（计算机应用技术专业论文）临床免疫实验室室内质量控制技术.pdf

中文摘要 医学检验数据是医疗过程中判定患者病情的主要依据。随着我国临床免疫检 验技术飞速的发展，临床实验室使用了一大批各种类型的检测仪器，检验数据的 准确性成为检验结果能否发出的焦点，而实验室室内质量控制是保证检验数据准 确性的核心问题所在。本文通过对当前国际和国内临床免疫实验室的室内质控数 据的处理现状的调查，分析研究了室内质控的常用数据处理方法，针对其存在的 问题进行修改和完善，建立了室内质控数据分析数学模型。理论分析和实验均表 明，新方法减少了假受控与假失控的机会，并提高了误差检出率。根据当前软件 发展的趋势，选用微软当前最先进的开发工具v i s u a ls t u d i o n c t 中的c 撑作为开 发工具，使用微软的a c c e s s2 0 0 0 作为数据库编制了一套软件，构建了一个临床 免疫实验室室内质控数据处理平台，可以对酶标、化学发光以及其他需要进行室 内质控的项目进行数据分析，并能打印精确的质控图。 关键词：室内质控免疫学检验质控方法数学建模 a b s t r a c t p h y s i ct e s tr e s u l t sa r et h em a j o rp o h nt od i a g n o s et h es u f f e r e r ss t a t e w i l h 恤 h i g h - s p e e dd e v e l o p m e n ti nc h i n a sc l i n i ci m m u n i t yt e s tt e c h n o l o g y , v a r i o u st e s t m a c h i n e sa r ep r e s e n ti nc l i n i ci a b o r a t o r y w h e t h e rt h er e p o r tc a nb ei s s u e dd u et ot h e t e s tr e s u l t s a c c u r a c y u s i n gi n t e m a lq u a l i t ：c o n t r o lt oe n s u r et h et e s tr e s u l t s a c c u r a c y i st h em o s ti m p o r t a n tm e t h o d i nt h ea r t i c l e v i ai n v e s t i g a t i o no f t h ei n t e r n a t i o n a la n d i n t e r n a l sp r e s e n tc o n d i t i o no fd a t ap r o c e s s i n gi ni n t e r n a lq u a l i t yc o n t r o l ，s t u d y i n ga n d a n a l y z i n gt h ec o m n l _ o nd a t ap r o c e s s i n gm e t h o d s ，d o i n gi m p r o v e m e n ti ns o m ep o i n t s o fc , o m n i o nd a t ap r o c e s s i n gm e t h o d s ，b u i l d i n gu pm a t h e m a t i c a lm o d e l so fd a t a p r o c e s s i n gm e t h o d s u s i n ga d v a n c e dv i s u a ls t u d i o c 撑a sd e v e l o pl a n g u a g e sa n d a c c e s s2 0 0 0a sd a t a b a s e i th a ss t r u c t u r e dad a t ap r o c e s s i n gp l a t f o r mo fi n t e r n a l q u a l i t yc o n t r o li ne l i n i ci m m u n i t y1 a b o m t o r yi nt h em e a n t i m ei t h a sc a r r i e do nd a t a a n a l y s i si ne 1 1 z y n l e 1 i n k e da n a l y z e ra n dc h e m i l u m i n e s c e n ew h i e hn e e d si n t e r n a l q u a l i t yc o n t r 0 1 i tc 锄p r i n t sp r e c i s eq u a l i t yc e n t r e lc h a r t k e yw o r d s ：i n t e r n a lq u a l i t yc o