基于ISO 20387:2018标准的生物样本库信息管理系统的建设与应用

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广州中医药大学第二附属医院生物资源中心；广东省中医院(广东省中医药科学院)生物资源中心
王楚杨， 曾璇， 卢欣沂， 孙静， 吴炜霖， 彭桉平， 陈威丞， 陈曲波
<hr/>【摘要】ISO 20387:2018标准《生物技术—生物样本保藏—生物样本库通用要求》由国际标准化组织于2018年8月正式发布，是全球第一个生物样本库专用认可标准，对样本库的建设具有指导和实践作用 。标准细化了生物样本库质量管理的要求，成为目前最先进、最适用的生物样本库质量标准。信息管理系统是样本库质量管理体系建立过程的重要环节，借助计算机将信息技术引入到生物样本库质量管理体系中。
ISO 20387:2018 标准《生物技术—生物样本保藏—生物样本库通用要求》由国际标准化组织于 2018年 8月正式发布，是全球第一个生物样本库专用认可标准，对样本库的建设具有指导和实践作用[1]。标准细化了生物样本库质量管理的要求，成为目前最先进、最适用的生物样本库质量标准。
信息管理系统是样本库质量管理体系建立过程的重要环节，借助计算机将信息技术引入到生物样本库质量管理体系中。ISO 20387 标准的发布，生物样本库面临新挑战——需要开发一个专为生物样本库而设计的质量管理体系。根据该标准对质量管理的要求，以美国 RURO 公司的Limfinity 作为开发平台，基于通用数据库（PostgrepSQL）与计算机技术（B/S 架构）设计出符合认可要求的集成化信息管理系统。它是以生物样本为核心，储存和管理样本标准化采集、运输、处理、保存和分发过程中的相关信息，以及与样本关联的临床数据，并为样本管理者和使用者提供信息查询、分析、存储和挖掘。该系统涵盖资源要求、过程要求和质量管理体系要求的功能，共设计 8 个功能模块：样本入库管理模块、样本分发管理模块、样本质控管理模块、知情伦理管理模块、仪器设备管理模块、试剂耗材控制管理模块、人员办公管理模块、统计报告模块。
结合生物样本库建设的现状，广东省中医院生物资源中心经过三年多时间的努力，成功地打造了一套较为成熟、可供样本库行业参考和推广的个性化定制的生物样本库信息管理系统，使得样本库信息管理的整体流程更加规范化和智能化，保障了样本质量，并于 2021年 6月通过中国合格评定国家认可委员会的认可。本文主要介绍我科基于ISO 20387 标准的生物样本库信息管理系统的建设现状及应用。
1 ISO 20387 标准的内容

ISO 20387 提出了生物样本保藏机构应遵守的要求，主要包含五个方面：通用要求、结构要求、资源要求、过程要求和管理要求，标准对每一项内容进行了详尽的规定。
在资源要求上，规定了人员，设备，基础设施，专用场地和环境要求，外部提供的过程、产品和服务等要素的要求。过程要求包括生物样本的采集、接收、分发、运输，可追溯性，质量控制，制备和储存，信息和数据管理，不符合输出，报告要求等。管理要求包括质量管理体系文件记录和控制、风险防范措施、纠正措施、持续改进、内部审核、质量管理评审。
2 体系文件建立

建立包括《样本库信息管理系统工作人员操作规程》《样本库信息管理系统医护人员操作规程》《库存样本核查操作规程》等作业指导书，保证样本库信息管理系统的操作能够得到正确的使用；建立《样本及其数据可追溯性程序》《样本质量报告控制程序》等，以确保信息系统在设计、开发、规范化、风险评估等方面能够得到有效地控制；建立《信息和数据管理程序》以确保系统的安全性和保证各个用户角色在程序规定的授权范围内使用信息系统。
3 建设范围

该系统是基于 B/S 架构即浏览器和服务器架构模式，以流程为核心的高度自定义管理平台，可以满足生物样本库工作人员和临床医护人员同时查看库内样本的需求。该系统可以在医院内部网络任一台电脑登录使用，方便临床医护人员随时下达留样医嘱，医嘱下达后，护士采样、标本运送、标本接收等环节都能在系统实现记录，保证各个环节的有效控制，且该系统与检验信息系统、病房医院信息系统对接，通过该系统可以直接查询捐献者的电子病历信息，为达成样本采集、处理及存储的标准化、临床诊疗规范化、样本质量控制及分析奠定坚实基础。针对目前全国医院病历数据、生物样本缺乏共享而造成的巨大资源浪费等严重问题，以期通过该系统建立一套可行的、标准的、规范的、可供样本库行业借鉴和推行的信息系统与运作模式。另一方面，该系统还增加了试剂耗材出入库管理、人员和办公管理、仪器设备管理等功能，保障了生物样本库日常运作。
3.1 基础设施

基础设施主要有机房服务器、用户终端、条码扫码枪、打印色带、标签打印机、低温条码标签、高拍仪、样本库信息管理系统和 Windows 操作系统等。
3.2 应用情况

3.2.1 主体流程 结合广东省中医院现有样本库体系，为实现课题项目申请、样本出入库、数据采集、报告生成、数据统计、试剂耗材管理以及流程审批等过程的“无纸化”，流程中的各个环节均可由计算机记录，设计了以下主体流程（图1）。



