醫(yī)療器械不良事件報(bào)告自動(dòng)分析軟件的設(shè)計(jì)

凌慶慶，王浩文，夏景濤，張博涵，李子好，孫遙，陳宏文

1.南方醫(yī)科大學(xué)南方醫(yī)院 醫(yī)學(xué)工程科，廣東 廣州 510515；2.廣東省藥品不良反應(yīng)監(jiān)測(cè)中心，廣東 廣州 510515

引言

醫(yī)療器械不良事件監(jiān)測(cè)，是指對(duì)醫(yī)療器械不良事件的收集、報(bào)告、調(diào)查、分析、評(píng)價(jià)和控制的過(guò)程[1-2]。做好醫(yī)療器械不良事件日常監(jiān)測(cè)至關(guān)重要，可以減少甚至避免同類醫(yī)療器械不良事件的重復(fù)發(fā)生，保障醫(yī)療器械安全有效運(yùn)行，降低患者、醫(yī)務(wù)人員和其他人員使用醫(yī)療器械的風(fēng)險(xiǎn)。

隨著《醫(yī)療器械不良事件監(jiān)測(cè)和再評(píng)價(jià)管理辦法》[3]《醫(yī)療器械使用質(zhì)量監(jiān)督管理辦法》[4]《醫(yī)療器械臨床使用管理辦法》[5]等政策的出臺(tái)完善，監(jiān)管力度逐漸加強(qiáng)，企業(yè)和使用單位對(duì)不良事件的監(jiān)測(cè)能力和上報(bào)意識(shí)逐步提升[6-8]。由于醫(yī)療器械不良事件的報(bào)告遵循可疑即報(bào)的原則，且受報(bào)告者的經(jīng)驗(yàn)水平、認(rèn)知程度等影響，導(dǎo)致醫(yī)療器械監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)收集到大量存在片面性和局限性的不良事件報(bào)告[9-10]，使得監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)無(wú)法快速分析篩選到需預(yù)警的報(bào)告。本研究旨在開(kāi)發(fā)一款醫(yī)療器械不良事件報(bào)告自動(dòng)分析軟件，使監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)能在繁多且質(zhì)量參差不齊的不良事件報(bào)告中迅速定位有風(fēng)險(xiǎn)的不良事件，并做出預(yù)警。

1 需求分析

使用單位或注冊(cè)人等在國(guó)家醫(yī)療器械不良事件監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)上報(bào)不良事件，各級(jí)藥品不良反應(yīng)監(jiān)測(cè)中心在收到大量且質(zhì)量參差不齊的報(bào)告后，以Excel 格式導(dǎo)出并通過(guò)經(jīng)驗(yàn)手動(dòng)篩選需要預(yù)警的不良事件報(bào)告，然后進(jìn)行調(diào)查、分析和評(píng)價(jià)等工作。然而，人工篩選的方法規(guī)則不統(tǒng)一且耗費(fèi)大量時(shí)間和精力，不利于醫(yī)療器械不良事件的監(jiān)測(cè)管理。

為了提高各級(jí)藥品不良反應(yīng)監(jiān)測(cè)中心篩選并預(yù)警醫(yī)療器械不良事件報(bào)告的質(zhì)量和效率，更好地進(jìn)行后續(xù)的不良事件報(bào)告監(jiān)測(cè)的調(diào)查、分析和評(píng)價(jià)等工作。本文以提高醫(yī)療器械不良事件報(bào)告篩選及預(yù)警的準(zhǔn)確率和效率為用戶核心需求，開(kāi)發(fā)一款醫(yī)療器械不良事件報(bào)告自動(dòng)分析軟件，其軟件功能需求主要包括報(bào)告導(dǎo)入、報(bào)告顯示、報(bào)告分析、分析結(jié)果、關(guān)鍵詞庫(kù)管理5 個(gè)功能模塊，見(jiàn)圖1。

圖1 醫(yī)療器械不良事件報(bào)告自動(dòng)分析軟件系統(tǒng)框架

1.1 報(bào)告導(dǎo)入

數(shù)據(jù)來(lái)源主要包括使用單位上報(bào)和持有人上報(bào)兩種報(bào)告。Excel 是唯一的輸入文件格式，并可實(shí)現(xiàn)多個(gè)Excel 文件及十萬(wàn)份報(bào)告信息的同時(shí)導(dǎo)入。報(bào)告信息包括序號(hào)、報(bào)告編碼、發(fā)生日期、產(chǎn)品名稱、注冊(cè)證編號(hào)、上市許可持有人名稱、傷害、傷害表現(xiàn)、器械故障表現(xiàn)、事件原因分析描述、產(chǎn)品類別。

