臨床微生物實驗室信息化管理系統(tǒng)設(shè)計與二維條形碼的應用

孫 晴， 葉方敏， 盛慧明， 徐偉紅

（上海市同仁醫(yī)院，上海 200336）

實驗室信息管理系統(tǒng)（laboratory information system，LIS）作為醫(yī)院信息系統(tǒng)（hospital information system，HIS）的重要組成部分，近年來發(fā)展迅速。臨床微生物實驗室在檢驗科有其特殊性：手工與自動化設(shè)備并存、標本種類多樣、某些檢驗項目需要連續(xù)多天處理，存在標本處理后的信息累加、更新、存儲、提取和傳遞等多個難點，使得微生物檢驗流程在實現(xiàn)無紙化方面十分困難[1]。目前，二維條形碼技術(shù)在醫(yī)療設(shè)備管理、藥品管理、病案管理等方面已有不少實踐應用，但在臨床實驗室管理中的應用鮮有文獻報道[2-5]。

由于臨床感染性疾病診治、耐藥菌感染管理控制、抗菌藥物管理對于微生物檢驗的要求不斷提高，使得微生物檢驗報告在時效性、準確性、溯源性等方面都必須得到進一步完善、發(fā)展。為適應臨床微生物實驗室發(fā)展的實際需求，上海市同仁醫(yī)院檢驗科于2015年開始自行開發(fā)微生物LIS，由檢驗科工作人員提出設(shè)計方案及思路，信息科LIS系統(tǒng)工程師提供技術(shù)支持：以 Microsoft Visual Studio 2010開發(fā)工具編制，采用二維條形碼技術(shù)實現(xiàn)無紙化，利用檢驗結(jié)果回報時間統(tǒng)計查詢模塊優(yōu)化流程，此信息管理系統(tǒng)依托LIS而又獨立存在。

1 材料和方法

1.1 系統(tǒng)運行環(huán)境

1.1.1 工作站硬件 計算機采用Inter Celeron、2 G內(nèi)存、100 G硬盤或以上配置， 配備DS-1700II+打印機及斑馬430 t二維條形碼打印機。軟件部分操作系統(tǒng)采用Windows XP或Windows 7。

1.1.2 服務器配置 H3CB390刀片服務器，96 G內(nèi)存，2 T硬盤，網(wǎng)卡為集成4端口千兆以太網(wǎng)，操作系統(tǒng)為Windows 2012 Server Enterprise R2。硬件的網(wǎng)絡(luò)配置采用的是接入-匯聚-核心的結(jié)構(gòu)層次，將檢驗信息系統(tǒng)置于光纖網(wǎng)絡(luò)中，通過光纖卡與華為5600 SAN存儲交換機相連接，實現(xiàn)交換機與存儲之間的連接[6]。應用軟件采用匯堃檢驗信息管理系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫為Microsoft SQL server 2012。

1.1.3 檢驗科設(shè)備的聯(lián)機 科室設(shè)備均配置RS-232串口通訊接口與工作站串口連接，通過配置通訊端口、波特率、奇偶校驗方式、通訊控制字符等，實時接收儀器檢驗數(shù)據(jù)[7]。

1.2 設(shè)計和應用

1.2.1 功能模塊基本組成 檢驗管理模塊包括基礎(chǔ)管理、采樣管理、配送管理、樣本管理、查詢統(tǒng)計、字典管理、系統(tǒng)管理七大子模塊。執(zhí)行相關(guān)檢驗項目的采樣、運輸、簽收、檢驗操作流程、報告管理、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、系統(tǒng)維護等命令。其中，查詢統(tǒng)計模塊中新增了檢驗結(jié)果回報時間統(tǒng)計查詢。

