檢驗數(shù)據(jù)可靠性信息化保障探討

哈玲玲，張中湖，胡 楠 通信作者，隋寶春

（山東省食品藥品檢驗研究院，山東 濟南 250101）

1 檢驗檢測數(shù)據(jù)的可靠性是管理體系要求

CNAS-CL01:2018《檢測和校準(zhǔn)實驗室能力認可準(zhǔn)則》的7.11數(shù)據(jù)控制與信息管理對實驗室的信息系統(tǒng)給出的管理規(guī)定主要有以下幾個方面[1]。

（1）用于收集、處理、記錄、報告、存儲或檢索數(shù)據(jù)的實驗室信息管理系統(tǒng)，在投入使用前應(yīng)進行功能確認，包括實驗室信息管理系統(tǒng)中界面的適當(dāng)運行。對管理系統(tǒng)的任何變更，包括修改軟件配置或現(xiàn)成的商業(yè)化軟件，在變更實施前應(yīng)形成文件，并確認。

（2）信息系統(tǒng)應(yīng)防止未授權(quán)的訪問，采用安全保護以防止信息被修改和丟失。

（3）建立并實施數(shù)據(jù)保護程序以確保數(shù)據(jù)和信息的完整性。

（4）對計算和數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)移進行系統(tǒng)檢查。

（5）數(shù)據(jù)信息的管理：工作站應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、處理、記錄、報告、存儲、檢索需要進行適用性的確認，升級后需再確認。

（6）建立保持數(shù)據(jù)完整性、正確性、保密性的保護程序，維護系統(tǒng)正常運行。

在建LIMS系統(tǒng)之初，我們就對照以上規(guī)定提出系統(tǒng)要求，在系統(tǒng)建設(shè)和應(yīng)用過程中，要確保系統(tǒng)的使用、變更必須符合《檢測和校準(zhǔn)實驗室能力認可準(zhǔn)則》相關(guān)要求。

2 我院LIMS對數(shù)據(jù)可靠性、原始性的保障措施

保障數(shù)據(jù)的可靠性，主要指保證實驗結(jié)果數(shù)據(jù)的原始性、安全性、真實性，同時通過實驗過程數(shù)據(jù)來追溯結(jié)果數(shù)據(jù)的可靠性。我院實驗室檢驗管理系統(tǒng)（LIMS）以檢驗流程管理為主線，通過電子原始記錄（ELN）將各模塊（如人、機、料、法、環(huán)、QC等）聯(lián)系起來，對實驗中所用的物資、儀器、實驗方法、人員情況、環(huán)境情況，審核情況等進行記錄，作為實驗過程與結(jié)果的憑證。以下詳述LIMS系統(tǒng)是如何保障數(shù)據(jù)可靠性的。

2.1 數(shù)據(jù)的收集

檢驗檢測數(shù)據(jù)主要有稱量值和檢測值兩種，需根據(jù)儀器類別和數(shù)據(jù)類型不同，采用不同的數(shù)據(jù)采集方式和技術(shù)，下面以我院目前在用的SW-LIMS為例介紹。

大型色譜類儀器是將測試結(jié)果虛擬打印成PDF文件后，通過安裝在儀器工作站電腦上的采集客戶端采集到系統(tǒng)，利用科學(xué)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（SDMS）將非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)解析、轉(zhuǎn)換成結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫中（如圖1所示），數(shù)據(jù)只能使用，不可更改。在使用時，數(shù)據(jù)通過電子原始記錄（ELN）模板事先綁定的數(shù)據(jù)源，與到該檢品的電子原始記錄（ELN）的相應(yīng)位置匹配。

圖1 液相圖譜的采集

天平通過串口轉(zhuǎn)網(wǎng)口設(shè)備將稱量結(jié)果直接通過內(nèi)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)傳送到系統(tǒng)，并存儲到數(shù)據(jù)庫中，每次稱量歷史均進行記錄（如圖2所示）。

