自动化生物样本库建设与可持续发展的思考.pdf

|H o s p i t a l Ma n a g e me n t F o r u m|Ma r.2 0 2 4 V o l.4 1 N o.0 31 6F o r u m自动化生物样本库建设与可持续发展的思考ReflectionsonConstructionandSustainableDevelopmentofAutomatedBiobanks 张易珂ZHANG Yi-ke 孙珊SUN Shan摘要 Abstract 生物样本库是开展医学科学研究及临床治疗的基础，是促进科研探究创新、诊疗技术的关键所在。我国生物样本库建设仍面临缺乏统一标准、人才建设不足、样本质量不均和资源共享困难等问题，由于没有统一规范的建设标准和管理模式，导致各样本库难以对接整合，增加了共享难度。建设标准化自动生物样本库，可以显著提高样本存取的精准化、流程科学化、环境高质量化等，在一定程度促进样本库资源共享与科学管理，提高样本存取的精准化和流程科学化，促进资源共享与科学管理，提高样本制备质量，提升处理速度并减少出错风险。Biobanks are the basis for medical scientific research and clinical treatment,and are the key to promoting innovation in scientific research and diagnostic and therapeutic technologies.The construction of biobanks in China is still facing problems such as lack of unified standards,insufficient talent construction,uneven sample quality and difficulty in resource sharing,etc.The lack of unified and standardized construction standards and management mode makes it difficult to dock and integrate various sample banks,which increases the difficulty of sharing.The construction of a standardized automated biobank can significantly improve the precision of sample access,scientific process and high-quality environment,etc.It can promote the resource sharing and scientific management of sample bank to a certain extent,improve the precision of sample access and scientific process,promote the sharing and scientific management of resources,improve the quality of sample preparation,enhance the speed of processing and reduce the risk of error.关键词Keywords：生物样本库 Biobank；自动化技术 Automation technology；可持续发展 Sustainable development作者单位：复旦大学附属眼耳鼻喉科医院 Eye&Ent Hospital of Fudan UniversityEmail: 通讯作者：孙珊中图分类号：R197.3；文献标识码：ADOI:10.3969/j.issn.1671-9069.2024.03.004生物样本库主要承载着生物样本的标准化收集、存储、处理和应用，涵盖健康和疾病生物体的生物大分子、细胞、组织和器官等样本(包括血液、血清、血浆、DNA、RNA等)以及与这些生物样本相关的临床、病理、治疗、随访、知情同意等资料。样本数据信息不完整、样本质量不高是生物样本库普遍存在的问题，对有关研究结果的精准性、可靠性造成直接影响。基于此，获取并存储数据完备、质量合格的生物样本，让其为医学研究提供优质服务，成为我国生物样本库行业发展的重中之重。实现生物样本“自动化”管理可以大幅提升制备样本的质量，操作简单便捷，避免交叉污染，不仅可以提升样本的处理及准备速度，而且能减少出错风险。我国生物样本库建设存在的问题1.