临床实验室质量管理之第十章-临床实验室检测系统、溯源及不确定度

第十章临床实验室检测系统、溯源及不确定度（掌握）本章考点：1.什么是检测系统（掌握）2.基质及基质效应（掌握）3.临床检验的量值溯源（掌握）4.保证检测系统的完整性和有效性（掌握）5.仪器和检测系统的维护和功能检查（掌握）6.不确定度（掌握）一、什么是检测系统要点1：（重点，检测系统定义）完成一个检验项目的测定所涉及的仪器、试剂、校准品、质控品、消耗品、操作程序、质量控制程序、维护保养程序等的组合，称为检测系统。如果从更广义上来看也可以包括样品采集器具、检测用水等。若是有手工操作步骤，则还应包括具体的操作人员。二、基质及基质效应要点2：（重点，注意基质和基质效应定义）基质又称基体或介质，是指在分析样品中，除了分析物以外的所有其他物质和组分（包括溶剂），称为该分析物的基质。基质效应，是指检测系统在分析样品中的分析物时，处于分析物周围的基质对分析物测定结果的影响，称为基质效应。因此单一纯品的标准液，经过加工处理的商品化的质控品和校准品其基质与临床样本的基质是不同的。他们与不同试剂使用时所产生的基质效应也不相同，因而临床实验室在使用时必须了解他们的差别，并注意其专用属性。三、临床检验的量值溯源要点3：（量值溯源定义）临床检验结果准确，具有跨时空的可比性，是防病治病的需要，也一直是检验医学界的工作目标。实现检验结果准确和可比性的重要手段是建立和保证检验结果的溯源性，而开展检验量值溯源的必要条件是具备参考系统。简单理解就是应用参考系统，即用参考测量程序或参考物质建立或验证常规检验结果的准确性。参考系统除包括参考测量程序和参考物质外，还包括从事参考测量的实验室。目前临床检验项目至少有数百种，不是所有项目都已有参考系统，有参考系统的项目，其计量学级别又有不同。量值溯源的理想情况是可溯源至国际单位制（SI）单位。要溯源至SI单位，须有一级参考测量程序。目前能满足这一条件的检验指标有2530种定义明确的小分子化合物（如某些电解质、代谢产物和底物类、甾体激素、甲状腺激素等）和几种临床酶学检验指标，其溯源方案见图。其中CGMP是指国际计量大会。SI是指国际单位制。注：1.被国际的科学和医学组织例如：国际临床化学联合会（IFCC）、世界卫生组织（WHO）承认的。2.该校准物可以是一种类似人源性样本介质的，可被最终用户常规测量程序测量的物质。CGPM 国际计量大会BIPM 国际计量局 NMI 国家计量学研究院 ARML 认可的参考测量实验室 ML 制造商实验室。测量结果不能溯源到SI的情况目前有以下几种。要点4：（四种溯源情况）（1）第一种是有国际约定参考测量程序（非一级参考测量程序）和一种或多种用此参考测量程序定值的国际约定校准物质，如糖化血红蛋白。（2）第二种情况是有一种国际约定参考测量程序，无国际约定校准物质，约30种检验指标属于这种情况，如某些凝血因子、血细胞、高密度脂蛋白胆固醇等。（3）第三种情况是有一种或多种国际约定校准物质（用作校准物）及定值方案，但无国际约定参考测量程序，约300多种指标属于这种情况，如某些蛋白激素、抗体和肿瘤标记物等。（4）最后一种情况是即无参考测量程序，也无用于校准的参考物质，厂家建立“内部”测量程序和校准物为其产品校准物定值，像某些肿瘤标记物和抗体等的大约300种量属于这种情况。关于检验量值溯源还有以下几个问题需予说明。1）量值溯源的前提是常规测量程序具有足够的分析特异性，所测量的量与参考测量程序所测量的量一致。分析特异性问题是免疫分析程序中典型问题，不同测量程序中所用的抗体可能对被测抗原表型的反应活性不同，或作为试剂的抗原可能对被测抗体的反应活性不同。对于某些临床检验项目，实现其特异测定十分困难，分析特异性仍是目前十分突出的问题。