圖2 天平數(shù)據(jù)采集

小型串口儀器：小型串口儀器同天平一樣，通過串口將數(shù)據(jù)結(jié)果采集到系統(tǒng)中。在使用時，數(shù)據(jù)通過ELN數(shù)據(jù)源，匹配到ELN的相應(yīng)位置。

天平和小型串口儀器的數(shù)據(jù)通過接口方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時傳送，保障數(shù)據(jù)的原始性、完整性、安全性；配有工作站的大型分析儀器數(shù)據(jù)采用SDMS（科學(xué)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)）技術(shù)，簡單來說就是將通過PDF虛擬打印機保存的不同類的分析儀器上各類型的報告結(jié)果，解析轉(zhuǎn)換成結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫中。這種非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換以后，不僅能保留所有的原始記錄的檢測值，而且還能大大提高對數(shù)據(jù)的查找、分析、使用的效率。

2.2 數(shù)據(jù)的存儲

首先，數(shù)據(jù)采集后將自動保存到SW-LIMS系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中并留存日志。其次，關(guān)于數(shù)據(jù)的一切操作都有完整的審計跟蹤。SW-LIMS系統(tǒng)中數(shù)據(jù)審計跟蹤功能記錄了操作人員對原始數(shù)據(jù)的修改，包括修改時間、修改前后的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)管理員通過設(shè)定對哪些字段進行跟蹤及執(zhí)行跟蹤的條件，實現(xiàn)對所有原始記錄數(shù)據(jù)的審計跟蹤。系統(tǒng)管理員通過系統(tǒng)日志，追蹤所有進入系統(tǒng)的人員和登錄記錄、訪問的模塊、停留的時間、對數(shù)據(jù)的改動。另外結(jié)合儀器工作站計算機上安裝時間戳等手段，做到數(shù)據(jù)修改留痕、第一時間記錄稱量值和檢測值，確保數(shù)據(jù)的完整性、真實性和可追溯。

2.3 數(shù)據(jù)使用（傳送、計算）

數(shù)據(jù)采集后主要應(yīng)用在電子原始記錄（ELN）方法上（如圖3所示），ELN方法必須經(jīng)驗證并進行受控管理，任何修改都要經(jīng)過重新驗證與受控管理，SW-LIMS系統(tǒng)中有一整套的ELN驗證和受控管理流程來保證ELN的正確使用。數(shù)據(jù)匹配到檢驗原始記錄后，通過自動化的公式計算出結(jié)果。ELN中數(shù)據(jù)使用后如果要退修，會留下歷史痕跡，也就是說，ELN的數(shù)據(jù)都是可溯源的，保證了數(shù)據(jù)的原始可靠。

圖3 ELN方法內(nèi)的數(shù)據(jù)使用

2.4 LIMS實驗室管理方面的保障

我院在用的SW-LIMS系統(tǒng)使用了全生命周期管理的方法，LIMS系統(tǒng)的閉環(huán)追溯性保障要完全遵循ISO/IEC17025的全部管理要素（人、機、料、法、環(huán)測）的要求。從信息管理角度確保了良好的質(zhì)量管理體系。

（1）在人員方面，嚴格的授權(quán)管理是數(shù)據(jù)可靠性保障的重要措施。根據(jù)人員能力和組織結(jié)構(gòu)等，通過組織結(jié)構(gòu)管理模塊分級定義角色和組織及組織成員，通過預(yù)先設(shè)置，系統(tǒng)在用戶登錄時自動將其可操作信息指向其所屬崗位和組織的權(quán)限。角色管理模塊設(shè)置角色的功能權(quán)限，角色授權(quán)后，用戶在系統(tǒng)中只能看到自己角色范圍內(nèi)的功能模塊。例如，一個檢驗人員具備上崗資格后，系統(tǒng)管理員在系統(tǒng)中分配一個用戶賬號給該檢驗人員，同時分配一個檢驗人員的角色，該角色已經(jīng)事先定義好可操作的功能權(quán)限、菜單、流程節(jié)點等。同時，通過系統(tǒng)內(nèi)的組織架構(gòu)管理，維護人員賬號所屬的科室，從事檢驗的檢品領(lǐng)域等，這樣多維度控制人員可操作的權(quán)限與查看的范圍。此外，通過身份驗證、電子簽名、訪問控制、密碼策略等多層次的保密手段，共同確保系統(tǒng)內(nèi)人員管理方面的數(shù)據(jù)的可靠性和安全性。