1.2 報(bào)告顯示

由于每條不良事件報(bào)告的內(nèi)容較多，除了列表顯示模式，還有便于瀏覽信息的易讀模式，雙擊可進(jìn)入報(bào)告詳情易讀界面，并可切換閱讀報(bào)告。

1.3 報(bào)告分析

報(bào)告分析包括分析規(guī)則設(shè)計(jì)、自動(dòng)分析和手動(dòng)分析3 個(gè)功能。

（1）分析規(guī)則設(shè)計(jì)是根據(jù)需求制定不同的預(yù)警規(guī)則，參數(shù)主要包括傷害程度、故障程度、發(fā)生頻次，其中傷害程度由傷害關(guān)鍵詞決定、故障程度由故障關(guān)鍵詞決定、發(fā)生頻次是指某段時(shí)間發(fā)生的次數(shù)。此外，還可通過(guò)產(chǎn)品名稱、注冊(cè)證編號(hào)、許可持有人名稱等實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)規(guī)則設(shè)置。

（2）自動(dòng)分析是通過(guò)選擇當(dāng)前已制定的分析規(guī)則對(duì)導(dǎo)入的不良事件報(bào)告進(jìn)行自動(dòng)篩選及預(yù)警，并且可設(shè)置特別關(guān)注參數(shù)作為額外預(yù)警信息，進(jìn)行單獨(dú)分析、展示和導(dǎo)出。預(yù)警等級(jí)分為高風(fēng)險(xiǎn)、中風(fēng)險(xiǎn)和低風(fēng)險(xiǎn)3 種，可根據(jù)需求自主設(shè)定風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。例如設(shè)預(yù)警規(guī)則中的發(fā)生頻次為x，自動(dòng)分析檢出的第i個(gè)注冊(cè)證編號(hào)的實(shí)際發(fā)生次數(shù)為ni，則預(yù)警等級(jí)如公式（1）所示。此外，傷害程度為嚴(yán)重傷害和死亡的不良事件報(bào)告均顯示高風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警。

（3）手動(dòng)分析可手動(dòng)選擇需預(yù)警的報(bào)告，并在界面中顯示需預(yù)警報(bào)告數(shù)量。

1.4 分析結(jié)果

按預(yù)警等級(jí)展示需預(yù)警報(bào)告并以Excel 格式導(dǎo)出，同一注冊(cè)證編號(hào)的報(bào)告集中以樹(shù)形結(jié)構(gòu)進(jìn)行兩級(jí)顯示，二級(jí)信息默認(rèn)收起狀態(tài)，雙擊可用易讀模式顯示報(bào)告詳情。對(duì)比展示自動(dòng)分析和手動(dòng)分析的結(jié)果，且計(jì)算自動(dòng)分析的結(jié)果準(zhǔn)確率（Result Accuracy，RA），計(jì)算方法如公式（2）所示。

式中，NA為自動(dòng)分析的預(yù)警報(bào)告數(shù)量；NR為實(shí)際需預(yù)警的報(bào)告數(shù)量。

1.5 關(guān)鍵詞庫(kù)管理

可持續(xù)學(xué)習(xí)不良事件報(bào)告的關(guān)鍵詞并添加到關(guān)鍵詞庫(kù)，并對(duì)關(guān)鍵詞庫(kù)進(jìn)行編輯和查找。

2 軟件設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

為滿足醫(yī)療器械不良事件報(bào)告自動(dòng)分析軟件各模塊的功能需求，本研究使用桌面端軟件，并將軟件的核心服務(wù)模塊封裝在SpringBoot 服務(wù)器端實(shí)現(xiàn)。軟件的客戶端基于Visual Studio 2013 和QT 5.9.5 開(kāi)發(fā)，服務(wù)器端基于JDK8.0 和MySQL 8.0.16 數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)，服務(wù)器端的硬件配置為Xeon Silver 4210（2.2 GHz@13.75 M），內(nèi)存64 G，Centos7 系統(tǒng)。在桌面端軟件啟動(dòng)時(shí)會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)相應(yīng)的服務(wù)器端軟件，桌面端通過(guò)客戶端封裝好的Core Service Framework 層模塊使用HTTP 接口調(diào)用服務(wù)器端的核心服務(wù)模塊實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的業(yè)務(wù)功能，軟件的整體技術(shù)框架如圖2所示。

