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开发LIS功能实现新型冠状病毒核酸及抗体检测结

  摘    要:目的 通过开发实验室信息管理系统(LIS)功能,实现新型冠状病毒(SARS-CoV-2)核酸及抗体检测结果自动审核和综合报告。方法 根据SARS-CoV-2检测流程的风险控制需求、检测结果报告要求,使用金域医学自行开发的自动审核系统设置20条规则,包括3条审核类规则和17条解释类规则。LIS对SARS-CoV-2核酸和抗体检测结果自动审核并综合至1张报告单,实现自动报告。结果 LIS成功进行结果审核和综合,2020年3月15日至22日,结果解释类规则使用率为99.68%,结果审核类规则使用率为0.32%。自动审核使标本周转时间缩短了2.7 h;截至2021年1月13日,尚未发现任何LIS执行缺陷。结论 通过自动审核和综合报告可以控制内部风险,提供结果解释,提升报告处理效率和临床服务质量,为检验与临床的良性互动提供保障。
  
  关键词:新型冠状病毒 自动审核 综合报告 核酸 抗体
  
  Developing LIS function to realize automatic review and comprehensive report of SARS-CoV-2 nucleic acid and antibody detection results
  
  LI Lijuan DING Lixia HU Zhengchuan KOU Yuchen TAO Ran
  
  Department of Laboratory Diagnosis,Zhengzhou Kingmed Clinical Laboratory Co.,Ltd.; Department of Laboratory Diagnosis,Guangzhou Kingmed Medical Laboratory Center Co.,Ltd.;
  
  Abstract:Objective Through the development of the laboratory information management system(LIS) function, to realize the automatic review and comprehensive report of SARS-CoV-2 nucleic acid and antibody detection results.Methods According to the risk control requirements of the SARS-CoV-2 detection process and the detection result report requirements, 20 rules were set up using the automatic review system developed by Kingmed Diagnostics, included 3 review rules and 17 interpretation rules.LIS automatically reviewed the results of SARS-CoV-2 nucleic acid and antibody detection and integrated them into a single report to realized automatic reporting.Results LIS successfully conducted result review and comprehensive.March 15 to 22,2020,the use rate of result interpretation rules was 99.68%,and the use rate of result review rules was 0.32%.The automatic review reduced the turnaround time of samples by 2.7 h, and as of January 13,2021,no LIS execution defects was found.Conclusion Automatic review and comprehensive report could control internal risks, provide result interpretation, improve report processing efficiency and clinical service quality, and provide guarantee for the benign interaction between laboratory and clinic.
  
  Keyword:SARS-CoV-2; automatic review; comprehensive report; nucleic acid; antibody;
  
  新型冠状病毒肺炎(COVID-19)是由新型冠状病毒(SARS-CoV-2)感染引起的传染性极强,主要经飞沫和接触传播,不排除气溶胶和消化道传播可能的急性传染病,人群普遍易感。SARS-CoV-2核酸检测阳性是COVID-19诊断的实验室标准之一,但由于标本采集与存放、标本运输、检测灵敏度、病毒感染部位、RNA提取方法和核酸检测试剂盒质量等原因,核酸检测结果易出现假阴性[1]。《新型冠状病毒肺炎诊疗方案(试行第七版)》将血清学抗体检测阳性作为实验室诊断SARS-CoV-2感染的标准之一[2]。研究表明,核酸和抗体联合检测能明显提高SARS-CoV-2检出率[3]。检测结果的报告形式与内容对临床具有重要意义,首先,SARS-CoV-2检测报告中对核酸和抗体检测结果的综合解释有利于申请者对结果的合理应用;其次,应急审批试剂盒缺乏相对完整的性能参数,报告检测结果的同时需提示检测局限性,特别是针对可能直接影响隔离决策的结果。近年来,在医学检验领域,自动审核技术因具有提升效率、保证质量的优势,被越来越多的医疗机构引入,其使用方式从完全依赖中间件到实验室信息管理系统(LIS)和中间件联合开发,再到完全自主开发,数据广泛性、功能灵活性不断得到提升[4-5]。如何在SARS-CoV-2检测中运用好自动审核技术,在实现多学科检测结果审核的同时做好结果解读、局限性提示,并在此基础上实现对检测流程的风险监控,对缓解COVID-19疫情期间突然加剧的实验室工作压力具有重要意义。金域医学自2013年开始自建自动审核系统,到目前为止已将其应用到24个实验室的8个技术平台(生化、免疫、微生物、质谱、分子等检测平台)[6],本文结合SARS-CoV-2标本检测流程,介绍并探讨了如何通过规则设置实现SARS-CoV-2核酸和抗体检测结果的自动审核和综合分析。
  
