引用本文： 胡冬, 陳曦, 胥明勇, 曾家偉, 羅軍, 俸家富. 失效模式與效應分析在新型冠狀病毒核酸檢測中的應用. 華西醫學, 2021, 36(8): 1011-1015. doi: 10.7507/1002-0179.202008225 復制
為明確診斷，實時熒光逆轉錄聚合酶鏈反應（reverse transcription-polymerase chain reaction，RT-PCR）檢測新型冠狀病毒核酸陽性被作為確診指標之一[1]。面對疫情，各省市醫院和疾控系統緊急開展新型冠狀病毒核酸檢測，作為應急開展的新項目，在檢驗過程中，必然存在眾多影響生物安全和檢測質量的不確定因素[2]。我院于 2020 年 1 月 30 日開啟新型冠狀病毒核酸檢測，在啟動初期，為降低風險，我科運用失效模式與效應分析（failure mode and effect analysis，FMEA）的理念[3-4]和方法[5-9]，對新型冠狀病毒核酸檢測流程中存在的潛在風險因素進行了系統排查，制定了應對措施，進行了持續改進，本文將對整個應用過程進行總結。現報告如下。
1 資料與方法
1.1 一般資料
以 2020 年 1 月 30 日—2 月 21 日我院檢驗科應對新型冠狀病毒肺炎（coronavirus disease 2019，COVID-19）疫情開展的新型冠狀病毒核酸檢測項目為研究對象。
1.2 方法
2020 年 2 月 4 日，使用 FMEA 梳理新型冠狀病毒核酸檢測全過程，識別可能影響生物安全和檢驗質量的各種潛在風險因素，確定需重點改進的失效模式，制定改善措施，具體 FMEA 實踐過程如下。
1.2.1 確定主題，組建風險評估小組
確定主題為“降低風險、保證質量”，組建了包括檢驗科主任、生物安全主管和核酸檢測人員的 7 人評估小組，小組成員工作時間均超過 5 年，均對 FMEA 的具體流程和應用細則進行了培訓，了解研究的主題、當前的任務及需要討論的問題。
1.2.2 失效模式和影響因素分析（第 1 輪）
① 繪制流程，確定重點。繪制 RT-PCR 實驗室核酸檢測流程：項目申請→樣本采集→樣本轉運→樣本前處理→試劑準備→核酸提取→樣本準備間消毒→上機擴增→結果判讀→結果審核→實驗廢棄物及檢驗后樣本處理→實驗室消毒，生物安全和質量控制要求覆蓋全流程。通過梳理各環節子流程，經小組成員從緊急程度、安全程度、重要程度等方面共同討論，確定本次項目改善重點為“業務培訓、樣本前處理、核酸提取和實驗室消毒”4 個方面。
② 潛在失效模式及危險分析。制定適用于本科室核酸檢測的 FMEA 工作表單，通過頭腦風暴法，找出可能影響生物安全和檢驗質量的潛在風險因素，確定潛在失效模式；小組成員參照文獻[5-6]內容，共同制定嚴重程度（severity，S）、發生概率（occurrence，O）和可偵測度（detection，D）的界值范圍及評分標準（表 1）。小組成員對每一個失效模式進行打分評價，匯總每位成員的打分，取平均數為該項目的得分，形成實驗室新型冠狀病毒核酸檢測風險評價表（表 2）。
表1
失效模式嚴重程度、發生概率、可偵測度的評分標準
表2
新型冠狀病毒核酸檢測風險評價表
③ 確定需優先改進的失效模式。需改進項目根據風險優先系數（risk priority number，RPN）的高低判定風險水平進行優先排序選擇，RPN＝S×O×D，RPN 最低為 1 分，最高為 1 000 分，RPN 越高，則其所對應的失效模式潛在風險越大。評估小組參照現有標準和文獻[7]，判定 RPN>125 分為失效模式（即有必要采取措施進行改造），優先選取 S≥8 分和 S×O>35 分的失效模式進行改進，如果單項值≥9 分，此模式也須進行改進。
