府伟灵教授谈检验医学的发展与实验室的智能化

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检验医学的发展经历了纯手工，半自动，自动化，到现在的智能化。自动化已经走过了几十年的历程，智能化刚开始，方兴未艾。当今，新形势、新技术、新环境对检验医学提出了更新更高的要求，实验室从自动化走向智能化，带来了更多的发展机遇和挑战。在2018年第十届中国体外诊断产业高峰论坛上，府伟灵教授与参会嘉宾一起回顾了检验医学的发展历程，并就实验室从自动化走智能化做了精彩分享。

一、临床血液一般检验发展史

17世纪，荷兰人列文•虎克发明光学显微镜，使得对血液细胞的观测、计数、分类成为可能。事实上显微镜发明以后，带动了检验的发展趋势，很多临床的医生是内科医生，从显微镜下看片自己去做检验。追溯到几千年前，古希腊人从血液的粘稠度、气味，粪便、尿液产生的糖用蚂蚁来检测，这是检验的雏形。

到了50年代，库尔特兄弟发明库尔特原理，利用不同血细胞体积不同实现对血细胞初步分类和计数，这个原理开创了实验室血液分析自动化的进程。

半自动到自动化阶段，出现了五分类血液分析仪，利用射光频等技术实现对白细胞进行5分类，提高了血液检测的可靠性和速度。

二、临床尿液一般检验发展史

最早：肉眼观察

希波克拉底指出了尿液检查对健康人和患者的重要性。发现尿中有浑浊或沉淀物出现，是对尿液检测的最原始方法。

尿液有形成分手工检查

真正科学的尿液检查始于18-19世纪期间，得益于显微镜出现。我国检验在70-80年代，就有很多高水平的检验专家通过尿液成分去分析管型或细胞是来自于肾脏、膀胱或下尿道。一些专家退休了以后，很多临床医生就不习惯了，因为检验科提供不了这种专职的、深刻的分析报告。所以有行成分检查也是和检验操作技术相关的，虽然现在手工操作越来越少了，但是还是非常重要。

尿干化学

20世纪70年代，半自动尿液分析仪的出现使整个的检验操作变得快速和简单，实现了批量化。20世纪90年代，全自动尿液分析仪问世，大大推动了检验前进的脚步，检验人员都愿意用机器而不采用有形成分的肉眼检查了。

尿液有形成分的自动化检查

Iris于1983年推出全世界第一台自动化尿沉渣检查工作站YellowIris，以电视摄像模式获取尿中有形成分图像并进行分析，从而开启了自动化尿液有形成份分析的时代。目前，自动有型成分检查的智能分析系统，为弥补了标本量逐渐增大提供了更好的方法。

三、临床生化检验发展史

手工分析

使用人工方法，手工吸取试剂对人员要求非常严格，不同的人做出的结果不一样。以前上学的时候，几个人做血常规、生化指标、尿素氮，其结果指数都有差异，取平均值看谁做的准，是有评比比赛的。而现在就不需要了，都用机器取代了。

紫外分光光度计（定量）

原理是利用紫外光、可见光、红外光和激光等测定物质的吸收光谱，对物质进行定性定量分析和物质结构分析。用过的都有感触，该设备的确是一种进步，但是为什么很快被淘汰了呢？因为操作不稳定，检验结果取决于技术操作员的能力，不同的人操作存在差异。

自动生化分析仪

从加样至出结果的全过程完全由仪器自动完成，操作者只需把样本放在分析仪特定的位置上。全自动带来了科技进步，节约了体力，脑力，时间、成本，在全自动线上对操作人员的要求是降低的。那操作人员应该干些什么？应该去思考如何提高加强检验的质量。

四、临床免疫检验发展史

免疫沉淀、免疫凝集反应

利用免疫反应，检测相应抗原或抗体存在。免疫是从微生物分出来的，一开始是微生物免疫科，但免疫进展的非常快。免疫沉淀、免疫凝集反应是检测伤寒和一些微生物标本出现的免疫反映。