存在问题。生物样本库又称“生物银行”，是进行标准化生物样本(包含血液，DNA,组织等)采集、处理、储存和使用，将实体生物样本和与样本相关生物学信息应用于临床、治疗、随访方面的综合资源库。生物样本库有多种分类，包括一些比较常见的组织器官库，比如眼角膜库、骨髓库等，还有鸡血干细胞库、疾病基因库等多种类型1。生物样本库的创建对我国医疗事业发展以及相关疾病研究都具有十分重大的意义。我国生物样本库的建设还在初级时期，目前存在一系列问题，例如缺少资源共享机制和高质量人才医院管理论坛|2 0 2 4年 3月 第 4 1卷 第 3期|1 7论坛队伍，缺乏标准化统一标准，样本使用率低，法律不健全等2。1.1 缺少资源共享机制。生物样本库为临床医学的研究提供各类资源，可样本资源相对有限，难以满足病因学研究工作需要的病例数量，所以很难确定疾病发生及发展的机制。通常由于单个项目的样本数量不足会对计算结果造成影响，一般在物力、人力与时间方面也很难实现大规模的样本量，因此建设生物样本库的关键是生物资源的整合与共享。在共享生物样本库资源的基础上共享信息资源3。我国目前缺少统一规范的生物样本库建设标准，样本库的建设与管理良莠不齐，有关样本内容、收集方式、信息系统存在差异，对接不同单位的管理系统不仅难度大而且成本高，加之异质性较高的样本资源难以整合，在一定程度上增加了生物样本资源共享难度，降低了样本利用率，样本库只存不取最后大多变成“死库”“垃圾库”3。1.2 缺少高质量人才队伍。虽然在我国生物样本库的成立已有 20 多年，可当前依然没有形成正式学科。随着飞速发展的科学技术、精准医学与转化医学，综合型医院纷纷开始构建生物样本库，但是国家尚未设立生物样本学科。医院样本库工作者未系统学习专业理论知识，也没有接受过专业的实践技能培训，大多数仅是通过参与科室内外部业务学习及培训就可以任职。另外，生物样本库人员也没有统一规范的考核标准等，一些研究型医院均是挂靠医院、大学的研究员、实验员或是检验科人员等标准开展职称评审与考核。1.3 缺乏统一规范的生物样本库建设标准。生物样本的高质量建设是精准医学快速发展的重要基础。但是我国不同医院在进行生物样本库创建时使用不同的建设标准与规范，包括在样本收集、样本存储等方面都缺乏统一的流程，不同地区及单位有关样本收集储存及信息系统存在差异，从而无法建设有效的生物样本库。2009 年，我国生物样本分会正式成立。2013 年全国组织生物样本库质量达标检查管理指导原则修订完成。2016 年 GB/T37864-2019生物样本库质量和能力通用要求国家标准立项。2019 年该标准(ISO 20387)作为生物样本库领域首个国标正式发布。2018年8月，ISO 20387生物样本库通用要求国际标准发布。2018 年，中国合格评定国家认可委员会倡议和引领的生物样本库认可制度被国际认可组织确定为一项新认可制度3。生物样本库建设中的自动化应用2016 年，上海长征医院建立了我国首家百万级全自动生物样本库，样本库采集的样本涉及战创伤救治、疑难疾病诊治以及优生优等有关领域，遵循着开放、合作及共享的基本原则，服务于临床研究工作。长征医院的生物样本库采用自动化仓储式存储系统，占地面积 60 多平方米4，配置了全自动核酸提取设备、全自动液体工作站等相关配套设备，可以实现由样本前处理至分装、入库以及出库等自动化操作。借助这一自动化系统，只需要 2 人便能完成日常的样本库日常管理工作。为更好地配合从采集样本到分装、处理和入库全部过程的数据信息登记，自动化存储样本，样本库借助管理软件实现了各个医院科室采集样本之间的协同配合，自动对接医院信息系统数据，自动获取患者于医院就诊的相关数据。无缝衔接自动化设备，实现样本入库、样本查询以及样本出库等过程的自动化。依托自定义信息列表，数据接口以及预设接口项目自定义，有效衔接医院信息系统实现自由配置。通过分析样本管理软件与自动化冰箱对接(如图1所示)，操作者在样本库管理软件上下达指令，系统发送任务，自动化冰箱接受到任务，对样本盒底部二维码进行自动扫描，挑选所需要的样本进行高效出入库操作。以样本管理软件作为中心，在储存样本信息自身信息的基础上，和医院信息系统相连，而且连通自动化设备可以优化样本存储操作，提升工作效率。图1样本库信息样本采集与管理流程自动化存储设备进行工作，也可以采用智能机器人进行操作，能够通过机器人的机械手来进行单管或者多管的存储和取用动作，批量存取，非常方便。机器人操作还具有一定的反馈机制，从而能够防止机器人在自动化操作中能够进行错误的识别，以免在操作中出现问题。自动化存储设备还可以通过扫码仪功能进行二维码的扫取，这样能够更好地进行低温的判断，从而可以给机器人信号进行相应的操作。