智能配药机器人在临床药物配制中的应用研究进展

张文忠，季 红，王 宁，孙康明，徐真真，李 静

1.山东中医药大学护理学院，山东 250014；2.山东第一医科大学第一附属医院（山东省千佛山医院）

药物的使用是住院病人在接受治疗过程中的重要治疗手段，药物的正确使用与病人的健康安全息息相关。目前，用药错误（medication error，ME）在医院中仍然是普遍存在的问题[1]，研究显示，在美国，严重的用药错误每年造成7 000 例病人死亡，至少150 万人受伤[2]。临床药物在作用到病人之前，要经过开医嘱、配药和药物施用等过程，其中每个环节都存在着用药错误的风险[3-4]。虽然静脉药物配制中心（pharmacy intravenous admixture services,PIVAS）的出现在一定程度上使得临床药物配制更加集中、快捷，但仍然是人工配制药物，用药错误现象依然存在[5]。随着人工智能以各种形式不断地应用于医疗领域，在临床药物配制中，智能配药机器人的出现提高了药物制剂的配制质量和工作效率，有效降低了用药错误的发生率，积极发展先进的机器配药技术和创新的管理模式成了医院临床药物配制的新趋势[6-7]。本研究旨在对智能配药机器人在临床药物配制中的应用研究进行综述，为我国不断开发现代临床配药技术以及智能配药机器人的临床应用提供参考。

1 智能配药机器人的工作流程及类型

智能配药机器人是一种可以代替人工进行自动配药的机器设备，由于其技术复杂，目前研究机构成功研发并投入医院使用的配药机器人数量很少[8]。现有的智能配药机器人主要在洁净、安全的工作场所（如PIVAS）内进行静脉液体的配制。研究表明，配药机器人通常需要具备西林瓶和安瓿瓶的瓶盖剥离与破坏、扫码识别药物、药瓶的消毒杀菌、液体的抽取与注射、药物称量、药粉与液体的混合溶解、药液向贮存容器中传输和故障报警等功能，具备这些功能以后，智能配药机器人就可以自动按规定的剂量提取西林瓶或安瓿瓶中的药物，并将提取出的药物进行称量检验，然后注入液体袋中溶解、混合，最终配制成病人所需要的液体药物[9]。

国外配药机器人的类型大体分为针对有毒药物与普通药物调配的全自动配药机器人和半自动配药机器人[10]。目前国际上比较先进的静脉配药机器人有美国For Health 公司的IntelliFill i.v.、加拿大Intelligent Hospital Systems公司的Robotic IV Automation（RIVA）以及意大利Health Robotics公司的Cytocare与i.v.Station等。APOTECAunit 是目前国际上应用较为广泛的配药机器人，它的安全性得到了国际社会的广泛认可[11]。国内对配药机器人的研究起步相对于国外较晚，现在的国内市场上主要有能同时对安瓿瓶和西林瓶药物调控的多功能配药机器人和只能调配单一药物的台式配药机器人，此外，国内中草药的自动配药系统[12]也得到了开发，但目前仅用于商业的药物提取，未大量应用于临床。

2 智能配药机器人在临床药物配制中的优势

2.1 降低药物配制的错误频率

调查显示，药物的配制错误在整个用药错误中约占40%，严重威胁了病人的生命安全[13]。但随着智能配药机器人引入临床，有效降低了药物配制错误的频率[14]。研究显示，使用智能配药机器人配制临床静脉药物，与传统手工配制相比，平均每1 000 次模拟中可以预防5 420 次用药错误，每年可节省约29 万美元[15]。在西班牙的1 所医院应用智能配药机器人后调查发现，在医院用药过程中总的用药错误由12.06%下降到6.15%，用药储存阶段的误差由4.27% 减少到0.36%，配药、给药过程中的差错由22.52% 减少到5.46%[16]。Batson 等[17]研究发现，与人工配制静脉药物相比，经配药机器人的自动化混配技术所得到的静脉药物剂量更加准确，剂量误差更少。Terkola 等[18]通过一项大规模、多中心的回顾性研究发现，智能配药机器人的药物重量分析系统可以检测到传统人工配制方法测量不到的剂量错误，可以防止接受抗癌治疗的病人被注射错误剂量的抗肿瘤药物，进一步避免了抗癌病人因用药错误而出现药物毒性反应或不良的治疗效果。智能配药机器人的扫码识别系统、药物称量以及故障报警3 项功能有效提高了临床静脉注射药物的准确性，其检测错误制剂的能力是普通人工检测的74倍[19]。智能配药机器人与传统人工配药相比可以有效降低药物配制的错误频率，具有更好的准确度和精确度，能够保障病人的用药安全。

