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郝曉柯、曾憲飛教授團(tuán)隊(duì)發(fā)表森栩AI-PBRTQC國(guó)際前沿創(chuàng)新研究成果

2024-10-11 2979

文章來(lái)源：Biochem Med (Zagreb) 2024;34(2):020707

作者：董旭才孟茜李斌溫冬梅曾憲飛*

通訊作者郵箱:mumufly@126.com

摘要

近日，西安區(qū)域醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)中心郝曉柯教授、曾憲飛教授團(tuán)隊(duì)董旭才、孟茜、李斌等在國(guó)際科學(xué)期刊Biochem Med（IF=3.8）上發(fā)表了基于患者數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)質(zhì)量控制（PBRTQC）的最新研究成果，發(fā)表論文《Comparative study on the quality control e?ectiveness of AI-PBRTQC and traditional PBRTQC model in identifying quality risks》。這一研究不僅深化了行業(yè)對(duì)PBRTQC的理解，更展示了AI技術(shù)在提升臨床實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制及患者風(fēng)險(xiǎn)管理方面的巨大潛力。

推薦要點(diǎn)
這項(xiàng)研究展示了AI-PBRTQC模型在識(shí)別質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)方面相較于傳統(tǒng)PBRTQC模型在識(shí)別分析質(zhì)量誤差方面具有更高的靈敏度和準(zhǔn)確性。本研究基于森栩醫(yī)學(xué)的AI-PBRTQC患者數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)質(zhì)量控制智能監(jiān)控平臺(tái)建立了一套AI-PBRTQC程序以實(shí)時(shí)監(jiān)控并評(píng)估質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。研究設(shè)計(jì)了兩種不同的模型——傳統(tǒng)的PBRTQC模型和AI-PBRTQC模型，并設(shè)置了不同的截?cái)喾秶c權(quán)重系數(shù)，對(duì)同期患者數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，分別通過(guò)識(shí)別真實(shí)世界的質(zhì)量控制風(fēng)險(xiǎn)案例，研究對(duì)比了兩種模型的效能，旨在確定最優(yōu)化的PBRTQC方案。這一研究不僅為AI-PBRTQC的實(shí)際應(yīng)用提供了有力的數(shù)據(jù)支持，也積累了寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為未來(lái)醫(yī)療領(lǐng)域的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)革新及PBRTQC在臨床實(shí)驗(yàn)室的廣泛應(yīng)用提供了重要的參考依據(jù)。

研究比較了基于人工智能技術(shù)的患者數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)質(zhì)量控制 (AI-PBRTQC) 和傳統(tǒng)患者數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)質(zhì)量控制 (PBRTQC) 方法在識(shí)別質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)方面的及時(shí)性及準(zhǔn)確性方面的性能，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)涵蓋了總甲狀腺素（TT4）、抗苗勒氏管激素（AMH）、丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶（ALT）、總膽固醇（TC）、尿素（Urea）及白蛋白（ALB）等項(xiàng)目的檢測(cè)，涉及長(zhǎng)達(dá)五個(gè)月的連續(xù)監(jiān)測(cè)。研究結(jié)果顯示人工智能技術(shù)在患者數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)質(zhì)量控制（PBRTQC）領(lǐng)域的潛能。AI-PBRTQC在質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)的識(shí)別上展現(xiàn)出了顯著優(yōu)勢(shì)。該模型能夠有效減少假陽(yáng)性和假陰性的比率，同時(shí)在處理樣本量較小的情況下仍保持高效能。

研究背景
基于患者數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)質(zhì)量控制（PBRTQC）是一種使用患者臨床標(biāo)本檢測(cè)結(jié)果以實(shí)時(shí)、連續(xù)、動(dòng)態(tài)監(jiān)控分析全過(guò)程質(zhì)量誤差及分析性能的質(zhì)量控制方法。IFCC國(guó)際指南提出臨床實(shí)驗(yàn)室應(yīng)廣泛應(yīng)用PBRTQC創(chuàng)新方法，是傳統(tǒng)室內(nèi)質(zhì)量控制方法的良好補(bǔ)充。與傳統(tǒng)的質(zhì)控品質(zhì)量控制方法相比具有很多優(yōu)勢(shì)，是基于患者風(fēng)險(xiǎn)管理的全新質(zhì)控策略。