1.2.3 制定并執行改善措施
依據判定標準，從風險評價表評分（表 2）發現，需要改進的項目管理缺失內容主要有：應急管理流程不完善（如發熱樣本前處理流程不明確），工作人員對新型冠狀病毒認識度不夠、防護經驗欠缺（如疾病防控知識欠缺），消毒效果和儀器功能監管不到位（如含氯消毒液濃度不達標、無生物安全柜風速和壓力記錄等），操作違規（發熱樣本轉運箱開蓋前未消毒、熱滅活后未震蕩混勻即開蓋），質量監管手段不足（如樣本采集無法監管等）。針對這些問題，擬定如下改進計劃。
① 完善制度建設，健全應急處置流程。組建檢驗科 COVID-19 防控團隊，設立多個應急小組，制定并推出實驗室應急防控工作方案，將特殊流程、應急檢測、防護物資和生物安全等管理制度文件化，進一步明確責任，強化崗位職責。優化前處理流程，調整核酸檢測時間，降低群體暴露風險。
② 多元化培訓，強化效果監管。防控小組制定培訓考核細則，重點抽取“疾病相關知識”“實驗室生物安全”“實驗室檢測技術”等內容納入科室每日培訓，以自主學習，線上考核為主，通過問卷星答題、現場抽問、抽查操作、跟班督導等方式，評估培訓效果，對于重點內容，輪番培訓反復考核。核酸檢測人員作為重點督導對象，在科內培訓基礎上，參加醫院組織開展的專項強化培訓，參加上級機構開展的 COVID-19 實驗室檢測線上專項培訓，以提高工作人員防范意識，提升防治綜合能力。
③ 提高防護標準，加強實驗室生物安全管理。工作人員按標準預防要求穿戴防護用品，重點崗位（如樣本接收、核酸提取）提升防護等級，增加全科所有空氣消毒機每日消毒次數和時間。應急小組細化 PCR 實驗室消毒流程，嚴格執行功能/效果監測，對各種實驗記錄表，如《生物安全柜風速壓力記錄表》《含氯消毒液每日配置和效果驗證記錄表》《高壓滅菌器每日使用及效果驗證記錄表》等定期督查填寫情況。
④ 化繁為簡，分節點制定操作流程圖。應急小組將檢測流程分解，在關鍵節點（如三級防護裝備穿脫、樣本準備、核酸提取、實驗室消毒等）制定各自操作流程圖，規范操作，減少差錯。
⑤ 重分析抓關鍵，做好全流程的質量控制。將樣本采集和核酸提取作為關鍵點強化質量控制，對于樣本采集，加強臨床合作、醫護溝通，與感染科一起制訂優化《發熱門診標本采集與運送標準操作程序》，以規范采樣操作，提升樣本合格率。對于核酸提取，通過反復預實驗和比對實驗，解析不同類型樣本的提取步驟，制定最適宜本實驗室的核酸提取標準操作程序（standard operation procedure，SOP），同積極參加各級臨床檢驗中心組織的室間質評活動，確保檢測結果的準確性。
1.2.4 失效模式和影響因素分析（第 2 輪）
改善措施實施 2 周后，FMEA 小組成員進行第 2 輪風險評估，再次對每一個失效模式進行打分評價，計算 RPN 值。
1.3 觀察指標
以改善措施實施前后兩輪風險評估的 RPN 值作為觀察指標，比較改善前后 RPN 總值和平均值變化。
1.4 統計學方法
采用 SPSS 21.0 軟件進行數據處理與統計學分析。計量資料采用單樣本 K-S 法進行正態性檢驗，符合正態分布的計量資料采用均數±標準差表示，組間比較采用配對樣本 t 檢驗。雙側檢驗水準 α=0.05。
2 結果
2.1 改進措施及改善后 RPN 值
共開展核酸檢測 2 138 例，其中潛在失效模式 19 個。針對潛在失效模式制定改進措施，改善后較改善前失效模式減少 2 項（RPN=0 分），單項 RPN 值均下降，僅采樣不規范 RPN>125 分。見表 3。