  1 工具和方法
  
  1.1 工具
  
  Java1.7、Oracles及Mongo DB数据库、C/S结构、JavaScript引擎开发。
  
  1.2 仪器与试剂
  
  PCR-荧光探针法SARS-CoV-2核酸检测试剂盒(湖南圣湘生物科技有限公司,中山大学达安基因股份有限公司),SARS-CoV-2 IgG和IgM抗体化学发光法检测试剂盒(博奥赛斯生物科技有限公司),Applied Biosystems ABI 7500型定量PCR仪,博奥赛斯Axceed 260化学发光免疫分析仪。
  
  1.3 流程介绍
  
  进行SARS-CoV-2检测的标本采集方由医院扩大至各级疾病预防控制中心和社区,检测周转时间(TAT)要求在6~24 h, 进行SARS-CoV-2检测的标本和常规标本的接收、检测流程见图1。进行SARS-CoV-2检测的标本大部分为批量采集,基于安全考虑,标本采集后直接放入特制的转运密封箱,到达实验室灭活后进行检测,资料同步录入LIS。进行SARS-CoV-2检测的标本采样不同于常规标本采样,属于提前确认疑似患者后批量采样,可能存在采集表上有信息但个别标本未在该批次采集的情况,实验室要确认申请单和标本管姓名匹配后再进行编号,且一旦出现阳性结果,实验室发布报告前需再次确认标本管与申请单的信息。
  
  图1 进行SARS-CoV-2检测的标本和常规标本的接收、检测流程图
  
  1.4 解决方案
  
  1.4.1 规则类型
  
  基于实验室报告审核和临床服务需求,设计审核类规则和解释类规则,两类规则比较见表1。示例如下,(1)审核类规则:设置规则“If血糖(Glu)<3.0 mmol/L Then检查是否分离血浆”。当患者报告Glu=2.5 mmol/L,LIS命中规则,该患者报告显示红色,提示实验室人员检查是否分离血浆;当患者报告Glu=5.5 mmol/L,LIS未命中规则,审核通过,该患者报告显示绿色。(2)解释类规则:设置规则“If 1,3-β-葡聚糖>95 pg/mL Then 添加解释怀疑严重真菌感染”。当患者报告1,3-β-葡聚糖=102 pg/mL,LIS命中规则,该患者报告显示绿色,自动添加“怀疑严重真菌感染”至报告单;当患者报告1,3-β-葡聚糖=56 pg/mL,LIS未命中规则,不添加解释。
  
  1.4.2 规则模板
  
  两种规则模板用于自动审核,见表2。
  
  1.4.3 设置综合报告
  
  SARS-CoV-2核酸、抗体检测结果均使用A4纸普通报告模板,结果自动审核后(包括自动审核报警、人工干预后)自动综合至1张报告单,报告审核和综合过程见图2。
  
  表1 审核类规则和解释类规则比较
  
  表2 两种规则模板比较
  
  图2 SARS-CoV-2核酸、抗体报告审核、综合流程图
  
  2 结 果
  
  2.1 设置审核类、解释类规则
  
  结合SARS-CoV-2检测流程和结果意义,在自动审核系统中共设置了20条规则,包括3条审核类规则和17条解释类规则,规则设置后LIS均能正确识别并执行。见表3、4。
  