IFCC提出的六種PBRTQC算法，盡管覆蓋了多種統(tǒng)計(jì)技術(shù)，但在實(shí)踐中統(tǒng)一應(yīng)用這些算法并非易事。Badrick等人提出，將PBRTQC融入實(shí)驗(yàn)室常規(guī)操作的關(guān)鍵在于從傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)學(xué)過(guò)渡到人工智能驅(qū)動(dòng)的決策過(guò)程。這一轉(zhuǎn)變不僅擴(kuò)大了PBRTQC的應(yīng)用范圍，而且提高了其在識(shí)別質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)方面的效率，尤其是在少量樣本和復(fù)雜變化條件下的表現(xiàn)。

研究目的
這項(xiàng)研究旨在比較分析AI-PBRTQC與傳統(tǒng)PBRTQC模型在識(shí)別實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)過(guò)程中質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)方面的效能。通過(guò)對(duì)不同截?cái)喾秶蜋?quán)重系數(shù)下的患者數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，目的是確定最優(yōu)化的PBRTQC實(shí)施策略。該研究為AI-PBRTQC在臨床實(shí)驗(yàn)室中的實(shí)際應(yīng)用提供了有力的數(shù)據(jù)支持和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

研究結(jié)果
研究結(jié)果顯示：
1. AI-PBRTQC在識(shí)別質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)方面比傳統(tǒng)PBRTQC建模更高效，AI-PBRTQC模型能夠智能選擇適當(dāng)?shù)慕財(cái)喾秶?、加?quán)系數(shù)，基于生物變異性和質(zhì)控效能，確保監(jiān)控策略更貼近患者數(shù)據(jù)的真實(shí)特性，建立最佳PBRTQC模型，質(zhì)控效能最佳。

2. AI-PBRTQC能夠有效地識(shí)別少量樣本中的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。這表明AI-PBRTQC在小樣本情況下也能發(fā)揮作用。

3. AI-PBRTQC不僅適用于生化分析，還適用于免疫學(xué)分析項(xiàng)目。它能夠識(shí)別與試劑校準(zhǔn)、時(shí)間校準(zhǔn)和試劑品牌更換等相關(guān)的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，能夠有效監(jiān)控分析性能，通過(guò)智能化模型構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警和質(zhì)量控制。對(duì)比之下，傳統(tǒng)PBRTQC假陽(yáng)性率高，樣本體積小的檢測(cè)項(xiàng)目無(wú)法使用，模型建立過(guò)程比較繁瑣，而AI-PBRTQC可以實(shí)現(xiàn)全流程的質(zhì)量監(jiān)控，假陽(yáng)性率低，可適用于檢測(cè)項(xiàng)目樣本量小的情況，也可適用于生物變異性較大的項(xiàng)目，檢測(cè)模型構(gòu)建是智能化智慧化的。

識(shí)別質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)的基于患者數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)質(zhì)量控制核査表

圖3：TC九月份IQC和PBRTQC EWMA圖，EWMA圖中深灰色表示沒(méi)有質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，淺灰色表示檢測(cè)到質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。黑色I(xiàn)QC圖表示低濃度水平IQC，灰色線表示高濃度水平IQC，IQC-室內(nèi)質(zhì)控，PBRTQC——基于患者數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)質(zhì)量控制，EWMA指數(shù)加權(quán)移動(dòng)均值法，TC-總膽固醇。

圖4：ALT PBRTQC EWMA圖。EWMA圖以深灰色表示無(wú)質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，淺灰色表示檢測(cè)到質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。PBRTQC—基于患者數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)質(zhì)量控制，EWMA指數(shù)加權(quán)移動(dòng)均值法，ALT -丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶。