1.2.2 一維條形碼和二維條形碼 選用的二維條形碼碼制為QR Code，簡稱QR碼[2]。考慮到檢驗科其他組室具有雙向通信功能的設(shè)備的自動化條碼識別仍為一維條形碼的模式，為協(xié)調(diào)全院樣本條形碼送檢情況，避免混淆，采用一維條形碼與二維條形碼相結(jié)合的模式。護士臺掃描樣本容器上的一維條形碼可同時錄入數(shù)條不同的醫(yī)囑信息，微生物實驗室在收到樣本后通過掃描一維條形碼生成與醫(yī)囑信息相對應的多條二維條形碼。

在微生物檢驗中因為檢驗周期的不同，各種培養(yǎng)、涂片及手工項目差別很大。檢驗結(jié)果既有當日發(fā)出，也有培養(yǎng)時間長、需連續(xù)記錄檢驗過程后再發(fā)出的報告。因此，在樣本編號的設(shè)定中就要有所區(qū)分。樣本接收入組時系統(tǒng)可自動生成1個連續(xù)編號，且對應1個唯一的二維條形碼。如：2017- TXP- 789，前綴設(shè)定為年份2017，中間以檢驗項目關(guān)鍵詞的拼音首字母表示（TXP表示痰液細菌培養(yǎng)），末尾789為每年1月1日由1號起至此項目送檢入組的第789號樣本。此自動編號設(shè)置方式可避免樣本號碼重復和手工編號出錯，也可直觀反映檢驗項目。另外，此二維條形碼即為原一維條形碼的子條碼，可解決1個樣本可能需要完成多個不同醫(yī)囑項目的問題。見圖1。

圖1 二維條形碼頁面解讀

1.2.3 樣本管理 微生物檢驗，尤其是細菌培養(yǎng)中，一般常規(guī)采用手工紙質(zhì)原始記錄單來記錄培養(yǎng)及各種操作情況。新系統(tǒng)在樣本入組生成相應二維條形碼的同時，可根據(jù)檢驗項目自動生成不同的電子版原始記錄單。記錄單內(nèi)容包括：樣本種類、編號、姓名、性別、年齡、住院號、科別、床號、采樣時間、接收時間等信息。系統(tǒng)根據(jù)檢驗項目自動勾選相應的培養(yǎng)基、培養(yǎng)條件。不同培養(yǎng)基填寫欄目包括菌落形態(tài)數(shù)量、常見生化反應、藥物敏感性試驗結(jié)果、最終培養(yǎng)結(jié)果以及操作人等內(nèi)容，可詳細記錄整個檢驗過程。原始記錄單上每次的修改均記錄修改人、修改時間、修改內(nèi)容等信息。

1.2.4 報告審核管理 采用分級審核權(quán)限制度，低年資工作人員操作的檢驗結(jié)果必須由高年資工作人員審核后方可發(fā)布。已審核報告如發(fā)現(xiàn)結(jié)果有誤，只有指定權(quán)限人員在與臨床溝通后方能修改審核報告。為避免未到報告時限誤審核操作，系統(tǒng)設(shè)定最早審核時間。此外，還增加臨近報告期限未審核提示、過期報告未審核提示功能。

1.2.5 標準化流程管理 引入檢驗結(jié)果回報時間統(tǒng)計查詢模塊。通過對HIS以及LIS管理模塊中現(xiàn)有的醫(yī)囑時間、采樣時間、運輸接收時間、樣本檢測及審核時間等數(shù)據(jù)的分析，獲得各類樣本的檢驗結(jié)果回報時間。

1.2.6 危急值及院內(nèi)感染管理 臨床微生物檢驗結(jié)果、微生物危急值報告、多重耐藥菌結(jié)果等均可通過LIS發(fā)送到臨床。危急值報警、多重耐藥菌結(jié)果在護士臺電腦工作站增設(shè)彈窗提示。

1.2.7 耐藥數(shù)據(jù)的管理 可以完成臨床科室所需的各種陽性率、耐藥率等數(shù)據(jù)的分析統(tǒng)計工作，并以常用格式導出數(shù)據(jù)，便于臨床分析。

