医学实验室的量值溯源性.docx
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医学实验室的量值溯源性
医学实验室的量值溯源性
1.术语
VIM——国际通用计量学基本术语：
由国际计量局（BIPM），国际电工技术委员会（IEC）、国际临床化学和实验医学联合会（IFCC）、国际标准化组织（ISO）、国际理论和应用化学联合会（IUPAC）、国际理论和应用物理联合会（IUPAP）和国际法制计量组织（OIML）发布。
1.1量[1]（quantity）
现象、物体或物质可定性区别和定量确定的属性。
[VIM：
1993，定义1.1]
可分为：
广义量（quantityinageneralsense）：
在化学界和临床化学界常称量类（kind-of-quantity）[2]。
特定量（particularquantity）：
为规定了一定条件的量类，很多情况下简称为量。
原则上需三要素来描述，即系统（system）、组分（component）和量类。
“系统”在临床实验领域可简单理解为样品物质，如血液、血清、尿液等；这里的组分指样品中的被测（measurand）物质成分。
如“24小时尿液（系统）中葡萄糖（组分）的物质量（量类）”是一个特定量[2]。
1.1.1 分析物（analyte）：
定义为单一化合物[3]。
溯源到SI（国际单位制）的通用系统。
如电解质／金属、代谢物（胆固醇、尿素、尿酸等）、类固醇、甲状腺激素（T4和T3）和维生素，测量的试验结果以每升摩尔数（分数）术语表示。
1.1.2 物质（substance）：
指的是以异构体、糖化型式和破碎产物等所有形式存在的一种不纯的混合物的“生物物质”[3]。
如：
所有的蛋白质和糖化蛋白——常用某种免疫化学技术测定——试验结果不以SI单位表示，有的用世界卫生组织的国际单位或生产商制备的质量单位表示。
为了与“分析物”区别的方便，指定这类叫做“物质”。
1.1.3 量值（valueofaquantity）：
是指一般由一个数乘以测量单位表示的特定量的大小。
量值常可简称为值（value）[2]。
1.1.4 真值（truevalue）：
是与给定的特定量的定义一致的值[5]。
1.1.5 约定真值（conventionaltruevalue）：
对于给定的具有适当不确定度的赋予特定量的值，有时该值是约定采用的[5]。
通常约定真值是用不确定度符合要求的测量程序多次测量的平均值。
约定真值有时也称为给定值（assignedvalue）、最佳估计值（bestestimateofvalue）、约定值（conventionalvalue）或参考值（referencevalue）[5]。
1.2 定名标度（nominalscale）：
为检验结果定名，无大小或先后的含义，也不能求均值。
如ＡＢＯ血型、微生物鉴定的试验类型[4]。
1.3 定序标度（ordinalscale）：
试验结果可以分出大小，但不知具体大多少或小多少，只供排序的标度。
用是／否来回答，或用+、++、+++、++++回答的试验以往称做“定性试验”，如此命名是一个错误的概念。
事实上全部都是定量，因为所选择的临界点（cut-offpoint）与该量的某一浓度是相关的。
该临界点以上的一个浓度常常称做“阳性结果”，低于该临界点作为“阴性结果”。
应引起注意的是它们是实验结果的解释，并不是该“测量”的结果[4]。
1.4 差示标度或区间标度（differencescaleorintervalscale）：
定量检验结果的一种，结果有正有负，其零点在某种意义上是人为规定的，可以计算差别的大小但不能计算比例的结果。
如剩余碱测定结果可以-0.2mmol/L、3mmol/L等表示之[2]。
1.5 比例标度（ratioscale）：
结果有自然零点或绝对零点，其零点意为“无”，这类结果可计算差值，也可计算比例。
例如：
血清胆固醇浓度为0（假设）、2.56、5.12mmol/L[2]。
1.6 生物参考区间（biologicalreferenceinterval）：
定义为参考分布的中心95%区间。
在某些特定情况下，对参考区间另外取值或不对称取值可能更为恰当[1]。
1.7 样品（sample）：
取自机体某一系统的一个或多个部分，旨在提供该系统的相关信息，通常作为判断该系统及其产物的基础[1]。
1.8 检验（examination）：
旨在确定某一属性的值或特性的一组操作。
在某些学科，如血型学、微生物学中，一项检验是数次试验、观察或测量的总体活动。
检验的概念较测量更宽泛。
