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第三章生化检验实验室基本知识 第一节实验用纯水第三节实验方法的选择第二节实验用玻璃仪器第四节实验方法的评价第五节实验的诊断性能评价 水是常用的溶剂 天然水中含有许多杂质 如悬浮物 胶体物质和溶解物质 必须经处理去除杂质成为纯水 才能用于生物化学实验 否则 将严重影响实验结果的准确度和精密度 一 纯水的制备方法 一 蒸馏法将自来水在蒸馏器中加热气化 然后冷凝水蒸气即得蒸馏水 必要时可将蒸馏水再进行蒸馏得双蒸水 蒸馏水在25 时的电阻率为1 105 cm左右 第一节实验用纯水 二 离子交换法将自来水通过离子交换柱去除水中杂质的方法 离子交换树脂是一种人工合成的带有交换活性基团的多孔网状结构的高分子化合物 在网状结构的骨架中 含有许多能溶液中的离子起交换作用的 活性基团 当水通过阳离子交换树脂时 水中带正电荷的阳离子与树脂中的H 交换 而水中带负电荷的阴离子则与树脂中的OH 交换 离子交换水在25 时的电阻率为5 106 cm左右 水的纯度检查包括用电导仪测定其电导率或电阻率 用特定试剂检测水中残留的Ca2 Mg2 Cl SO42 等成分 细菌培养计数菌落 1 电阻率用电导仪或兆欧表测定 用电导仪测得的电导率 可与电阻率进行换算 电导单位为西门子 s 电导是电阻的倒数 即1s 1 1 每cm长的电导为电导率 s cm 1 二 水的纯度检查 2 可溶性硅检验定性方法 纯水10ml加1 的钼酸溶液15滴 草酸与硫酸的混合液 4 草酸1份 加4mol L硫酸3份 8滴 混匀 置室温10分钟 滴加1 硫酸亚铁溶液5滴 摇匀 以不显蓝色为合格 0 5mg L 3 细菌菌落计数按常规菌落计数法进行 4 实验用纯水标准及用途1976年 CAP提出了实验用水的三级标准 1985年 NCCLS又提出了新标准 生化试剂及生化检验用水标准 CAP 特性指标 级 级 级pH6 0 7 06 0 7 06 0 7 0电导率 s cm 25 0 1 2 0 5 0电阻率 M cm 25 10 0 5 0 2硅酸盐 mg L 0 01 0 01 0 01重金属 mg L 0 01 0 01 0 01 NCCLS CAP规定的等级纯水的用途级别用途NCCLS 原子吸收 火焰光度 电解质 荧光 酶 高灵敏度层析 电泳 参比液 缓冲液 一般实验检验 玻璃器皿冲洗 玻璃器皿洗涤 要求不高的定性实验CAP 原子吸收 火焰光度 电解质 血气及pH 酶 缓冲液 无机元素 参比液 一般实验检验 血液学 血清 微生物检验等 普通定性测定 尿液检验 组织切片 寄生虫 器皿洗涤 实验用玻璃仪器分为容器类和量器类 容器类玻璃仪器为常温或加热条件下 物质的反应容器和贮存容器 如试管 烧杯 锥形瓶 试剂瓶等 量器类玻璃仪器用于计量溶液体积 不能作为实验容器 如量筒 容量瓶 移液管 吸量管 滴定管等 一 量筒用于不太精确的液体计量 不能用做反应容器 不能装热的液体 二 容量瓶用于把精确称量的物质配置成准确浓度的溶液或是将准确容积及浓度的浓溶液稀释成准确浓度及容积的稀溶液 容量瓶与瓶塞要配套使用 使用时不要一次性将溶液加至刻度 容量瓶不能烘烤 三 移液管 吸量管移液管和吸量管是用于准确量取一定体积液体的量出式的玻璃量器 移液管用于吸取固定量的溶液 最精确 吸量管是具有分刻度的玻璃管 用于吸取非固定量的溶液 四 自动加样器俗称加样枪 有固定式和可调式两种 其精密度和准确度高于吸量管 二 普通玻璃仪器的清洗 