2）量值溯源中的另一个重要问题是校准物的互通性，校准物（参考物质）必须对于两个有关测量程序具有互通性，即用两程序测量此校准物所得结果的数字关系，与用这两个程序测量实际样品所得结果的数字关系一致。检验互通性的方法是用两种程序同时测定此校准物和一定数量的实际样品。3）建立的溯源性需经过确认。确认的方法是用常规测量程序和参考测量程序同时足够数量的、有代表性的、分别取自不同个体的实际新鲜样品，而且对每份样品要进行重复测量，用线性回归的方法分析两种方法所得结果的接近程度是否可以接受。溯源性是指全测量范围内的溯源性，而不是“单点”溯源性；是测量范围内各点的溯源性，而不是平均值的溯源性。这是临床检验量值溯源中的一个重要概念，也是保证溯源有效、测定结果准确的前提。欧盟指令要求“校准物和（或）质控物的定值，必须通过现有的较高级别的参考测量程序和（或）参考物质保证其溯源性。”要执行这项指令，一个重要的问题就是哪些参考测量程序和参考物质是国际公认的“较高级别的参考测量程序和参考物质”。为此，国际计量局（BIPM）、国际临床化学与检验医学联合会（IFCC）和国际实验室认可合作组织（ILAC）成立检验医学溯源联合委员会（JCTLM），其秘书处设在国际计量局（BIPM）。JCTLM的目标是为促进和指导国际公认的医学检验等效测量及向适当测量标准溯源提供全球平台。JCTLM的任务是为医学检验结果可比、可靠和等效提供支持，从而达到改善卫生保健和促进体外诊断器具贸易的目的。实现手段包括：1）宣传测量结果向SI单位或其他国际标准溯源概念；2）促进检验医学参考实验室和国家计量机构的密切合作；3）根据医学需要协调和指导参考测量系统的建立；4）鉴别和遴选急需国际溯源性和可比性的被测量（检验指标），并鼓励适当机构建立合适的参考方法和程序，研制有证参考物质；5）鼓励体外诊断器具制造业应用已获公认的参考测量系统；6）鼓励外部质量评估计划组织者应用已获公认的参考测量系统；7）为参考实验室获得认可提供支持；8）向有关各方广泛发布有关信息，9）向有关各方提供科学和组织帮助。检验医学溯源联合委员会（JCTLM）执委会目前建立两个工作组（WG-1和WG-2）。WG-1的任务是，建立程序，按一定标准（IS015193和IS015194）对现有参考测量程序和参考物质进行鉴别和评审，并公布符合要求的参考测量程序和参考物质。WG-2的主要任务是，收集现有候选参考测量实验室信息，鼓励和促进按检验项目分类的参考测量实验室网络的形成，按IS015195评审并公布参考测量实验室。WG-1已完成第一轮参考测量程序和参考物质评审工作，并于2004年4月公布已获通过的参考测量程序和参考物质，包括58项检验指标的97种参考测量程序和98项检验指标的148种参考物质，其中包括我国标准物质研究中心推荐的胆固醇、尿酸和尿素纯度标准物质。这些项目主要是化学定义明确或由国际公认参考测量程序定义的检验项目，JCTLM称之为列表，包括电解质类、酶类、药物类、代谢产物和底物类、非肽激素类和部分蛋白质类检验项目。不能溯源至SI单位，也无国际公认参考测量程序的检验项目的参考物质，包括凝血因子类、核酸类和另外一部分蛋白质类检验项目，被称为列表。基于第一轮提名的列表参考物质于2005年1月公布（详细见BIPM网站）。（http：//en/committees/jc/jctlm）WG-2已收集到约300参考测量实验室提名，目前仍在进行评审工作，主要内容之一是候选参考实验室的测量能力试验（ring trials），已完成第一轮，现进行第二轮。其中包括我国卫生部北京医院老年医学研究所/卫生部临床检验中心的胆固醇和甘油三酯分析。最后公布的参考实验室需满足3个主要条件：在测量能力试验中证明有足够的测量能力；经过IS017025或IS015195认可；使用JCTLM公布的参考测量程序。要点5：（难点，溯源性体现的两个环节和6种方法）临床检验量值的溯源性要求主要体现在两个环节，一是产品校准物（及正确性质控物产品）定值，二是临床检验结果，对象分别是厂家和临床实验室。