智能配藥機器人在臨床藥物配制中的應用研究進展

張文忠，季 紅，王 寧，孫康明，徐真真，李 靜

1.山東中醫(yī)藥大學護理學院，山東 250014；2.山東第一醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院（山東省千佛山醫(yī)院）

藥物的使用是住院病人在接受治療過程中的重要治療手段，藥物的正確使用與病人的健康安全息息相關。目前，用藥錯誤（medication error，ME）在醫(yī)院中仍然是普遍存在的問題[1]，研究顯示，在美國，嚴重的用藥錯誤每年造成7 000 例病人死亡，至少150 萬人受傷[2]。臨床藥物在作用到病人之前，要經(jīng)過開醫(yī)囑、配藥和藥物施用等過程，其中每個環(huán)節(jié)都存在著用藥錯誤的風險[3-4]。雖然靜脈藥物配制中心（pharmacy intravenous admixture services,PIVAS）的出現(xiàn)在一定程度上使得臨床藥物配制更加集中、快捷，但仍然是人工配制藥物，用藥錯誤現(xiàn)象依然存在[5]。隨著人工智能以各種形式不斷地應用于醫(yī)療領域，在臨床藥物配制中，智能配藥機器人的出現(xiàn)提高了藥物制劑的配制質量和工作效率，有效降低了用藥錯誤的發(fā)生率，積極發(fā)展先進的機器配藥技術和創(chuàng)新的管理模式成了醫(yī)院臨床藥物配制的新趨勢[6-7]。本研究旨在對智能配藥機器人在臨床藥物配制中的應用研究進行綜述，為我國不斷開發(fā)現(xiàn)代臨床配藥技術以及智能配藥機器人的臨床應用提供參考。

1 智能配藥機器人的工作流程及類型

智能配藥機器人是一種可以代替人工進行自動配藥的機器設備，由于其技術復雜，目前研究機構成功研發(fā)并投入醫(yī)院使用的配藥機器人數(shù)量很少[8]?，F(xiàn)有的智能配藥機器人主要在潔凈、安全的工作場所（如PIVAS）內進行靜脈液體的配制。研究表明，配藥機器人通常需要具備西林瓶和安瓿瓶的瓶蓋剝離與破壞、掃碼識別藥物、藥瓶的消毒殺菌、液體的抽取與注射、藥物稱量、藥粉與液體的混合溶解、藥液向貯存容器中傳輸和故障報警等功能，具備這些功能以后，智能配藥機器人就可以自動按規(guī)定的劑量提取西林瓶或安瓿瓶中的藥物，并將提取出的藥物進行稱量檢驗，然后注入液體袋中溶解、混合，最終配制成病人所需要的液體藥物[9]。

國外配藥機器人的類型大體分為針對有毒藥物與普通藥物調配的全自動配藥機器人和半自動配藥機器人[10]。目前國際上比較先進的靜脈配藥機器人有美國For Health 公司的IntelliFill i.v.、加拿大Intelligent Hospital Systems公司的Robotic IV Automation（RIVA）以及意大利Health Robotics公司的Cytocare與i.v.Station等。APOTECAunit 是目前國際上應用較為廣泛的配藥機器人，它的安全性得到了國際社會的廣泛認可[11]。國內對配藥機器人的研究起步相對于國外較晚，現(xiàn)在的國內市場上主要有能同時對安瓿瓶和西林瓶藥物調控的多功能配藥機器人和只能調配單一藥物的臺式配藥機器人，此外，國內中草藥的自動配藥系統(tǒng)[12]也得到了開發(fā)，但目前僅用于商業(yè)的藥物提取，未大量應用于臨床。