在医学实验室—质量和能力的专用要求ISO15189标准中大量使用检验一词[1]。
1.9 测量（measurement）：
以确定量值为目的一组操作［VIM：
1993,定义2.1］[1]。
在涉及溯源性的文件大量采用测量一词。
ISO与欧洲标准化委员会（CEN）近年发表5个相关标准如下[2]：
prEN/ISO17511（2002）体外诊断器具—生物源样本中量的测量—校准物和质控物定植的计量学溯源性
prEN/ISO15183（2002）体外诊断器具—生物源样本中量的测量—酶催化浓度校准物和质控物定植的计量学溯源性
ISO/FDIS15193（2002）体外诊断器具—生物源样本中量的测量—参考测量程序的说明
ISO/FDIS15194（2002）体外诊断器具—生物源样本中量的测量—参考物质的说明
ISO/FDIS15195（2002）临床检验医学—参考测量实验室要求
1.10 测量方法（methodofmeasurement）：
一般描述的测量操作逻辑次序。
它不具备具体性能参数。
一个测量方法可以产生多个测量程序，每个测量程序的性能也可能有所不同[2]。
1.11 测量程序（measurementprocedure）：
是用于特定测量的，根据给定的测量方法具体描述的一组操作[2]。
一个测量程序可使操作者直接进行相应特定量的测量，无须提供另外的说明。
测量程序对操作的每一个细节进行了规定，因此它有相对固定的性能指标。
测量程序有时称为分析方案（analyticalprotocol）或标准操作程序（standardoperatingprocedure,SOP）
1.12 测量准确度（accuracyofmeasurement）：
测量结果与被测量值真值之间的一致性程度[VIM：
1993,定义3.5]。
它涵盖真实度和精密度，即真实又精密的结果才是准确的。
不准确度的数字表达是不确定度[1]。
1.13 测量的真实度（truenessofmeasurement）：
有很大一个系列的检测结果得到的平均值与真值之间的一致程度[ISO3534-1：
1993，定义3.12]。
过去用准确度表示现在真实度的概念。
用偏差（bias）（均值与真值之差，亦有称“偏倚”的）表示不真实度[1]。
1.14精密度（precision）：
在规定条件下获得的独立测量结果之间的接近程度[2]。
常用
CV%表示。
1.14.1重复性（repeatability）：
在相同条件下（时间、校准、操作者、仪器等）获得的精密度。
即所谓的批内精密度[2]。
1.14.2中间精密度（intermediateprecision）：
一种或几种条件因素发生变化，但在同一实验室内获得的精密度[2]。
1.14.3重现性（reproducibility）：
是在不同实验室，不同条件下获得的精密度。
又称实验室间精密度[2]。
1.15测量不确定度（uncertaintyofmeasurement）：
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[VIM：
1993，定义3.9][1，3]。
其中测量结果实际上指的是被测量的最佳估计值。
被测量之值，则是指被测量的真值，是为回避真值而采取的[5]。
“分散性”这里有更广泛的涵义，以前用由随机误差产生的不精密度来描述是不全面的，这只是结果不确定性的一部分。
有的临床实验室化验员想当然地认为测量就是分析，这是一种狭隘地观点，显然也不符合测量就是确定一个量值（如血糖浓度）的一系列过程的总合的定义[6]，因为其忽视了影响测定结果极其重要的几个过程，如试剂、校正物和参考物质的生产制备，参考物质的赋值、取样，样本的预处理等。
因此一个完整的测量即应包括实验室内的工作（如分析样本），也应包括实验室外的工作。
评估不确定性的通用测量模式为：
Y=f（X1···，Xi···，Xn···），Y是依赖于量X1···Xn而产生的结果，这些量可以是测得的吸光度，标准曲线的斜率等，f表示Y与X1···Xn关系的函数。
据此推导出偏导数式。
Kragten氏[7]建立一种广泛应用的计算方法，各种优秀的“不确定性软件”也已经商品化。
Linko氏等[8]应用Bottom-up法计算血糖和血钙测定的不确定度。
式中：
C0—试剂空白浓度
Ccal—校正物浓度
As—样本吸光度
A0—试剂吸光度
Acal—校正物吸光度
Kmax—基质效应
Kdrift—测定期间仪器灵敏度变化（漂移）
Kintra—个体间生物学变异（昼夜率、饮食、压力等）
Kpre—分析前因素（污染、丢失、溶血、储存等）