n t r o l ，i m m u n i t yt e s t , i m e r n a lq u a l i t yc o n t r o l m e t h o d s ，b u i l du pm a t h e m a t i c a lm o d e l s 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得墨鲞盘堂或其他教育机构的学位或证 书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：乏1 苌 签字日期：口6年乏月房日 、l 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解鑫鲞盘望有关保留、使用学位论文的规定。 特授权丞生盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名： 签字日联：抽6 年 导师签名： 签字日期：日 码_ 月 伊 ， 狄 年红“ 天津大学硕士学位论文 第一章前言 1 1 课题背景 第一章前言 医学检验数据是医疗过程中判定患者病情的主要依据。随着我国临床免疫 检测技术飞速的发展，我国的检验医学已取褥了长足的进步，临床实验室使用了 一大批各种类型的检测仪器，县级以上免疫实验室普遍配备了酶标仪，在较发达 地区，已经开始引进新型免疫检测技术化学发光免疫检测。由于化学发光免 疫检测具有灵敏度高、无放射性污染、成本低等优势，被越来越多的客户所认可。 但是仪器设备的引进和更新并不意味着我们临床检验数据的准确性得到了根本 保证。我国实验室的管理水平与国外相比，差距甚远。无论是手工操作还是使用 自动化分析仪器，医学检验数据的准确性都成为检验结果能否发出的焦点。 i s o1 5 1 8 9 是医学实验室国际通行标准。这是对医学结果相互认可的保证。 鉴于我国目前的实际情况，尚无条件执行这一标准。为此卫生部临床检验中心于 2 0 0 1 年制订了“临床实验室定量测定室内质量控制指南。但是此指南只是一个 推荐性的标准，其所提出内容和要求仍不适合中国的国情，并且工作指南也提到 过：“目前中国尚未确立各项目的总允许误差”，“将来有必要根据中国的实际情 况，制定出我国临床检验定量测定项目的t e a ( 允许总误差) ”，这本身就说明这 种质量控制方法当前在中国运用的局限性。而卫生行政部门又没有强制性的管理 措施以保证实验室检验的质量，这就使一些报告单在无仪器校准、室内质控等质 量保证措施的情况下发出。为保证检验数据的准确性，室内质量控制( i n t e r n a l q u a l i t yc o n t r o l ，i q c ) 与室间质量控制( e x t e r n a lq u a l i t yc o n t r o l ，e q c ) 成为临床实 验室工作的重点。免疫检验室内质量控制是在每次检验的同时对质控品进行测 试，根据质控品的结果以确定测定结果是否可靠、可否发出报告的一项工作。为 保证室内质控结果处于可接受的并且稳定的水平，就必须进行统计过程控制，要 做到这一点，所应用的主要统计工具就是质控图。 通过对郑州安图生物工程有限公司的客户进行调查，在市级免疫实验室，目 前对酶标试验的室内质控，普遍采用的方法是手工计算、绘图，而化学发光免疫 天津大学硕士学位论文 第一章前言 检测的室内质控目前基本上还没有实行。由于手工计算、绘图在过程上繁琐，对 实验室开展室内质控是一个极大的障碍。目前国际上普遍采用l e v e y j e n n i n g s 控 制方法进行室内质控。由于采用l e v e y j e n n i n g s 控制方法进行室内质控实验周期 长、对试验客观硬件环境要求高等原因，在国内客户中普及室内质控也是不太现 实的。因此郑州安图生物工程有限公司着手开发适合中国国情的通用室内质控软 件，严格按照我国颁布的“常规质控图”g b t 4 0 9 1 2 0 0 1 和“数据统计处理和解释 正态样本异常值的判断和处理”g b 4 8 8 3 8 5 进行数据处理，以帮助客户开展室 内质控工作，共同为提高国内免疫室检测水平而努力。 1 2 选题意义及本人的主要工作 本文针对目前国内室内质控现状，重点研究了目前临床实验室室内质控的数 据处理方法。针对常用质控方法进行分析和选择，并提出了改进方法：运用修匀 法对g r u b b s 法进行改进，减少了假失控和假受控出现的概率；将g r u b b s 法与 w e s t g a r d 法结合使用；将w e s t g a r d 单一质控标准改为高检出率和低检出率两个层 次的质控标准；并对失控时误差的原因进行分析。在符合国家标准的前提下，理 论分析和实验均表明，改进后的方法减少了假受控与假失控的机会，仿真结果 也表明了改进算法的有效性。 本人主要参与了郑州安图生物工程有限公司的“临床免疫实验室室内质量控 制”的调研、系统分析、算法研究、数学模型建立以及部分代码的编写和测试工 作通过对当前国际和国内临床免疫实验室的室内质控数据的处理现况的调查， 分析研究了室内质控的数据处理方法，建立了室内质控数据分析数学模型。