图1 主体流程图
3.2.2 样本入库管理模块 在样本入库使用前，需要信息管理员或系统开发技术人员设置好捐献者的信息格式、存储设备规格、标本和样本信息格式以及操作用户字典等信息。样本库工作人员扫描条码接收标本后，对标本进行初步判断和质量评估，如标本不符合入库标准，可退回临床并进行重新采样。设置相应的标本分装模板，在标本分装完毕之后，自动创建对应的样本管数及信息，随后将样本管入库到存储设备冻存盒上的唯一位置，打印二维码标签，将标签贴于存放样本的冻存管外壁，如使用预置二维码冻存管，可把二维码标签信息批量扫码一一匹配录入系统，最后将实体样本根据入库的位置信息对应地依次快速放入实体库（图2）。入库样本的处理方法或存储条件等基本信息可通过样本信息操作界面进行修改，系统能够自动记录操作者编辑过程的痕迹，以便溯源。



图2 样本入库管理
3.2.3 样本分发管理模块 样本是宝贵的资源，不能随意分发，系统中设立一套完整的样本分发审核流程。研究人员使用样本前需要先提出样本使用申请；样本库人员进行初步审核，再由样本库负责人确认；确认通过后方可在指定日期进行样本分发。要完成上述的流程操作，样本分发模块中具备样本申请、样本筛选、样本申请审核、样本出库单打印、样本确认分发功能，见图3。



图3 样本分发管理
⑴样本分发申请：申请单需记录样本使用申请人的基本信息（如：姓名、工号、所属单位部门、联系电话等），申请使用信息（如：研究方向、样本用途、样本去向、预约取样日期等），申请分发的样本信息（如：样本类型、数量、样本编号等）。
⑵样本筛选：申请人可根据研究需求（如：样本类型、捐献者编号、样本容量、数量等）进行样本筛选。
⑶样本申请审核：样本管理者可根据具体情况通过或者驳回样本申请。
⑷样本出库单打印：样本线下分发时应该有一份具体的样本信息对照表，防止分发过程中出现少分、多分或者错分的状况。
⑸样本确认分发：样本完成分发后应在系统上确认信息（如：分发操作者、分发日期、样本状态）。
3.2.4 样本质控管理模块 系统支持对已入库的样本进行质量检测，可根据需求随机生成质控清单，并进行线下出库质检，质检完成后可在线上记录质检信息并对质检样本进行评分。用户可自由定义分数的合理区间，系统将其分为“分数在合理区间内的”、“分数在阈值附近的”、“分数在合理区间外的”的样本，做相应标记。具体功能有：①生成质控清单：根据选择条件（样本类型、设备、数量）随机抽取质控样本并加入清单；②查看所有清单：列出所有质控清单，包括已质检的和未质检的。删除质控清单：删除不需要的“未质检”状态的质控清单；③打印质检清单：打印样本质控清单添加质控信息，为检测的冻存样本补全样本质控数据（如核酸检测数据、PBMC 检测数据等）；④完成质控：确认质控操作已完成。
3.2.5 知情伦理管理模块
3.2.5.1 捐献者及知情同意书管理 捐献者信息可从医院系统中抓取，包括但不限于 HIS、LIS、手术、病理信息以及患者的中医四诊信息、中医诊断、中医证型、中西医治疗措施（用方谴药、特色疗法）等中医数据。具体功能有：①查看：根据不同角色列出对应权限的捐献者信息；②编辑：编辑捐献者的信息；③上传：连接高拍仪通过拍照形式为选择的捐献者上传知情同意书文件；④提醒：列出未上传知情同意书的患者列表并提醒各科室或团队用户及时上传。
3.2.5.2 课题及伦理批件管理 课题信息系统支持课题信息的记录，记录内容包括课题名称、等级、负责人、成员、所属科室、团队等，并支持课题样本统计，以及伦理批件的上传及有效期过期提醒。具体功能有：①创建课题：添加课题项目信息；②编辑课题：修改课题项目信息；③删除课题：删除无效的课题或未收样课题信息；④添加伦理批件：为选择的课题添加伦理批件，并设置有效期过期提醒。
3.2.6 试剂耗材管理模块
3.2.6.1 试剂耗材出入库管理 生物样本库需管理各种各样的试剂耗材，使用信息系统管理试剂耗材出入库，能够确保生物样本库的日常正常运行。利用信息技术，通过扫描条码入库，提高试剂耗材入库效率，提高准确度。我科在设计这一功能时以物品商品码作为入库凭证码，以最小包装作为数量单位。通过扫描商品码信息获取已预置的物品名称、规格型号、厂家等信息。输入物品批号、有效期、入库日期后打印入库条码并粘贴于物品外包装上。所有物品的入库条码均为唯一识别码，以确保每一入库的试剂耗材的唯一性和可溯源性。当物品需要出库时，扫描物品入库时粘贴的条码，如需多份物品同时出库时，扫描多个条码信息。此时，物品进入待出库状态，需要试剂耗材管理员进行最后出库确认。当库存达到一定上限或者下限时，系统提示样本库人员是否应该采买，以保证样本库日常运作顺利。
3.2.6.2 供应商管理 ①档案管理：字段设置供应商基本信息（供应商名称、供应商联系人、联系电话、微信号、公司地址、备注），供应商资质材料（可上传附件），可提供试剂耗材产品清单；②评估管理：字段设置评估意见、评估人、审核人、日期，评估记录主要用于供应商资质评定。
3.2.7 仪器设备管理模块 仪器设备管理是保证生物样本质量的重要部分。开发仪器设备管理系统，应将设备的序列号、型号、价格、生产日期、生产商家等基本信息，以及每个设备的存放地点、负责人、使用情况等都录入系统。设计了仪器设备管理功能模块，不仅满足了资质认定、认可的要求，而且给仪器设备的使用、维修和日常维护工作带来了诸多的方便。具体功能有：①添加仪器设备的记录；②添加仪器设备维护使用记录；③添加仪器设备校准记录；④查看仪器设备维护记录。
3.2.8 人员和办公管理 系统能将标准化质量管理体系文件及科室管理等文件录入系统电子化，支持 DOC、PDF 等常用文件格式。在平台上实现工作人员的办公信息化管理，包括上岗资质、培训、考勤报表管理、节假日排班、通知发布、学术交流活动、文献共享等。
3.2.9 统计报告模块 系统具备统计模块，可对各团队的样本出入库数量、每日工作量统计、月度工作量统计，年度工作量统计，能实现各院区工作量的实时统计，方便领导层合理分配工作，为人员调动提供可供参考数据。可统计内容包括但不限于各样本类型样本统计、样本出入库统计、疾病样本统计、科室样本统计、团队样本统计、废弃样本统计、存储设备使用率统计等，并且支持多种格式导出（FDF、PNG、EXCEL 等），报告内容包括样本质量报告、盘库单、质控记录单、样本使用记录单等，报告内容可自定义，以样本质量报告为例：应包含标题、地址、日期、样本唯一编号、生物样本及相关数据的质量信息、储存条件等。
4 效果