目前绝大多数临床检验使用商品试剂盒或分析系统，厂家数量远小于临床实验室数量，因此厂家的产品校准物定值的溯源性显得更为重要，建立和保证溯源性的成效会更为显著。对于临床实验室检验结果的溯源性，IS015189提出要求临床实验室应设计并实施测量系统校准和真实度计划，以确保结果可溯源至SI单位，或可参比至自然常数或其他规定的参考值。如果上述无法实现或不适用，应用其他方式提供对结果的可信度，包括但不限于以下方法：1.参加适当的实验室间的比对计划如果实验室的检验结果与其他实验室，特别是与权威实验室或参与实验室的结果具有可比性，那么检验结果的可信度就可得到证实。2.使用相应的参考物质此参考物质必须是有资格的供应商提供的有证标准物质，并附有材料特性的详细说明。3.以其他检验程序进行对比或校准例如，可将实验室所采用方法的检验结果和其他公认方法的测量结果进行比较。4.进行比率型或倒易型的测量这里所指的是一类间接方法，指通过测量若干相关量，然后通过这些量的内在联系得到所要测量的量。例如，实验室建立了直接测定血液平均红细胞血红蛋白浓度的方法并欲验证检验结果，该实验室有测定血液血红蛋白浓度和测定血液血细胞比积的公认方法，则实验室就可以利用分别测量血液样品中血红蛋白浓度和血细胞比积的量而得到的结果与直接测定的结果进行对比。在生物体系中，还存在互相影响的不同过程，如浓度梯度和扩散速率之间的关系等。5.使用已经明确建立的、经规定的、性能已确定的且被有关各方普遍接受的协议标准或方法。如国际公认的病理分级标准，国家规定的特定疾病的检验方法（如SARS期间，国家提供的用于确诊SARS病例的检验）等。6.利用供应商或制造商提供的试剂、程序或检验系统对溯源性的说明，形成实验室的溯源文件但应注意，供应商或制造商提供的试剂、程序或检验系统应是被国家权威机构认可的。四、保证检测系统的完整性和有效性要点6：（保证检测系统完整性和有效性的三种方法）检测系统中的任何一个组合都可能对检验结果产生影响，因而他们的任何改变都可能反映在检验结果上。所以临床实验室应该保证所采用的检测系统的完整性和有效性。其方法和步骤大体上可以分为三类：1.对检测系统性能的核实（demonstration）如果实验室准备采用的检测系统具有溯源性，并已被许多实验室广泛应用，因而实验室只是核实该系统业已被认可的性能，这样的评估称为核实试验。核实实验只需要进行最少的试验，即精密度和准确度实验，用以说明该系统可以得到与厂商报告相一致的精密度和准确度，并与该系统的其他用户的性能相一致。2.对检测系统性能的确认（validation or verification）如果实验室购置的检测系统，在国内刚刚推出，但产品的分析性能已经由厂商进行了详细的评价。所有的分析性能资料已经被生产厂商所在国的有关监督机构认可，获得了生产许可，进口产品已经获得了我国有关监督机构的认可。则实验室在使用该新检测系统检测患者标本前，应对该检测系统的基本性能进行评估，这样的评估叫确认。其目的是用确认实验的结果来证实该系统具有预期的水平和达到应有的结果，从而满足实验室的要求。确认实验应做三个性能的实验，即：精密度、准确度和结果可报告范围。3.对检测系统性能的评价（evaluation）一个新的检测系统或对原有的检测系统的组分的任何改变（除非有足够的证据证明这种改变对该检测系统的性能没有影响）都必须对该系统的性能进行全面评估，这样的评估叫评价。评价一个新的检测系统必须对构成检测系统性能的六个项目，即：精密度、准确度、结果可报告范围、分析灵敏度、分析特异性和参考区间，逐一进行实验评估。这样的评估也可以由生产厂商承担，但实验室对厂商提供的结果也要进行确认或核实。五、仪器和检测系统的维护和功能检查实验室必须按本篇第六章中有关仪器和检测系统的维护和功能检查的要求进行。