研究結(jié)論
研究提出，近年來(lái)，PBRTQC在臨床實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用顯著增加。由于其固有的優(yōu)勢(shì)，例如實(shí)時(shí)全過(guò)程監(jiān)控和降低成本的潛力，這種方法的采用獲得了顯著的吸引力。國(guó)際臨床化學(xué)聯(lián)合會(huì)(IFCC)提出了6種PBRTQC算法作為推薦指南。這些算法涵蓋了各種統(tǒng)計(jì)技術(shù)，如移動(dòng)均值法(MA)、移動(dòng)中位數(shù)法(MM)、指數(shù)加權(quán)移動(dòng)均值法 (EWMA)等，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)推進(jìn)這種復(fù)雜的PBRTQC技術(shù)是具有挑戰(zhàn)性的。根據(jù)Badrick等人的觀點(diǎn)，引入PBRTQC需要在統(tǒng)計(jì)過(guò)程中從傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)向人工智能，這些研究有助于擴(kuò)大PBRTQC的潛在應(yīng)用。因此，需要比較傳統(tǒng)PBRTQC和AI-PBRTQC在臨床實(shí)驗(yàn)室中的適用性。AI-PBRTQC在識(shí)別試劑校準(zhǔn)、時(shí)間校準(zhǔn)和試劑品牌更換等質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)方面展現(xiàn)出更高效能，AI-PBRTQC不僅能夠有效監(jiān)控分析性能，還能通過(guò)智能化模型構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警和質(zhì)量控制，為臨床實(shí)驗(yàn)室提供了一種更先進(jìn)、更靈活的質(zhì)量管理解決方案。

西安區(qū)域醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)中心的成功實(shí)踐，為全球臨床實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)的提升和技術(shù)革新提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)，促進(jìn)了基于患者風(fēng)險(xiǎn)的質(zhì)量控制策略的普及。這一研究成果不僅彰顯了AI-PBRTQC在提升臨床實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)質(zhì)量和效率方面的巨大潛力，也預(yù)示著醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)領(lǐng)域即將迎來(lái)一場(chǎng)由人工智能引領(lǐng)的質(zhì)量控制革命。

西安區(qū)域醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)中心專(zhuān)家團(tuán)隊(duì)

西安區(qū)域醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)中心首席科學(xué)家郝曉柯教授
主任醫(yī)師、博士生導(dǎo)師，“中國(guó)青年科技獎(jiǎng)”獲得者。我國(guó)智慧檢驗(yàn)的倡導(dǎo)者，在推動(dòng)臨床實(shí)驗(yàn)室智能化智慧化建設(shè)和區(qū)域檢驗(yàn)中心同質(zhì)化智能化解結(jié)果互認(rèn)方面做出了諸多突出貢獻(xiàn)，積極探索將人工智能、5G等新興技術(shù)應(yīng)用于臨床檢驗(yàn)領(lǐng)域，倡導(dǎo)利用信息化、大數(shù)據(jù)、云服務(wù)、智能終端等技術(shù)手段，結(jié)合ISO 15189或CAP等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)檢驗(yàn)流程的自動(dòng)化、智能化與智慧化。曾任中華醫(yī)學(xué)會(huì)檢驗(yàn)分會(huì)副主任委員、中國(guó)醫(yī)師協(xié)會(huì)檢驗(yàn)醫(yī)師分會(huì)副會(huì)長(zhǎng)、現(xiàn)任中國(guó)生物化學(xué)與分子生物學(xué)學(xué)會(huì)臨床醫(yī)學(xué)專(zhuān)業(yè)分會(huì)副主任委員、中國(guó)醫(yī)學(xué)裝備協(xié)會(huì)檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)分會(huì)副主任委員、中國(guó)醫(yī)學(xué)裝備人工智能聯(lián)盟檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)委員會(huì)常務(wù)副主任委員、中國(guó)科技產(chǎn)業(yè)促進(jìn)會(huì)數(shù)字健康分會(huì)副會(huì)長(zhǎng)、全軍檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)專(zhuān)業(yè)委員會(huì)副主任委員、國(guó)家衛(wèi)健委遺傳咨詢(xún)能力建設(shè)專(zhuān)家委員會(huì)委員、國(guó)家衛(wèi)健委全國(guó)臨床檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)委員、中國(guó)合格評(píng)定國(guó)家認(rèn)可委員會(huì)醫(yī)學(xué)專(zhuān)業(yè)委員會(huì)委員、陜西省檢驗(yàn)學(xué)會(huì)主任委員等。