（2）儀器設(shè)備、物料資源、檢驗方法、實驗環(huán)境方面合規(guī)保障。集成的電子原始記錄管理模塊對每個檢品每個項目涉及的所有實驗資源和實驗數(shù)據(jù)進行完整記錄，預(yù)先編輯好的電子原始記錄模板都經(jīng)過了驗證和受控。檢驗結(jié)果錄入前登記儀器、色譜柱、標(biāo)準(zhǔn)品等的使用記錄，以及檢驗用到的設(shè)備、環(huán)境、物料資源，通過提前在電子原始記錄模板中綁定，實現(xiàn)自動記錄，保證了原始記錄的完整性和原始性。檢驗結(jié)果在SW-LIMS系統(tǒng)內(nèi)可實現(xiàn)部分數(shù)據(jù)的自動抓取，避免了人工錄入和計算導(dǎo)致的人為誤差。

（3）可組態(tài)的審計追蹤技術(shù)對原始記錄和實驗數(shù)據(jù)的追溯。可對系統(tǒng)內(nèi)電子原始記錄進行審計追蹤（如圖4所示），可追溯系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)的任何修改，包括修改時間、修改人、修改前后內(nèi)容。在提交原始記錄時，完成版本內(nèi)容記錄；在被退回又修改時，可查看之前提交的歷史版本的原始記錄（如圖5所示）。

圖5 ELN歷史記錄

3 基礎(chǔ)IT技術(shù)的支持

3.1 我院LIMS系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)

目前，我院LIMS系統(tǒng)采用B/S（Browser/Server）架構(gòu)，不需要在客戶端安裝應(yīng)用程序，使用瀏覽器就可以登錄系統(tǒng)。在實驗室網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，這種架構(gòu)維護簡單，如果有任何更新，客戶端不用逐個升級，對操作系統(tǒng)基本沒有要求。LIMS的服務(wù)器對數(shù)據(jù)的安全起了至關(guān)重要的作用，我院的LIMS系統(tǒng)在建設(shè)之初從長遠考慮，不管是服務(wù)器配置、內(nèi)存大小、存儲以及RAID的使用，都完全滿足軟件的配置要求，其結(jié)構(gòu)采用一臺應(yīng)用服務(wù)器、一臺備份服務(wù)器、一臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，兩臺服務(wù)器一主一備同時工作，每日進行增量備份，一旦出現(xiàn)問題，短期內(nèi)即可恢復(fù)。采用應(yīng)用層、數(shù)據(jù)層多層分離的架構(gòu)，符合未來規(guī)模擴大和發(fā)展的需求。

3.2 網(wǎng)絡(luò)安全

我院部分實驗室的儀器操作系統(tǒng)和工作站軟件比較老舊，很多還在Windows XP操作系統(tǒng)運行，再加上有時用優(yōu)盤進行數(shù)據(jù)傳遞，時有病毒產(chǎn)生，甚至?xí)腥菊麄€內(nèi)網(wǎng)。為此，一方面我們禁止優(yōu)盤的使用，規(guī)定只能在內(nèi)網(wǎng)FTP上進行數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)；另一方面及時更新內(nèi)網(wǎng)殺毒軟件的病毒庫，防范病毒入侵。

4 我院LIMS系統(tǒng)保障數(shù)據(jù)可靠方面的不足與新技術(shù)展望

4.1 與儀器設(shè)備的深度互聯(lián)