根据 当前软件发展的趋势，选用微软当前最先进的开发工具v i s u a ls t u d i o n e t 中的 c 撑作为开发工具，使用微软的a c c e s s2 0 0 0 作为数据库编制了一套软件，构建了 一个临床免疫实验室室内质控数据处理平台，可以对酶标、化学发光以及其他需 要进行室内质控的项目进行数据分析，并能打印精确的质控图。 天津大学硕士学位论文第二章免疫学检验 2 1 免疫检测技术 第二章免疫学检验 免疫学检测主要是利用抗原和抗体的特异性反应进行检测的一种手段，由于 其可以利用同位素、酶、化学发光物质等对检测信号进行放大和显示，因此常被 用于检测生物活性物质的微量测定，目前已成为临床最为常用的实验室诊断方法 之一。 利用免疫检测原理，可以对各种各样的抗原、抗体进行检测，目前在临床上 常见检测的项目有：乙肝( h b v ) 、丙肝( h c v ) 、弓形虫( t o x o ) 、风疹病毒( r v ) 、 巨细胞病毒( c m v ) 、单纯疱疹i ，i i 型病毒0 a s v - i i i ) 、甲胎蛋白( a f p ) 、癌 胚抗原( c e a ) 、前列腺特异性抗原口s a ) 、游离前列腺特异性抗原( f p s a ) 、卵巢 癌( c a l 2 5 ) 、乳腺癌( c a l 5 3 ) 、胰腺癌( c a l 9 9 ) 、铁蛋白( s f ) 、b 2 微球蛋 白( 1 3 2 - m g ) 、鼻咽癌( e b v - i g g ) 、艾滋病( m v ) 、梅毒( n w s t ) 等。 临床实验室是为临床医师和患者出具检验报告，从而为患者疾病的诊断和治 疗提供依据的实验室。所以，临床实验室对免疫测定技术的最基本要求就是准确 和灵敏，其次是简便易行。免疫测定技术是建立在抗原抗体特异结合反映的基础 上的，因而具有很高的测定特异性；而标记物的使用又使得其具有了极高的测定 敏感性，这两点确立了免疫测定技术成为临床诊断应用上主导技术的地位。由于 抗原抗体结合反映只要在适当的温度条件下，即可迅速而有效的进行。因而免疫 测定技术除了温度外，没有对其他条件的非常严格要求。因此，通常临床上生物 活性物质的免疫测定简便而又快速，完全可以满足临床疾病的诊治要求。 尽管上述免疫测定技术本身的操作已非常简单，但临床实验室为了减少手工 操作有可能导致的误差，降低劳动强度，仍在不断的追求测定的自动化，这样使 得使用不同具体测定原理的自动化免疫测定仪器正不断地走入各级临床实验室， 成为实验室管理现代化和标准化的一个象征，与此同时，对实验室室内质量控制 的要求也越来越高。 天律大学硕士学位论文 第二章免疫学检验 2 2 国内外内外免疫学检测的发展和展望 临床免疫检验技术的出现最早可追溯至1 9 世纪末。1 8 9 6 年，w i d a l 发现在 伤寒杆菌中加入伤寒病菌入的血清可致伤寒杆菌发生特异的凝集现象，利用这种 可凝集现象可有效的诊断伤寒病，这就是最早的用于病原体感染诊断的免疫凝集 试验，亦即著名的肥达试验( w i d a lt e s t ) 。1 8 9 7 年，g r a t i s 又发现将细菌培养液 与其相应的抗血清混合后可发生肉眼可见的沉淀反应，于是，免疫沉淀试验应运 而生。1 9 4 6 年o u d i n 报道了试管单项免疫扩散试验。到了2 0 世纪7 0 年代根据 抗原抗体能在液相中快速结合的原理出现了微量免疫沉淀试验。到了8 0 年代研 究人员又发现胶体金可以作为抗体的标记物，建立简便快速的免疫渗滤层析试 验，即所谓的金标试纸条。进入9 0 年代，新型标记物技术发展了各种各样的免 疫测定方法，基于不同测定原理的全自动免疫分析仪器在临床实验室的应用越来 越多，这不但减轻了实验室工作人员的劳动强度，而且大大提高了测定的准确性 和重复性近几年，基因工程免疫测定试剂和基因工程抗体的发展，又一次拓宽 了免疫测定技术的发展途径。免疫测定趋向于集成化和微型化发展，生物芯片技 术已广泛用于新药筛选、基因功能、基因变化和基因表达等研究。 我国免疫学的检测基本历经了以下几个过程，如图2 1 所示。 2 0 世纪6 0 年代7 0 年代9 0 年代 图2 - 1 我国免疫学的检澳0 发展过程 时间 尽管免疫诊断在临床诊断中占据着非常重要的地位，但是由我国临床免疫诊 断现状来看，无论是临床应用方面，还是产业化角度，都处于相对比较落后的状 态，亟待改进。表2 1 就此做一比较。 天津大学硕士学位论文第二章免疫学检验 表2 - 1 中国免疫诊断现状 中国国际( 欧美为主) 兴起于2 0 世纪6 0 年代，现已基本退 兴起子2 0 世纪7 0 年代，现仍普遍使用于县级出临床应用 以上医院产品生命周期已终结 放射免疫法- 产品处于衰退期厂商试剂和仪器共同开发，试剂基本 ( r l a ) 厂商试剂与仪器共同开发，试剂基本系列化系列化 兴起于2 0 世纪7 0 年代，现仍在临床 兴起于2 0 世纪8 0 年代，现普追使用于各级临 床机构，为我国临床免疫诊断的基本方法 酶联免疫法产品处于成熟期 ( e l i s a )厂商试剂和仪器共同开发，试剂尚未系列化 应用 产品处于成熟稳定期 厂商试荆和仪器共同开发，试j f ! 