核酸團檢工作全過程自動化系統的設計與應用

肖永平，劉鈞玉，張劍

1.聯勤保障部隊第九七〇醫院 信息科，山東 煙臺 264002；2.陸軍第八十二集團軍醫院 信息科，河北 保定 071000

引言

根據國家新冠疫情防控的部署要求[1-2]，國家和各省市都出臺了重點場所和重點人群核酸檢測方案，方案要求醫院等人群密集、與患者接觸的單位，應定期進行全員核酸檢測[3-4]。目前，醫院工作人員核酸檢測大多采用手工方式，參檢人員手工登記、手工分組、試管標簽手工書寫，采樣信息也不能傳遞給實驗室信息系統（Laboratory Information System，LIS），這種手工作業方式導致工作效率低下，特別是采用“混采”等科學混樣檢測方式[5-8]時，容易出現錯采、漏采的情況，給核酸采樣工作帶來較多不便。因為手工方式無法將采樣信息自動傳遞給LIS，使實驗室核酸檢測和報告生成工作的效率低下，參檢人員的采樣信息報告也需手工統計。

國家衛生健康委《關于加強信息化支撐新型冠狀病毒感染的肺炎疫情防控工作的通知》[9]中要求相關單位發揮信息化在輔助疫情研判、創新診療模式、提升服務效率等方面的積極作用。部分核酸檢測信息系統已在核酸采樣工作中做到了部分信息化，但并未實現自動生成試管編碼或自動打印試管標簽的功能[10-12]。

結合常態化新冠疫情防控的要求、現有系統的不足以及核酸采樣工作中遇到的矛盾問題，本研究設計和開發一套將手機二維碼、醫院信息系統（Hospital Information System，HIS）、LIS等系統互聯的核酸檢測工作全過程自動化系統，在核酸采樣、信息傳遞、報告生成、報告打印和結果推送的整個過程中，實現信息化、自動化、智能化。

1 系統設計

1.1 軟件技術

系統計費時需連接醫院的“軍衛一號”數據庫，生成報告時連接LIS，考慮到系統通用性和可移植性，采用PowerBuilder編 程 工 具[13]和Sybase Adaptive Server Anywhere（ASA）數據庫進行開發。ASA是一個小的關系型數據庫管理系統（Relational Database Management System，RDBMS）[14]，該系統雖小，但具備了RDBMS所有的基本要素，如日志、一致性等。ASA部署簡單（如果不需計費功能可做單機版部署），實現核酸檢測收費和傳遞采樣信息給LIS等功能時，系統可鏈接到醫院的HIS和LIS[15-16]。

在系統中分別新建profile語句，并設置不同的data source、userID、password，實現與HIS、LIS的鏈接。采集的人員基本信息存儲在ASA數據庫的表Pats_master_info中，并以門診號作為主鍵進行查詢和管理。

系統鏈接到HIS的代碼如下所示：

SQLCA.DBMS=“O84 Oracle8/8i (8.x.4+)”

SQLCA.LogPass=“XXX”

SQLCA.ServerName=“hiserver”

SQLCA.LogId=“XXX”

SQLCA.DBParm=“DisableUnicode=1”

Connect Using SQLCA;

1.2 硬件與運行安全

系統的硬件包括掃碼儀、電腦、條碼打印機等，每個采樣點需配備一套上述設備。系統在醫院內網中運行，其與外網及銀聯專線的數據交互基于醫院已建好的網絡安全體系，無須額外建設。

1.3 系統流程

核酸采樣點一般在室外空氣流通的區域部署，根據網絡情況和實際應用場景，系統開發成單機版和網絡版兩個版本，單機版的人員基本信息和參檢信息可導出，每次采樣結束后，將各采樣點的采樣數據在系統中進行匯總即可，計費工作可聯網后批量進行；網絡版連接到醫院HIS中，可實時計費。人員基本信息、采樣信息等存儲在一個網絡數據庫中，實現各終端的信息共享，應用更方便。