圖2 醫(yī)療器械不良事件自動(dòng)報(bào)告分析軟件的技術(shù)框架圖

2.2 軟件功能

如圖3所示為醫(yī)療器械不良事件報(bào)告自動(dòng)分析軟件的功能界面，其自動(dòng)分析流程簡(jiǎn)要描述如圖4所示：① 利用過(guò)往的不良事件報(bào)告創(chuàng)建關(guān)鍵詞庫(kù)，并根據(jù)需求制定分析預(yù)警規(guī)則；② 根據(jù)報(bào)告來(lái)源是“使用單位”還是“經(jīng)營(yíng)企業(yè)”導(dǎo)入待分析的不良事件報(bào)告，導(dǎo)入信息包括序號(hào)、報(bào)告編碼、發(fā)生日期、產(chǎn)品名稱、注冊(cè)證編號(hào)、上市許可持有人名稱、傷害、傷害表現(xiàn)、故障表現(xiàn)等；③ 確定需要執(zhí)行的分析預(yù)警規(guī)則后，可執(zhí)行自動(dòng)分析，得到需預(yù)警報(bào)告，并以Excel 格式導(dǎo)出自動(dòng)分析結(jié)果；也可選擇手動(dòng)分析功能與自動(dòng)分析結(jié)果對(duì)比，得出自動(dòng)分析的準(zhǔn)確率。此外，可根據(jù)分析結(jié)果更新優(yōu)化關(guān)鍵詞庫(kù)，在系統(tǒng)設(shè)置功能中可進(jìn)行關(guān)鍵詞庫(kù)的增加、刪除等操作。

圖3 醫(yī)療器械不良事件報(bào)告自動(dòng)分析軟件功能界面

圖4 醫(yī)療器械不良事件報(bào)告自動(dòng)分析軟件工作流程圖

3 軟件測(cè)試

本研究使用廣東省藥監(jiān)局提供的2019年5399 份脫敏醫(yī)用監(jiān)護(hù)儀不良事件報(bào)告對(duì)醫(yī)療器械不良事件報(bào)告自動(dòng)分析軟件功能進(jìn)行測(cè)試，5 位資深醫(yī)療器械工程師利用經(jīng)驗(yàn)總結(jié)法從報(bào)告的故障和傷害描述中提取關(guān)鍵詞，并創(chuàng)建關(guān)鍵詞庫(kù)；使用2023年695 份監(jiān)護(hù)儀不良報(bào)告分別進(jìn)行自動(dòng)分析和手動(dòng)分析，展示軟件的測(cè)試結(jié)果。

如表1所示，本研究制定了3 種預(yù)警分析規(guī)則，分別是每周發(fā)生2 次、每月發(fā)生3 次、每季度發(fā)生5 次，經(jīng)過(guò)軟件測(cè)試得到自動(dòng)分析結(jié)果，并和手動(dòng)分析結(jié)果的金標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比，計(jì)算出RA 分別是85.38%、84.60%和86.42%。耗時(shí)從平均1 h 左右降低到5 s 內(nèi)，且差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。

表1 醫(yī)療器械不良事件報(bào)告自動(dòng)分析軟件測(cè)試結(jié)果與手動(dòng)分析結(jié)果對(duì)比

以分析規(guī)則3 為例展示了自動(dòng)分析和手動(dòng)分析的直方圖統(tǒng)計(jì)結(jié)果（圖5），自動(dòng)分析和手動(dòng)分析分別檢出了19 個(gè)和25 個(gè)需要預(yù)警的注冊(cè)證編號(hào)，分別用不同顏色展示了不同注冊(cè)證編號(hào)的預(yù)警風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，其中對(duì)于注冊(cè)證編號(hào)為11、12、14、15、20、22 和23 的7 種醫(yī)療器械，兩種方法的預(yù)警結(jié)果均為高風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，需要分析人員重點(diǎn)關(guān)注。