1.3 規(guī)范化操作流程

1.3.1 樣本采集 采集樣本后，工作人員掃描容器上的一維條形碼錄入醫(yī)囑及患者信息。此時自動生成樣本采集時間。

1.3.2 樣本簽收 樣本送達檢驗科進行核對簽收，通過掃描樣本條形碼獲取樣本基本信息及所屬小組信息，此時生成樣本簽收時間。

1.3.3 樣本入組與處理 樣本被分揀至微生物組時由工作人員將條形碼掃描入組，此時生成樣本入組時間。并可根據(jù)此一維條形碼中原有醫(yī)囑信息，自動生成相應數(shù)量的樣本基本信息（原始記錄單），并打印出二維條形碼。工作人員將其粘貼在需接種的培養(yǎng)基表面或載玻片末端。

1.3.4 原始數(shù)據(jù)錄入 掃描粘貼在培養(yǎng)基或載玻片上的二維條形碼，即可獲取樣本的基本信息。可在電子原始記錄單中輸入在不同培養(yǎng)基、培養(yǎng)環(huán)境下生成的菌落形態(tài)、菌落數(shù)量以及手工生化反應、儀器鑒定所需卡片等基本信息。

1.3.5 鑒定與藥物敏感性試驗 全自動細菌鑒定儀的鑒定及藥物敏感性試驗結(jié)果自動傳送至LIS，如有補充的藥物敏感性試驗結(jié)果也可輸入至根據(jù)細菌種類不同事先設(shè)置好的手工藥物敏感性試驗報告模版中，并根據(jù)藥物敏感性試驗折點判斷標準自動生成耐藥、敏感、中介的報告。

2 結(jié)果

（1）無紙化的全流程記錄以及二維條形碼技術(shù)，有效降低了條碼掃描差錯率并避免了手工記錄繁瑣、易出錯的問題。護士臺只需掃描1個一維條形碼，送至微生物實驗室后根據(jù)其中包含的醫(yī)囑條數(shù)再生成相應數(shù)量的不同的二維條形碼（面積為2.2 cm×2.4 cm，適合粘貼于載玻片末端），每條二維條形碼均含有對應的醫(yī)囑檢驗項目信息以及此患者所有相關(guān)信息，并可溯源至原一維條形碼。 二維條形碼因其面積相對較小，對培養(yǎng)皿上菌落及溶血等情況判讀的影響降至最低，盡可能保證了檢驗質(zhì)量。紙質(zhì)條碼上除含有二維條形碼圖像外，還打印有原一維條形碼數(shù)字列、日期、患者姓名、檢驗項目，方便條碼粘貼后的核對，無需時時打開電腦。這些措施也提高了微生物實驗室工作人員的工作效率和工作滿意度。

（2）檢驗結(jié)果回報時間統(tǒng)計查詢模塊通過對醫(yī)囑傳遞、樣本采集、運輸過程以及實驗室樣本接收、檢測、審核報告等各個時間節(jié)點進行分析，可提前發(fā)現(xiàn)延時樣本及原因[8]。我們采取了督促病區(qū)采樣后及時送檢，規(guī)定實驗室收到樣本后立即簽收、檢測樣本，及時報告結(jié)果、審核發(fā)布等措施，提高了效率，有效縮短了檢驗結(jié)果回報時間，使多數(shù)微生物檢驗項目的總報告及時率＞90%。報告分級審核權(quán)限制度以及報告時間預警管理功能的設(shè)計，避免了報告誤審、漏審，有效地服務于檢驗結(jié)果回報時間統(tǒng)計查詢模塊。

（3）危急值及院內(nèi)感染控制預警報告平臺可在實驗室發(fā)布信息后，在臨床工作站彈出危急值或多重耐藥菌的提示對話框，護士點擊確認后自動記錄并確認接收時間、接收人姓名及工號。危急值報告設(shè)定為10 min內(nèi)如無人確認，微生物檢驗平臺即跳出反饋提示，由檢驗科人員電話聯(lián)系臨床確認并在電腦中登記信息。預警報告平臺的設(shè)計使得危急值報告發(fā)布確認及時率由原來的84.5%和提升到目前的97.8%，明顯減少了各種在人工傳達、登記等方面的臨床聯(lián)系工作。同時，多重耐藥菌結(jié)果也借此平臺同步發(fā)送，便于院內(nèi)感染控制管理科對全院臨床科室實施及時、有效的監(jiān)督管理。簡化后的報告結(jié)果發(fā)布流程，時效性增強，滿足了臨床對于感染性疾病的及時診治、抗菌藥物管理、耐藥菌管理控制等多方面的需求。

