可視化數(shù)據(jù)系統(tǒng)在臨床實驗室質量指標智能化分析中的運用

2021年10月29日 111 次閱讀 本文共4436字，預計閱讀時間13分鐘

可視化數(shù)據(jù)系統(tǒng)在臨床實驗室質量指標智能化分析中的運用

隨著實驗室自動化程度的不斷提高，實驗室產生的樣本數(shù)據(jù)越來越多。如何在醫(yī)療大數(shù)據(jù)環(huán)境下為實驗室管理提供快速、可靠的數(shù)據(jù)統(tǒng)計結果，成為實驗室質量管理的關鍵問題。本文主要介紹如何利用計算機智能統(tǒng)計技術和自動化報表展示系統(tǒng)完成臨床實驗室質量指標的智能統(tǒng)計，以及該系統(tǒng)的主要構建和運用情況。通過可視化數(shù)據(jù)報告系統(tǒng)的運用解決了傳統(tǒng)統(tǒng)計工作中存在的耗時、耗力、數(shù)據(jù)展示不全、展示效果單一等問題，為實驗室智能化管理監(jiān)測提供了技術支持。

實驗室檢測的質量保證是患者獲得可靠診斷、治療檢測及預后判斷的重要前提。近年來隨著檢驗醫(yī)學的發(fā)展，自動化程度不斷提高，多學科合作不斷加強，如何保證實驗室質量，及時發(fā)現(xiàn)問題并提出質量改進方案成為新的研究熱點，質量改進離不開質量指標的全面監(jiān)控，如何在實驗室大數(shù)據(jù)樣本中精準、快速獲得質量控制指標結果成為質量改進工作中的重要突破口。可視化數(shù)據(jù)系統(tǒng)是指利用一定的技術方案將原始數(shù)據(jù)經(jīng)過智能統(tǒng)計處理轉換成更直觀的圖表和統(tǒng)計結果?？梢暬瘮?shù)據(jù)管理不僅運用于商業(yè)領域，在醫(yī)療數(shù)據(jù)管理中也得到了認可。目前關于可視化系統(tǒng)應用于臨床實驗室的研究相對較少，有研究報道利用DataCake軟件智能統(tǒng)計自動化流水線的質量指標，但該統(tǒng)計系統(tǒng)尚未覆蓋非流水線儀器，并且對于系統(tǒng)的兼容性尚未提及。而iReport作為開源的可視化報表工具在臨床實驗室數(shù)據(jù)管理上的運用尚未見報道，本研究對iReport可視化數(shù)據(jù)報告系統(tǒng)在臨床實驗室智能化質量管理中發(fā)揮的作用進行初步探討。

傳統(tǒng)質量控制指標統(tǒng)計分析存在的問題

實驗室質量控制指標由有專門負責質量改進（quality improvement，QI）的員工根據(jù)實驗室要求定期進行人工統(tǒng)計、分析和匯總并制定報表，最終完成質量總結報告。在檢測次數(shù)高達10萬次/月的臨床實驗室完成一份質量總結報告不僅耗時長，還需要實驗室信息系統(tǒng)（laboratory information system，LIS）人員的協(xié)助才能順利完成。傳統(tǒng)模式下利用EXCEL等工具的統(tǒng)計方式存在耗時長、工作量大、信息反饋滯后等缺點。

可視化數(shù)據(jù)報告系統(tǒng)的構建

實驗室管理中質量指標的統(tǒng)計匯報總結工作是質量管理過程中非常重要的環(huán)節(jié)。如何提高實驗室質量管理工作的效率成為QI組新的突破點。本實驗室使用的iReport可視化數(shù)據(jù)報告系統(tǒng)是利用Power BI報表服務器獲取多種數(shù)據(jù)庫信息（SQL、Server、Oracle、MySQL、Cache），將數(shù)據(jù)脫敏加密處理結合實驗室質量管理指標進行自定義建模和實時分析，按要求繪制可視化的報表類型（線圖、柱狀圖、餅圖、燒瓶圖、復合圖等），實現(xiàn)智能化統(tǒng)計的目的，為實驗室人員崗位設置、試劑耗材定制、流水線樣本分配、實驗室績效考核等提供數(shù)據(jù)支持。

iReport可視化數(shù)據(jù)報告系統(tǒng)覆蓋的實驗室樣本范圍包括全自動生化流水線、全自動激素檢測流水線及非流水線急診生化、心肌標志物和體液生化樣本。系統(tǒng)的整體數(shù)據(jù)流程包括：樣本檢測數(shù)據(jù)、儀器報警、患者基本信息以及樣本各流程節(jié)點時間信息等，經(jīng)由cobas data manager分析儀數(shù)據(jù)管理軟件傳輸至中間體軟件cobas infinity，各儀器數(shù)據(jù)在infinity系統(tǒng)處整合后傳輸至LIS系統(tǒng)，以上數(shù)據(jù)流程實時同步完成。之后進入數(shù)據(jù)預處理階段，為保障LIS系統(tǒng)穩(wěn)定運行，在不影響自動化流水線正常運行的前提下，iReport系統(tǒng)定時抽取LIS中質量指標相關數(shù)據(jù)，并基于預設的數(shù)據(jù)分析ETL模型（抽取、轉換、加載）進行數(shù)據(jù)清洗。最終質量指標統(tǒng)計結果在iReport中顯示，并支持按需統(tǒng)計。利用可視化數(shù)據(jù)報告系統(tǒng)完成質量指標統(tǒng)計的工作流程見圖1。