基本 系列化 由表2 1 分析不难看出，酶联免疫法为当前主流的临床免疫检测方法，化学 发光免疫检测是正处于快速发展阶段，是前景广阔的临床免疫检测方法。 免疫学检测在临床检测中具有重要的意义，是i 临床诊断的重要依据。试验的 准确性、正确性直接关系到病人安危，因此对免疫学的质量控制是至关重要的。 科学的试验控制将大大降低误诊、错诊的可能性。 2 3 免疫实验室室内质量控制 室内质量控制简称室内质控，英文为i n t e r n a lq u a l i t yc o n t r o l ( i q c ) ，是由 实验室的工作人员采用一系列的方法，连续的评价实验室的可靠程度，确立报告 是否发出，旨在检测、控制本室常规工作的精密度，并检测其准确度的改变，提 高本室常规工作中批间、批内标本检测的一致性，以确定测定结果是否可靠、可 否发出报告的一项工作。室内质控是实验室质量保证的重要组成部分，质量保证、 室内质控和室间质评之间的关系见图2 - 2 。 天津大学硕士学位论文第二章免疫学检验 室内质控 k 量保证 l 质评l 1 一 图2 - 2 质量保证、室内质控和室间质评之间的关系 为了判断免疫试验的结果正确性，在免疫试验中，通常利用一些方法对免疫 试验进行监控。免疫学质量控制主要分为定性和定量两类。在定性试验中，通过 对试剂盒中的阴性对照、阳性对照或者质控品进行监控；在定量试验中，通常通 过对标准品或者质控品进行监控。通过对质控品( 阴性对照、阳性对照、标准品 或质控品) 的测量值进行分析，判断本次试验的正确性。 这种通过控制品、标准品、质控品对本次试验的有效性进行判定是一种直接 的方法。这种方法的特点是：能快速、直观的观察本次试验的有效性，但不能对 整个实验室在该项目的操作情况进行反映。因此，通过阴性对照、阳性对照、标 准品和质控品的单次测量结果进行质量控制通常会隐藏实验室的长期、系统性的 问题。 在广义的质量控制中，质控血清就是受控对象。质控血清的特点是：稳定、 具有较长的保存期。临床免疫检测室内质控的核心是围绕对质控血清的检测进行 的。通常室内质控所使用的质控血清可以从卫生部的临床检验中心购买，如果实 验室条件允许，也可自行制备。在进行一个完整的室内质控的过程中，质控血清 需要至少有2 0 天以上的保存期，因此必须严格按照质控血清所标明的储存条件 6 天津大学硕士学位论文 第二章免疫学检验 进行储存，以保证质控血清的稳定性。 甲一 i毯幽 同时进行 图2 - 3 通过对质控品的测试结果来评价本次试验的有效性 在包含室内质控的免疫试验中，质控血清和样品在同一条件下进行试验，随 样品同时获得检测结果( 在酶标检测中的结果是o d 值、在发光检测试验中的结 果是发光值) ，因此可以反映本次试验的结果，可以作为室内质控的基数用于数 据处理。每一分析批的控制物必须与病人样本一起进行分析，根据质控图判断分 析批在控时，方能报告病人样本的测定结果。当判断分析批为失控时，则说明测 定过程存在问题并应予解决，然后重复检测该分析批。分析批失控时，不能报告 病人标本测定的结果，如图2 3 所示。 天津大学硕士学位论文第三章室内质控方法 3 1 质控图的理论依据 第三章室内质控方法 3 1 1 统计学的几个基本概念 随机误差：是一类不恒定的，随机变化的误差，由多种尚无法控制的因素引 起。 系统误差：是实验过程中产生的误差，它的值或恒定不变。或遵循一定的变 化规律，其产生的原因往往是可知的或可能掌握的，因而应尽可能设法预见到各 种系统误差的具体来源，力求通过周密的研究设计和严格的技术措施加以消除或 控制。 小概率事件：随机事件概率的大小介于0 与l 之间，即o _ _ p s l 。统计分析 中的很多结论都给予一定可信程度下的概率推断，习惯上将p 郢0 5 称为小概率 事件，表示在一次试验或观察中该事件发生的可能性很小，可视为很可能不发生。 样本均值：一组测定值中所有值的平均值，亦称均数。按下式计算； 下： 置 一 均值( x - - ) = 苎一 拧 样本标准差：为表示一组测定数据的分布情况，即离散程度，其计算公式如 标准差0 ) = 变异系数：用标准差与其均值的百分比来表示，即为变异系数，其计算公式 如下： 删：三1 0 0 工 天津大学硕士学位论文第三章室内质控方法 3 1 2 正态分布 设连续型随机变量f 的概率密度为 1 一虹吐 ，f ( x 卜志8 2 0 2 “ o ) 为常数，则称善服从参数为t t ，盯的正态分布或高斯分布，记为 手( a ，矿) 正态分布曲线是以均数为中心、左右完全对称的钟型曲线，在横轴上方均数 处曲线位置最高。a 是位置参数，盯是变异参数。正态曲线下的面积有一定的分 布规律( 见图3 1 ) 。正态曲线总面积为l 或1 0 0 ，则理论上曲线下u + o r 之间 的面积占总面积的6 8 2 ；u + 2 c r 之间的面积占总面积的9 5 5 ；鼻3 叮之间的 面积占总面积的9 9 7 。 a - 3 0 a - 2 0 - 铲。