2.2 减少药物残留量

减少药物的残留量可以防止药液的浪费，在一定程度上节省科室药物费用的支出。陈文等[20]研究显示，配药机器人组与人工配制组相比，可以有效降低安瓿瓶内药物残留量，人工配制由于任务量较大，配制人员过于追求效率，存在药物残留量较大的问题。金珠[21]研究表明，配药机器人的精准抽吸可以有效降低药物残留量，智能配药机器人抽取后的安瓿瓶内药物残留量低于医护人员抽取后的药物残留量。一项临床实践发现，经配药机器人抽取后的输液袋内几乎检测不到药物的残留，而人工抽取后二分之一的输液袋内存在药物残留[22]。然而，有的研究显示出与以上结论相反的结果，一项对比智能静脉配药机器人配制药物与手工配制药物效果的研究显示，手工抽吸药物的残留量低于配药机器人，由于配药机器人的注射器是垂直固定的，无法像人工配药时可以倾斜药瓶进行抽吸，所以导致配药机器人抽吸的药物残留量较高[23]。可以看出，静脉配药机器人在进行药物抽吸时，所产生的药物残留效果并不相同，可能是由于不同研究使用的智能配药机器人的类型并不一致，未来还需进一步对比不同种类的配药机器人与人工配制降低药物残留量的效果。

2.3 提高药物配制的工作效率，降低医护人员的劳动强度

在医院中，医护人员每天三分之一的时间用于药物管理[24]，耗费了医护人员大量的时间和精力，智能配药机器人的出现改变了这一现象。研究显示，医院使用自动化配药机器人后，提高了药剂师在配药过程中的参与度，直接提高了药物配制的效率，间接减少了医护人员的工作量并提高了病人的护理质量[25]。Tsao等[26]研究显示，智能配药机器人的使用减少了护理人员参与药物管理的时间，护士用于清点药物的时间从每周5.04 h 减少到每周0.36 h，护士参与药物的相关工作时间比例从10.2%下降到5.6%，与病人互动的时间比例从20.0%增加到28.6%，护士与病人交流的时间变长，也相对提高了护理质量，减轻了护士药物管理的时间和精力。Teng 等[27]研究发现，与手工配制静脉药物相比，智能配药机器人配制药物的平均制备时间减少了约3 h，具有更高的效率。此外，智能配药机器人的使用受到了护理人员的好评，在PIVAS 工作的护士人工配药的平均时间为每天4～5 h，但长期重复推针动作的频率和强度容易引起手关节的劳损和变形，配药机器人的引入很好地解决了这个问题，工作人员只需要安装注射器，并将灭菌输液袋和小瓶固定在机器上，由机器人自动配制药物[28]，显著降低了医护人员的劳动强度。

2.4 降低医护人员针刺伤的风险

研究显示，中国每年约有380 万例急性受伤发生在医院环境中的医护人员中，其中63.0%是由针头引起的[29]。医护人员是针刺伤的高危人群[30]，而配药机器人的出现可以降低医护人员针刺伤的风险。在操作配药机器人时，配药人员只需要安装注射器、输液袋和药物，接下来的整个配药过程由机器人操作和部署，代替护士用手推拉针的操作，配药人员将不再接触注射器和药物，避免了被针头刺伤的风险[28]。金唐慧等[31]研究发现，医护人员人工配药平均每半年有6 次针刺伤的经历，而采用配药机器人后没有发生意外刺伤操作人员手部的现象。王奕江等[32]研究显示，护士人工配制组发生安瓿划伤、注射器刺伤的比例分别为13.33%、6.67%，而智能配药机器人组护士没有发生安瓿划伤、注射器刺伤。可以看出，智能配药机器人可以降低医护人员针刺伤的风险，对护士的职业安全起到一定的保护作用。