这种运用机器人进行自动化操作不但能够节省很多人力资源，同|H o s p i t a l Ma n a g e me n t F o r u m|Ma r.2 0 2 4 V o l.4 1 N o.0 31 8F o r u m时还能够更加准确地进行操作，而且在极低温的情况下仍然可以进行工作，从而解决了低温对人体的伤害5。近些年，随着样本库自动化技术的不断发展，复旦大学附属肿瘤医院、华大基因、北京协和医院、上海张江生物银行等多家医疗机构纷纷引进自动化存储设备，不仅可以极大程度保证了生物样本质量，还极大节省了人力、物力、空间及能耗6。生物样本库可持续发展相关策略分析1.财务方面1.1 成本。部分商务样本库有明确的成本管理体系，以英国生物样本库为例，其具有清楚的职权与预算范围，囊括建设样本库、采集样品等所有方面。可大部分生物样本库缺少成熟的成本管理体系，难以实现对具体成本的追溯分析。生物样本库成本主要包含以下三方面：样本成本、设施设备以及运行成本。样本库运营预算第一年的重点支出是设施设备，次年及以后设备的购买费用会有所减少，大幅度增加的是设备折旧、设备维护、员工工资等日常运行样本库的成本。样本成本会贯穿在采集、处理、储存样本等整个过程。在投入大量资金后，需要合理制定成本回收模式加大持续运营资源投入，降低对于公共资金的倚靠。1.2 效益。在一定程度上生物样本库的运营依靠政府拨款、短期机构支持、流入的课题经费资金，往往很难获得专门的长期资金支持，可是为了更好地满足转化及基础研究不断增长的实际需求，一般样本库会花多年时间管理、累积以及存储有关信息数据与临床样本，而且要在未来几十年维持其可行性，由此为生物样本库的建设带来艰巨挑战，那么样本库应该具备自身造血能力和机制。因为生物样本库具备非营利性，伦理法律层面上样本是不具有买卖性质的。现阶段，生物样本库缺少一个明确的收益模式，所以应该构建让人信服的一个价值体系，从而使机构、政府、医院、投资者等均能看到样本的巨大潜在价值。虽然难以量化样本产生的效益，但是能从专利、论文、转化、成果奖以及社会价值等加以参考。除此之外，在应用样本时，针对提供机构有权力收取或有偿应用费用，以此用于对日常样本库支出的贴补；在提供有偿的顾问服务、技术服务、储存样本服务、数据分析服务时，也能收取相应的费用；与此同时，样本衍生产品的开发或者是转化研究，也能变成部分的样本库资金来源4。2.运营方面2.1 智能化。逐年增加的生物样本库的库存样本数量，以往生物样本库采取的存储模式存在一定问题，比如样本质量偏低，科研工作风险高，消耗大量物力与人力等，这也是自动化生物样本库产生的背景，其可以防止这些缺陷，以此提供更高的样本质量。生物样本质量的充分保障、高效集约储存样本集、存储操作自动便捷、成本节约离不开自动化生物样本库的建设，自动化在一定程度上降低因为人为操作引发的误差，保证储存样本的均一性，更好地推动我国生物样本库行业的资源共享与科学管理，因此自动化是生物样本库未来建设的更佳选择。现阶段，生物样本库的自动化建设仍旧处在起步阶段，自动化存储系统、样本前处理工作站等相对常用。虽然购置自动化设备需要花费较高费用，可从长远角度来看，自动化生物样本库投入的运行成本、人力资源成本、维护成本等各项成本总和相比传统生物样本库会更低，可以预见这是我国未来生物样本库硬件建设的主流趋势5。2.2 认可化。有关认可，属于针对合格评定机构满足具体规定要求的证实，也是实验室能否达标的一项重要指标7。一方面有助于提高组织的规范性、保障质量、能力等，另一方面有利于组织的自我完善与改进；同行业中提高产品的可信度，建立良好的品牌价值；强化市场竞争力，获得来自社会各领域的信任；也为参与国际之间的多边、双边合作等打下基础。自动化生物样本库建设展望建设生物样本库具有系统化特征，主要涉及例如设备、场地等硬件的完善，而且也针对伦理建设、规范标准、信息化系统等方面提出较高要求。从实际情况来看，我国生物样本库建设还存在着缺乏统一标准、人才建设不足、样本质量不均、资源难以共享等问题。而建设自动化生物样本库，可以显著提高样本存取的精准化、流程科学化、环境高质量化等，在一定程度促进生物样本库行业的资源共享与科学管理，以此为临床转化贡献力量。当前，样本库已经进入大规模共享的时代，准确获取样本库的各种资源信息，建立起依托计算机系统的存取样本、共享分配资源的网络至关重要。生物样本库的未来建设，自动化存储系统是优先选择，而且会有更多的生物样本库实现由人工存储转变为自动化存储。同时，我们也应认识到自动化存储设备的不足：(1)当前主要依靠进口，投入费用十分昂贵，无法应用一般规模的生物样本库；(2)需要专业技术人员负责设备操作及维护；(3)针对建设场地提出特殊要求。怎样实现自动化存储系统国产化，是自动化设备能否在未来大范围普及的关键因素。