表3
改進措施及改善后 RPN 值
2.2 改善前后總 RPN 和平均值比較
改善后總 RPN 較改善前下降約 47.32%（3 527.49 vs. 1 858.28 分），改善前后平均 RPN 比較差異有統計學意義［（185.66±74.34）vs.（97.80±37.97）分；t=6.128，P<0.001］。
3 討論
在我國，幾乎所有的臨床 PCR 實驗室都是按照二級生物安全標準設計和運行，絕大多數的工作人員都沒有在三級防護下進行檢驗操作的經歷，新型冠狀病毒核酸檢測樣本主要為呼吸道樣本[10-11]，成分復雜，處理過程繁瑣，操作者和實驗室都存在暴露風險。同時作為應急開展的新項目，缺乏新試劑系統評價，質量保證措施相對不足，在此背景下，實驗室應急開展新型冠狀病毒核酸檢測，核心問題是確保安全和質量。我們實驗室在開展新型冠狀病毒核酸檢測初期，應用 FMEA 的對檢測流程進行梳理，排查出 19 項潛在失效模式，制定改進措施，這種系統排查，有序改進的方式，規避了實驗初期的無序和盲目，短時間內將實驗室風險降至了最低。
FMEA 是一種前瞻性、系統性的風險評估方法，通過識別潛在風險，以提示工作者采取前瞻性防范措施，從而達到減少風險的目的，其在發達國家醫療機構已有了相對成熟的應用[12-13]。國內這些應用集中在醫院感染、護理質量、藥事、設備及醫療器械等不同的醫院管理領域，熱點集中在護理管理領域。國外 FMEA 應用的范圍更廣，在醫院信息管理、人力資源、臨床診療、臨床檢驗等方面已有開展[14-15]。臨床檢驗風險管理主要是通過一定的方法識別評估檢驗前、中、后整個過程中的風險因素，制定應對方法對風險進行有效控制，整個管理流程強調主動控制，在臨床檢驗風險管理中 FMEA 集中運用在標本采集、標本運送和醫院感染等相關內容，對應急開展新項目鮮有報道。我們在運用 FMEA 梳理新型冠狀病毒核酸檢測過程中的風險因素，發現部分失效模式單項分值很高，但總體 RPN 不高的現象，如疾病防控知識欠缺（S 高 D 低）、生物安全柜未監控狀態（S 低 O 高）等，對此我們依據靈活原則[16-18]，優先選擇嚴重度高和發生頻率高的項目改進，再依據 RPN 值高低進行改進項目選擇，這樣使評判過程更加靈活，也更符合應急開展檢測項目的實際情況。
樣本采集質量是決定核酸檢測結果的關鍵因素，梳理樣本采集環節的潛在失效模式（采集不規范），其 RPN 值在改善前后均為所有項目中的最高分，雖然改善后較改善前下降顯著，但仍改善不成功。新型冠狀病毒核酸檢測主要采集患者的呼吸道樣本，由感染科護士執行采集，采樣過程中影響因素眾多，如采集部位不對、操作不規范、患者不配合等，即使采樣操作可控，也存在采集時間不合適，病毒含量低等不可控因素，易出現“假陰性”結果。檢驗科被動接收樣本，只有通過最終結果來評估樣本質量，即使內標在控，也無法避免“假陰性”出現，樣本有效性評估手段單一。這種情況下加強臨床合作與醫護溝通，通過規范操作，減少人為差錯，來確保樣本質量，但仍有較多不可控因素存在，所以第 2 輪風險評估時，小組成員一致認為采集環節仍存在較大風險。對于一些特殊風險項目，如檢驗前后樣本存儲不當，可以通過制定樣本管理 SOP，明確樣本存儲方式、存儲流程，解決措施簡單有效，所以第 2 輪風險評估時，小組成員一致認為該環節風險可以消除，RPN 得分為零。
綜上，通過應用 FMEA 對新型冠狀病毒核酸檢測進行了全流程的梳理，構建風險指標體系，找出高危環節，導出持續改進計劃，制定和完善了適用于我院新型冠狀病毒核酸檢測的管理制度。這種運用管理工具，梳理流程查找原因，改變工作方式解決問題的模式，在我科應急開展新型冠狀病毒核酸檢測初期，降低了風險，保證了質量，也為科室應對突發事件、緊急開展檢測項目積累了經驗。