目前，我科应用信息管理系统对 30 个研究团队60 多万份样本进行管理。因为系统与 HIS、LIS 实现了无缝对接，因此可快速准确地获取样本相关的中西医诊断等信息，临床研究人员反映使用起来非常便利。除了满足样本库最基本的样本出入库管理工作，系统还实现了多种具有实际应用意义的功能，如医嘱信息、采样信息、样本冻存信息根据各分院分组显示、试剂耗材出入库具有院区之间移库功能、考勤登记根据各分院不同上下班时间管理等，也符合我国医院快速发展，规模化、多院区发展的现状。管理的入库样本类型涵盖了医学研究中常用的血液、尿液、粪便、组织、咽拭子和诱导痰等。各个样本类型包含的样本信息不尽相同，记录包括样本的课题信息、来源、采集和处理信息、储存、转运、分发、以及样本附加的捐献者的诊疗信息、检查检验、病理检查、随访资料和知情同意书等。通过精细化的样本管理、标准化的采集、处理、存储、分发等使样本资料得到详细的记录，为临床科研提供高质量的样本和可靠的附加信息。该系统拥有捐献者信息查询、诊断查询、样本信息查询、病房患者和门诊患者预约采样功能，最大程度满足科研工作人员取样的需求。存储设备管理功能通过自定义设备规格和形状，自动更新设备使用率情况，研究人员可关注存储设备使用率，确保能及时补库；查询统计功能方便用户随时了解样本数量及出入库状态。系统确保样本信息得到详尽的记录，以及制订便利的样本分发使用流程，样本分发使用后，需要定期上传科研产出等情况，以提高样本使用率和推动科研工作的顺利开展。
广东省中医院生物资源中心的信息管理系统建设，使得临床样本采集、处理、存储、分发等过程更加智能、规范、准确、迅速，避免了不必要的人为操作的错误，实现了样本库运营的标准化管理，提高了工作效率，保证了样本质量，更是助力广东省中医院生物资源中心成为我国首家医疗系统通过 ISO 20387 认可的综合性样本库。建立标准化的临床研究方法，建设临床疾病综合资源和数据平台，实现临床标本收集、临床治疗、捐献者随访信息收集过程的规范化。广东省中医院打造的符合国家标准、具有国际水平、标准化流程管理的生物样本库为提升临床研究质量提供了良好保障。
5 结语

基于 ISO 20387 标准的生物样本库信息管理系统，实现了样本从采集入库到出库或销毁的全生命周期信息化管理，确保了生物样本库的质量，包括生物样本质量、信息质量、运作质量和管理质量，为生物样本库信息管理系统走向智能化、规范化、标准化提供借鉴。生物样本库建设最重要的是信息管理系统的建设，以信息化管理结合样本库实际工作展开，涵盖样本采集、处理、保存及管理流程。生物样本库信息系统作为收集临床样本及信息的重要工具和手段，有利于探索环境因素与疾病的发生、发展及治疗之间的关系，为疾病的精准化诊疗提供循证医学证据。
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