2.5 降低药物制剂对医护人员产生药物侵害的风险

医护人员在手动药物配制过程中存在药液飞溅、气雾泄漏等一系列安全隐患，对医护人员的健康产生损害[23]。近年来，通过国际社会不断验证得出的一份机器人实践指南中指出，使用配药机器人可以最大限度减少医护人员对高危药物的接触，降低潜在的药物侵害风险[33]。赵燕[34]研究发现，护士在配制化疗药物过程中，有害物质会以气溶胶的形式通过呼吸道和皮肤进入医护人员的体内，对人体造成伤害，而应用配药机器人后，护士与药液完全隔离开来，为护士的职业安全提供了有效的保护，也降低了医院感染的风险。一项肿瘤科护士对智能静脉配药机器人使用体验的质性研究显示，护士对使用配药机器人进行药物配制所带来的职业防护有强烈的体验，护士们认为，由于在密闭的空间内进行肿瘤药物的配制，用机器人冲配药物时有自己的空气通道洁净系统，而且是一个密闭负压的环境，所以比生物安全柜更安全、洁净，而护士本身不与化疗药物接触，有效防止了化疗药物对自己的侵害风险[35]。目前，智能配药机器人的自动配药系统已经成为化疗生产单元安全性改进的一部分[36]，使用智能配药机器人配制一些高危药物时，药物与医护人员处于相互隔离的状态，有效防止了医护人员被高危药物侵害的危险。

3 智能配药机器人存在的不足

3.1 存在药物交叉污染和细菌污染的风险

药物的交叉污染是药物配制中的主要问题，特别是在长期给药的医院中这种现象尤为突出[37]。有研究表明，智能配药机器人配药与手工配药相比，机器人所配制过的输液袋中的交叉污染率低于手工配制，并且一些智能配药机器人符合医院药房和整个制药行业对于无菌处理的要求[38-39]。但仍有研究指出，医院中的智能配药机器人在配制药物时，存在着药物与药物之间交叉污染的风险，具体表现为在PIVAS 工作的配药机器人通过吸管和吸盘进行药物的吸取、转移时，虽然每次转移药物后，工作人员都对吸取装置进行清洁处理，但是吸管和吸盘被大量重复使用，并且在配制药物时，操作人员通常不考虑前一种药剂类型是否与本次药物发生配伍禁忌，因而存在药物交叉污染风险[40]。Sessink 等[41]研究显示，配药机器人配药结束后，虽然经过工作人员清洁处理，但仍然在机器人上检测到残留药物，说明清洁处理并不是100%有效的，可能会产生药物交叉污染的风险。Ferro 等[42]在研究配药机器人的药物交叉污染测定时发现，使用智能配药机器人配药时，固体片剂药物产生的磨损会导致药物残留，进一步可能会产生药物交叉污染的风险，威胁病人的用药安全。此外，一项调查研究证实，在美国的Wake Forest Baptist 医学中心发生了一起智能配药机器人以及机器人生产的药品受到细菌污染的事件，在制备静脉药物的配药机器人的常规质量测试中，多种培养物蜡样芽孢杆菌呈阳性，事件造成了医院和病人巨大的损失[43]。因此，智能静脉配药机器人仍然存在药物交叉污染和细菌污染的风险，一旦配药机器人产生药物交叉污染或细菌污染，医院造成的经济损失和病人遭受的药物安全威胁难以预计。