初用玻璃仪器的清洗 新购买的玻璃仪器表面常附着有游离的碱性物质 可先用肥皂水 或去污粉 洗刷再用自来水洗净 然后浸泡在l 2 盐酸溶液中过夜 不少于4小时 再用自来水冲洗 最后用蒸馏水冲洗2 3次 在100 130 烘箱内烤干备用 二 普通玻璃仪器的清洗 使用过的玻璃仪器的清洗 1 容器类玻璃仪器如试管 烧杯 锥形瓶等 先用自来水洗刷至无污物 再选用大小合适的毛刷蘸取去污粉 掺入肥皂粉 或浸入肥皂水内 将器皿内外 特别是内壁 细心刷洗 用自来水冲洗干净后 蒸馏水冲洗2 3次 烤干或倒置在清洁处 干后备用 2 量器类玻璃仪器如吸量管 滴定管 容量瓶等 使用后应立即浸泡于凉水中 勿使物质干涸 然后用流水冲洗 除去附着的试剂 蛋白质等物质 晾干后浸泡在铬酸洗液中4 6小时 或过夜 再用自来水充分冲洗 最后用蒸馏水冲洗2 4次 晾干备用 使用过的玻璃仪器的清洗 3 其它具有传染性标本的容器 如病毒 传染病患者的血清等动污过的容器 应浸泡在杀菌剂 5 煤酚皂溶液 中过夜 进行消毒后再清洗 使用过的玻璃仪器的清洗 清洁液的配制和使用 配制时 先将重铬酸钾溶于水中 加热助溶 待冷 然后将粗浓硫酸缓慢加人上液中 边加边搅拌 切勿过快 以免产生高热使容器破裂 不要把重铬酸钾溶液向硫酸中倾倒 配制时 根据用量选用烧杯或陶瓷缸作容器 清洁液的配制和使用 清洁液的腐蚀性强 用时注意勿溅在皮肤和衣服上 它的吸水性较强 故应加盖贮存 如果清洁液的颜色逐渐变为绿色 表示效力降低 再加人适量的重铬酸钾和浓硫酸 还可继续使用 如已变成黑色 则不能再用 清洁液适用于事先清洗过但未能洗净的玻璃器皿 将水甩干后浸泡 未清洗或未消毒的器皿不要直接浸泡于清洁液中 否则会使清洁液迅速失效 减低洗涤能力 第三节实验方法的选择 目的 选择精密度和准确度符合临床要求 快速 操作简便 成本低的检测手段 意义 分析方法的选择是生化检验质控的基础 而方法学评价是方法选择的依据 由此可见 方法的选择与评价是全面质控工作中必不可少的重要环节 一 方法选择的目的和意义 方法选择 实验 方法评价发展 调整常规应用 预防措施统计质控结果报告 试验方法的选择和评价过程示意图 国际临床化学联合会 IFCC 根据分析方法准确度和精密度的不同分为三级 一 决定性方法 是指经过彻底研究未发现任何不精密和不准确因素的测定方法 测定结果最接近 真值 主要是美国国家标准局和英国的研究中心 用于评价参考方法与标准品 二 实验方法的分级 二 参考方法 是指精密度和准确度稍低于决定性方法 其各种轻微干扰因素为已知的分析方法 用于鉴定常规方法 三 常规方法 这类方法的性能指标符合临床或其它目的需要 有足够的灵敏度 准确度和特异性 标准试剂 标准品 参考物 是一种物理或化学性质已充分确定用来校正仪器或证实某种实验方法的物质 1 一级标准品 原级参考物 是一种已经确定的稳定而均一的物质 其数值已由决定性方法确定 所有杂质均已定量 并附由证书 三 标准试剂的分级 2 二级标准品 次级参考物 这类物质包括纯物质 水或有机溶剂溶液 和生物源性介质 透析后血清 中含有参考物质成分的制品 用于常规方法的标化或质控物定质 3 质控物质用生物活性介质制成 用原级或次级参考物质为标准 采用参考方法定值 用于常规室内 室间质控 选择方法需考虑下列三个方面的性能1 方法学特性是指提供最好性能的那些根本因素 常与反应的灵敏度及特异性有关 包括化学反应原理 最适反应条件 标化方法及分析操作的严密性等 四 实验方法选择的原则 2 工作特性是证明方法性能的那些因素 