Linko氏等用的一个例子是血钙[8]，在C结果=2.53mmol/L时，结果的不确定度为0.07mmol/L，以百分表示为2.8%，乘以范围因子2，血钙测定的预期不确定度为0.14mmol/L。
MODUS法[9]评估的出发点在于下面公式：
C结果=Cobs·ftrac·fsample·fother
式中：
Cobs—观测到的浓度
ftrac—可溯源性链的校正项
fsample—取样和其它分析前因素相关的校正项
fother—其它因素校正项
正确地理解测量是确定量值为目的一组操作才能全面地反映测量结果的不确定度。
不确定度的表示方法：
U（Cresult）表示结果的不确定度；U（Cresult）／Cresult表示相对不确定度，多用百分数表示；k表示范围因子，多取为2的数值；
U（Cresult）=U（Cresult）×k为扩展测量不精密度[8]。
ISO15189：
2003的5.6.2述[10]：
必要时且可能时，实验室应确定检验结果的不确定度。
应考虑到重要的不确定分量。
不确定度来源可包括：
采样、样品制备、样品部分的选择、校准品、参考物质、加入量、所用的设备、环境条件、样品的状态及操作人员的变更等。
1.16参考测量程序（referencemeasurementprocedure）：
经过全面研究分析的测量程序，其所产生的值具有与其预期用途相称的测量不确定度，尤其是在评价同一量的其它测量程序的真实性和描述参考物质的特征时[11]。
参考测量程序可按其测量不确定度的大小分为不同级别。
1.16.1一级参考测量程序（primaryreferencemeasurementprocedure）：
具有最高计量学特征的参考测量程序，其操作可被完全描述和理解，所有的不确定度可用SI单位表示，结果不用参考被测量的量的测量标准而被接受[2]。
该程序须基于特异，无需同量校准而能溯源至SI单位和低不确定度的测量原理。
目前有同位素稀释/质谱法（ID/MS）、库仑法、重量法、滴定法和依数性（如凝固点降低）测量等，也称一级测量原理。
一级参考测量程序主要由国家计量机构建立和维持。
多数情况下只适合于一级参考物质（纯物质）的鉴定，不适合生物基质样品的分析[2]。
决定性方法（definitivemethod）是美国等将高度准确的，经充分论证的参考测量程序。
它们都采用ID/MS分析原理，有时也称为一级参考方法[2]。
1.16.2二级参考测量程序（secondaryreferencemeasurementprocedure）：
需一级参考物质校准的参考测量程序。
在临床化学领域经常提及的“参考方法”多指该测量程序。
它们是高度特异、精密、准确、适合于复杂生物样品分析的方法。
二级参考测量程序适合于次级测量标准物的鉴定，也常用于评价常规测量程序的性能[2]。
1.17原级测量标准（primarymeasurementstandard）[12]：
具最高的计量学特性，其值不必参考相同量的其它标准，被指定的或普遍承认的测量标准[VIM：
6.5]。
在临床医学实验室领域也被称为一级参考物质，一般是高度纯化的被测物，用来校准二级参考测量程序。
1.18次级测量标准（secondarymeasurementstandard）：
通过与相同量的基准比对而定植的测量标准[VIM：
6.4]。
该测量标准包括参考物质，亦有称之为二级参考物质的[12]。
参考物质都具有自身的特性，每个特性都应以一定的格式对其进行说明。
例如：
有证参考物质（BCR：
CRM303）—钙（Ⅱ）：
物质的量浓度（复溶）C=2.472mmol/L（U=0.19mmol/Lk=2），此处U指使用包含因子k的扩展测量不精密度。
二级参考物质用一种或多种二级参考测量程序定植，一般具有与实际样品相同或相似的基质，主要用于量值传播。
1.19参考测量实验室（referencemeasurementlaboratory）：
运行参考测量程序，提供有给定不确定度的测量结果的实验室。
可简称参考实验室。
对参考实验室有很高的技术和管理要求[见：
ISO/FDIS15195（2002）]，需通过特定的评审程序才能成为参考实验室[2]。
对于同一检验指标，如胆固醇、糖化血红蛋白（HbA1c）和酶催化活性等，国际上有参考实验室网络。
对网络定期进行测量比对，以保证参考测量的有效性。
兹以胆固醇测定参考实验室网络为例，见附件1。
该网络是动态的，优胜劣汰，保证了测量的科学性、先进性和权威性。
令国人感到扬眉吐气的是卫生部老年医学研究所测量胆固醇的实验室于2003年成为国际胆固醇测定参考实验室网络12个成员之一。
