基于射頻識別技術的檢驗標本全生命周期管理系統研發

徐宏忍，孟國艷，安婧，白敏鳳，尹利民（通信作者）

昆明市第一人民醫院 （云南昆明 650011）

目前，標本檢驗前的質量指標尚無有效的統計方法[1]。新型冠狀病毒感染疫情期間，檢驗科每日需處理大量檢驗標本，每一個標本均需掃碼交接，整個過程不僅費時、費力，且常出現數量不一致等問題。新型冠狀病毒核酸檢測有較強的時效性要求，如將時間浪費于標本交接，可導致最終的檢驗報告出具時間延遲，影響疫情防控。同時，檢驗科其他血液和體液標本也只能采用逐個掃碼交接，耗費時間長，且易出錯，導致部分急診樣本無法在第一時間上機檢測，可能延誤患者診療。鑒于此，本研究將射頻識別[2]（radio frequency identification，RFID）技術運用到檢驗標本管理中，結合現有的軟硬件建立檢驗標本的全生命周期管理系統，以期實現檢驗標本的全生命周期管理，提高醫務人員工作效率，保證檢驗質量和醫療安全。

1 基于RFID 的檢驗標本全生命周期管理系統概述

檢驗科參考目前成熟的標本交接系統，并融入RFID 識別功能，設計了基于RFID 技術的檢驗標本全生命周期管理系統。本系統依托院內現有的LIS系統，在數據庫中增加了部分字段，以實現檢驗標本的全生命周期管理。本系統通過在病區內設置標本采集完成區和交接區，在標本采集完成后與送出病區時，將標本放至采集完成區與交接區，布置在該區域的閱讀器自動閱讀區域內的檢驗標本標簽信息，通過數據接口把標本采集時間等信息錄入數據庫。檢驗科收到標本后，LIS 系統會記錄標本的上機檢測、審核、標本銷毀時間等信息，通過以上功能對檢驗標本的采集、送檢及檢驗科核收、檢測、銷毀等所有時間節點進場記錄，實現了對檢驗標本的全生命周期管理。

2 系統架構設計

系統的架構圖[3]如圖1 所示，可將系統分為感知層、網絡層、服務層和應用層。感知層的硬件主要包括UHF-168 長距桌面讀寫器和ZEBRA TC200J個人數字助手（PDA），該層的主要功能是識別RFID 標簽信息，通過網絡或藍牙將信息傳至接口計算機。接口計算機通過網絡層進行數據傳輸，網絡層的硬件主要包括樓層交換機和核心交換機。服務層的軟硬件主要包括Oracle 11g 數據庫軟件和數據庫服務器，數據通過網絡層傳輸至數據庫服務層，數據庫服務層提供數據存儲服務。應用層的軟硬件包括PowerBuilder 9.0 開發工具和ZEBRA ZT420 RFID 標簽打印機，基于感知層、網絡層和服務層實現數據采集、傳輸、存儲，系統的應用層實現標本的采集確認和交接功能、標本接收功能、標本銷毀功能。通過感知層、網絡層、服務層和應用層的功能實現檢驗標本全生命周期管理。本系統所用標簽為預制RFID 不干膠標簽，規格為60 mm×20 mm，可反復擦寫。RFID 標簽內容采用起始2 位識別碼+8 位流水號的編碼方式，即根據采血管種類的不同，分別設置不同的識別碼。考慮到打印的質量和效率，本系統配備了ZEBRA ZT420 RFID 打印機，其具有打印速度快、準確的特點，適合大規模打印場景。RFID 標簽的識別場景包括桌面式識別場景和個人數字助手（personal digital assistant，PDA）識別場景，桌面式識別場景主要是用于標本采集和送檢確認，而PDA 識別場景主要是用于標本批量核收。