  2.2 设置综合报告方案
  
  设置SARS-CoV-2核酸、抗体综合报告,若任意1例患者同时检测SARS-CoV-2核酸和抗体,LIS综合其结果和解释至1张报告单。
  
  2.3 临床使用情况
  
  2020年3月15日至22日郑州金域临床检验中心有限公司实验诊断部(以下简称本部门)共发出报告单3 458张,规则命中次数见表5。实验室自动审核规则命中的报告单分布如下:审核类规则触发的报告单占0.32%(11/3 458),仅有解释类规则触发的报告单占99.68%(3 447/3 458)。在触发解释类规则的报告单中,场景“仅送检核酸”的规则命中次数占97.98%(3 388/3 458),场景“仅送检抗体”的规则命中次数占1.94%(67/3 458),场景“核酸和抗体同时送检”的规则命中次数占0.09%(3/3 458)。相比未使用自动审核功能时,每张核酸报告单的单张查看、查询相关项目、添加结果解释时间可节约近20 s, 标本TAT缩短2.7 h。截至2021年1月13日,尚未发现任何LIS执行缺陷。
  
  表3 SARS-CoV-2核酸与抗体定量检测审核类规则
  
  表4 SARS-CoV-2核酸与抗体定量检测解释类规则
  
  续表4 SARS-CoV-2核酸与抗体定量检测解释类规则
  
  表5 各规则命中次数
  
  3 讨 论
  
  SARS-CoV-2的检测作为COVID-19诊断的重要环节,快速报告、正确解读与告知方法学局限性是实验室的职责和义务所在。核酸检测虽然是SARS-CoV-2感染确诊的“金标准”,但由于受到标本采集、病毒变异、试剂质量等多方面因素的影响,易出现漏诊。有研究表明,在SARS-CoV-2感染第5天检测核酸咽拭子阳性率仅为25%[3]。《新型冠状病毒肺炎诊疗方案(试行第七版)》将特异性IgM抗体和IgG抗体阳性,特异性IgG抗体由阴性转为阳性或恢复期较急性期升高4倍及以上作为SARS-CoV-2感染实验室诊断的另一标准[2],旨在通过核酸和抗体的联合检测提升疑似感染人群中的病毒检出率。有研究指出,感染5 d后,SARS-CoV-2 IgG和IgM抗体的阳性率分别为81%和100%[3]。基于服务对象的广泛性,SARS-CoV-2检测结果解释显得尤为重要;此外,由于COVID-19疫情紧迫,试剂盒检测参数仍有待完善,本研究根据厂家说明书和同行经验报道,添加方法学局限性,让使用者知晓风险及应对策略;最后,SARS-CoV-2的标本检测流程要求出结果速度快,且要确保质量,因此阳性标本需再次确认信息。AUTO10-A定义自动审核为按照临床实验室设置的标准和逻辑遵循实验室操作并经过考核,由计算机系统自动检查并发布结果[7]。传统的自动审核大多使用中间件且主要用于生化、血液检测流水线,规则类型均为结果审核类[8-9],金域医学自2013年以来在LIS中自建可用于多学科项目的自动审核,用于应对复杂疾病多学科诊断平台的报告审核,为强化临床服务,本研究在此基础上开发了结果解释类规则,LIS自动识别各种结果模式并添加报告解释及方法学局限性;与此同时,为了突破传统自动审核中的结果判断模式,还开发了资料判断、项目状态(已申请、检测中等)等多种模式,极大丰富了自动审核的功能和使用场景。疫情下,SARS-CoV-2检测的工作量大,要求尽量缩短标本TAT。自动审核具有提升报告效率、确保检测质量和缩短标本TAT的优势,满足了SARS-CoV-2检测需求;另外,核酸检测和抗体检测分属分子学和免疫学两个学科,若按常规检测应发送两张报告单,为了提升解读便捷性,本研究还开发了综合报告功能,同一患者的多个结果和解释自动综合到1张报告单上,最终达到提升效率、降低工作负担和保证质量的目的。
  