要想做好數(shù)據(jù)可靠性的信息化保障，分析儀器的應(yīng)用系統(tǒng)與LIMS的深度融合是一個必要解決的問題，通過與儀器工作站軟件深度對接，實現(xiàn)色譜數(shù)據(jù)結(jié)果的自動采集、在LIMS系統(tǒng)上操作儀器工作站，實現(xiàn)儀器工作站和LIMS系統(tǒng)的交互。例如，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)按時自動安排進樣和質(zhì)控樣，是保障檢驗檢測數(shù)據(jù)可靠性的重要的一個課題。

我院從建設(shè)LIMS系統(tǒng)之初，就持續(xù)推進液相氣相等分析儀器的工作站與LIMS系統(tǒng)的系統(tǒng)層、數(shù)據(jù)層的對接，目前已經(jīng)與國內(nèi)的幾大國產(chǎn)液相儀器設(shè)備廠家合作研究檢驗數(shù)據(jù)與檢驗檢測系統(tǒng)的深度融合，建數(shù)字化實驗室，期待不久的將來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時傳輸，儀器工作站與LIMS的數(shù)據(jù)交互和操作交互。

4.2 計算機化系統(tǒng)驗證

（1）驗證系統(tǒng)功能。CFDA公布的《藥品記錄與數(shù)據(jù)管理規(guī)范（征求意見稿）》[2]第二十四條系統(tǒng)驗證要求中提到，采用電子記錄的計算機（化）系統(tǒng)驗證項目，應(yīng)當(dāng)根據(jù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)架構(gòu)、系統(tǒng)功能與業(yè)務(wù)功能，綜合系統(tǒng)成熟程度與復(fù)雜程度等多重因素，確定驗證的范圍與程度，確保系統(tǒng)功能符合預(yù)定用途。為此，LIMS系統(tǒng)使用前需進行可靠性、穩(wěn)定性、適用性確認，做出評價，經(jīng)論證、批準(zhǔn)后可投入使用，同時LIMS系統(tǒng)相關(guān)硬件或軟件改變后應(yīng)進行再確認，以確保計算機化系統(tǒng)符合法規(guī)、符合指定用途。

（2）系統(tǒng)文檔。詳細的驗證文件、風(fēng)險管理文檔、電子簽名授權(quán)書等，包括開發(fā)過程文檔、使用手冊、測試報告，以及使用前驗證系統(tǒng)功能和驗證ELN的文檔的齊備，也是保障數(shù)據(jù)可靠性真實性的必要手段[3]。我院作為國家重點實驗室、國家口岸檢驗所，承擔(dān)著國產(chǎn)、進口藥品、疫苗、血液制品批簽發(fā)等的重要檢驗工作，在計算機化系統(tǒng)驗證方面的工作應(yīng)該走在行業(yè)前面。下一步，我院開始探索實踐計算機化系統(tǒng)的驗證方法來更有力保障數(shù)據(jù)可靠性。

5 結(jié)束語

在檢驗檢測中，數(shù)據(jù)可靠性指的不僅是檢驗檢測系統(tǒng)，也包括系統(tǒng)計算機、服務(wù)器等硬件，連接到系統(tǒng)上的儀器、儀器工作站系統(tǒng)，同時還包含操作系統(tǒng)人員、標(biāo)準(zhǔn)操作流程等，以上這些是一個整體體系，用以保障實驗數(shù)據(jù)的可靠性。通過總結(jié)我院應(yīng)用LIMS系統(tǒng)進行實驗室檢驗流程數(shù)字化和實驗室管理來保障檢驗數(shù)據(jù)原始性和可靠性的措施，證明我院應(yīng)用的SW-LIMS系統(tǒng)在數(shù)據(jù)可靠性的保障上是有效的。但是系統(tǒng)的應(yīng)用以及升級是一個長期的工作，同時計算機化系統(tǒng)的驗證應(yīng)該盡早開展，以便建立起完善的系統(tǒng)管理體系來保障數(shù)據(jù)可靠性與持續(xù)性[3]，我們將不斷探索檢驗檢測管理系統(tǒng)與分析儀器的對接和交互，利用信息技術(shù)在檢驗檢測數(shù)據(jù)原始性方面做出更大突破?！?/p>