荧光免疫

首次实现了标记免疫技术。

放射免疫实验

放射免疫使检测精度了很大提高，但是它有个问题，就是有放射性，以前放射物质没有专人专地储存，都是直接扔到江河湖海、下水道的。比如说C14，标记长达5000年的半衰期，而碘13125的半衰期又特别短，拿起工具就要赶紧做检测，不然就马上过期，又贵又很难用，所以目前中国的同位素科基本上都不做放免，都做化学发光了，化学发光替代了同位素，很多科室就把它合并了，事实上同位素可以用于核素治疗而继续存在。

酶联免疫吸附实验

70-80年代出现的，用的最长的是二对半，简化了操作流程，应用广泛。

化学发光技术

可以定量又可以自动化、全自动，灵敏度高，具有特异性。

五、微生物与分子发展史

微生物是发展的最慢的一个学科，尽管它最近发展的挺快，但相对于免疫生化临检等还是相对较慢，最主要的原因是人工培养鉴定需要非常长的时间。如今出现的一些新技术，如质谱技术在微生物实验中得到了广泛应用。

分子检验技术有着特别好的灵敏性，但很难区分这个细菌是感染还是污染，如果培养出这个细菌，有经验的检验人员结合临床分析就能做出有效判断，所以分子检验结果和临床的实际结果往往有一定差距。

分子诊断是发展的最快的，从PCR技术出现以后，目前已发展到三代了，每一代的方法越来越精确，对遗传学诊断、肿瘤诊断、微生物诊断等都有巨大的价值。当然也包括发展迅速的二代测序技术，号称比计算机技术发展还快。分子技术将来在检验上的走向、能取得多大的份额现在很难讲，就要看这个技术最后能否做出特异性的关键性指向，有没有真正的靶标，这需要理论上的突破。

六、实验室自动化分析发展史

实验室自动化以前很简单，就是仪器的自动化，而发展到现在是一个整体的自动化，是从单机自动化到全实验室自动化思维和模式的改变。单机自动化仪器好坏，自动程度，人机适应性是很容易判断的，但实验室自动化目前有待商榷，因为它是个非常复杂系统工程，包括样本处理前模块，测试分析模块，样本后处理模块，里面集成了很多最新的科学技术。流水线的诞生使检测更为轻巧自如，提高了工作量。上流水线一看，检验科没几个人，不再是以前人头攒动的景象，人员都去看标本了。

室内检验全流程自动化

现在流程一般包括：自动接收，自动分拣（体液标本、尿液标本、血液标本），自动上样，自动去盖，自动免疫、自动生化，自动血球；微生物进入微生物流水线，尿液进入自动尿液流水线。如果是质谱做的非常好，流水线运行就流畅很多。

流水线也要考虑到实验室以外，以往由护工提着标本到检验科来，中间可能会出现丢失样本的情况。护士早上批量采血，5点采的8点到检验科已经是很快了。但现在有了智能采血平台和自动气动传输系统，样本随时到达检验科，从采集阶段和运送阶段保证了标本的完整性和传输的及时性。

自动化检验流程

分析前影像因素比较多，有很多人工干预的步骤。就我们自己来说：有段时间设备识别率很低，原因是阅码器级别不够，要换的话每个科室都是要换，数量达上百台，费用很高，到底换还是不换？后来综合考虑还是决定换，因为不换的话，一旦机器无法识别的标本数量上升，就需要人工干预，降低了工作效率。

全自动流水线的特点

全自动是指能够完成自动分拣、自动进样、自动分杯、自动离心、自动测试、自动复测、自动审核等功能，全流程不需要人工操作；向全学科发展，能够连接生化、免疫、血球、血凝，而且能一管多用，一管血能够做更多的项目并且能够连接第三方仪器更好。目前使用没找到什么缺陷，非要找的话就是设备费用偏高，长远分摊的话也就不高了。

全自动化的意义

全自动化提高了实验室检测通量，检测的样本周转时间缩短了，开展的项目多了，工作人员的工作时间减少了，检测结果质量的可靠性、一致性都增加了，实验室逐步走向规范化，降低了运行成本，所用样本血量减少了。