2 智能配藥機器人在臨床藥物配制中的優(yōu)勢

2.1 降低藥物配制的錯誤頻率

調查顯示，藥物的配制錯誤在整個用藥錯誤中約占40%，嚴重威脅了病人的生命安全[13]。但隨著智能配藥機器人引入臨床，有效降低了藥物配制錯誤的頻率[14]。研究顯示，使用智能配藥機器人配制臨床靜脈藥物，與傳統(tǒng)手工配制相比，平均每1 000 次模擬中可以預防5 420 次用藥錯誤，每年可節(jié)省約29 萬美元[15]。在西班牙的1 所醫(yī)院應用智能配藥機器人后調查發(fā)現(xiàn)，在醫(yī)院用藥過程中總的用藥錯誤由12.06%下降到6.15%，用藥儲存階段的誤差由4.27% 減少到0.36%，配藥、給藥過程中的差錯由22.52% 減少到5.46%[16]。Batson 等[17]研究發(fā)現(xiàn)，與人工配制靜脈藥物相比，經(jīng)配藥機器人的自動化混配技術所得到的靜脈藥物劑量更加準確，劑量誤差更少。Terkola 等[18]通過一項大規(guī)模、多中心的回顧性研究發(fā)現(xiàn)，智能配藥機器人的藥物重量分析系統(tǒng)可以檢測到傳統(tǒng)人工配制方法測量不到的劑量錯誤，可以防止接受抗癌治療的病人被注射錯誤劑量的抗腫瘤藥物，進一步避免了抗癌病人因用藥錯誤而出現(xiàn)藥物毒性反應或不良的治療效果。智能配藥機器人的掃碼識別系統(tǒng)、藥物稱量以及故障報警3 項功能有效提高了臨床靜脈注射藥物的準確性，其檢測錯誤制劑的能力是普通人工檢測的74倍[19]。智能配藥機器人與傳統(tǒng)人工配藥相比可以有效降低藥物配制的錯誤頻率，具有更好的準確度和精確度，能夠保障病人的用藥安全。

2.2 減少藥物殘留量

減少藥物的殘留量可以防止藥液的浪費，在一定程度上節(jié)省科室藥物費用的支出。陳文等[20]研究顯示，配藥機器人組與人工配制組相比，可以有效降低安瓿瓶內藥物殘留量，人工配制由于任務量較大，配制人員過于追求效率，存在藥物殘留量較大的問題。金珠[21]研究表明，配藥機器人的精準抽吸可以有效降低藥物殘留量，智能配藥機器人抽取后的安瓿瓶內藥物殘留量低于醫(yī)護人員抽取后的藥物殘留量。一項臨床實踐發(fā)現(xiàn)，經(jīng)配藥機器人抽取后的輸液袋內幾乎檢測不到藥物的殘留，而人工抽取后二分之一的輸液袋內存在藥物殘留[22]。然而，有的研究顯示出與以上結論相反的結果，一項對比智能靜脈配藥機器人配制藥物與手工配制藥物效果的研究顯示，手工抽吸藥物的殘留量低于配藥機器人，由于配藥機器人的注射器是垂直固定的，無法像人工配藥時可以傾斜藥瓶進行抽吸，所以導致配藥機器人抽吸的藥物殘留量較高[23]?？梢钥闯觯o脈配藥機器人在進行藥物抽吸時，所產(chǎn)生的藥物殘留效果并不相同，可能是由于不同研究使用的智能配藥機器人的類型并不一致，未來還需進一步對比不同種類的配藥機器人與人工配制降低藥物殘留量的效果。