西安區(qū)域醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)中心副總裁兼實(shí)驗(yàn)室總經(jīng)理曾憲飛教授
醫(yī)學(xué)博士，主任技師，碩士研究生導(dǎo)師，“秦創(chuàng)原”科研創(chuàng)新人才，西安市科技專(zhuān)家，在推動(dòng)區(qū)域檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)中心信息化、同質(zhì)化、智能化和建設(shè)方面發(fā)揮重要示范引領(lǐng)作用。中華醫(yī)學(xué)會(huì)臨床輸血學(xué)分會(huì)青年學(xué)組常委、陜西省醫(yī)學(xué)會(huì)醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)分會(huì)委員、陜西省健康促進(jìn)與教育協(xié)會(huì)檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)專(zhuān)業(yè)委員會(huì)副主任委員等，多家SCI期刊審稿人、編委，“中華檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)雜志”審稿專(zhuān)家。主持國(guó)家工信部“移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用典型案例”、“秦創(chuàng)原”創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)平臺(tái)建設(shè)專(zhuān)項(xiàng)、陜西省自然科學(xué)基金項(xiàng)目等9項(xiàng)，參編團(tuán)標(biāo)4項(xiàng)，出版編譯專(zhuān)著兩部。

西安區(qū)域醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)中心普檢部經(jīng)理董旭才教授
副主任技師，西安區(qū)域醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)中心普檢部經(jīng)理。生物樣本庫(kù)質(zhì)量和能力認(rèn)可內(nèi)審員，ISO醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)審員。陜西省健康促進(jìn)與教育協(xié)會(huì)檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)專(zhuān)業(yè)委員會(huì)委員，西咸新區(qū)臨床檢驗(yàn)質(zhì)量控制中心委員等，中國(guó)抗癌協(xié)會(huì)產(chǎn)學(xué)研轉(zhuǎn)化專(zhuān)業(yè)委員會(huì)會(huì)員。以第一作者發(fā)表論文10余篇，核心期刊《臨床檢驗(yàn)雜志》審稿人，參與出版書(shū)籍一部，參與省重點(diǎn)項(xiàng)目1項(xiàng)。

西安區(qū)域醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)中心基于AI的PBRTQC智能監(jiān)控平臺(tái)（AI-PBRTQC）臨床應(yīng)用
西安區(qū)域醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)中心在首席科學(xué)家郝曉柯教授、西安區(qū)域醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)中心副總裁兼實(shí)驗(yàn)室總經(jīng)理曾憲飛教授的帶領(lǐng)下，率先應(yīng)用森栩醫(yī)學(xué)基于AI的PBRTQC智能監(jiān)控平臺(tái)及基于AI+5G的醫(yī)療機(jī)構(gòu)檢驗(yàn)結(jié)果互認(rèn)實(shí)時(shí)智能監(jiān)控平臺(tái)（AI-HR），截止2024年9月，完成AI-HR第二期工程建設(shè)，合計(jì)建立1家核心實(shí)驗(yàn)室、70家社區(qū)醫(yī)院，1702個(gè)項(xiàng)目、55656個(gè)基于AI的PBRTQC質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)質(zhì)控及智能比對(duì)模型。