六、不确定度要点7：（难点，不确定度的表述）临床检验的主要任务就是对人体标本的各种特性进行赋值。所赋的值，其准确性、可靠性以及其他的分散性都会直接影响到疾病的诊断、治疗方案的确定以及疗效的观察。因此，IS015189医学实验室质量和能力的专用要求中明确要求“必要且可能时，实验室应确定检验结果的不确定度”。IFCC公布的酶的参考方法中也采用了不确定度。所以，目前在临床检验工作中应用不确定度这个概念并进行测量不确定度的评定十分重要。1.测量不确定度 表征合理地赋予被测量之值的分散性，与测量结果相联系的参数。合理（reasonably）是指在统计控制状态下（statistic- al control）的测量。所谓统计控制状态就是一种随机状态，即处于重复性条件下或重现性条件下的测量状态。分散性（Dispersion）是指测量结果的分散性，即为一个量值区间，可以是某一个概率包含可能得到的测量结果。2.不确定度分类注：（1）标准不确定度：用标准偏差给出的不确定度（2）A类标准不确定度：用统计方法评定出的不确定度。其评定方法称为A类评定（3）B类标准不确定度：用非统计方法评定出的不确定度。其评定方法称为B类评定（4）合成不确定度：当测量结果是由若干个其他量的值求得时，按其他各量的方差和协方差算得的标准不确定度。即：当测量结果的标准不确定度由若干标准不确定度分量构成时，按方和根（必要时加协方差）得到的标准不确定度。其计算公式为其中，ci为灵敏度，u2（xi）为由xi不确定度引起的y的不确定度。（5）扩展不确定度：确定测量结果区间的量，合理赋予被测量之值分布在指定概率内含于此区间。（6）相对不确定度：不确定度除以被测量之值。3.包含因子：为获得扩展不确定度，而对合成标准不确定度所乘的数字因子。包含因子一般以k表示，大多数情况下，推荐k为2。U=kuc（k=2或3）误差和不确定度要点8：（难点，误差和不确定度概念上区别）区分误差和不确定度很重要，因为误差定义为：被测量的单位结果和真值之差。由于真值往往不知道，故误差是一个理想的概念，不可能被确切地知道。但不确定度是可以一个区间的形式表示，如果是为一个分析过程和所规定样品类型做评估时，可适用于其所描述的所有测量值。因此，测量误差与测量不确定度无论从定义、评定方法、合成方法、表达形式、分量的分类等方面均有区别。下表为测量误差与不确定度的对比表。误差和不确定度的对比表误差不确定度量的定义测量结果减真值测量结果的分散性、分布区间的半宽与测量结果的关系针对给定测量结果不同结果误差不同合理赋予被测量之值均有相同不确定度。不同测量结果，不确定度可以相同与测量条件的关系与测量条件、方法、程序无关，只要测量结果不变，误差不变条件、方法、程序改变时，测量不确定度必定改变而不论测量结果如何表达形式差值，有一个符号：正或负标准偏差、标准偏差的几倍、置信区间的半宽，恒为正值分量的划分按出现于测量结果中的规律分为随机误差与系统误差按评定的方法划分为A类和B类。两类不确定度分量无本质区别分量的合成代数和方和根，必要时引入协方差置信概率不存在一般如需要，可以给出极限值一般存在从分布理论上说，一般不存在与分布的关系无一般有关测量不确定度是否就是测量结果的误差限？由于不确定度给出的是被测量的测量结果可以出现的区间，可能存在于各个测量结果中的不同误差构成了这个分散区间。因此，过去曾把测量不确定度定义为：由测量结果给出的被测量的估计值中可能误差的度量。测量不确定度是否是被测量真值所处范围的评定？由于测量结果是被测量真值与该测量结果的误差之代数和，因而，测量不确定度实际上表明了真值可能出现的区间。1984年对不确定度的定义就是：表征被测量值所处的量值范围的评定。测量不确定度的评估过程不确定度的评估在原理上很简单，一般分以下四个步骤：1.规定被测量 要清楚地写明被测量以及被测量与被测量所依赖的输入量的关系。