2.3 提高藥物配制的工作效率，降低醫(yī)護人員的勞動強度

在醫(yī)院中，醫(yī)護人員每天三分之一的時間用于藥物管理[24]，耗費了醫(yī)護人員大量的時間和精力，智能配藥機器人的出現(xiàn)改變了這一現(xiàn)象。研究顯示，醫(yī)院使用自動化配藥機器人后，提高了藥劑師在配藥過程中的參與度，直接提高了藥物配制的效率，間接減少了醫(yī)護人員的工作量并提高了病人的護理質量[25]。Tsao等[26]研究顯示，智能配藥機器人的使用減少了護理人員參與藥物管理的時間，護士用于清點藥物的時間從每周5.04 h 減少到每周0.36 h，護士參與藥物的相關工作時間比例從10.2%下降到5.6%，與病人互動的時間比例從20.0%增加到28.6%，護士與病人交流的時間變長，也相對提高了護理質量，減輕了護士藥物管理的時間和精力。Teng 等[27]研究發(fā)現(xiàn)，與手工配制靜脈藥物相比，智能配藥機器人配制藥物的平均制備時間減少了約3 h，具有更高的效率。此外，智能配藥機器人的使用受到了護理人員的好評，在PIVAS 工作的護士人工配藥的平均時間為每天4～5 h，但長期重復推針動作的頻率和強度容易引起手關節(jié)的勞損和變形，配藥機器人的引入很好地解決了這個問題，工作人員只需要安裝注射器，并將滅菌輸液袋和小瓶固定在機器上，由機器人自動配制藥物[28]，顯著降低了醫(yī)護人員的勞動強度。

2.4 降低醫(yī)護人員針刺傷的風險

研究顯示，中國每年約有380 萬例急性受傷發(fā)生在醫(yī)院環(huán)境中的醫(yī)護人員中，其中63.0%是由針頭引起的[29]。醫(yī)護人員是針刺傷的高危人群[30]，而配藥機器人的出現(xiàn)可以降低醫(yī)護人員針刺傷的風險。在操作配藥機器人時，配藥人員只需要安裝注射器、輸液袋和藥物，接下來的整個配藥過程由機器人操作和部署，代替護士用手推拉針的操作，配藥人員將不再接觸注射器和藥物，避免了被針頭刺傷的風險[28]。金唐慧等[31]研究發(fā)現(xiàn)，醫(yī)護人員人工配藥平均每半年有6 次針刺傷的經(jīng)歷，而采用配藥機器人后沒有發(fā)生意外刺傷操作人員手部的現(xiàn)象。王奕江等[32]研究顯示，護士人工配制組發(fā)生安瓿劃傷、注射器刺傷的比例分別為13.33%、6.67%，而智能配藥機器人組護士沒有發(fā)生安瓿劃傷、注射器刺傷。可以看出，智能配藥機器人可以降低醫(yī)護人員針刺傷的風險，對護士的職業(yè)安全起到一定的保護作用。

2.5 降低藥物制劑對醫(yī)護人員產(chǎn)生藥物侵害的風險

醫(yī)護人員在手動藥物配制過程中存在藥液飛濺、氣霧泄漏等一系列安全隱患，對醫(yī)護人員的健康產(chǎn)生損害[23]。近年來，通過國際社會不斷驗證得出的一份機器人實踐指南中指出，使用配藥機器人可以最大限度減少醫(yī)護人員對高危藥物的接觸，降低潛在的藥物侵害風險[33]。趙燕[34]研究發(fā)現(xiàn)，護士在配制化療藥物過程中，有害物質會以氣溶膠的形式通過呼吸道和皮膚進入醫(yī)護人員的體內，對人體造成傷害，而應用配藥機器人后，護士與藥液完全隔離開來，為護士的職業(yè)安全提供了有效的保護，也降低了醫(yī)院感染的風險。一項腫瘤科護士對智能靜脈配藥機器人使用體驗的質性研究顯示，護士對使用配藥機器人進行藥物配制所帶來的職業(yè)防護有強烈的體驗，護士們認為，由于在密閉的空間內進行腫瘤藥物的配制，用機器人沖配藥物時有自己的空氣通道潔凈系統(tǒng)，而且是一個密閉負壓的環(huán)境，所以比生物安全柜更安全、潔凈，而護士本身不與化療藥物接觸，有效防止了化療藥物對自己的侵害風險[35]。目前，智能配藥機器人的自動配藥系統(tǒng)已經(jīng)成為化療生產(chǎn)單元安全性改進的一部分[36]，使用智能配藥機器人配制一些高危藥物時，藥物與醫(yī)護人員處于相互隔離的狀態(tài)，有效防止了醫(yī)護人員被高危藥物侵害的危險。