圖1 系統架構圖

3 系統功能設計

根據科室現有的軟硬件條件，設計了檢驗標本處理流程[4]（圖2）。該流程中在門診標本檢驗前環節，可準確記錄標本的采集、送檢、核收及退回時間。住院標本分為血液標本和體液標本，病區護士需要先將樣本管和患者醫囑信息關聯。采集血液標本時，護理人員可使用PDA 掃描樣本試管條碼，記錄標本采集時間。采集體液標本時，一般是將樣本容器發放至患者，讓患者自行留取，這就導致無法準確記錄樣本采集時間。標本送檢多由護工逐樓層收取標本后，統一送至檢驗科進行核收。在此過程中，無法記錄標本送檢時間，影響時效性檢驗標本的檢驗結果。本研究結合RFID 技術特點，在病區設立標本采集區和標本交接區，并配置RFID 桌面式讀寫器，利用RFID 標簽識別碼實現標本數據和交接數據的采集。在數據庫增加字段，獲取數據后通過接口，以條碼號為主鍵將采集時間、采集地點、交接時間、交接地點，存入LIS 系統，和現有的LIS 系統構成檢驗標本全生命周期[5]管理系統。

圖2 檢驗標本處理流程圖

4 系統功能的應用與實施

4.1 標本采集確認和交接功能的應用與實施

在病區設立標本采集確認和交接區域，經過反復實地論證，標本柜宜置于護士站旁。護士站區域監控無死角覆蓋，通過定期視頻回顧，可通過PDCA 流程持續改進標本放置流程。通過流程優化，患者放標本時，值班護士可指導患者正確放置標本，避免標本丟失等問題。護士站已配備接入內網的電腦，系統所使用的桌面讀寫器采用USB 口傳輸數據，在內網電腦上安裝讀寫器操作軟件，該讀寫器軟件可實現自動讀取并將數據導出至指定文件夾。桌面讀寫器固定在標本柜的正下方，可實現高效地讀取區域[6]內的RFID 標簽信息。

考慮到簡單易用的原則，桌面讀寫器的軟件設計參考了目前流行的讀寫器軟件功能，以廠家提供的DEMO 為基礎，進行了客戶化改造，操作界面如圖3 所示，增加了采集確認、送檢登記、批量接收和標本銷毀功能[7]。該操作軟件安裝到護士站的內網電腦中，有新標本放至標本柜時只需選擇業務模式，點擊“開始盤存”按鈕，系統自動將盤存的標簽信息導出至指定文件夾，數據接口會把條碼號、讀取時間、業務模式、終端標號，存入數據庫。通過條碼號和業務模式進行邏輯判斷，決定數據是否需要存入，上述3 種業務模式均只需存入1 條數據，避免了數據冗余。

圖3 桌面式RFID 讀寫器軟件界面

4.2 標本接收功能的應用與實施

標本接收功能分為桌面式批量接收[8]和PDA批量接收模式。桌面式批量接收模式需要連接內網電腦，通過桌面式讀寫器實現。PDA 批量接收模式則是通過PDA 批量識別RFID 標簽，再將識別的標簽信息通過藍牙接收器傳輸[9]至標簽接收電腦，標簽接收電腦中的數據軟件會把條碼號、讀取時間、業務模式、終端標號存入數據庫。

4.3 標本銷毀功能的應用與實施

在檢驗科設置了標本銷毀箱[10]，在該箱的側方安裝桌面閱讀器，并在內網電腦中安裝桌面讀寫器操作軟件，選擇業務模式“標本銷毀”并點擊“開始盤存”按鈕，即可實現標本的銷毀登記功能。

5 應用效果

5.1 研究對象

選取2023 年1 月使用RFID 技術管理的1 000 支檢驗標本，和未使用RFID 技術管理的1 000 支檢驗標本，分別統計核收標本所需時間（核收時間）、采集至送檢時間（滯留時間）[11]、送檢至檢驗科收到的時間（轉運時間）。規定滯留時間需小于30 min，轉運時間小于30 min。對比兩種方法滯留與轉運時間的達標率[12]及核收時間。

核算建設基于RFID 技術的檢驗標本全生命周期管理系統的硬件成本，具體包括長距桌面讀寫器、標簽打印機、PDA、RFID 標簽等各項硬件成本（以醫院實際招標價格為準）。根據醫院的病區數量和標本量，計算若使用人工進行普通條碼掃描，需要的人力成本[13]。通過分析系統投入成本與人力成本，得出系統的經濟效益[14]。