2.识别不确定度的来源 要列出不确定度可能来源的完整清单。典型的不确定度来源包括：取样、存储条件、仪器、试剂、化学反应定量关系、测量条件、样品基质、计算影响、空白修正、操作人员的影响及随机影响等。3.不确定度分量的量化 测量或估计的每一个潜在的不确定度分量应以标准偏差的形式表示，并根据方和根的规则进行合成，以得到合成标准不确定度，然后依据概率使用适当的包含因子给出扩展不确定度。下图表示测量不确定度的评估过程。不确定度评估在临床检验中的应用要点9：（难点，重点，不确定度在室内质控中作用）在临床检验中开展的实验室室内质控工作给不确定度的评估带来很大的方便。因为根据不确定度的定义，不确定度是指在统计控制状态下赋予被测量值的分散性，而室内质控工作要达到的目的恰恰是要使整个临床标本的测量工作处于统计控制的状态下，因而室内质控所得出的分散性就可以代表临床标本在统计控制状态下的分散性。由于室内质控品的测量工作是每天都做，有的还做两个以上水平，有的一天中还做几次，因而从获得的大量测量数据计算出的标准差（S）和变异系数（CV）可以真实、可靠地反映测量数据的分散性，完全可以用于该项目的测量不确定度的评估。采用此方法评估不确定度的方法为：要点10：（难点，重点，注意理解如何通过室内质控数据计算不确定度）1.标准不确定度即为室内质控品测量所得出的标准差（s），即：As2.相对标准不确定度即为室内质控品测量所得出的变异系数（CV），即：ArelCV%3.扩展不确定度，当包含因子k取2时，为：U2s4. 相对扩展不确定度，当包含因子k取2时，为：Urel2CV%此种评估方法有一定的局限性。首先是它只能适用于能开展室内质控的定量测定方法，不适用于那些手工的、形态学的以及定性检验的方法。由于质控品的基质与临床标本的基质不同，因而基质效应对测量结果分散性的影响就不一样，会对不确定度的评估产生一定的影响。另外质控品的瓶间差也会对不确定度的评估产生影响。尽管如此，这种评估方法仍然是在临床检验中对不确定度评估的最佳方法。当然，在进行室内质控工作时必须严格遵循中华人民共和国家标准GB/T20032302-T-361临床实验室定量测定室内质量控制指南，否则所得出的结果不能真实反映测量结果分散性。下表是某医院5个检验项目的室内质控数据及其不确定度评估的结果。测量不确定度的评估表检验项目BUNGLUTPALTCHO平均值5.955.2266.5065.304.38标准差（S）0.780.223.657.500.29变异系数（CV%）13.034.285.4911.496.51标准不确定度（A）0.780.223.657.500.29相对标准不确定度（Arel%）13.034.285.4911.496.51扩展不确定度（k=2）1.560.447.3015.000.58相对扩展不确定度（k=2）（%）26.068.5610.9822.9813.02练习题既有国际约定参考测量程序，又有国际约定校准物质的检测项目是A.糖化血红蛋白B.凝血因子C.肿瘤标志物D.血细胞E.常用的抗原与抗体检测正确答案A答案解析测量结果不能溯源到SI的情况目前有四种。第一种是有国际约定参考测量程序（非一级参考测量程序）和一种或多种用此参考测量程序定值的国际约定校准物质，如糖化血红蛋白。不符合不确定度的概念的是A.测量结果的分散性、分布区间的半宽B.合理赋予被测量之值均有相同不确定度。不同测量结果，不确定度可以相同C.条件、方法、程序改变时，测量不确定度必定改变而不论测量结果如何D.差值，有一个符号：正或负E.方和根，必要时引入协方差正确答案D答案解析误差与不确定度区别误差不确定度量的定义测量结果减真值测量结果的分散性、分布区间的半宽与测量结果的关系针对给定测量结果不同结果误差不同合理赋予被测量之值均有相同不确定度。不同测量结果，不确定度可以相同与测