系統在ASA數據庫中預先存儲所有參檢人員的基本信息，包括門診號、姓名、單位、身份證號以及其他個人信息；采樣時，參檢人員用手機在掃碼儀上掃讀手機中的二維碼（門診號），系統根據讀出來的門診號，鏈接到HIS中，自動開具核酸檢測化驗單、自動寫入費用信息，系統自動分配組號（試管號），并累計已掃讀人數，當達到預設的每組人數時（如每試管5人混合采樣），重新分配新的組號，并將組號信息、每組中的個人信息記錄在采樣信息表中。

每組采樣人數已滿時，系統自動打印試管標簽，工作人員將標簽貼在試管上，按標簽上的姓名逐人呼叫、核對被采樣人員，避免錯采、漏采，確保采樣的準確性。系統采用單機版運行時，每個采樣點（或每個采樣窗口）完成采樣任務后，將系統中的數據導出并集中到管理者系統上，在系統中完成采樣信息的匯總，形成完整的采樣信息報告，連同所有試管一并送至檢驗科或管理部門，檢驗科的LIS自動接收包含門診號、姓名、身份證號等信息的采樣信息，完成檢驗后，生成檢驗報告。采樣信息表發送至管理部門以核定采樣人數。

人員采樣信息自動匯總，LIS可直接提取HIS中采樣人員的計費信息，無須手動導入，具體的業務流程如圖1所示。

圖1 系統業務流程圖

2 數據庫表設計

ASA數據庫中有若干表，主要的表為Pats_master_info和Samp_info，前者存儲人員基本信息，后者存儲每批次的核酸檢測信息，系統根據手機二維碼讀掃，識別門診號Patient_id，從Pats_master_info中獲得個人信息。批次號、組號、采樣時間等信息記錄在表Samp_info中，見表1～2。

表1 Pats_master_info表結構

表2 Samp_info表結構

3 模塊設計

核酸團檢工作全過程自動化系統由人員管理、自動計費、自動分組、自動打印標簽、數據管理、采樣點管理6個模塊組成，系統模塊設計如圖2所示。

圖2 系統架構及功能模塊設計圖

3.1 人員管理模塊

3.1.1 門診號管理

門診號管理模塊是系統的基礎，門診號具有唯一性，能夠根據門診號區分每個參檢人員。門診號可以是按一定算法設定的數值，也可以是身份證號，在系統設計時，直接采用了參檢人員在我院互聯網醫院平臺注冊時，系統自動分配的門診號，這樣就保證了以門診號為主鍵，與醫院HIS、LIS中相關表的數據互通，核酸檢驗報告也可以根據門診號在互聯網醫院中查看。如沒有互聯網醫院，可直接采用HIS中生成的門診號或人工分配門診號。

3.1.2 人員信息管理

人員信息包括門診號、姓名、性別、年齡、身份、單位、電話及身份證號等基礎信息，人員信息在數據庫表Pats_master_info中保存。人員信息管理模塊設置了方便靈活的功能，包括批量人員導入、單個人員添加、人員信息維護等功能，可以將參檢單位所有人員的相關信息，按系統要求的格式填寫在Excel表格中，在系統中一次性導入。當有單個人員需添加到系統中時，可以在人員添加功能中錄入，人員調動、離職時可以將人員信息調整或刪除。

3.2 自動計費模塊

自動計費模塊在掃讀二維碼時實現自動開單、自動計費，這種模式適應于費用掛賬模式，記為應收款項，定期核酸團檢對個人來說一般都是免費的，設計此項功能的目的在于完善整個核酸檢測流程，同時使核酸檢驗試劑的消耗有據可查。掃碼時，系統首先判斷該門診號在當天是否重復檢測，如果是首次檢測，則在HIS中寫入核酸檢測開單信息，在門診發票主記錄和門診費用明細中寫入應收費用。