圖1 可視化數(shù)據(jù)報告系統(tǒng)統(tǒng)計工作流程

可視化數(shù)據(jù)報告系統(tǒng)根據(jù)不同質量指標分為不同報告版面，每種版面主要包含兩個模塊：數(shù)據(jù)統(tǒng)計模塊、報表展示模塊。數(shù)據(jù)統(tǒng)計模塊是指各項質量控制指標根據(jù)檢索要求分析得到的總的統(tǒng)計結果，報表展示模塊是將每種質量指標分別按照不同時間、儀器、檢測項目、人員等條件呈現(xiàn)的可視化圖表，既有單一因素圖表又有多因素圖表，圖表類型多樣化。

可視化數(shù)據(jù)報告系統(tǒng)統(tǒng)計結果分析

國家衛(wèi)生健康委臨床檢驗中心2020年3月發(fā)布了51個質量指標，覆蓋了分析前、分析中、分析后各個階段。根據(jù)實驗室要求，iReport可視化數(shù)據(jù)報告系統(tǒng)目前主要運用于分析前不合格樣本統(tǒng)計分析，分析中和分析后樣本周轉時間（turnaround time, TAT）分析、分析后人員工作量和危急值統(tǒng)計。

樣本量多因素統(tǒng)計分析相比于傳統(tǒng)的單一因素樣本量統(tǒng)計模式，可視化數(shù)據(jù)報告系統(tǒng)可以多維度分析樣本量與時間、測試量、班次之間的關系，見圖2。首先根據(jù)選擇日期（年/月/日）統(tǒng)計樣本總量，生成餅圖統(tǒng)計每月樣本量所占百分數(shù)，對比發(fā)現(xiàn)2019年12月份樣本量高于9、10、11月份；其次統(tǒng)計每日樣本量總數(shù)和平均數(shù)，便于直觀查看一周七天樣本分布情況，統(tǒng)計結果可見每周星期二樣本量最多，星期日最少；從測試量的統(tǒng)計結果分析可見肝功能測定指標AST、ALT、DBIL、TBIL消耗量最大。iReport還能詳細展示一天中每個時間段樣本量分布情況，每天上午9:00～12:00樣本接收量最大，報告審核時間集中在9:00～14:00，白班和中班（8:00～13:00）樣本量最多，有助于實驗室針對不同班次合理安排崗位人員。看似簡單的樣本量分析，經(jīng)過可視化系統(tǒng)處理后，能多角度對比樣本量信息并提供分析圖表，為崗位安排、試劑、耗材訂購提供精準數(shù)據(jù)依據(jù)，有助于實驗室科學化管理。

圖2  樣本量可視化報告

全流程多因素TAT統(tǒng)計樣本流轉時間是實驗室質量考核的重要指標，反映樣本檢測的及時性和效率，根據(jù)是主要分為實驗外和實驗室內TAT。TAT中位數(shù)是指將周轉時間由長到短排序后取其中位數(shù)，計算公式如下：TAT中位數(shù)=X(n+1)/2, n為奇數(shù)，TAT中位數(shù)=[Xn/2+X(n/2+1)]/2，n為偶數(shù)，n為檢驗樣本數(shù)，X為檢驗前周轉時間。可視化數(shù)據(jù)報告系統(tǒng)采用實時監(jiān)測和定期回顧2種方式進行TAT監(jiān)測。根據(jù)不同時間節(jié)點實驗室外TAT主要包括采集-核收、審核-報告打印，實驗室內TAT包括樣本核收-上分析儀、上分析儀-出結果、出結果-審核這三部分。根據(jù)實驗室要求，TAT達標時間設置如下：急診樣本采集-審核為120 min，門診樣本核收-審核為150 min，住院樣本核收-審核為240 min，其余樣本核收-審核為360 min。TAT受樣本量、樣本類別、人員等多種因素影響。為縮短獲得TAT結果的等待期，傳統(tǒng)TAT統(tǒng)計模式只是按照樣本類別、實驗室內外抽樣統(tǒng)計TAT，可視化數(shù)據(jù)報告系統(tǒng)不僅能夠按照樣本類別統(tǒng)計門診、住院、急診樣本TAT還能按照樣本分組、開單科室、檢測儀器等統(tǒng)計全流程TAT。