為明確診斷，實時熒光逆轉錄聚合酶鏈反應（reverse transcription-polymerase chain reaction，RT-PCR）檢測新型冠狀病毒核酸陽性被作為確診指標之一[1]。面對疫情，各省市醫院和疾控系統緊急開展新型冠狀病毒核酸檢測，作為應急開展的新項目，在檢驗過程中，必然存在眾多影響生物安全和檢測質量的不確定因素[2]。我院于 2020 年 1 月 30 日開啟新型冠狀病毒核酸檢測，在啟動初期，為降低風險，我科運用失效模式與效應分析（failure mode and effect analysis，FMEA）的理念[3-4]和方法[5-9]，對新型冠狀病毒核酸檢測流程中存在的潛在風險因素進行了系統排查，制定了應對措施，進行了持續改進，本文將對整個應用過程進行總結。現報告如下。
1 資料與方法
1.1 一般資料
以 2020 年 1 月 30 日—2 月 21 日我院檢驗科應對新型冠狀病毒肺炎（coronavirus disease 2019，COVID-19）疫情開展的新型冠狀病毒核酸檢測項目為研究對象。
1.2 方法
2020 年 2 月 4 日，使用 FMEA 梳理新型冠狀病毒核酸檢測全過程，識別可能影響生物安全和檢驗質量的各種潛在風險因素，確定需重點改進的失效模式，制定改善措施，具體 FMEA 實踐過程如下。
1.2.1 確定主題，組建風險評估小組
確定主題為“降低風險、保證質量”，組建了包括檢驗科主任、生物安全主管和核酸檢測人員的 7 人評估小組，小組成員工作時間均超過 5 年，均對 FMEA 的具體流程和應用細則進行了培訓，了解研究的主題、當前的任務及需要討論的問題。
1.2.2 失效模式和影響因素分析（第 1 輪）
① 繪制流程，確定重點。繪制 RT-PCR 實驗室核酸檢測流程：項目申請→樣本采集→樣本轉運→樣本前處理→試劑準備→核酸提取→樣本準備間消毒→上機擴增→結果判讀→結果審核→實驗廢棄物及檢驗后樣本處理→實驗室消毒，生物安全和質量控制要求覆蓋全流程。通過梳理各環節子流程，經小組成員從緊急程度、安全程度、重要程度等方面共同討論，確定本次項目改善重點為“業務培訓、樣本前處理、核酸提取和實驗室消毒”4 個方面。
② 潛在失效模式及危險分析。制定適用于本科室核酸檢測的 FMEA 工作表單，通過頭腦風暴法，找出可能影響生物安全和檢驗質量的潛在風險因素，確定潛在失效模式；小組成員參照文獻[5-6]內容，共同制定嚴重程度（severity，S）、發生概率（occurrence，O）和可偵測度（detection，D）的界值范圍及評分標準（表 1）。小組成員對每一個失效模式進行打分評價，匯總每位成員的打分，取平均數為該項目的得分，形成實驗室新型冠狀病毒核酸檢測風險評價表（表 2）。
表1
失效模式嚴重程度、發生概率、可偵測度的評分標準
表2
新型冠狀病毒核酸檢測風險評價表
③ 確定需優先改進的失效模式。需改進項目根據風險優先系數（risk priority number，RPN）的高低判定風險水平進行優先排序選擇，RPN＝S×O×D，RPN 最低為 1 分，最高為 1 000 分，RPN 越高，則其所對應的失效模式潛在風險越大。評估小組參照現有標準和文獻[7]，判定 RPN>125 分為失效模式（即有必要采取措施進行改造），優先選取 S≥8 分和 S×O>35 分的失效模式進行改進，如果單項值≥9 分，此模式也須進行改進。
1.2.3 制定并執行改善措施