5.2 結果

5.2.1 兩種方法滯留與轉運時間的達標率及核收時間比較

如表1 所示，使用RFID 技術管理標本可明顯縮短核收時間。經過測試，人工掃描1 000 支條碼，完成接收、計費、編號等工作，耗時約1 h；而使用RFID 閱讀器結合自動接收接口[15]，進行以上操作，耗時約10 min，提高了醫務工作者效率。

表1 兩種方法滯留與轉運時間的達標率及核收時間比較

5.2.2 經濟效益分析比較

為保證基于RFID 技術的檢驗標本全生命周期管理系統覆蓋醫院所有病區[16]，應配備足夠硬件，其成本構成如表2 所示。在實際工作中，若使用條形碼進行標本管理，每天需安排2 名護工進行掃碼工作，護工工資成本每年約為36 000 元/人，掃碼工作的年人力成本為72 000 元。本系統前期投入成本較條形碼管理高，但使用的RFID 標簽可反復使用，其余硬件均為一次性投入，長遠經濟效益良好。

表2 使用RFID 檢驗標本全生命周期管理系統的硬件成本

6 討論

RFID 標簽用于大型設備、醫療廢物、血液制品等管理已很成熟，也帶來了較好的經濟效益和社會效益[17]。但目前將其用于大量檢驗標本管理方面的研究較少。對于日均標本量約為5 000 的檢驗科，通過傳統條形碼進行標本管理，效率低下且易出錯。

本系統引入RFID 標簽替代了傳統條形碼，重塑了檢驗標本全流程管理，解決了使用傳統條碼無法動態跟蹤和批量識別的問題。本系統結合了普通條碼和RFID 標簽的優點，在關聯條碼環節，采用普通條碼掃碼槍，而在可以批量識別的位置采用RFID 標簽識別器，普通條碼和RFID 標簽的內容一致，只是不同場景使用不同的識別器，充分發揮2 種識別器的優點，提高工作效率。檢驗前指的是從醫生開具醫囑至標本采集后被送至實驗室開始檢測前時期，這一階段的質量控制直接決定了樣本采集是否標準和規范，并最終影響檢測結果。本系統通過使用RFID 標簽可精確記錄標本采集和送檢時間，為檢驗前質量控制提供了原始數據。科室可通過定期分析數據，協同臨床進行標本檢驗前的質量控制，進而保證檢驗質量。檢驗結果的及時性和準確性作為檢驗質量的重要指標，對于患者診療起到至關重要的作用。本系統通過檢驗前質量控制，保證了標本送檢的及時率和標本采集的正確率。標本送檢的及時率為后續檢驗結果的時效性提供了保障。而標本采集的正確率直接關系到檢驗結果的準確率，尤其是對于部分需要定時采集的標本，采集時間錯誤會導致檢測結果與臨床不符，進而延誤患者治療。本系統通過提高標本采集的及時性和正確性，保證了檢驗結果的及時性和準確性，進一步保證了患者安全[18]。本系統中檢驗標本的周轉時間統計分析涵蓋了檢驗前、中、后各環節，通過管控采集至送檢時間、送檢至檢驗科收到時間、檢驗科收到至檢測時間、檢測至審核時間、審核至銷毀時間，實現檢驗標本的全生命周期管理。通過系統的使用，在提高醫務人員工作效率、保證檢驗質量和患者安全方面取得了很好的效果。

本系統運行過程中發現RFID 標簽的識別率有待提高。系統運行中發現部分標簽需要多次掃描才能被識別，此時需要找到無法識別的標簽，避免重復使用，再次出現問題。而在大量檢驗標本中尋找無法識別的標簽，可導致時間延誤。但上述問題可通過在打印標簽時進行識別檢查解決，避免后續使用不合格的條碼。

綜上所述，基于RFID 技術檢驗標本全生命周期管理系統實現了檢驗標本的全生命周期管理，避免出現無法跟蹤采集和送檢時間的問題，提高了醫務人員工作效率，保證了檢驗質量及患者安全。