坚信(下转第 74 页)|H o s p i t a l Ma n a g e me n t F o r u m|Ma r.2 0 2 4 V o l.4 1 N o.0 37 4A d mi n i s t r a t i o n(上接第 18 页)设计、通过信息化的手段将咨询服务窗口前移，降低不良事件发生概率”。首先把对外咨询电话与应急电话分离，避免应急电话被占用；按照各部门值班咨询投诉话题梳理出常见问题清单，将常见问题答复前移到挂号小程序里，以智能自动解答方式提供给患者，通过后台了解患者的查阅记录，将点击量高的问题设置为优先级别，并随着点击量升降自动调整；设置患者咨询评价程序，使患者参与到医院质量提升中，从而有效改进医院服务。将院外咨询电话设置成 IP 电话，把咨询量最多的内容上传到 IP 电话，将服务端口前移，降低人工回复的频率及误差，通过 IP 电话的后台对咨询电话的数量、峰值、状态、内容进行监控，加强管理监督，降低不良事件及投诉发生概率。针对突发事件、院区巡查、陪同上级部门检查等值班处置内容，通过钉钉制作电子值班处置流程，将不同值班规定动作、关键节点、处置要点、物资交接等细节制作成规范化电子流程，便于审核、监督、交接、执行，提高值班质量。在排班方面，运用数据透视表这一工具进行排班管理，让值班人员排班分布更均衡，将人性化理念落实到管理细节中。3.规范值班管理与保障措施。规范值班工作内容与流程，对每日值班接班人员、带班领导、总值班管理部门进行监督。重视总值班室环境改造，打造办公便捷，休息舒适的值班场所。严格落实值班补贴及休假条的发放，将人性化理念落实到管理细节之中。在值班室设置建议箱，维护值班员与管理部门畅通的双向沟通渠道。通过制度建设、OA 流程设计、专员管理严格执行值班制度，明确换班、停班的规则，并由专人维护流程及数据。因公换班由院办协调，保障衔接无漏，因私换班落实好归口备案制度，确保值班人员在岗。结论通过借鉴全面质量管理的理论和方法，可以有效改进医院总值班的管理质量。通过提升值班人员专业能力、优化值班流程和制度、加强内部沟通协作以及利用信息技术提升值班效率等措施，可以有效提升医院总值班的质量，确保医院在非工作时间的安全和稳定运转。同时，持续改进的理念也要求我们在实践中不断探索和创新，不断完善和优化医院总值班工作，为患者提供更加优质、高效的医疗服务。参考文献1 方新,马显赫,刘怡华.基于现况调查的某三甲医院行政总值班问题探讨及机制研究 J.中国医院，2021,25(5):48-50.2 李爽,马蕊,高放,等.多院区医院行政总值班制度建设和管理实践J.中国卫生质量管理，2022,29(1):101-103.3 阳昊,廖宁,李小珍.三级公立医院行政总值班管理现状分析与研究J.中国卫生质量管理，2020,27(6):147-150.4 陈琳,王敏.应用 PDCA 提高医院行政总值班工作质量 J.中国卫生质量管理，2022,29(1):97-100.5 贾艳,高小俊,朱士俊,等.坚持平急结合助力公立医院高质量发展对策探讨 J.中国医院，2022,26(2):27-28.在不久的未来，基于发展的科研技术、不断革新的生物样本库系统技术，会逐渐降低自动化设备的成本。另外，第三方存储也会是管理者的另一项选择，有关研究人员能把样本交给具备自动化储存、处理能力的第三方进行统一管理和储存，使用尽可能少的成本实现高质量样本储存4。结语中国是世界上的人口大国，生物样本信息资源十分丰富，在各生物医学研究领域积极地应用这些宝贵资源，将会大力推动我国医药卫生科研事业发展，也会推动大数据平台及精准医学的发展。拥有发展主动权的前提基础是拥有资源，拥有主动权也就能拥有未来，怎样利用好这些资源，以此降低与发达国家在基础研究领域存在的差距，建设自动化、规模化、集约化生物样本库，打造具有中国特色的生物样本库，这是我国生物样本库建设的重大主题，作为该领域的中坚力量及广大青年研究人员应积极投身于此，从而让我国生物样本库的建设发展步入自动化、标准化正轨。参考文献1 赵聪,代涛,汪楠,等.基于内容分析法的我国生物样本库共享问题研究 J.中华医学图书情报杂志，2017,26(2):38-41.2 刘峙雅.我国生物样本库的研究进展 J.现代医药卫生，2021,37(5):759-763.3 满秋红,王伟业.重构生物样本库建设理念,促进临床研究资源协同应用与发展 J.协和医学杂志，2019,10(4):409-413.4 戴涵清,俞磊,李艺,等.自动化存储管理系统在生物样本库领域的应用及展望 J.中华临床实验室管理电子杂志，2017,5(1):46-50.5 王衍海,尚悦,魏浦,等.生物样本库自动化存储设备的应用及其不同品牌设备比较 J.中国医学装备，2019,16(9):172-176.6 张雪莹,朱承超.自动化生物样本库建设与信息化管理 J.海军医学杂志，2023,44(4):430-432.7 明星,周学迅.自动化在生物样本库中的应用现状 J.中国医药生物技术，2015(6):498-500.