讧g + c r 她a + 3 a 图3 1 正态曲线下的面积分布图 当分析、控制同一样本几次时，可获得可变化的值。由于测定的随机误差( 所 有测定过程的特征) 可导致结果的差异。当用稳定的方法对质控标本检测得到足 够的结果时，结果的分布接近正态分布。般来说，可假定控制样本的值是正态 分布，因而正态分布理论成为研究医学检验室内质控随机误差的基础。总体结果 的分布因此可用样本平均值 和样本标准差s 来描述。当质控结果分布假定是正 态分布，结果围绕平均值的分布可由标准差描述。“总体落在矿的范围内包 含6 8 2 的变量值；2 仃的范围内包含9 5 5 的变量值；+ - - 3 0 r 的范围内包含 9 9 7 的变量值”可描述为“样本落在i s 的范围内包含6 8 2 的变量值；i 2 j 的范围内包含9 5 5 的变量值；i 3 j 的范围内包含9 9 7 的变量值” 天律大学硕士学位论文第三章室内质控方法 3 1 3 假设检验 假设检验所依据的是小概率原理。所谓小概率原理，是指概率很小的事件在 一次抽样检验中实际上是不可能发生的。 设检验统计量为 t = t ) r 是样本值和被估参数的函数，不包含未知值。在原假设风成立时，检验统计 量z 的概率密度函数尹( r ) 已知。丁落在某区域国的概率 p ( t t o ) 2l 。伊( ? ) 打= 口 口取值通常t i e d , ，如口= 0 0 5 ，0 0 1 。因此，当原假设为真时，丁落入口区域内是 一个小概率事件。根据小概率原理，在一次抽样检验中小概率事件几乎是不可能 发生的，如果竟然发生了，则有理由认为原假设不正确，或者说原假设同样本值 有显著的矛盾，这时应在显著性水平下口拒绝原假设凰，而接受备择假设q 。 由此可见，国是拒绝原假设的区域，称为拒绝域，拒绝域的边界值称为临界值。 显著性水平口就是在原假设凰成立时统计量r 落在拒绝域内的概率，口越小， 统计量丁落入拒绝域内的概率就越小，如果统计量r 真落入到拒绝域内，表明原 假设风与样本值之间的矛盾显著，这也就是将口称为显著性水平的原因。只要 大于临界值而落入拒绝域m 内，就有理由拒绝原假设。反之，如果r 落在 拒绝域国之外，则表明并非小概率事件，原假设凰同样本值没有显著的矛盾， 没有理由拒绝原假设，则应在显著性水平a 下接受原假设e ，。统计量值落在拒 绝域国外的概率为( 1 - 口) ，是原假设为真条件下接受凰的置信水平。 测定值是随机变量，不同样本值计算的统计量值不同，有一定的波动性，即 使原假设为真，在正常情况下，统计量丁仍有一定的概率口落入拒绝域内，因 此也有可能会错误地拒绝原假设巩，这种当原假设为真而拒绝原假设的错误， 称为假设检验的第一类错误，又称为弃真错误。口为犯假设检验第一类错误的概 率，( 1 - 口) 则为当原假设为真而做出正确判断的概率。显著性水平口越小， 作出错误判断的概率越小，因此，显著性水平是限制犯第一类错误的保证，又称 检验的损失。 天津大学硕士学位论文 第三章室内质控方法 假设检验中，也可能犯另一类错误，就是原假设并不准确，而错误地接受原 假设瓯，这类错误称为假设检验的第二类错误。犯第二类错误的概率记为声。卢 是限制犯第二类错误的保证，又称为存伪错误。因为统计量是随机变量，即使原 假设风不正确，一次抽样检验得到的统计量r 值亦有一定概率落在( 矿一w ) 区 域，则 尸 r ( 矿一) = 1 一p ( r ) = 式中矽为统计量r 全部可能取值的区域。假设检验两类错误示意图如图3 - 2 所 示。 拒绝域矾 廷 图3 - 2 假设检验两类错误示意图 如图3 - 2 可见，口减小，减小了犯第一类错误的概率，与此同时却增大了， 增加了犯第二类错误的概率，反之亦然。在样本容量固定的条件下，要想同时减 ，广- 小口与是不可能的。只有增加测定次数月，使= 吖刀减小，日。与日分 布变得更陡峭，这是在同一口下，减小。不管犯哪一类错误，都会因判断失误 而造成损失。检验决策与两类错误关系表比较见表3 - ) 。 表3 一l 检验决策与两类错误关系表( 风为原假设) 根据样本观测值所得的结论 总体分布的实际情况 接受风拒绝风 天津大学硕士学位论文第三章室内质控方法 损 失 盯2盯3 0 4 0 r 5 0 r 图3 - 3 质控图两类错误的损失 图3 3 所示是质控图应用中犯错误所造成的损失与控制界限幅度的关系曲 线，可见犯两类错误的总和成抛物线，恰好在以3 盯作为控制界限处有最小值。 当采用3 盯原则设计控制界限时质控图应用中所犯错误造成的损失最小，所以称 3 盯原则为最经济原则。 在假设检验中，当样本容量给定时，我们一般只是对犯第一类错误的概率加 以控制，使它小于或等于事先给定的水平口，我们称此水平为显著性水平。这种 先对犯第一类错误的概率加以控制，再尽量减少犯第二类错误的概率的检验，称 之为显著性检验。检验的结果是否接受原假设与检验的显著性水平口有关。如果 饼取值很小，则拒绝域也会较小，其产生的后果是零假设难以被拒绝。因此，限 制显著水平原则体现了“保护零假设”的原则，显著水平的值越小，对零假设的“保 护”程度就越大。反之，口值越大，对零假设的“保护”程度越小。