圖5 分析規(guī)則3的自動(dòng)分析和手動(dòng)分析的結(jié)果直方圖

4 討論

各級(jí)藥品不良反應(yīng)監(jiān)測(cè)中心收到的醫(yī)療器械不良事件報(bào)告越來(lái)越多且質(zhì)量參差不齊，直接使用Excel 表格手動(dòng)篩選報(bào)告的方法耗費(fèi)大量人力且效率低下，因此，實(shí)現(xiàn)不良事件報(bào)告的自動(dòng)篩選與預(yù)警非常重要。然而，當(dāng)前關(guān)于醫(yī)療器械不良事件的研究主要集中在對(duì)我國(guó)醫(yī)療器械不良事件監(jiān)測(cè)的現(xiàn)狀分析與管理展望[11-14]、醫(yī)療器械不良事件監(jiān)測(cè)的風(fēng)險(xiǎn)控制管理方法探討[15-17]，以及從醫(yī)療機(jī)構(gòu)角度進(jìn)行醫(yī)療器械不良事件的管理工作實(shí)踐分析[18-19]與監(jiān)管體系研究[20-22]，較少研究涉及對(duì)醫(yī)療器械不良事件報(bào)告進(jìn)行軟件自動(dòng)化篩選分析。為此，本研究基于Visual Studio 2013 和QT 5.9.5 開(kāi)發(fā)了一款醫(yī)療器械不良事件報(bào)告自動(dòng)分析軟件，可以實(shí)現(xiàn)不良事件的自動(dòng)篩選及預(yù)警，并使用695 份醫(yī)用監(jiān)護(hù)儀的不良報(bào)告數(shù)據(jù)對(duì)軟件進(jìn)行測(cè)試，通過(guò)和傳統(tǒng)Excel 手動(dòng)分析結(jié)果對(duì)比，分析時(shí)間從平均1 h 左右降低至5 s 以內(nèi)，分析效率得到極大提高。

本研究的特色和創(chuàng)新之處主要包括3 點(diǎn)：① 根據(jù)以往不良事件報(bào)告中傷害表現(xiàn)和故障表現(xiàn)描述，提取關(guān)鍵詞并創(chuàng)建關(guān)鍵詞庫(kù)，并在使用過(guò)程中不斷進(jìn)行補(bǔ)充完善。本研究創(chuàng)建的不良事件關(guān)鍵詞庫(kù)無(wú)論是對(duì)人工手動(dòng)篩選不良事件，還是對(duì)軟件中得到精確的分析結(jié)果均有益處；② 可根據(jù)需求個(gè)性化制定分析規(guī)則，使用多種規(guī)則實(shí)現(xiàn)報(bào)告的多維分析。針對(duì)同批數(shù)據(jù)，不良事件分析人員可以根據(jù)需求選擇不良事件發(fā)生的頻次以及重點(diǎn)關(guān)注內(nèi)容等來(lái)創(chuàng)建不同分析規(guī)則，實(shí)現(xiàn)不同規(guī)則下的報(bào)告篩選分析，相比常規(guī)人工篩選的方式，更加簡(jiǎn)單快捷、省時(shí)省力；③ 可根據(jù)分析人員的需求設(shè)置報(bào)告風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警等級(jí)規(guī)則，進(jìn)而快速定位到需要重點(diǎn)關(guān)注的報(bào)告條例，判斷出某個(gè)注冊(cè)證編號(hào)的醫(yī)療器械存在的風(fēng)險(xiǎn)程度，基于此提出應(yīng)對(duì)措施，如對(duì)該類醫(yī)療設(shè)備進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)、定期檢查等，從而減少醫(yī)療器械不良事件的發(fā)生。

相較于手動(dòng)分析的金標(biāo)準(zhǔn)，本研究軟件自動(dòng)篩選預(yù)警的準(zhǔn)確率主要取決于創(chuàng)建的描述不良事件傷害和故障的關(guān)鍵詞庫(kù)，而不良事件上報(bào)人員可能來(lái)自不同的工作崗位，對(duì)醫(yī)療器械的傷害和故障的描述方式差異較大，因此需收集更多的關(guān)鍵詞，進(jìn)一步提高軟件分析的精確度。此外，后續(xù)計(jì)劃引入無(wú)監(jiān)督機(jī)器學(xué)習(xí)算法，智能化提取關(guān)鍵詞以及分析不良事件報(bào)告，進(jìn)一步提高軟件的全流程自動(dòng)化及分析結(jié)果精度。

5 結(jié)論

針對(duì)當(dāng)前各級(jí)藥品不良反應(yīng)監(jiān)測(cè)中心收集的醫(yī)療器械不良事件報(bào)告繁多且質(zhì)量參差不齊的問(wèn)題，本研究設(shè)計(jì)了一款醫(yī)療器械不良事件報(bào)告自動(dòng)分析軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)大量不良事件報(bào)告的自動(dòng)篩選并預(yù)警，使分析人員迅速定位高風(fēng)險(xiǎn)不良事件，進(jìn)一步保障醫(yī)療器械的安全有效運(yùn)行，具有重要意義。