3.3 自動分組模塊

自動分組是系統設計的核心，檢測時，每個人將手機中的二維碼在掃碼儀上掃讀后，系統會記錄每一個門診號（參檢人員）的信息，自動為其分配組號并對掃讀人數進行累計，以5混采模式為例，當滿5人時，重新分配新的組號。如采樣點A的第一個組為A001，第一個掃讀人員的組號為A001-01，當掃讀人數達到5人、組號為A001-05時，系統新分配組號A002，以此類推，可確定每一個參檢人員的組號，即試管號。每人每天只采1次核酸，當手機重復掃讀時，系統會判斷當日該參檢人員的掃讀次數，將重復掃讀的次數過濾掉。圖3是自動分組功能界面圖，上欄是當前組號的掃讀信息，當掃讀人員滿5人時，上欄信息清空，在下欄中顯示已掃讀完畢的人員分組情況等信息。

圖3 系統自動分組功能圖

3.4 自動打印標簽模塊

標簽打印模塊用來打印試管標簽，當系統判斷掃碼儀掃讀人數達到設定數量時（如5混采模式），自動打印試管標簽，包括每個參檢人員的門診號、姓名、單位等，自動打印后，工作人員把標簽貼在試管上。該標簽是試管內樣本信息的唯一標簽，如試管內的標本檢測結果為陰性，根據門診號、姓名等采樣信息，LIS打印管內5人的檢測報告，無須打印每個參檢者的LIS檢驗標簽。試管標簽樣本如圖4所示。

3.5 數據管理模塊

3.5.1 數據導出

數據導出模塊將每個采樣點的數據導出，這些數據記錄著參檢人員在該采樣點的采樣信息，所有的采樣點都以Excel文件或文本文件的方式導出數據，而后進行上報、匯總或備份。采樣信息導出功能圖如圖5所示。

圖5 采樣信息表導出功能圖

3.5.2 數據匯總

每個采樣點的數據集中到一起，在系統中依次導入全部數據文件，對數據進行匯總，系統對所有導入的數據條目進行累加，形成最終的數據報表，包括組號、采樣時間和個人基本信息等。網絡版的數據都寫入數據庫的表Samp_info中并自動匯總，匯總后自動發送給LIS，LIS根據檢驗結果和采樣信息生成檢驗報告。單機版的數據匯總后提交給檢驗科，檢驗科將其中的門診號、姓名、身份證號等信息導入到LIS中，為生成個人核酸檢測報告做準備。

3.5.3 數據備份

每個采樣點可以單獨備份數據，也可以備份匯總后的數據，防止數據丟失或損壞。

3.6 采樣點管理模塊

因大量人員的核酸采樣不可能在一個窗口完成，當設置多個采樣點時，需在系統中給各采樣點單獨命名，這樣在系統中就能區分各采樣點工作時分配的組號，如A001、B001等。

4 系統應用效果

系統于2021年3月上線運行，針對使用系統方式和手工方式的每個環節，各采集了120人次的各環節用時數據，采用SPSS 22.0軟件進行統計學分析，計量數據用±s表示，組間比較采用t檢驗，統計系統方式組與手工方式組的登記用時、分組用時、生成標簽用時、生成采樣報表用時，比較顯示系統方式組比手工方式組各環節用時明顯減少，差異有統計學意義（P＜0.05），見表3。

表3 系統方式組與手工方-式組各環節用時比較（n=120，±s，s）

表3 系統方式組與手工方-式組各環節用時比較（n=120，±s，s）

組別 登記用時分組用時生成標簽用時生成采樣報表用時 總用時系統方式 0.54±0.03 0.53±0.04 1.28±0.21 2.36±0.35 4.71±0.42手工方式 15.82±1.76 2.35±0.42 4.92±0.55 19.74±1.23 42.83±1.96 t值 60.87 25.53 37.46 87.28 132.75 P值 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001

對45名工作人員在系統設計合理性、試管標簽方便性、核酸采樣快捷性、查看報告便捷性、工作效率提高性等方面進行調查評分和分析，評分標準為：很好5分，較好3分，一般1分。通過分析可以看出，系統方式組得分明顯高于手工方式組，且差異具有統計學意義（P＜0.05），見表4。