一般说来，应保 护”零假设，不能轻易否定，所以根据实际问题的需要，一般控制的值不宜过大， 通常取口卸0 5 、0 0 1 等。当显著性水平a = o 0 5 时接受域为1 9 6 s ，当显著性水平 口= o o l 时接受域为也。5 7 s 。 3 1 4 简单图形工具质控图 在实验室，采用质控图可使将今天的测定结果与建立在过去测定结果基础上 的预期值比较变得简单。如图3 - 4 所示，将直方图向左侧转9 0 ，根据收集结果 最小损失 天津大学硕士学位论文第三章室内质控方法 的时间记录结果，容易看出每一结果与过去结果预期分布的比较，预期分布显示 了中央线和由过去结果的平均数和标准差计算的一定界限。在该图上，界限线相 当于平均数加减1 s ，2 s 和3 s 。假定所测得值服从正态分布，则预期大约6 8 的点 落在平均数加减l s 范围内，9 5 的点落在平均数加减2 s 范围内，9 9 7 的点落 在平均数加减3 s 范围内。因此，仅有0 3 的机会观察到质控结果大于平均数加 减3 s ，且这该结果通常表示方法的问题。只有5 的机会观察到质控结果大于平均 数加减2 8 ，其表示确实存在问题或可能是假警告。 厂 国匿 nxx i i xx xx l rl xxx削 l x l xxxx l l m m 2 4 s2 蹦0 2 6 5 e r ：下1 r i - i i l - - i - - l l l l 1 i u 七 - i 卜 直方图显示质控值预期分布 从质控数据计算的平均数和标准差来建立 质控图的控制限 预期值落在一定质控范围内 2 s 之内为9 5 ，骗 3 s 之内为9 9 7 绘制质控值与时间图作为质控图 识别非预期值 图3 4 频数直方图与质控图的关系 质控图( c o n t r o lc h a r t ) 是对过程质量加以测定、记录从而进行评估和检查过 程是否处于控制状态的一种统计方法设计的图。图上有中心线( c e n t r a ll i n e ，c l ) 、 上控制界限( u p p e rc o n t r o ll i m i t ，u c l ) 和下控制界限( 1 0 w v rc o n t r o ll i m i t , l c l ) ， 并有按时间顺序抽取的样本统计量值的描点序列，参见图3 5 ) 。u c l 、c l 与l c l 统称为控制线( c o n t r o ll i n e s ) 若质控图中的描点落在u c l 与l c l 之外或描点 在u c l 与l c l 之间的排列不随机，则表明过程异常。 天津大学硕士学位论文 第三章室内质控方法 样 太 统 计 量 数 值 i 失控限i 一 一 圆 、 u c l l c l 时间与样本号 图3 5 质控图 质控图可用于：诊断：评价一个过程的稳定性。控制：决定某一过程何 时需要调整，何时需要保持原有状态注意这一内容实际指：当过程发生异常质 量波动时必须对过程进行调整，采取措施消除异常因素的作用( 严加控制) 当 过程能够稳定在合理的正常质量波动状态时，就应保持这种状态( 听之任之) 。 确认：确认某一过程的改进效果。 3 2 质控规则 质控规则是解释质控数据和判断质控状态的标准。以符号爿。表示，其中彳 是超过质控限( 上) 的质控测定的个数，三是质控界限。当质控测定值不能满足 某规则要求时，即可将该批测定判为失控。 常用质控规则的符号和定义如下： l ：，：一个质控测定值超过i 2 s 质控限。传统上，这是s h e w h a r t 质控图上 的“警告”限，用在临床检验也常作为l e x e y - j e n n i n g s 质控图上的警告限。 1 。：一个质控测定值超过孑3 s 质控限。此规则对随机误差敏感。 2 2 ，；2 个连续的质控测定值超过可+ 2 s 和i - 2 s 质控限。此规则对系统误 差敏感。 r 。：在同一批内最高质控测定值与最低质控测定值之间的差值超过4 s 。此 天津大学硕士学位论文 第三章室内质控方法 规则主要对随机误差敏感。 3 h ：3 个连续的质控测定值超过i + b 和i + l j 。 4 i 。：4 个连续的质控测定值超过i + 1 j 和i l s 。 7 ：7 个连续的质控测定值落在均值( 习的同一侧。此规则主要对系统误差 敏感。 7 ，：7 个连续的质控测定值呈现出向上或向下趋势。 3 3 质量控制方法的性能特征 不同的控制方法具有不同的检出分析误差的能力，因此，实际取得的控制程度 依赖于所选择的特定控制方法。控制方法对分析批的判断结果是受控或失控；而 分析过程可分为两种情况：即分析过程除了固有的随机误差外没有其它误差的分 析批( 在此称无误差分析批) 和分析过程除了固有的随机误差外还存在其它的误 差( 有误差分析批) 表3 - 2 是分析批误差情况和控制状态的分类。“真失控竹( 1 r t r u er e j e c t ) 质控制方法对有误差分析批作出了失控判断：“假失控 ( f r , f a l s e r e j m ) 质控制方法对无误差分析批作出了失控判断；“假受控”( f a , f a l s ea c e e p 0 质 控制方法对有误差分析批作出了受控判断；“真受控”( 1 t r u ea c c e p t ) 质控制方法 对无误差分析批作出了受控判断。 