從iReport系統(tǒng)可見生化組2019年10月、11月樣本量低于9月和12月但TAT完成率卻有所下降，發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象后，QI分析其原因是由于實驗室儀器調整影響了樣本TAT，經(jīng)過迅速整改，12月TAT得到改進。流水線對TAT的改善效果在iReport系統(tǒng)一目了然，2020年7月激素檢測流水線開始使用后，激素組在樣本量增加的情況下的TAT達成情況由6月份的86%提升到了8月份的91%，實驗室內TAT由108.09 min縮短到93.39 min，其中TAT改善效果最明顯的階段是上分析儀-出結果，縮短了一半時間。另外還可以從科室維度分析實驗室外TAT和實驗室內TAT，為改善實驗室外TAT提供依據(jù)，有助于實驗室和臨床科室的有效溝通，同時優(yōu)化實驗室內流水線方案，調整樣本上機順序和樣本分配。而對于實驗室重點關注的TAT未完成部分，可視化數(shù)據(jù)報告系統(tǒng)能夠根據(jù)樣本類型、樣本科室、檢測儀器等多維度定位分析未完成原因，有助于實驗室TAT精準定位管理和持續(xù)改進，見圖3。

圖3  TAT可視化報告

不合格樣本統(tǒng)計根據(jù)臨檢中心要求不合格樣本主要分為9類包括樣本量不足、類型錯誤、容器錯誤、運輸錯誤、采血污染、空管、血凝、醫(yī)囑撤銷、非本科室項目等。不合格樣本是實驗室管理的重要組成部分，是檢驗前的重要質量指標，樣本類型符合要求是保證檢驗結果準確性的前提條件。不合格樣本率=不符合要求的樣本數(shù)/同期樣本數(shù)×100%。傳統(tǒng)不合格樣本采用人工記錄，最后再由QI組手動統(tǒng)計不合格樣本原因，傳統(tǒng)統(tǒng)計模式存在記錄不清晰、不完整、耗時等問題，并且紙質文檔一旦丟失便無法追朔原始記錄?？梢暬瘮?shù)據(jù)報告系統(tǒng)根據(jù)不合格樣本原因、樣本科室來源（護理單元/測試項目）、處理方法（電話通知3種/樣本返回2種）、處理人員進行分類統(tǒng)計并呈現(xiàn)出不同圖表類型。不合格樣本是質量改進持續(xù)關注部分，針對不同原因可以采取多種措施降低不合格樣本率。把關樣本的送檢質量不僅能提高臨床滿意度，還是檢驗報告質量保證的前提。見圖4。

圖4  不合格樣本可視化報告

人員工作量統(tǒng)計人員工作量統(tǒng)計是績效考核的重要部分?？梢暬瘮?shù)據(jù)報告系統(tǒng)根據(jù)審核人員統(tǒng)計出不同人員樣本量完成總數(shù)和TAT達成率，相比傳統(tǒng)模式下單一統(tǒng)計樣本審核數(shù)量，可視化數(shù)據(jù)報告不僅反應量的變化，還能體現(xiàn)質的變化。

危急值統(tǒng)計危急值通報情況是檢驗后的重要質量指標，根據(jù)目前實驗室設置的危急值項目（血糖、血鉀、血鈣、肌鈣蛋白T、B型腦鈉肽、酸堿度、二氧化碳分壓），分別對不同危急值項目進行樣本量、TAT、危急值通報率和通報及時率進行分析。危急值通報率=已通報的危急值檢驗項目數(shù)/同期需要通報的危急值檢驗項目總數(shù)×100%。危急值通報及時率=危急值通報時間（從結果確認到與臨床醫(yī)生交流的時間）符合規(guī)定時間的檢驗項目數(shù)/同期需要危急值通報的檢驗項目總數(shù)×100%。實驗室根據(jù)iReport統(tǒng)計結果分別對不合格的危急值項目進行調查并提出改進措施。

結論

iReport可視化質量指標報告系統(tǒng)是在大數(shù)據(jù)智能化管理潮流中基于Jasperreport的一個可視化報表工具，依據(jù)實驗室質量管理要求構建的專業(yè)型分析軟件系統(tǒng)。iReport系統(tǒng)原始數(shù)據(jù)來源于LIS保證了數(shù)據(jù)來源的準確性，方便實驗室管理人員更加全面和直觀地了解實驗室質量指標統(tǒng)計情況，多角度展示數(shù)據(jù)有利于準確分析實驗室樣本、工作人員、儀器狀態(tài)、臨床科室之間的相互關系，不僅滿足了日常管理需求，全流程實時監(jiān)測實驗室運行情況還能為智能化實驗室建設奠定基礎。同時為保證信息的安全性，患者的個人信息經(jīng)過加密處理，信息系統(tǒng)的維護由專人負責。

iReport可視化數(shù)據(jù)報告系統(tǒng)充分利用了開源化的商業(yè)智能軟件的安全性，根據(jù)實驗室需求靈活定制統(tǒng)計模塊，還能克服不同供應商造成的兼容性限制。自該系統(tǒng)2019年正式應用以來，為實驗室質量改進提供了高效、精準的數(shù)據(jù)支持，在實驗室質量改進方面做出了一定的貢獻。但由于不同實驗室個性化需求較高，并且系統(tǒng)同步運算大數(shù)據(jù)對計算機要求較高，可視化系統(tǒng)在具體實踐過程中仍需要不斷細化和完善。