  本研究设置的规则类别包括结果审核类和解释类。3条审核类规则仅在阳性结果报警,提示实验室人员发布结果前核对信息;17条解释类规则判断所有结果模式,自动添加解释。由于解释类规则均为自动执行,不会引起LIS报警,仅审核类规则可引起报警,故检测结果自动审核后仅少数报告显示红色,提示实验室人员干预,90%以上的报告不需要人工干预。针对SARS-CoV-2的大批量标本仅需几秒钟即可处理完毕。结果解释分为两部分,即结果说明和方法学局限性说明,前者说明结果含义,如核酸阳性,抗体均≥1.0表明当前处于感染活跃期,但人体已经对SARS-CoV-2产生了一定的免疫能力;后者提示方法学局限性,如核酸、抗体的假阴性和抗体的假阳性。方法学局限性说明仅标明在最有可能出现干扰结果的报告上,如抗体假阴性说明出现在核酸阳性、抗体阴性的报告上,核酸漏检说明出现在IgM抗体阳性报告上。
  
  规则设置中使用两类规则模板(项目状态判断和结果内容判断)。规则执行情况显示,“If核酸阴性 and 抗体未申请Then添加解释”的规则执行次数最多,占执行总数的97.95%(3 387/3 458),该规则属于解释类规则,使用项目状态判断模板,该功能为以往中间件不具有的;此外,该规则设置主要针对SARS-CoV-2核酸在上呼吸道标本中的病毒载量远低于下呼吸道标本,以及不同阶段患者的病毒排出量差异或采样水平差异导致的漏检,提示使用者核酸阴性不能完全排除感染,建议检测IgM、IgG抗体明确感染情况。其他的结果解释类规则执行次数少,尤其是“核酸和抗体同时送检”仅有3例(0.09%),原因可能是抗体试剂盒投入使用的时间晚于核酸,用户习惯尚处于孵育期。血清病毒抗体的临床价值很大程度上取决于感染期间患者体内的抗体反应,研究表明,SARS-CoV-2抗体检测是对核酸检测的有效补充,可用于确诊COVID-19,尤其对出现临床症状且核酸阴性的疑似患者有一定的补充诊断作用,对流行病学研究也有重要价值[10]。
  
  历史查询是自动审核中的核心功能之一,SARS-CoV-2核酸和抗体检测结果的历史查询规则并未出现在本研究的规则列表中,原因在于送检至本部门的标本主要为疑似患者的标本,阳性结果患者的确认和后续检测均在各级疾病预防控制中心的实验室中进行,前期人工报告审核未发现同一患者的历史检测结果。若检测对象范围扩大,可考虑增加历史查询功能,对核酸阴性转阳性、抗体呈现多次波动的检测结果进行截留并确认。
  
  本研究SARS-CoV-2抗体检测除化学发光法外,还包括胶体金法,有研究对191例COVID-19确诊、疑似患者及27例非COVID-19患者的血清学检测结果分析发现,化学发光法检测SARS-CoV-2抗体的检出率优于胶体金法,化学发光法检测SARS-CoV-2 IgM抗体适用于疾病各阶段患者[11]。故用胶体金法检测出现“SARS-CoV-2核酸阳性、IgM抗体阴性”的模式时,LIS可自动添加“建议使用化学发光法复检IgM抗体”。但由于临床送检标本中使用胶体金法检测的标本非常少,且该方法更加适用于社区诊所、公司、学校、机场、海关等地,故胶体金法检测抗体的自动审核规则设置未包含在本研究中。
  
  本研究中,启用SARS-CoV-2核酸和抗体联合检测自动审核和综合报告后,有效提升了实验室SARS-CoV-2核酸和抗体检测的效率,标本TAT缩短了2.7 h。除了结果审核类规则之外,本研究还开发了结果解释类规则,LIS自动识别各种结果模式,添加报告解释及方法学局限性,同时增加了综合报告功能,同一患者不同平台的多个结果和解释自动综合到1张报告单上,从而提升效率、降低工作负担和保证质量,且综合建议的添加在一定程度上缓解了临床医生及患者对于SARS-CoV-2核酸或抗体出现假阳性结果时的心理负担。
  
  自建SARS-CoV-2核酸和抗体联合检测的自动审核和综合报告结果是金域医学自行开发的自动审核系统在多学科项目审核的又一次尝试,相信随着这种以信息化为媒介的检验与临床沟通的日益增多,更多有益于提升检验结果应用价值的场景将被逐一开发。通过综合结果数据、添加结果解释和方法学局限性,可提升实验室报告处理效率和临床服务质量,为检验与临床的良性互动提供保障。
  
  参考文献
  
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