表3 - 2 分析批和控制状态分类 分析批 控制状态 失控受控 为了对控制方法的性能特征进行量化，需确定总批数中每种控制状态所占 的批数，即真受控批数、假受控批数、真失控批数和假失控批数。其中最有意义 的是真失控批数和假失控批数和与之相应的误差检出概率f e e d ) 和假失控概率 口丘，。 1 5 天津大学硕士学位论文 第三章室内质控方法 正如灵敏度和特异性可指导临床医生申请和解释诊断试验。误差检出概率 p e a 和假失控概率p f r 也能指导实验室入员设计质量控制方法和解释控制数据。 p e a 和p 厅之间存在着密切的关系，增加p e a 通常也增加了质量控制方法的性能特 征p f r 。具有高误差检出概率和低假失控概率的控制方法取决于对各种控制规则 的精心选择和取舍。 临床医生通常提到诊断试验的灵敏度。在实验室质量控制中，这种概念可以 类似地用误差检出概率p e a 表示，其定义为：p e a ；n w e , ( n t r + n f a ) ，式中nt r 为 有误差分析批中失控的批数，n f a 为有误差分析批中假受控的批数( 见表3 3 ) 。p e a 即检出超过允许分析误差那部份误差的概率。 假失控概率p f r , 相当于临床诊断试验的特异性。p 疗指当分析批除了本身固 有的随机误差外没有其他误差时，判断分析批失控的概率。其定义为l f r = n f r ( n f r + n t a ) ，式中n f r 为错判失控批的批数，n t a 为真受控的批数( 表2 ) ，即 这一概率等于错判失控批数除以无误差总批数。理想的控制方法的p f r 应为0 ，意 指无误差分析批均受控。在统计学中，假失控概率相当于旺概率或第一类误差。 当选择或设计控制方法时，首先要作出的决定之一，是什么样的假失控概率 是可耐受的或可接受的。在工业生产领域，经常选用低到0 0 0 2 的概率，因为报废 一批产品的成本相当之高。在临床检验上，当然也要考虑成本问题，但分析批通 常所需时间较短，且很易重新开始新的检测过程。因此，较之工业生产领域，相对来 说，可耐受较高的假失控率。一般在临床检验质量控制上，p f r 值为0 o l 到o 0 5 范围的假失控概率可被认为是合理的。0 0 5 表示分析过程在实验效率上5 的损 失当然，更“精打细算”的实验室宁愿选择更保守的假失控概率值( 如0 0 1 ) ，而把 花费在常规重复上的精力应用于提高控制方法的性能上。 为了监测常规分析和分析过程方法的质量，目前在我国临床化学实验室常采 用融2 s 或矬3 s 质控图进行室内质量控制。但它们是否能进行有效地控制、增加 每批控制物的个数是否就能达到控制的目的，以及是否需选用其他的控制规则 等等，都要求我们确定这些控制方法的性能特征，并对其进行评价。功效函数 图( p o w e r f u n c t i o ng r a p h ) 是完成这一任务的有效方法和有力工具。 天津大学硕士学位论文第三章室内质控方法 3 4 常用质控方法技术优势及存在问题 临床检验质量控制的目的，是监测测定过程以在出现医学上重要的误差时 即出现异常状态时，用适当的质控方法警告分析人员。自1 9 2 4 年由美国 w a s h e w h a r t 首先提出质量控制图以来，后人又从不同的角度提出了不同的质 控方法，各方法的优势及存在问题探讨如下。 3 4 1l e v e y j e n n i n g s 控制方法 历史上最初采用的质控方法，则是将控制结果画制图上，观察控制结果是否 超过控制限来决定失控与否。l e v e y - j e n n i n g s 控制方法即属此种类型。 l e v e y - j e n n i n g s 控制方法采用3 0 ( 在s h e w h a r t 原文献中 o 为总体标准差) 控制 图，并以数理统计的方法预测和预防产品质量变动来保证工业产品的质量。在提 出质量控制图以前，人们曾试图采用各种方法来预测质量变动的预兆，但均未获 成功，工业品的不合格率相当之高。采用3 a 图之后，各行业的不合格率下降，质 量控制成为现实。因此，把工业上发展的质量控制方法应用于临床检验是很自然 的。l e v e y 和j e n n i n g s 在五十年代初把质控图引入到临床检验中。即为此种情况。 其方法为：以2 0 次质控物的检测结果，计算均值( 习和标准差( 5 ) 定出控制限。 一般以孑2 s 为警告限，以i 3 s 为失控限，作质控框架图。其基本统计学含义 为：在稳定条件下，在2 0 个i q c 结果中不应有多于一个结果超过2 s ( 9 5 ，5 可 信限) 限度；在1 0 0 0 个i q c 结果超过3 s ( 9 5 5 可信限) 的结果不多于3 个。 因此如以i 3 s 为失控限，假失控的概率为0 3 。图3 - 6 即为l e v e y - j e n n i n g s 质 控图。 每次( 或每天) 随病人样本测定的质控物值标记在质控图上。