)建設(shè)的高效實(shí)施及性能評估，促進(jìn)臨床醫(yī)學(xué)全自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)。