包括分析测定范围 线性或工作范围 精密度 回收率 干扰 准确度及检出限度等 3 应用特性即实用性 成本费用 标本来源与种类 样品用量 分析速度 对设备条件与操作技术要求 方法的安全性 一 广泛查阅文献根据方法选择的要求对各种方法进行比较 了解各方法的科学依据和使用价值 二 选定候选方法根据本实验室的设备条件 人员素质 工作量等具体情况 选择合适的方法 三 候选方法的初步实验包括 标准曲线和重复性 质控血清和标本的重复试验 分析不同浓度标本 与参考方法的结果对比 五 实验方法选择的步骤 实验方法评价的过程就是对实验误差的测定 根据评价实验的结果和方法性能判断的标准 决定该方法是否可以被接受 第四节实验方法的评价 一 实验误差 是指给出值 包括测定值和标称值 与客观真值的不符合性 第四节实验方法的评价 一 实验误差的来源1 仪器误差2 环境误差3 人员误差4 方法误差 二 实验误差的分类1 系统误差 指一系列测定结果与真值有同一倾向的偏离 由恒定的原因引起 具有单向性 在一定条件下重复出现 可校正 系统误差又分为恒定误差 CE 和比例误差 PE 恒定误差 是指由干扰物引起的使测定值与真值存在恒定大小的误差 误差大小与被测物浓度无关 而与干扰物浓度相关 比例误差 是指相对于被测物浓度有相同的百分比误差 误差的绝对量与被测物浓度呈正比 2 偶然误差 随机误差 是一类不易测定的偏差 以偶然不可预料的方式出现 没有一定的大小和方向 可正可负 数据呈正态分布 不可避免 也不可校正 3 过失误差 由于工作人员责任不强 工作粗枝大叶 操作不正确所引起的误差 三 实验误差的表示方法1 平均误差是指一组测定值中 测定值与均值之差的平均值 即算术平均偏差 用dm表示 2 标准差是方差的平方根值 用S表示 是表示精密度的较好指标 4 相对误差和相对偏差相对误差为绝对误差与真值的百分比 相对偏差为绝对偏差与测定均值的百分比 5 变异系数 CV 是样本标准差与样本均数的百分比值 用于比较各组数据间的变异情况 不受单位影响 CV值越大 说明测定值离散度越大 精密度越差 一 方法评价的基本内容通过实验途径 测定并评价方法的精密度和准确度 但在实验中实际测定的是不精密度和不准确度 强调的是误差 评价实验就是对误差的测定 二 方法评价的基本内容和步骤 方法评价实验与实验误差类型的关系 二 方法评价步骤1 评价前实验研究候选方法的最适条件 包括试剂浓度 缓冲液的种类 离子强度和pH值 反应的温度和时间 检测波长等 2 初步评价包括批内和日内重复性试验 回收试验 干扰试验等 3 最后评价包括日间重复性试验 方法比较试验和总体判断方法是否可接受 4 评价后实验进行临床相关研究 包括参考值确定和特殊病人标本的测定等 5 方法应用建立质控系统 培训操作者 引入常规工作等 1 精密度是指对同一样品多次测定 每次测定结果与均值的符合程度 是表示测定结果中随机误差大小的指标 精密度有批内 天内和天与天之间的精密度之分 表示精密度的指标有标准差 s 变异系数 CV 标准误 平均偏差等 评价精密度的方法有平行试验和重复性试验 三 方法评价指标 2 准确度指测定值与真值之间的符合程度 一般用偏差和偏差系数表示 准确度没有度量指标 往往以不准确度来衡量 即重复测定的均值与真值之差 准确度主要受系统误差支配 也受随机误差的影响 评价准确度的方法由于回收试验 干扰实验 对比试验 3 灵敏度是指化学反应中能检出的最低量 分mg ug pg等数量级水平 在方法学评价时 用最低检出量或摩尔吸光系数作为灵敏度指标 