CLSI 臨床實驗室自動化標準概述

付亞文，杜玉珍，高 鋒

（上海交通大學附屬第六人民醫(yī)院醫(yī)學檢驗科，上海 200233）

隨著檢測技術、機械制造技術、信息技術的不斷進步，臨床實驗室的自動化程度越來越高，已從過去的純手工方式發(fā)展到半自動化、全自動化分析檢測，工作模式也從過去單臺儀器的自動化發(fā)展到目前的流水線式全實驗室自動化。全實驗室自動化亦被稱為實驗室自動化系統(tǒng)（laboratory automation system，LAS），是指將臨床實驗室相同類別的儀器或互不相關的自動化儀器串聯(lián)起來，并將各種分析儀器與分析前處理設備、分析中處理設備及分析后處理設備，通過自動化輸送軌道和信息網(wǎng)絡相連接，構成流水線作業(yè)的組合，實現(xiàn)對樣本的自動分揀、輸送、處理、分析和存儲[1-3]。LAS的概念最早在20世紀80年代由日本的Masahide博士提出[2]，經過多年的發(fā)展和實踐，日趨成熟。LAS的實施，可提升臨床實驗室管理水平、提高工作效率、降低錯誤率、減少采血量、縮短報告時間、降低對急診檢驗的需求及實驗室生物安全風險等[4-7]，是醫(yī)學實驗室發(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商，兼容性較好，但整體的檢測性能往往會受到影響。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效率和品質的重要因素，需要進行技術的規(guī)范。1999—2005年，美國臨床實驗室標準化協(xié)會（the Clinical and Laboratory Standards Institute，CLSI）發(fā)布了若干臨床實驗室自動化標準，包括對樣本容器及樣本容器架的要求、條形碼使用與識別的規(guī)則、LAS的通信協(xié)議、LAS操作系統(tǒng)的要求、機電接口的標準化等。本文對CLSI關于臨床醫(yī)學實驗室自動化的標準文件進行介紹和解讀，為我國臨床醫(yī)學實驗室全自動化建設提供參考。

1 CLSI臨床實驗室自動化標準概述

CLSI發(fā)布了關于LAS的整套標準。盡管最初的5項標準于2000年就已發(fā)布，目前大體上仍然適用，僅其中部分標準已被修訂，以適應實際工作中的LAS。AUTO01-A是關于收集和處理樣本（如血液和尿液）的樣本容器和樣本容器架的設計和制造標準；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)范自動化操作系統(tǒng)應該具有的功能，如顯示樣本位置、試劑供應情況以及警告和警報等，并可用于評估操作系統(tǒng)的性能[1]；AUTO05-A可為實驗室檢測儀器、樣本處理設備以及自動化軌道系統(tǒng)之間機電接口的標準化提供指導；AUTO10-A用于規(guī)范設計自動審核系統(tǒng)，使自動審核能獨立于任何自動化系統(tǒng)。

2 CLSI臨床實驗室自動化標準介紹

2.1 樣本容器及樣本容器架（AUTO01-A）[9]

LAS使用的容器材質應為玻璃或塑料，與臨床實驗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設計，帶有倒角底部的平底管在規(guī)定的偏差范圍內是允許的。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果回報整個流程中患者信息的唯一標識，流水線上出現(xiàn)的最常見的問題就是條形碼的識別問題[10]，不合格的條形碼會導致樣本無法被識別，需要多掃幾次甚至手工輸入號碼，或者需要手動編號上機，大大阻礙了流水線的效率，延長了報告時間，且人工編號可能導致出錯，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)范的內容包括：條形碼標簽的特性（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）、標簽放置的允許偏差、條形碼攜帶的信息等[11]。

條形碼標簽粘貼位置的要求：（1）標簽位置應與樣本管的中軸線垂直，偏差角度允許范圍在±7.5%內；（2）標簽應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）建議標簽最多不超過3個（包括制造商的標簽），但實際情況是使用4個標簽很常見。