3.2 普及难度高，技术仍不够完善

虽然随着科技的不断进步，智能配药机器人有关技术、管理、监管和临床问题在指南和法规中得到了一定程度的解决[44]，但现有的配药机器人普及率仍然很低，技术也不够完善。一项调查医院药房配药实践的研究显示，用于化疗药物配制的机器人数量仍然很少，在接受调查的医院中，只有0.1%的医院使用了智能配药机器人进行化疗药物的配制[45]。在全球范围内，医院药房实施智能配药装置进行化疗药物配制的比例仍然较少[46]。另外，现在生产的药品和静脉液体的规格并没有与静脉配药机器人的操作规格相适配，包装材料、标签和药瓶尺寸的变化导致机器人配制药物的低效率[33]。不同生产厂商生产的药物袋或药物瓶尺寸不同，使得机器人混配系统在可以处理的小瓶尺寸方面受到限制，如果药物容器的尺寸不符合机器人可以操控的规格，那么就会影响机器人配药的操作进程。Nurgat 等[47]调查发现，相对于药物的手动配制过程，配药机器人一旦药物配制失败，那么就会导致大量的药物浪费，在临床实施方面存在着配药机器人停机导致的配药工作流程中断、机械故障（如机器人手臂夹紧故障）、难以获得某些药物的重量分析数据以及需要重新校准设备以接受与制造商规范不符的静脉注射袋、注射器和药瓶等问题。综上所述，配药机器人的临床应用仍然没有普及化，现有的智能配药机器人的技术并不完备且存在着不成熟的方面。

4 建议与启示

面对智能配药机器人的不足，应采取有效措施改变这一状况。首先，采用正确的清洁方法，建立统一的配药机器人清洁标准。在配药机器人的清洁工作中，配药前清洁、两种药物配制间隔的清洁以及配药后的清洁尤为重要。研究证实，丙戊酸标准溶液、0.2%NaOH 乙醇溶液、0.23%异丙醇十二烷基硫酸钠（SDS-2P）溶液、0.5%次氯酸钠溶液和0.1%苯扎氯铵溶液用于配药机器人清洁工作具有良好的效果[48-49]。另外，不同国家的配药机器人的清洁标准不同，常用的配药机器人清洁标准有ISO 14644-1，ISO 13408 和EU GMP 标准，但很多国家并没有建立起专门的配药机器人清洁标准制度，可能为配药机器人的配药过程带来污染风险，建立统一的配药机器人清洁标准可以对配药机器人的清洁程度进行有效监管，预防此类风险的发生。其次，统一标准化流程，包括各种药物容器的大小、尺寸统一和机器人配药流程的统一，以提升智能配药机器人的配制效率。最后，应加大科研的投入力度，不断完善配药机器人可能出现的技术问题，使配药机器人更加智能化、临床化，增强保护医护人员职业安全与病人生命安全的能力。

智能配药机器人在我国的临床应用时间较短，未来还有较大的提升空间和应用前景。医院相关部门、科研机构以及生产配药机器人的厂商应根据各临床专家共识，统一智能配药机器人行业的各种生产标准。国家和医院也应对配药机器人的应用标准制定相关的政策和规定，规范智能配药机器人的工作环境标准、配药流程规范、消毒标准及操作标准等，不断完善智能配药机器人在临床药物配制中的应用规范。

5 小结

随着技术的不断发展，智能配药机器人在临床药物配制中所展现的各种优势也会越明显。对于病人而言，智能配药机器人可以增加病人的用药安全，保障病人的生命健康。对于医护人员而言，智能配药机器人可以保护医护人员的职业安全，降低医护人员的工作强度，提升护理质量。对于医院来说，智能配药机器人可以降低用药错误的发生率，减少不必要的医患纠纷，降低人力资源的压力。然而，智能配药机器人的不足却同样使医院也会承担巨大的风险，甚至造成一定的经济损失。目前，国内对于智能配药机器人的临床研究仍然较少，对于智能配药技术的开发性研究也相对缺乏，未来需要进一步检验智能配药机器人的临床药物配制效果，完善智能配药技术，以期促进现代临床药物配制技术的发展。