4 特异性指分析测定中对某一成分起反应 其他物质对反应无影响或基本无影响 评价特异性的方法有干扰试验 5 线性范围是指实验方法所能检测标本中某物质的浓度范围 通过线性试验确定 一 重复性试验目的是考察候选方法的随机误差 评价方法的精密度 分为 1 批内重复性试验在很短的时间内对同一样品进行重复 一般为20次 计算 S CV CV一般应小于5 2 天内重复性试验同一天内对同一样品作数批重复测定 天内CV值大于批内CV值 3 天与天之间重复性试验在一段时间内将同一样每天一次随机插入常规标本中测定 反映实际工作情况 其CV大于批内CV 天内CV值 四 评价试验 二 回收试验目的是检测比例误差 以衡量分析方法的准确度 1 方法是在样品中加入一定量被测物质 然后用同样方法测定 测得值与理论值之比乘以100 即为回收率 合格的回收率应为100 5 2 计算 回收浓度 分析标本测得浓度 基础标本测得浓度 3 注意事项 1 吸量要准确 所用吸管应校正并按正规要求操作 2 加入标准液后的浓度应达到医学决定水平 同时应在该方法的线性范围内 3 加入标准液的体积应在总体积的10 以内 4 一般应做高 中 低不同浓度标准液的回收试验 计算平均回收率 5 为了减少随机误差对检测比例误差的干扰 最好能重复测定2 3次 举例某法测定血糖回收率的标本制备和测定结果如下 1 样本制备 基础样本 血清2ml 蒸馏水0 1ml 分析样本1 血清2ml 25mmol L葡萄糖标准液0 1ml 分析样本2 血清2ml 100mmol L葡萄糖标准液0 1ml 2 按操作要求测定上述样本 将结果填入下表 血糖回收试验结果 回收率的理想值为100 现在的平均回收率为102 2 比例误差为2 2 表明当一个标本的葡萄糖浓度为5 5mmol L时 用该法测定值为5 62mmol L 误差为0 12mmol L 5 5mmol L 2 2 三 干扰试验目的是检测恒定误差 以衡量方法的特异性和准确度 1 方法基本与回收试验一样 但在标本中加入的是疑有干扰作用的物质 用候选方法对未加干扰物和加入干扰物的两种标本同时测定 两者之差即表示该干扰物产生的干扰所引起的误差 即干扰值 干扰值 分析标本测得值 基础标本测得值 举例尿酸对GOD POD法测定血糖的干扰 1 样本制备 基础样本 血清0 9ml 蒸馏水0 1ml 分析样本1 血清0 9ml 4mmol L尿酸标准液0 1ml 分析样本2 血清0 9ml 8mmol L尿酸标准液0 1ml 2 用GOD POD法测定上述样本 将结果填入下表 干扰实验检测结果 mmol L 单位浓度尿酸使葡萄糖减少值 测定表明血清尿酸0 4mmol L时 可使血糖测定结果约减少0 28mmol L 3 注意事项 1 被试验的物质根据方法的原理 提出可能的干扰物 一般应考虑的因素是胆红素 溶血 脂血 抗凝剂等 2 可疑干扰物的浓度加入可疑干扰物的浓度须达到有价值的范围 有可能应达到病理标本的最高浓度值 在确证有影响后应测定在何浓度时 产生的误差在临床上无意义 3 本试验检测的误差包括方法特异性不高和干扰物的作用所引起的误差 4 消除干扰的常用方法 1 作空白试验 包括试剂空白和标本空白 2 采用物理 化学方法分离去除干扰物质 3 采用双波长或多波长检测方法排除干扰 四 对比实验对比实验可检测方法的系统误差 经统计分析后可提供系统误差的性质 属比例误差还是恒定误差 对一组病人的样品同时用候选方法与参考方法测定 并统计量组结果有无显著性差异 统计方法 配对t检验 