分析质控图中 每天检测质控的结果分布，判断当天检测的样本结果是否能发出。若当天质控物 检测结果失控，则当天病人样本的测定结果报告不能发出。l e v e y - j e n n i n g s 质控 方法的缺点是它是在2 0 次有效质控数据的基础上进行质控的，并且只能指出本 次质控与否，并不能分析失控的原因。优点是简单明了，缺点是以士2 s 为失控限， 假失控的概率太高，通常不能接受；以士3 s 为失控限，假失控的概率低，但误差 检出能力不强。 天津大学硕士学位论文第三章室内质控方法 匹习 ：三曼： 一一一一一一一一一j = 。= i = 一，二一一一一一一一一一一一一一一一一 - ：z = ，j ! ：一- - 一_ - 一一- - 一一一一一一一一一一一一一一一一 ：警告：西 0l23456 7891 01 11 21 31 41 51 61 71 81 9 图3 - 6l e v e y - j e i m i n g s 质控图 3 4 2 w e s t g a r d 多规则质控法 上述的l e v e y - j e r m i n g s 质控图方法简单易行，但由于其使用单个质控判断规 则，而显得较为粗糙，后来w e s t g a r d 等在其基础上，建立了一种多规则方法， 即w e s t g a r d 多规则质控法”，其主要特点有： ( i ) w e s t g a r d 多规则质控法是在l e v e y j e n n i n g s 质控图方法的基础上产生的， 自然也就具有l e v e y - j e n n i n g s 质控图方法的优点，可通过相似的质控图来进行分 析。 假失控概率和假告警概率低。 误差检出能力强，失控时，对导致失控产生的分析误差的类型有较强的辨 别能力，从而有助于采取相应的措施进行改正。 w e s t g a r d 多规则质控方法即是将前述的多个质控规则同时应用进行质控判 断的方法。常用的有6 个质控规则，即1 2 ，l h ，2 2 ，兄，4 1 ，拳1 1 0 r ，其中1 知规 m 协 恤 i 舢 丞 密 天津大学硕士学位论文 第三章室内质控方法 则作为告警规则，当出现质控测定值违反1 ，规则时，则启动其他规则进行判断。 只有当使用所有质控规则判断确定某测定批受控时才说明该测定批受控，只要上 述其他规则之一判断测定批失控则即认为该测定批失控。通常上述规则中，1 。 2 ：，和蜀，规则反映的是随机误差，而4 。，和l 畦反映的是系统误差，系统误 差超出一定程度，也可以从1 ；，和墨，规则反映出来。图3 - 7 显示的是应用这种联 合规则的实际方法。l ：，规则作为警告规则启动其他的控制规则来检查控制数 据。如果没有控制数据超过2 s 控制线，则判断分析批受控，并且可报告患者的 结果如果一个控制测定值超过2 s 控制线，应由l 2 ：，只，4 l ，和1 规 则进一步检验控制数据。如果没有违背这些规则，则分析该批受控。如果违背任 意规则，则判断该批为失控。 l质控数据 皇她黝果1 否 田斗，t 卜| 蜘 l 是i 是j 是i 是j 是 失控 图3 - 7 应用1 2 ，1 3 ，2 2 ，凡4 l j 1 以系列控制规则的逻辑图 w e s t g a r d 多规则质控法方法的优势为：它是在l e v e y j e n n i n g s 控制方法基 础上产生的更全面的质控法。因此它完全可以替代i e v e y - j e n n i n g s 控制方法。 选定的每一规则，具有低的假失控概率和尽可能高的误差检出概率。通过仔细选 定的控制规则进行联合能提高误差检出率，这样它提高了误差检出率而又没有要 求更多的质控次数。 w e s t g a r d 多规则质控法方法的缺点为：因它也是在有一定的基础数据的基 天津大学硕士学位论文 第三章室内质控方法 础上来使用的，因此，对于基础数据较少时( 少于2 0 个) 是不能进行判断的。 此质控法是以3 0 原则为剔除异常值的基础原则，对于精密度、稳定性不同的 系统，采用一刀切的方式进行裁判，并不合理，应分出不同的层次进行质控。 3 4 3 累积和( c u s u m ) 质控方法 累积和质控方法于1 9 7 7 年由w e s t g a r d 等提出，对系统误差有较好的测出能 力。其质控规则也是以均值( - ) 和标准差( j ) 为基础确定，常用质控规则及其含 义如表3 3 所示。 表3 - 3 常用的累积和( c u s u m ) 质控规则 具体步骤如下： 与上述质控方法一样，首先得到测定均值( x - 9 与标准差( 5 ) ； 确定启动累积和计算的阀值( k ) 和质控限0 1 ) ； 确定质控规f j ： 绘制质控图( 图3 8 ) ； 累积和计算，即每次测定后，如测定值超出阀值，则计算测定值与阀值 之差，并进行累计相加得到累计和，当积累和的“正( + ) ”或“负( 一) ”符号发生 改变时即停止累计和计算，直至测定值再次超出k 时，再启动累计和计算，以累 计和是否超出质控限( t 1 ) 来判断测定是否失控； 如有失控，则采取措施予以纠正，再开始上述累计和计算。 2 n 天津大学硕士学位