表4 系統方式與手工方-式的使用效果評分比較（n=45，±s，分）

表4 系統方式與手工方-式的使用效果評分比較（n=45，±s，分）

項目 系統設計合理性試管標簽方便性核酸采樣快捷性查看報告便捷性工作效率提高性系統方式 4.82±0.12 4.78±0.24 4.43±0.35 4.56±0.17 4.96±0.15手工方式 1.52±1.24 1.38±1.08 1.65±1.26 1.75±1.19 1.75±1.35 t值 4.752 8.628 8.628 7.693 8.416 P值 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001

醫院和諸多保障體系單位的核酸團檢均使用了該系統，2021年3—12月期間已完成10萬余人次的檢測任務。每批次核酸團檢人數越多，系統體現的工作效率越高。手工作業方式平均每小時可完成110人的采樣量，系統部署后，通過優化流程，平均每小時可完成200人的采樣量，工作效率提高了82%。參檢人員排隊并依次掃碼后，流水式的作業方式既降低了交叉感染的風險，也減少了現場工作人員的配置，在核酸檢測和疫情防控工作中發揮著重要的作用。系統上線前后每小時采樣人數對比圖如圖6所示。

圖6 系統上線前后每小時采樣人數對比圖

5 討論與總結

本文以定期做全員核酸檢測的單位需求為基礎，采用PowerBuilder和ASA數據庫設計和開發了核酸團檢工作全過程自動化系統，實現了核酸檢測從登記、收費、采樣、實驗室檢驗、報告生成、手機查看檢驗結果等全流程的智能化和自動化。諸多信息化系統在核酸檢測中體現出信息技術的優勢，提高了核酸檢測工作的效率，但并未實現全流程的信息化，特別是混合采樣時沒有實現自動分組和自動打印條碼功能[17-18]。本研究開發的系統將核酸檢測的每個環節都納入信息化管理，系統的應用降低了交叉感染的可能，提高了采樣工作的效率。采樣信息的自動傳遞也使檢驗科生成核酸報告的效率成倍增長。

該系統有以下特點和創新性：

（1）對參檢人員來說，掃讀一次二維碼即可，全程無任何接觸，降低了交叉感染的可能性。系統運行前，參檢人員需在紙質登記本中依次手工登記，不僅繁瑣而且存在交叉感染的可能。系統運行后，參檢人員持手機無接觸掃碼即可完成登記。依托互聯網醫院系統，個人檢驗報告可在手機上隨時查看。

（2）對工作人員來說，自動分組、自動打印標簽、自動數據匯總和導出等功能，大大減輕了工作量。采樣工作人員不再需要人工分組、手工寫試管標簽，采樣時只需按照試管標簽呼點姓名，確認后采樣，杜絕錯采、漏采的可能性。數據的匯總和導出可方便地完成采樣信息統計，采樣效率和準確性大大提高。

（3）對檢驗科人員來說，每個試管的組號、姓名、單位等信息一目了然，采樣信息導入LIS后，按姓名和門診號生成核酸檢驗報告并打印，也可以在互聯網醫院中查詢檢驗報告。以往的試管信息都是手寫，無法與LIS對接，LIS生成核酸報告時，需手工輸入每個參檢人員的信息，工作量大、效率低。本研究開發的系統可將采樣信息自動傳遞給LIS，檢驗科的工作效率提升了數倍。

（4）對管理人員來說，通過采樣信息報告，能清晰地了解每次核酸采樣工作的詳細情況，掌握未采集人員名單，及時通知本人，做到“應檢盡檢”。

系統的不足之處在于參檢人員的基本信息需提前錄入，增加了管理人員的工作量，也未與區域和國家的疫情防控信息系統自動對接，檢驗信息上傳未實現自動化。下一步應與國家的人員信息核驗系統對接，根據身份證獲取參檢人員信息，將參檢人員信息自動保存到數據庫中，以減少錄入參檢人員信息的工作量。將系統與區域或國家疫情防控信息系統自動對接，核酸檢驗結果不僅手機可見，也可以自動上傳至區域或國家平臺，使核酸檢驗報告得到更廣泛的應用，在疫情防控工作中繼續發揮重要作用。