直线回归 一般P 0 01者 该候选方法不能采用 注意事项 1 试验样品数一般做40 100例 最好要包括各种疾病的标本 即包括在常规工作中可能遇到的整个分析范围 2 重复分析一般每个样品用两种方法各测定一次 最好能分批测定两次 两种方法及两批测定 在同一天进行 3 实验的时间间隔每天测定2 5个样品 约20天 4 结果的图示比较方法的结果为横坐标 X 候选方法的结果为纵坐标 Y 结果应及时绘于坐标纸上 以便及时检查结果 发现问题 溶血 脂血 黄疸标本 应在对应的散点上标以H L I等符号 统计处理 1 配对t检验 用于比较两法间的系统误差 2 F检验 用于比较方法间的随机误差或精密度 S1 S2分别为两种方法的标准差 且S1 S2 如果F值 F临界值 则统计学上认为两种方法的精密度有差别 F值 F临界值 则表示两种方法的精密度无明显差别 一 性能标准1 允许分析误 EA 被规定为95 样品的允许误差限度2 医学决定性水平 Xc 是指对疾病诊治具有参考价值的临床分析物浓度 对于某一分析物 每一医学决定性水平规定相应的性能标准 即在一定Xc值下的EA值 五 方法性能判断 二 性能判断指标 单值判断指标 评价某项试验方法的好坏 除了分析测测定方法的随机误差和系统误差外 还必须与临床诊断结合 建立参考值 采用临床评价指标 诊断灵敏度 特异度 预测值 似然比等作进一步评价 第五节实验的诊断性能评价 第五节实验的诊断性能评价 一 参考值和医学决定水平 2 参考值的制订 1 参考个体的选择选择的参考个体应具有典型性 代表性 能反映出目标总体的特征 如人群的来源 健康的标准 年龄 性别 民族 职业等 2 测定方法的选择与标准化一般应选择国内或国际上推荐方法 并参加标准化工作 达到标准化后再对参考样本中每一参考个体测定 标准化工作除方法本身外 还包括被检对象的准备 标本采集 处理和保存 记录格式和填写方法 3 应有一定数量的受检人数一般应有100例以上 4 根据专业知识确定单 双侧位界如双侧均有意义的应采用双侧位界 参考值上限 下限 如血糖3 9 6 1mmol L 大于 小于这上限 下限均为异常 如单侧有意义的采用单侧位界 单值上限 如血清ALT0 25单位 大于25为异常 二 医学决定水平1 概念 是指对疾病诊疗具有参考价值的临床分析物浓度 2 医学决定水平与参考值的关系现有两组人群 组A是参考人群 所得出的参考值在箭头之间 组B是某种疾病患者 DL1为第一决定性水平 此值左侧可排除B疾病 DL2为第二决定性水平 该值右侧可确定患者有B疾病 由此可见医学决定水平与参考值不同 如血清白蛋白正常值35 50g L可分为三个决定性水平 第一决定性水平20g L 预后严重 第二决定性水平35g L 低白蛋白血症界线值 第三决定性水平52g L 排除FP 属于A 属于B 组ADL1DL2组B 一 诊断试验和金标准诊断试验是指对疾病作出判断的一般临床实验检查方法 金标准则是对疾病作出的决定性诊断的方法 诊断试验的评价是先用金标准诊断结果为患者和非患者 然后用诊断试验测得其阳性和阴性结果 再进行各种分析 二 诊断灵敏度 特异度 预测值和似然比 诊断试验结果与患病的关系 TP真阳性 FP假阳性 TN真阴性 FN假阴性 二 诊断灵敏度 是指在金标准诊断为 有病 的患者中用诊断试验检出的阳性百分率 表示诊断试验查出患病者的能力 这称为真阳性率 灵敏度高的诊断试验常用于普查或定期健康体检 能筛选某一疾病 防止漏诊 1 诊断灵敏度称为假阴性率 三 诊断特异度 