（4）微生物LIS開發(fā)前后，我們分別對臨床醫(yī)護人員進行電子問卷調(diào)查，共計回收157份，其中臨床醫(yī)生對報告單及危急值反饋及時率的滿意度分別提高了3.54%和15.6%，臨床護士對于報告結(jié)果處理流程優(yōu)化滿意度提高了18.5%。微生物實驗室內(nèi)部也對開發(fā)前后1年的工作情況進行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)原日常工作中因?qū)嶒炇夜ぷ魅藛T人為操作因素，如掃描條形碼、樣本傳遞、人工核對信息、報告審核等方面發(fā)生的差錯率由原來的0.67%下降至目前的0.11%，改善幅度達到83.58%。

3 討論

標準化、智能化、精細化是數(shù)字化檢驗管理平臺建設(shè)的方向，臨床實驗室的工作流程應以樣本流向為核心。為了完善微生物信息化平臺建設(shè)，醫(yī)院檢驗科微生物專業(yè)人員在信息科HIS工程師的參與下，基本實現(xiàn)了微生物檢驗全流程信息化、無紙化管理，改變了微生物檢驗原有的手工操作流程，減少了差錯率，有效提高了檢驗質(zhì)量。首次引入的二維條形碼技術(shù)以及檢驗結(jié)果回報時間統(tǒng)計查詢模塊，對于實現(xiàn)標準化、可溯源的樣本工作流程、實行實時且全面的信息管理起到了至關(guān)重要的作用。

條形碼傳統(tǒng)譯碼需通過條形碼識讀設(shè)備進行，一維條形碼只能在橫向位置表示大約20位的字母或數(shù)字信息，僅起到標識作用，而不具備描述功能，使用時需依賴后臺數(shù)據(jù)庫的支持[4]，稍有損毀就不能正確讀碼。二維條形碼是以在平面（二維方向上）規(guī)律分布的黑白色幾何圖形來記錄信息，其信息容量大、編碼范圍廣，可表示漢字及圖像等多種信息。此次采用的QR碼是一種矩陣式二維條形碼，具有超高速、全方位識讀特性，糾錯能力強，其四級糾錯能力的最高級H級可糾錯約30%的數(shù)據(jù)碼，擁有高變形識讀能力，可全方位360°識讀，解決諸如粘貼在試管、血培養(yǎng)瓶等曲面培養(yǎng)容器表面的光學變形、基底彎曲等情況的識讀問題[3-4]。

檢驗結(jié)果回報時間的及時性是影響檢驗質(zhì)量的重要因素，常被作為質(zhì)量持續(xù)改進的觀察指標。追溯延誤檢驗結(jié)果回報時間的原因，設(shè)計出優(yōu)化方案，才能不斷改進科室質(zhì)量管理。信息化的報告流程改變了臨床檢驗結(jié)果報告以及危急值、多重耐藥菌的傳統(tǒng)報告方式，明顯縮短了臨床響應、干預的時間，也減輕了手工記錄的低效率，避免了口頭報告轉(zhuǎn)述造成錯誤的隱患，對于臨床診療工作和院內(nèi)感染控制提供了快速有效的支持。

總之，數(shù)字化檢驗信息系統(tǒng)對于提高臨床檢驗工作的效率和檢驗報告的準確性意義重大[6]。二維條形碼技術(shù)的使用在提高工作效率、改進質(zhì)量管理以及保證數(shù)據(jù)安全性方面有其獨特優(yōu)勢，可將臨床實驗室管理水平推向新的高度。