依據判定標準，從風險評價表評分（表 2）發現，需要改進的項目管理缺失內容主要有：應急管理流程不完善（如發熱樣本前處理流程不明確），工作人員對新型冠狀病毒認識度不夠、防護經驗欠缺（如疾病防控知識欠缺），消毒效果和儀器功能監管不到位（如含氯消毒液濃度不達標、無生物安全柜風速和壓力記錄等），操作違規（發熱樣本轉運箱開蓋前未消毒、熱滅活后未震蕩混勻即開蓋），質量監管手段不足（如樣本采集無法監管等）。針對這些問題，擬定如下改進計劃。
① 完善制度建設，健全應急處置流程。組建檢驗科 COVID-19 防控團隊，設立多個應急小組，制定并推出實驗室應急防控工作方案，將特殊流程、應急檢測、防護物資和生物安全等管理制度文件化，進一步明確責任，強化崗位職責。優化前處理流程，調整核酸檢測時間，降低群體暴露風險。
② 多元化培訓，強化效果監管。防控小組制定培訓考核細則，重點抽取“疾病相關知識”“實驗室生物安全”“實驗室檢測技術”等內容納入科室每日培訓，以自主學習，線上考核為主，通過問卷星答題、現場抽問、抽查操作、跟班督導等方式，評估培訓效果，對于重點內容，輪番培訓反復考核。核酸檢測人員作為重點督導對象，在科內培訓基礎上，參加醫院組織開展的專項強化培訓，參加上級機構開展的 COVID-19 實驗室檢測線上專項培訓，以提高工作人員防范意識，提升防治綜合能力。
③ 提高防護標準，加強實驗室生物安全管理。工作人員按標準預防要求穿戴防護用品，重點崗位（如樣本接收、核酸提取）提升防護等級，增加全科所有空氣消毒機每日消毒次數和時間。應急小組細化 PCR 實驗室消毒流程，嚴格執行功能/效果監測，對各種實驗記錄表，如《生物安全柜風速壓力記錄表》《含氯消毒液每日配置和效果驗證記錄表》《高壓滅菌器每日使用及效果驗證記錄表》等定期督查填寫情況。
④ 化繁為簡，分節點制定操作流程圖。應急小組將檢測流程分解，在關鍵節點（如三級防護裝備穿脫、樣本準備、核酸提取、實驗室消毒等）制定各自操作流程圖，規范操作，減少差錯。
⑤ 重分析抓關鍵，做好全流程的質量控制。將樣本采集和核酸提取作為關鍵點強化質量控制，對于樣本采集，加強臨床合作、醫護溝通，與感染科一起制訂優化《發熱門診標本采集與運送標準操作程序》，以規范采樣操作，提升樣本合格率。對于核酸提取，通過反復預實驗和比對實驗，解析不同類型樣本的提取步驟，制定最適宜本實驗室的核酸提取標準操作程序（standard operation procedure，SOP），同積極參加各級臨床檢驗中心組織的室間質評活動，確保檢測結果的準確性。
1.2.4 失效模式和影響因素分析（第 2 輪）
改善措施實施 2 周后，FMEA 小組成員進行第 2 輪風險評估，再次對每一個失效模式進行打分評價，計算 RPN 值。
1.3 觀察指標
以改善措施實施前后兩輪風險評估的 RPN 值作為觀察指標，比較改善前后 RPN 總值和平均值變化。
1.4 統計學方法
采用 SPSS 21.0 軟件進行數據處理與統計學分析。計量資料采用單樣本 K-S 法進行正態性檢驗，符合正態分布的計量資料采用均數±標準差表示，組間比較采用配對樣本 t 檢驗。雙側檢驗水準 α=0.05。
2 結果
2.1 改進措施及改善后 RPN 值
共開展核酸檢測 2 138 例，其中潛在失效模式 19 個。針對潛在失效模式制定改進措施，改善后較改善前失效模式減少 2 項（RPN=0 分），單項 RPN 值均下降，僅采樣不規范 RPN>125 分。見表 3。
表3
改進措施及改善后 RPN 值
2.2 改善前后總 RPN 和平均值比較