西安區(qū)域檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)中心首席科學(xué)家郝曉柯教授對(duì)這篇科研成果及其在臨床應(yīng)用中的價(jià)值表示肯定，他認(rèn)為，這項(xiàng)關(guān)于AI-PBRTQC與傳統(tǒng)PBRTQC模型比較的研究，不僅深化了行業(yè)對(duì)基于患者數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)質(zhì)量控制的理解，還清晰地展示了人工智能技術(shù)在提升臨床實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)質(zhì)量和效率方面的巨大潛力。西安區(qū)域醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)中心臨床應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，AI-PBRTQC能夠更加靈敏和準(zhǔn)確地識(shí)別出質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，即使是在樣本量較小或生物變異性較大的情況下也能表現(xiàn)出色。這為臨床實(shí)驗(yàn)室提供了一種更先進(jìn)、更靈活的質(zhì)量管理解決方案。通過(guò)AI-PBRTQC能夠在潛在問(wèn)題演變成實(shí)際錯(cuò)誤之前及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決，從而極大地提高了檢測(cè)結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性。這對(duì)于確?；颊甙踩?、優(yōu)化資源利用以及提升醫(yī)療服務(wù)的整體水平具有重要意義。相信隨著5G技術(shù)和人工智能的發(fā)展，這種智能質(zhì)控方法將成為未來(lái)醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐，推動(dòng)整個(gè)行業(yè)向著更加精準(zhǔn)、高效的醫(yī)療環(huán)境邁進(jìn)。

西安區(qū)域醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)中心簡(jiǎn)介
西安區(qū)域醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)中心是西安市政府批準(zhǔn)、在國(guó)家財(cái)政部入庫(kù)，由西安市衛(wèi)生健康委員會(huì)作為項(xiàng)目實(shí)施單位，采用BOT模式投資建設(shè)的大型公共服務(wù)類(lèi)民生工程項(xiàng)目。中心按國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)在西咸新區(qū)建設(shè)1個(gè)可開(kāi)展3000余項(xiàng)醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)項(xiàng)目的核心實(shí)驗(yàn)室，與15家醫(yī)院檢驗(yàn)科合作，建設(shè)15個(gè)區(qū)域中心實(shí)驗(yàn)室，規(guī)范化建設(shè)450個(gè)社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心或鄉(xiāng)鎮(zhèn)衛(wèi)生院檢驗(yàn)科為社區(qū)衛(wèi)生中心實(shí)驗(yàn)室。

中心吸納了一批檢驗(yàn)領(lǐng)域的高精尖人才和國(guó)家級(jí)專(zhuān)家團(tuán)隊(duì)，著力推進(jìn)區(qū)域檢驗(yàn)中心同質(zhì)化、智能化、智慧化建設(shè)，郝曉柯教授是具有全國(guó)影響力的檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域知名專(zhuān)家，也是引領(lǐng)推動(dòng)檢驗(yàn)結(jié)果互認(rèn)的一面旗幟。西安區(qū)域醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)中心通過(guò)在區(qū)域內(nèi)建立統(tǒng)一的檢測(cè)體系、統(tǒng)一的質(zhì)量管理系統(tǒng)、統(tǒng)一的實(shí)驗(yàn)室信息系統(tǒng)（LIS）和統(tǒng)一的培訓(xùn)考核體系，初步實(shí)現(xiàn)了區(qū)域內(nèi)檢驗(yàn)結(jié)果同質(zhì)化、檢驗(yàn)報(bào)告互認(rèn)，未來(lái)將覆蓋西安市所有基層衛(wèi)生醫(yī)療機(jī)構(gòu)，檢驗(yàn)?zāi)芰τ型_(dá)到普通三甲醫(yī)院檢驗(yàn)科的10倍以上。中心建成后，將顯著提升區(qū)域內(nèi)醫(yī)療機(jī)構(gòu)的診療服務(wù)能力；降低財(cái)政在醫(yī)院檢驗(yàn)科建設(shè)上的重復(fù)投入；通過(guò)統(tǒng)一的質(zhì)量管理體系建設(shè)，推動(dòng)檢驗(yàn)報(bào)告互認(rèn)，在降低醫(yī)保開(kāi)支的同時(shí)，使廣大人民群眾享有更好的醫(yī)療體驗(yàn)。