这对推动我国医学实验室认可工作有重要意义。
参加网络的实验室除了具备所需仪器设备外，还应至少作好如下的准备工作：
准确地校准天平，控制称重的不确定度。
准确地校准各种容量器具，控制加液的不确定度。
准确地校准酶反应的环境温度，控制由于反应温度不准确引起的不确定度。
准确地校准酸度计的pH值，确定其不确定度。
用有证滤光片或钬溶液校准分光光度计的波长。
用国家有证的标准溶液校准分光光度计的吸光度。
1.20基质（某一物质系统的）matrix（ofamaterialsystem）：
一个物质系统中除被分析物之外的所有成分[12]。
1.21基质效应（matrixeffect）：
独立于被分析物质存在的样品特性，对测量和可测量数值的影响[12]。
例如：
用火焰发射光度计对血浆中钠离子“物质的量”浓度进行测量时，样品的黏度可能会对测量产生影响。
用该法测量钙离子“物质的量”浓度时，除样品黏度外还要考虑磷酸盐浓度可能会对测量产生影响[12]。
分析方法对于样品中分析物的适当增量能实际检出的能力称为“回收实验”（recoverytest）[13]。
它可以对使用纯标准液为标准，检测样本为病人样本时，检验结果受基质效应的影响作出估计。
回收率接近100%表明分析方法对于分析物无论在纯溶液中还是在复杂的基体环境中，反应能力是一致的，分析不受基质影响。
反之，明显偏离100%说明处在不同基质环境中的分析物的反应能力存在明显差别。
克服基质效应的方法是使标准物和被测样本处于相同的基质中，例如血清，以抵消基质效应的影响。
尽管将纯的分析物配制于混合血清只是一种模拟方式，并不能使用于所有的不同疾病的病人样本，但这是目前唯一的克服基质效应的方式[13]。
基质效应是一个现象的描述，它包括总的干扰作用，尚无完整的解释，同一基质状态的基质效应随方法和检测条件而异。
基质效应是绝对的，只要处理过的样品（参考物、校正物、质控物）和被测样本的基质状态不一，一定有基质效应。
严格地讲，不同批号试剂所产生的基质效应也不一致。
基质效应又是相对的，只要认可某一检测系统的基质效应可以忽略不计或由基质效应引入的误差在可接受的水平即可。
度量有无基质效应的最佳样本是生物源性的新鲜样本。
衡量某一方法或试剂的准确可靠，唯一可信的是使用生物源性新鲜样本的方法学比较结果，仅仅与质控物测定值相等或相似不足以说明方法的准确度。
在制备参考物、校正物、质控物时，出于调整浓度、便于贮存和运输等目的，对组分进行调整（如：
添加外源性的替代被测物、稳定剂等）和加工（如：
冰冻、冷冻干燥等），它们都是处理过的样本（processedsample），与单一标准液和新鲜标本间是有区别的，应据用途不同正确选择与使用。
不应该用单一标准液去校准和标化结果。
不应该用质控物去校准仪器，因质控物与校正物定植的方式和水平不一。
不适宜将定值质控物的靶值（targetvalue）或均值（meanvalue）作为自己的均值绘制质控图，一定要由自己的数据来确定。
因为各实验是的实验方法与装备条件与厂商定值的方法不一致。
校正物是厂商指定用来校准某检测系统（仪器+试剂+测量程序+质控）的，是在充分考虑到基质效应的情况下，人为赋予的校正值。
因此校正物必须专用于配套的检测系统。
基质效应主要描述的是非特异性和干扰易感性问题[2]。
1.22影响量（influencequantity）：
非被测量但可影响测量结果的量[VIM：
1993，2.6][11]。
影响量的作用有两种情况。
一种是由测量程序的非特异性（unspecificity）造成的。
影响量本身产生信号，如胆固醇测定中非胆固醇甾醇可能会使胆固醇测定结果假性升高。
另一种影响量是分析干扰。
1.23分析干扰（analyticalinterference）：
由一种影响量而引起的测量的系统误差[11]，该影响量自身在测量系统中不产生信号，但它会引起示值的增加或减少。
例如：
血清中还原性物质可能会降低利用Trinder反应的葡萄糖、尿酸、胆固醇和甘油三酯酶法测定的结果。
这种干扰的物质成为分析干扰物（analyticalinterference）。
1.24物质的互换性（commutabilityofamaterial）：
旨在不同的（指定的）测量系统中，进行一套相同量（参考物）的测量时，某一物质在测量结果间产生的数字关系，当用此相同测量程序测量其它相关类型的物质（如：
实际临床样品）时所获得的期望关系（数字关系）一致度的能力[12]。
注：
对用于校准生物源性样品的测量程序的参考物质来说，“其它相关类型的物质”包括大量的由健康和有关疾病的个体所获得的样品。