七、如何打造智能化实验室

主要从以下四个层面去考虑：一是全学科、全流程、全自动流水线；二是精益化的管理系统；三是实验室标准化；四是智能信息系统；智能化是基于大数据进行分析的，目前想做智能化的企业和个人非常多，国家也给予补贴和政策扶持，然而如何做好、如何去突破是需要关注的焦点。 

实验室目前面临的挑战

运营层面：临床方面，比如一张血常规的报告，现在几十项指标，很多指标临床医生是不看的，但是这里面恰恰蕴含了很多信息，可以作为诊断的依据，所以来自临床的报告考核指标拥有更高水平的承诺。对科室来说，是否增加了工作量?  TAT的是否快速和稳定？能否最大程度减少浪费？

人力层面：有限的人力资源与不断增长的业务压力之间的矛盾，操作人员的流动和培养问题，以及继续教育。

财务层面：表现在成本控制、效益考核方面。

目前大部分实验室已由技术型向管理型转化。

实验室的精益化管理

通过5S、可视化管理、标准化工作、日常管理显著提升效率、提高了质量、降低了成本。

DBS结合定制信息系统：
实现对实验室精益化提升

DBS通过多阶段的改善与保持阶梯式提高，按照持续跟进、发现需求、评估现状、解决问题、执行措施的一个循环开展。

标准化工作

ISO15189为医学实验室（medicalLaboratory）或临床实验室（Clinical Laboratior）提供了质量管理的标准。

临床实验室的意义在于:通过国际标准化的管理，提高员工的素质，增加医疗市场的竞争力，作为医疗纠纷举证的证据，提高学术水平和地位。这5个方面做到了实验室就很容易运行通畅，当日里面还包含软件和硬件的流畅，流畅程度越高越可以提升在分析前、分析中、分析后的整体检验水平。

智能化管理系统

关键在于信息系统能否连结医院内所有自动化仪器，例如内分泌科有个实验室，检验科有个实验室，两个实验室不联机的话容易出现结果不一致，就会产生医患纠纷。而如果联机就能够有效避免这类的问题。现在的智能实验室的应用平台，通过如Emisol这一类的实验室中间件系统把所有科室都连接了起来。

从自动实验室到智能化实验室

现在已经是大数据+人工智能的时代了，那数据该怎么挖？比如现在化验单里有大量不被医生重视的数据，但这些数据对诊断是有价值的，对其进行挖掘，使临床医生更便于诊断。

从自动审核到智能审核

智能质控

智能化管理

目前常用的有：自动化实验室TAT日常管理、异常样本可视化管理、质控管理、流水线运行状态可视化管理，工作报表可视化管理，物料管理。

总之，对智能化实验室的积极探索非常重要，也是大势所趋，智能化给为现代检验医学带来了革命，更带来了新的机遇和挑战。

府伟灵教授

中国人民解放军医学科学技术委员会检验医学专业委员会主任委员

主任医师，博导。全军检验专科中心主任，「973」计划项目首席科学家，现担任中国人民解放军医学科学技术委员会检验医学专业委员会主任委员，国际传染病防治联合会（IFIC）常务委员，中国研究型医院协会主任委员，中华医学会检验分会副主任委员，中国医师协会检验分会副会长，国家科学技术奖评审专家，《Biosens Bioeledtron》杂志特邀编委、《国际检验医学杂志》主编等 20 余项重要学术职务。 主要从事太赫兹无标记检测技术、医院感染防治、战创伤感染的防治研究工作。

先后主持国家「973」、「863」计划项目、国家国际合作项目、国家自然科学基金重点项目等 30 余项课题，以第一或通讯作者发表国内外论文 500 余篇（其中 SCI 论文 46 篇），以第一完成人获国家科技进步奖、中华医学奖、军队科技进步奖等 15 项国家及省部级科技成果奖， 获得国际、国家发明授权专利 40 余件。主、参编教材、专著 18 部。培养博士后 3 名、博研究生 38 名、硕士研究生 62 名，先后获得中国人民解放军总后「育才奖」银奖、金奖。2015 年中央军委主席习近平签署通令记三等功。

文字整理：As素

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