自动化流水线在凝血实验室检测中的应用

发布时间:2021-09-07       作者:胡书生 任丽 孙亮       来源:临床实验室        浏览:1810       收藏: 0

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任丽,天津医科大学肿瘤医院检验科主任,博导,任中华医学会检验医学分会青年委员,天津市临床检验质控中心主任,天津市医师协会检验医师分会副主委,中国抗癌协会肿瘤临床检验与伴随诊断专业委员会常委等职。获天津市科学技术进步奖抗击新冠肺炎疫情特别奖一等奖,全国改善医疗服务先进典型个人,天津市卫生行业第一届岗位练兵技术比武比赛冠军。主编多部书籍,目前主持多项国家级及省部级课题,发表SCI文章几十余篇。研究领域:肿瘤免疫与代谢。

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胡书生,天津医科大学肿瘤医院检验科 主管技师。北京协和医院硕士研究生。研究方向:结直肠癌肝脏转移标志物临床应用。


检验的准确性及时效性是对临床实验室的重要要求也是实验室面临的巨大挑战。自动化流水线又称实验室自动化系统Laboratory Automation Systems(LAS),是指为实现临床实验室内某一个或几个检测系统的功能整合,而将不同的分析仪器与分析前和分析后的相关设备通过硬件和信息网络进行连接的相关设备整合体。自动化流水线的应用降低检验人员工作负荷减少了生物暴露的风险,同时缩短样本周转时间并可更有效执行检验质量控制。目前自动化流水线在血常规、生化及免疫实验室检验中应用较为广泛,而在凝血检测中未得到大规模普及。天津医科大学肿瘤医院检验科在国内率先建立大型凝血自动化检测流水线并在临床工作中进一步优化工作流程及软件设计以实现凝血自动化检测准确高效完成。

一、凝血流水线的基本组成

1. 硬件组成:硬件系统主要包含轨道传送模块(Track)、T-轨模块(T-Module)、进出样模块(Input/Output Module,IOM)、离心模块(Centrifuge Module,CM)、去盖模块(Decapper Module,DCM)、5台Sysmex CS-5100单机等(图1)。

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图1. Aptio凝血自动化流水线模式图

我院凝血检测中包含线下项目,为保证线下检测与线上检测互不干扰,两项检测同时进行,我们在轨道设计中创新性建立“T”型轨道,标本上线离心、去盖后不用经过检测模块可直接通过“T”型轨直接转至IOM。样本从IOM经过单机模块回到IOM距离为43米,线下样本如果从T-轨直接回到IOM距离为22.8米,这样分类样本可以节省20.2米的距离。每个样本底座carrier行进速度是0.175米/秒,所以增加T轨会使每个样本在每次流水线转运过程中节约115秒。

2. 软件组成:软件系统主要包括实验室信息系统(Laboratory Information System,LIS)、Aptio控制系统(Flexlab)、Atellica Data Manager,ADM和Data Management System,DMS。其中Atellica Data Manage(ADM)是用于分析仪和实验室自动化系统(LAS)的多系统数据管理器。它汇集了来自所连接分析仪的数据,以便在一个位置就能完成流水线控制、检测仪的操作控制及报告的审核,减少了设备操作的繁琐步骤,提高设备的易用性。

二、样本检测流程

我们科室凝血检测项目包含线上项目(PT、APTT、Fbg、TT、AT-Ⅲ、PC、Apl、FDP、Ⅷ因子)以及线下项目(DDi)。自动化流水线应用前,凝血检测的流程为前处理签收→人工分拣含DDi的样本→手工编号→手工核收工单→手工离心→手工去帽→多台分析仪间手工转运标本完成检测。操作流程极为费时费力同时易发生人为错误(见图2)。

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图2. 升级流水线前工作流程

升级为自动化流水线后,为保证TAT时间,同时理清线上线下检测环节。经过反复讨论和验证,制定出我科样本检测的新流程:将部分样本放进流水线进出样模块(IOM)进样通道;鉴于我科标本较量大并降低线上离心机负荷线下同步离心部分样本,再放入流水线进出样模块(IOM)的带帽已离心轨道,所有样本上线后自动核收、离心及去盖。不含线下项目的样本直接进入CS-5100分析仪检测,将含有D-dimer的样本分类至IOM指定D-dimer归类架上。线下完成测试后,再送入流水线进出样模块(IOM)的去帽已离心轨道,样本完成线上测试,最后所有样本IOM自动完成归档。