3 智能配藥機器人存在的不足

3.1 存在藥物交叉污染和細菌污染的風險

藥物的交叉污染是藥物配制中的主要問題，特別是在長期給藥的醫(yī)院中這種現(xiàn)象尤為突出[37]。有研究表明，智能配藥機器人配藥與手工配藥相比，機器人所配制過的輸液袋中的交叉污染率低于手工配制，并且一些智能配藥機器人符合醫(yī)院藥房和整個制藥行業(yè)對于無菌處理的要求[38-39]。但仍有研究指出，醫(yī)院中的智能配藥機器人在配制藥物時，存在著藥物與藥物之間交叉污染的風險，具體表現(xiàn)為在PIVAS 工作的配藥機器人通過吸管和吸盤進行藥物的吸取、轉移時，雖然每次轉移藥物后，工作人員都對吸取裝置進行清潔處理，但是吸管和吸盤被大量重復使用，并且在配制藥物時，操作人員通常不考慮前一種藥劑類型是否與本次藥物發(fā)生配伍禁忌，因而存在藥物交叉污染風險[40]。Sessink 等[41]研究顯示，配藥機器人配藥結束后，雖然經(jīng)過工作人員清潔處理，但仍然在機器人上檢測到殘留藥物，說明清潔處理并不是100%有效的，可能會產(chǎn)生藥物交叉污染的風險。Ferro 等[42]在研究配藥機器人的藥物交叉污染測定時發(fā)現(xiàn)，使用智能配藥機器人配藥時，固體片劑藥物產(chǎn)生的磨損會導致藥物殘留，進一步可能會產(chǎn)生藥物交叉污染的風險，威脅病人的用藥安全。此外，一項調查研究證實，在美國的Wake Forest Baptist 醫(yī)學中心發(fā)生了一起智能配藥機器人以及機器人生產(chǎn)的藥品受到細菌污染的事件，在制備靜脈藥物的配藥機器人的常規(guī)質量測試中，多種培養(yǎng)物蠟樣芽孢桿菌呈陽性，事件造成了醫(yī)院和病人巨大的損失[43]。因此，智能靜脈配藥機器人仍然存在藥物交叉污染和細菌污染的風險，一旦配藥機器人產(chǎn)生藥物交叉污染或細菌污染，醫(yī)院造成的經(jīng)濟損失和病人遭受的藥物安全威脅難以預計。

3.2 普及難度高，技術仍不夠完善

雖然隨著科技的不斷進步，智能配藥機器人有關技術、管理、監(jiān)管和臨床問題在指南和法規(guī)中得到了一定程度的解決[44]，但現(xiàn)有的配藥機器人普及率仍然很低，技術也不夠完善。一項調查醫(yī)院藥房配藥實踐的研究顯示，用于化療藥物配制的機器人數(shù)量仍然很少，在接受調查的醫(yī)院中，只有0.1%的醫(yī)院使用了智能配藥機器人進行化療藥物的配制[45]。在全球范圍內，醫(yī)院藥房實施智能配藥裝置進行化療藥物配制的比例仍然較少[46]。另外，現(xiàn)在生產(chǎn)的藥品和靜脈液體的規(guī)格并沒有與靜脈配藥機器人的操作規(guī)格相適配，包裝材料、標簽和藥瓶尺寸的變化導致機器人配制藥物的低效率[33]。不同生產(chǎn)廠商生產(chǎn)的藥物袋或藥物瓶尺寸不同，使得機器人混配系統(tǒng)在可以處理的小瓶尺寸方面受到限制，如果藥物容器的尺寸不符合機器人可以操控的規(guī)格，那么就會影響機器人配藥的操作進程。Nurgat 等[47]調查發(fā)現(xiàn)，相對于藥物的手動配制過程，配藥機器人一旦藥物配制失敗，那么就會導致大量的藥物浪費，在臨床實施方面存在著配藥機器人停機導致的配藥工作流程中斷、機械故障（如機器人手臂夾緊故障）、難以獲得某些藥物的重量分析數(shù)據(jù)以及需要重新校準設備以接受與制造商規(guī)范不符的靜脈注射袋、注射器和藥瓶等問題。綜上所述，配藥機器人的臨床應用仍然沒有普及化，現(xiàn)有的智能配藥機器人的技術并不完備且存在著不成熟的方面。