改善后總 RPN 較改善前下降約 47.32%（3 527.49 vs. 1 858.28 分），改善前后平均 RPN 比較差異有統計學意義［（185.66±74.34）vs.（97.80±37.97）分；t=6.128，P<0.001］。
3 討論
在我國，幾乎所有的臨床 PCR 實驗室都是按照二級生物安全標準設計和運行，絕大多數的工作人員都沒有在三級防護下進行檢驗操作的經歷，新型冠狀病毒核酸檢測樣本主要為呼吸道樣本[10-11]，成分復雜，處理過程繁瑣，操作者和實驗室都存在暴露風險。同時作為應急開展的新項目，缺乏新試劑系統評價，質量保證措施相對不足，在此背景下，實驗室應急開展新型冠狀病毒核酸檢測，核心問題是確保安全和質量。我們實驗室在開展新型冠狀病毒核酸檢測初期，應用 FMEA 的對檢測流程進行梳理，排查出 19 項潛在失效模式，制定改進措施，這種系統排查，有序改進的方式，規避了實驗初期的無序和盲目，短時間內將實驗室風險降至了最低。
FMEA 是一種前瞻性、系統性的風險評估方法，通過識別潛在風險，以提示工作者采取前瞻性防范措施，從而達到減少風險的目的，其在發達國家醫療機構已有了相對成熟的應用[12-13]。國內這些應用集中在醫院感染、護理質量、藥事、設備及醫療器械等不同的醫院管理領域，熱點集中在護理管理領域。國外 FMEA 應用的范圍更廣，在醫院信息管理、人力資源、臨床診療、臨床檢驗等方面已有開展[14-15]。臨床檢驗風險管理主要是通過一定的方法識別評估檢驗前、中、后整個過程中的風險因素，制定應對方法對風險進行有效控制，整個管理流程強調主動控制，在臨床檢驗風險管理中 FMEA 集中運用在標本采集、標本運送和醫院感染等相關內容，對應急開展新項目鮮有報道。我們在運用 FMEA 梳理新型冠狀病毒核酸檢測過程中的風險因素，發現部分失效模式單項分值很高，但總體 RPN 不高的現象，如疾病防控知識欠缺（S 高 D 低）、生物安全柜未監控狀態（S 低 O 高）等，對此我們依據靈活原則[16-18]，優先選擇嚴重度高和發生頻率高的項目改進，再依據 RPN 值高低進行改進項目選擇，這樣使評判過程更加靈活，也更符合應急開展檢測項目的實際情況。
樣本采集質量是決定核酸檢測結果的關鍵因素，梳理樣本采集環節的潛在失效模式（采集不規范），其 RPN 值在改善前后均為所有項目中的最高分，雖然改善后較改善前下降顯著，但仍改善不成功。新型冠狀病毒核酸檢測主要采集患者的呼吸道樣本，由感染科護士執行采集，采樣過程中影響因素眾多，如采集部位不對、操作不規范、患者不配合等，即使采樣操作可控，也存在采集時間不合適，病毒含量低等不可控因素，易出現“假陰性”結果。檢驗科被動接收樣本，只有通過最終結果來評估樣本質量，即使內標在控，也無法避免“假陰性”出現，樣本有效性評估手段單一。這種情況下加強臨床合作與醫護溝通，通過規范操作，減少人為差錯，來確保樣本質量，但仍有較多不可控因素存在，所以第 2 輪風險評估時，小組成員一致認為采集環節仍存在較大風險。對于一些特殊風險項目，如檢驗前后樣本存儲不當，可以通過制定樣本管理 SOP，明確樣本存儲方式、存儲流程，解決措施簡單有效，所以第 2 輪風險評估時，小組成員一致認為該環節風險可以消除，RPN 得分為零。
綜上，通過應用 FMEA 對新型冠狀病毒核酸檢測進行了全流程的梳理，構建風險指標體系，找出高危環節，導出持續改進計劃，制定和完善了適用于我院新型冠狀病毒核酸檢測的管理制度。這種運用管理工具，梳理流程查找原因，改變工作方式解決問題的模式，在我科應急開展新型冠狀病毒核酸檢測初期，降低了風險，保證了質量，也為科室應對突發事件、緊急開展檢測項目積累了經驗。