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图3. 升级流水线后工作流程

三、 样本检测流程优化

对于凝血实验室检测,CANS-CL43《医学实验室质量和能力认可准则在临床血液学检验领域的应用说明》中有明确要求,样本应在采集后4小时内检测。对于样本量巨大的医院保障样本在4个小时内完成测试是一项难题,并且我科凝血实验室检测还需面临门急诊样本TAT要求严格及血凝特殊项目多的挑战。针对上述问题我们对流水线进行多项优化。

1. 标本优先机制:我们联合LIS及Aptio软件进行系统编程,流水线自动识别门诊、急诊样本,设置门急诊样本优先上样程序,门急诊标本无需排队,优先分类、优先进样,同时采用流水线超时转急诊智能化功能保证TAT时间。

2. 设置Layout调整样本进样数量:Aptio流水线默认设置进入CS-5100侧轨的样本底座(Carrier)为9个常规位,我们在调试期间参照北京协和医院自动化流水线运行经验设置为6个常规位和3个急诊位,运行期间发现该设计方案存在样本超时等待的情况。通过反复测试我们将进入侧轨的装载器优化为3个常规位和3个急诊位,这样大大减少了标本在侧轨等待的时间,提高分析仪加样的效率,成功解决样本超时问题。

3. 优化分析仪测试项目分配:正如前面所述,我科凝血实验室检测特殊项目较多,如果按照常规的方式每台CS-5100项目分配都一致,那么会存在严重的单机检测堵塞的问题,极大地拖延TAT时间。因此,我们针对不同项目在CS-5100分析仪检测时间的差异,科学地在5台分析仪中分配相应的项目。经过对比检测效率显著提高。

表1. 项目分配优化前后CS-5100分析仪检测效率对比

分析仪

项目

优化前

项目

优化后

1号机

全项

37个样本/小时

APTT+Ⅷ

121个样本/小时

2号机

AT-Ⅲ+PC

57个样本/小时

AT-Ⅲ+PC

60个样本/小时

3号机

FDP+APL

95个样本/小时

FDP+APL

96个样本/小时

4号机

四项+Ⅷ

48个样本/小时

PT+TT+Fbg

64个样本/小时

5号机

四项+Ⅷ

48个样本/小时

PT+TT+Fbg

63个样本/小时

注:四项为PT、APTT、Fbg、TT

4. 优化线下检测项目流程:检验项目中存在线下平台检测,因此合理安排线下项目检测流程对于决定流水线效率至关重要。我们使用智能化线下分类这项功能,成功实现将样本全部上线后再通过IT编程进行D-dimer分类。更为关键的是,我们首次开创性地通过IOM模块自动将门诊和急诊样本分类到指定架子上,这样门急诊标本得以优先处理,线上线下项目同步检测,检测效率大大提高。与此同时相较于以往的人工分类,人力负担大为降低,工作效率大幅度地提高,并减少了人工挑选失误的风险。

5. 科学修正离心设置,降低生物感染的风险:根据《2019新型冠状病毒肺炎临床实验室生物安全防护专家共识》的要求,全自动流水线设备配套的离心机慎重使用以降低气溶胶传播的风险。我们调整了离心机模块的Deceleration Profile参数设置,延长样本离心后上线进入去帽模块的时间,降低气溶胶传播的几率。同时通过测试验证离心后样本符合凝血试验样本制备的条件,严格保证凝血试验质量控制,保证疫情期间流水线安全高效运行。

6. 流水线报警信息及解决方式:凝血流水线在实验室的应用还尚在初步探索过程中,同时我科为国内首家线上安装多台分析仪的大型流水线,因此在使用中会遇到不同的问题,而及时有效解决故障保障流水线的流畅使用。