4 建議與啟示

面對智能配藥機器人的不足，應采取有效措施改變這一狀況。首先，采用正確的清潔方法，建立統(tǒng)一的配藥機器人清潔標準。在配藥機器人的清潔工作中，配藥前清潔、兩種藥物配制間隔的清潔以及配藥后的清潔尤為重要。研究證實，丙戊酸標準溶液、0.2%NaOH 乙醇溶液、0.23%異丙醇十二烷基硫酸鈉（SDS-2P）溶液、0.5%次氯酸鈉溶液和0.1%苯扎氯銨溶液用于配藥機器人清潔工作具有良好的效果[48-49]。另外，不同國家的配藥機器人的清潔標準不同，常用的配藥機器人清潔標準有ISO 14644-1，ISO 13408 和EU GMP 標準，但很多國家并沒有建立起專門的配藥機器人清潔標準制度，可能為配藥機器人的配藥過程帶來污染風險，建立統(tǒng)一的配藥機器人清潔標準可以對配藥機器人的清潔程度進行有效監(jiān)管，預防此類風險的發(fā)生。其次，統(tǒng)一標準化流程，包括各種藥物容器的大小、尺寸統(tǒng)一和機器人配藥流程的統(tǒng)一，以提升智能配藥機器人的配制效率。最后，應加大科研的投入力度，不斷完善配藥機器人可能出現(xiàn)的技術問題，使配藥機器人更加智能化、臨床化，增強保護醫(yī)護人員職業(yè)安全與病人生命安全的能力。

智能配藥機器人在我國的臨床應用時間較短，未來還有較大的提升空間和應用前景。醫(yī)院相關部門、科研機構以及生產(chǎn)配藥機器人的廠商應根據(jù)各臨床專家共識，統(tǒng)一智能配藥機器人行業(yè)的各種生產(chǎn)標準。國家和醫(yī)院也應對配藥機器人的應用標準制定相關的政策和規(guī)定，規(guī)范智能配藥機器人的工作環(huán)境標準、配藥流程規(guī)范、消毒標準及操作標準等，不斷完善智能配藥機器人在臨床藥物配制中的應用規(guī)范。

5 小結

隨著技術的不斷發(fā)展，智能配藥機器人在臨床藥物配制中所展現(xiàn)的各種優(yōu)勢也會越明顯。對于病人而言，智能配藥機器人可以增加病人的用藥安全，保障病人的生命健康。對于醫(yī)護人員而言，智能配藥機器人可以保護醫(yī)護人員的職業(yè)安全，降低醫(yī)護人員的工作強度，提升護理質量。對于醫(yī)院來說，智能配藥機器人可以降低用藥錯誤的發(fā)生率，減少不必要的醫(yī)患糾紛，降低人力資源的壓力。然而，智能配藥機器人的不足卻同樣使醫(yī)院也會承擔巨大的風險，甚至造成一定的經(jīng)濟損失。目前，國內對于智能配藥機器人的臨床研究仍然較少，對于智能配藥技術的開發(fā)性研究也相對缺乏，未來需要進一步檢驗智能配藥機器人的臨床藥物配制效果，完善智能配藥技術，以期促進現(xiàn)代臨床藥物配制技術的發(fā)展。