物质的互换性或称互通性、替换性是参考物质的重要属性[2]。
图1有助于对定义的理解。
参考物质A对于方法Ⅰ和方法Ⅱ有互换性，而参考物质B则缺乏互换性。
可见互换性是指参考物质的理化性质与实际被测样品的接近程度。
互换性与参考物质的制备有关，基质效应愈小愈好。
2.医学实验室的量值溯源性
溯源性（traceability）：
通过一条具有规定不确定度的不间断的比较链，使测量结果或测量标准的值能够与规定的参考标准，通常是与国家标准或国际标准联系起来的特性[1]。
[VIM：
1993，定义6.10]
ISO15189：
2003文件中的5.6.3指出[4]：
应设计并实施一套对测量系统的校准，真实性的检定程序，以保证测量结果可溯源到SI单位，或可参比到一个自然常数或其它规定的参考值。
如果以上都无法实现，还可采用参加适当的实验室间的比队计划；使用相应的参考物质（有证书说明其材料的特性）；将供应商或制造商提供的关于试剂、程序或检验系统的溯源性的说明形成文件等。
ISO在溯源性上的目标是什么？
改进超空间和时间上的试验结果的可比性（摘自ENISO17511引言部分）。
这是一崇高的目的[15]。
在溯源性的指导条款中，使用的术语是程序和/或物质，这是一个决定性的点。
“不间断的比较链”在物理测量工作中较易理解。
在医学实验室的化学测量中，它是指通过不同级别的测量程序，参考物质和校正物而实现的连续测量，用一个测量程序为某种物质定植，该物质用做下一级测量程序的校准物，依此类推。
比较链亦称溯源链。
“规定的参考标准”为参考测量程序和参考物质。
与参考标准的联系可以是直接的，也可以通过中间测量程序和校准物间接进行，即溯源链可长可短，但理论上应使溯源链尽可能的短。
“不确定度”是评价溯源性的指标，与参考系统的联系有好有坏，故在给出溯源性时也要溯源性过程每一步的不确定度，以说明最终结果与参考系统联系的质量。
2.1可溯源到SI的分析物的溯源
物质结构清楚，均一（纯），有明确分子量的，试验结果以mol/L表示的物质称分析物（analyte）[3]。
大约有100个临床化学项目可以应用参考测量系统，见表1：
表1追踪到SI的分析参考物参考测量系统
参考测量系统
参考物
分析物数
＋
＋
~60
（＋）
（＋）
~40
注：
（＋）指潜在可利用性
然而，在执行过程中以前存在着不足。
例如：
对于许多A类分析物，主要是通过美国国家标准和技术研究院（NIST）可以得到国际上一致认可的参考物。
进一步说，参考测量程序——独立于常规测量程序（即：
商业上可得到的程序）也是可以利用的（如：
质谱技术）。
首先该参考测量系统（RMSS）尚不能在所有的情况都设立起来，并且有的尚没被参考测量试验室树立可靠性。
专家们辩论在A类分析物的范围内存在一些问题，例如：
全部的电解质对离子活度的测量、胆红素等。
对于这些问题应寻求国际协议[16]。
分析物溯源中，决定性方法（一级参考测量程序）和二级参考测量程序及其研究单位见表2：
表2分析物测量的一、二级测量参考程序及其研究机构
项目
一级测量参考程序
一级测量参考程序
原理
研究机构
原理
研究机构
Ca
ID-MS
ICBR,NBS
原子吸收
NBS,CDC（A）,BCR
Cl
库仑滴定
中子活化
NBS
ICBR
库仑滴定
NBS,AACC,CDC（A）
Fe
ID-MS
NBS
沉淀蛋白后亚铁嗪反应
AACC
Mg
ID-MS
NBS
原子吸收
NBS
K
ID-MS
中子活化
NBS
ICBR
火焰发射光谱
NBS,AACC
CDC（A）
Na
重量分析
中子活化
NBS
CIBR
火焰发射光谱
NBS,AACC,CDC（A）
Zn
中子活化
ICBR
原子吸收光谱
CDC（A）
Creatinine
ID-MS
CRC,KI
离子交换层析
CDC（O）
Glucose
ID-MS
NBS,ICBR,KI
HK/G-6-PD
CDC（A）,AACC,NBS
Cholesterol
ID-MS
ID-MF
NBS,KI,UB
UD
Abell-Kendall法
毛细管柱气相层析
高效液相色谱
CDC（A）,AACC
SFBC
北京老年医学研究所
Triglyceride
ID-MS
Urea
ID-MS
UridAcid
ID-MS
尿酸酶（UV）
CDC（A）,AACC,NBS
EstradiolⅡ
ID-GC/MS
progesteroneⅡ
ID-GC/MS
Testosterone
ID-GC/MS
F
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