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

條形碼標簽的信息內容應包括患者姓名、患者標識、樣本編號、日期和優(yōu)先級（急診、常規(guī)、加急等）。隨著醫(yī)療設施的整合，大型的自動化實驗室可能接受多個醫(yī)療單位的樣本，條形碼中所包含的信息內容應能防止一臺計算機發(fā)出的樣本號可能與另一臺計算機發(fā)出的樣本號發(fā)生沖突，使條形碼在不同的自動化系統(tǒng)中均能被識別[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標準為LAS、實驗室信息系統(tǒng)（laboratory information system，LIS）、自動化儀器設備之間的通信提供了標準，用于促進自動化儀器、LAS和其他信息系統(tǒng)之間準確、及時的數(shù)據(jù)和信息交換[13]，其采用功能控制模型作為實驗室自動化信息的架構。圖1是根據(jù)AUTO03-A2標準復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標準涉及LAS過程控制組件之間復雜的相互作用，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、質量控制和其他相關特征基本數(shù)據(jù)的統(tǒng)一方式。這些標準便于制造商對LAS進行狀態(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、支持實驗室自動化操作的警告和警報）的標準[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化系統(tǒng)中移動時的狀態(tài)，包括樣本的檢測狀態(tài)、完整性和位置信息，由自動化系統(tǒng)中相關組件或設備組成（如儀器或樣本處理設備、自動化組件、手動輸入等）。

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

2.4.3 LAS的QC功能（1）識別并傳輸QC結果；（2）動態(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）關閉或繞過儀器和樣本處理裝置內不相關的模塊或通道，以響應QC故障；（5）確定在儀器或樣本處理裝置修復后需要重新分析哪些樣本，或者是否因為QC失敗而采取了其他糾正措施。

2.4.4 LAS操作軟件的技術要求 LAS操作軟件應該能夠讀取樣本的條形碼以獲取LIS關于樣本種類以及擬檢測項目等信息，由此可以決定在自動化系統(tǒng)中檢測樣本所要進行的程序以及應該遵循的方法。LAS操作系統(tǒng)應該能達到如下技術要求：（1）依據(jù)檢測項目計算吸樣的次數(shù)以及每份樣本檢測所需的適當樣本體積；（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，存儲于特定位置，并能在復查時自動召回該樣本；（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）樣本完整性檢測應該是自動化的，監(jiān)測樣本的質和量，并基于規(guī)則作出合理判斷；（6）能夠進行檢測項目報告時間的估算；（7）保存完整、實時的維護記錄，并有一定保存期限，根據(jù)命令提供；（8）具有工作量統(tǒng)計分析的功能；（9）進行工作量的評估，隨時檢查工作量，通過工作站、儀器、樣本處理設備或LAS提供工作流程的概述和基本生產力測量；（10）保留錯誤事件的列表，日志保存有規(guī)定的期限，具體保存時間的長短取決于實際需要和監(jiān)管的要求。

2.4.5 自動審核 大多數(shù)LAS的操作系統(tǒng)能夠進行“自動審核”，即在沒有人工干預的情況下靠臨床實驗室預先設定的自動審核規(guī)則來管理結果的發(fā)布。實驗室中間系統(tǒng)以及LIS應該包括基于規(guī)則的決策過程，該過程能夠將異常樣本標記出來供有資質的實驗室人員審核，同時自動檢索樣本進行復查、自動多步驟連鎖反應測試以及稀釋后測試等[15]。自動審核應能獨立于任何自動化系統(tǒng)完成，并能積極影響報告時間和質量。AUTO10-A提供了自動審核系統(tǒng)的標準[16]，我國目前也已制定自動審核的相關標準[17]。

2.5 機電接口的標準化

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備之間的最佳定位，以及與操作有關的安全和人體工程學問題[18]。LAS應該能夠做到以下幾點：（1）確定樣本容器底部與參考點的偏差，并將此信息傳達給儀器或樣本處理設備，以便選擇用于液位檢測的適當算法，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生；（2）與儀器和/或樣本處理設備通信，表明樣本可用于取樣、已完成取樣、已發(fā)出錯誤條件以及類似的狀態(tài)信息；（3）確認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。

標準執(zhí)行時需注意以下事項：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該按照“標準預防措施”進行處理；在運輸過程中，LAS應保護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；樣本定位和機電接口機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

隨著LAS的日漸成熟以及臨床實驗室樣本量的日益增多，越來越多的實驗室開始選擇LAS，在其設計、安裝過程中，了解各環(huán)節(jié)相關的技術規(guī)范有利于系統(tǒng)建設的高效實施及性能評估，促進臨床醫(yī)學全自動化實驗室的建設。