(1)条码异常报警:报警名称:S0406 Unreadable Sample ID

故障现象:标本进入人工干预架。

故障原因:由于凝血样本管均为15×75mm规格,当样本条码较低或者模糊不清时,流水线的样本底座(Carrier)会遮挡部分条码造成条码异常报警。

解决方案:1,与部分临床科室沟通条码粘贴位置;2,在LIS端增加补打条码功能。

(2)样本架报警:报警名称:S0416 Output Rack Missing or Full

故障现象:标本进入人工干预架。

故障原因:操作人员提前将该架上分类完成的DDi样本取出准备线下检测时,IOM正将某样本加载到该分类架,造成软件分配和实际仪器情况存在矛盾。

解决方案:1,操作人员待分类架加满后取出;2,定期重启轨道会减少该报警出现次数。

(3)样本无工单:报警名称:SC016Overdue Incomplete Sample

故障现象:标本无法进入侧柜检测,进入人工干预架。

故障原因:由于LIS未签收或DMS未发送工单的原因引起,Aptio该条码下无对应的工单信息。

解决方案:lis重新传送或者DMS中找到该样本,且状态为Request时,将工单重新Send to Host,重新将样本推入即可。

(4)通讯报警:报警名称:S4380 Cummuncation Error during Sampling Request

故障现象:单机红色报警,侧轨样本无法正常进行加样。

故障原因:原因是加样申请时通讯超时(如人工前端放入多个样本,试剂缺失等)。

解决方案:Aptio上点击对应模块Recovery,释放侧轨标本并回到未完成架,Aptio上点击对应模块点击Reset后,单机模块自动恢复。

(5)加样失败报警:报警名称:S3160 Sampling not successful

故障现象:样本无法正常进行测试,标本进入人工干预架。

故障原因:由于样本有凝块或纤维蛋白丝等原因导致加样失败。

解决方案:在DMS上检查项目状态及修改后再次发送工单命令即可。

四、结论

随着检验分析技术的不断进步,实验室和临床检验仪器从过去半自动化分析到全自动化分析仪的逐步普及,工作模式从过去单台仪器的自动工作发展到目前流水线作业的全实验室自动化。自动化流水线应用之前我们科室的凝血检测流程较为繁琐,流程完全手工,工作人员人力负担较重外也存在极大的人工差错的风险。我们科室率先在全国建立加载多台分析仪的血凝检测流水线,从而将实验室工作人员从手工、分血、编号、离心等大量繁琐的工作中解放出来,让差错发生率较高的标本前处理阶段完全实现了自动化,实现了检验全过程的自动化、标准化,极大地减少了因手工操作造成的差错[1]。同时针对凝血实验室检测的项目多、线上线下多平台检测的特点,我们在流水线设计之初创新性地提出“T”型轨方案,线上线下标本分类检测流程顺畅,也为同行科室流水线方案提出一定示范和借鉴。自动化流水线的应用硬件的配置是基础,但发挥流水线的高效能个性化定制和软件优化也极为重要。为保证患者及时取得检诊报告,我科血凝报告TAT时间要求极为严格,因此我们优化LIS系统和流水线管理软件的智能化功能,保证门急诊标本优先上样检测。同时对流水线侧轨进样标本数量进行反复验证,大大减少了分析仪上标本堵塞的问题。而在分析仪项目分配中,我们摒弃了行业中普遍采用的所有流水线开放所有项目的方案,根据不同项目在分析仪中检测时间的不同,科学地将项目分配至不同的分析仪,充分发挥分析仪的检测能力,检测效率得到最大化提高。目前凝血自动化流水线在临床实验室的应用尚未普及,我们科室凝血流水线的成功使用验证流水线检测的可行性和高效性。在下一阶段我们将继续探索试剂管理、质量控制以及智能审核在流水线中的应用,最终提高凝血实验室检测的质量。建立新的自动化流水线对实验室是一个挑战,要使流水线发挥最大的效率,需要付出时间和努力对多个环节进行改造优化[2]。

参考文献

[1]郭广波, 胡仁智, 孙伟, 周爱娥, 陈忠余, 临床实验室自动化流水线的建立和应用体会. 检验医学与临床[J]. 2015, 12(12): 1814-1816

[2]夏良裕, 刘茜, 刘荔, 程歆琦, 丁金文, 张麟, 邱玲. 全实验室自动化系统的建立与流程改进. Labeled Immunoassays & Clin Med[J]. 2015, 22(11): 1178-1182




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