是指在金标准诊断为 无病 的非患病者中 用诊断试验检出的阴性结果的百分率 表示诊断试验正确确定非患病者的能力 这称为真阴性率 特异度高的诊断试验在临床上常用于某些疾病的确诊 以防误诊 1 诊断特异度称为假阳性率 理想的试验应是每一个病人均为阳性结果 而任何一个健康者均为阴性结果 但这种理想试验是不存在的 受试者有病 试验结果正常 为假阴性 受试者无病试验结果异常 为假阳性 四 诊断准确度 又称诊断效率 是指真阳性和真阴性人数之和占受试人数的百分率 五 预测值 一项诊断试验能够确定或排除某疾病的诊断概率称为预测值 PV 预测值分为阳性预测值 PV 和阴性预测值 PV 1 阳性预测值 PV 指诊断试验为阳性时 被检者患病的概率 2 阴性预测值 PV 指诊断试验结果为阴性的人当中 非患病者的百分率 六 似然比1 阳性似然比在诊断性试验中真阳性率 TPR 与假阳性率 FPR 的比值称为阳性似然比 LR 阳性似然比 用于描述诊断性试验阳性时 患病与不患病的机会比 若比值大于1 则随比值的增大 患病的概率也增大 六 似然比2 阴性似然比在诊断性试验中假阴性率 FNR 与真阴性率 TNR 的比值称为阴性似然比 LR 用于描述诊断性试验阴性时 患病与不患病的机会比 其比值愈大 则患病的概率愈小 通过诊断试验的似然比 只要已知试验前病人患病可能性 P 就可求出试验后病人患病可能性 PTL 阳性结果的试验后患病可能性PTL 阴性结果的试验后患病可能性 七 诊断试验评价指标的应用1 根据诊断试验检测结果计算其评价指标 例 根据下表所给血清铁蛋白对诊断贫血的有关数据 计算血清铁蛋白的诊断敏感度 诊断特异度 诊断准确度 阳性预测值 阴性预测值及流行率 2 根据诊断敏感度和特异度 临床医生可根据病人试验前患病可能性 估计病人试验后患病的可能性 PV 确定是否需要做该项检查 例 已知前列腺特异抗原 PSA 的诊断敏感度为70 诊断特异度为90 医生根据病史 体检等估计该病人试验前诊断为前列腺癌的可能性为5 试计算应用PSA检查 该病人试验后诊断为前列腺癌的可能性是多少 1 以病人数1000开始填写 2 已知试验前诊断患病可能性为5 则1000 5 50填入a c处 3 按诊断敏感度和诊断特异度计算a b c d 4 计算试验后诊断患病的可能性 即阳性预测值 PV c 50 35 15 b 950 855 95 该病人如做PSA检查 患病可能性由试验前的5 变为试验后的26 9 诊断患病可能性仅提高21 9 故病人无需做该项检查 3 阈值也称临界值 指划分诊断试验结果正常与异常的界值 阈值的确定直接影响诊断试验的临床评价指标 正常人和病人的分布曲线 当正常人的分布与病人的分布没有重叠 可取A值为阈值 若两者有重叠时 阈值向右移 则假阴性增加 假阳性减少 阈值向左移 则假阴性减少 假阳性增加 正常人 正常人 病人 病人 由此可见 阈值不同 诊断敏感度 诊断特异度 PV PV等参数随之改变 此时应先确定几个阈值 分别计算TP FP TN FN 进一步计算诊断指标 最后根据早期诊断 疗效观察 流行病调查等不同目的 确定阈值 例 560名收入冠心病监护室的病人 在入院当天抽血作CK检查 CK结果见下表 医生在不知道CK结果的情况下 根据心电图结果和临床报告 诊断340名病人患有心肌梗死 其他220名无心肌梗死 根据资料确定若干阈值 并计算诊断敏感度 特异度及试验后诊断的可能性 CK结果分布CK活性 U L 179180 359360 539540 719720 899 900有心梗 34