主管临床医学检验实验室质量管理 第11章 临床检验方法评价.docx
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主管临床医学检验实验室质量管理第11章临床检验方法评价
临床检验方法评价
基本概念和定义
性能参数
1.准确度：
国际临床化学联合会（IFCC）将准确度定义为分析项目测定值与其“真值”之间的一致性。
实际上，分析项目的真值可使用不同的参考方法技术获得。
然后通过使用系统误差或总误差概念来确定方法的准确度，并由它评价分析项目真值与其测定值之间一致性。
决定性方法指的是与某些绝对的物理量有关系，如质量。
它们被用于检测物质来提供与分析物真值最接近的值。
向血清样本中加入已知量同位素标记的分析物被再用质谱法测定称为同位素稀释质谱法，这是用于决定性方法的常见技术。
已校准的质量分光光度计允许确定未标记分析物的量和已标记分析物的量的比值。
这些量的比值可计算出未知的量。
参考方法是在工业和临床实验室由有经验的工作人员执行得更高精度的方法。
参考方法的结果可溯源到决定性方法。
由决定性方法验证的一级参考物质被用于参考方法的开发和校准。
比较方法均值是选择方法能力验证试验结果的平均值，他们通过使用不同仪器和技术的多个实验室产生的平均结果而获得。
将测量值和平均值作为比较是评价测量准确度的常见方法。
选择用于计算比较方法的平均值的方法，因为多年来它们具有可靠的性能，证据表明这些公议值经常与近似的真值非常接近。
同组均值是使用相同仪器和技术从几个实验室获得的能力验证试验结果的平均值。
同组均值可允许实验室通过与其他实验室使用相同的仪器的比较来评价自己仪器的准确度。
此种方法，实验室依赖于厂家来描述方法与某些准确度更独立测量之间的关系。
（2）系统误差概念：
系统误差是测定量与真值的一致性的度量。
准确度的这方面的估计通常是通过方法学比较试验，即评价的方法与准确度已建立和确认的方法同时检测临床标本。
不准确度和偏倚常被用来强调比较方法之间的缺乏一致性。
对于给定的方法，系统误差可为正或负偏倚，其不同于随机误差，其出现正和负两方向。
系统误差可再分为两种类型，即固定的和比例的误差。
固定的系统误差指的是即使分析物浓度改变但仍处于同一大小；而比例系统误差大小是分析物浓度的百分数。
固定和比例系统误差是可以检出的，并可以通过绘制试验方法的结果与一组样本的“真值”之间的关系图可清楚地显示（如下图）。
在图A中，随机误差显示的离散数据围绕拟合的线性。
图B中，固定误差造成在同一方向的偏移，其可通过线与Y轴的交点（Y轴截距）来定量估计。
比例误差造成线的斜率偏离理想的45度角。
因此，仔细地检查关系图能提供有关这些分析误差分量的有价值的信息。
另一个有用的工具是检查系统误差的“偏倚图”，其是试验和参考方法之间的差值（偏倚）为Y轴，参考方法的结果为X轴的图形。
偏倚图帮助直观地检查偏倚在整个值范围内是否是固定的，或偏倚是否受到方法之间差值的影响。
然而，这些图形并不能像上图那样对固定和比例误差容易地作出解释。
（3）总误差概念：
在常规测定中每个标本测定结果都会有误差，这个误差包括了各种类型的随机误差和系统误差，因此测定结果与真值的差异是随机误差（RE）和系统误差（SE）的总和，即总误差（TE）。
也可用TE＝1.96s＋|Bias|表示（95%允许误差限）。
所选用的检测方法的总误差必须在临床可接受的水平范围内（也就是允许总误差，TEa）。
也就是说任何一项检测项目大于可允许误差都不能被接受。
总误差概念和其与随机和系统误差之间关系见下图所示。
围绕中央值的分布表示随机误差。
而分布的中央值偏离其真值表示系统误差。
2.分析范围：
这种参数指的是“方法应用未经修改样本的浓度范围或其他量”。
通过线性试验，即候选方法检测含较宽范围的特定分析物量的参考溶液。
理想情况下，校准曲线（响应对分析物浓度之间关系图）应该是线性并通过原点。
如果曲线是线性，检测范围被称为方法的线性范围。
3.分析灵敏度：
国际理论和应用化学联合会（IUPAC.）将方法的分析灵敏度定义为校准曲线的斜率及对于规定量的变化分析程序产生信号的变化。
对于词语“分析灵敏度”和“检出限”经常是混淆甚至是误用。
存在这种混淆是因为词语是互相关联—两者认为是方法“敏感”的特性。
实际上，理想的方法是描述为具有高的分析灵敏度水平和低的检出限。
4.分析特异性：
这一词语是与准确度相关联，并指的是分析方法只确定分析物，而对其他相关的物质不起作用的能力。
分析的特异性也可受到血清或血浆中胆红素、血红蛋白和脂类等物质的影响。
这些成分可能通过它们的颜色、浊度或其他物理或化学特性来影响方法。
5.空白测定：
在测量程序过程中由于试剂和样本成分而观察到的响应被认为是“空白测量”。
通过下列试验可获得这些值：
（1）没有样本试剂溶液（即是试剂空白）；
（2）样本溶液和缺少关键试剂的溶液（即是样本空白）。
6.检出限：
国际理论和应用化学联合会（IUPAC）将检出限定义为给定分析程序具有适当的确定检出的分析物的最小浓度或量。
检出限依赖于空白读数大小，并且被认为与这些测量的精密度有关系。
7.干扰：
干扰描述的是除了分析物以外，某些其他成分的影响或一组成分对分析物测量的准确度的影响。
一种例子是葡萄糖氧化酶反应测量葡萄糖，其中产物过氧化氢可能与尿酸而不是期望的色团起反应。
干扰可能是轻微的，例如，药物的存在与某些叠氮试剂起反应。
8.精密度：
分析方法对同一样本产生重复测量相同值的能力被称为它的精密度，也被称为随机分析误差。
精密度通常由同一材料至少分析20次并且计算标准差的重复试验来估计。
批内精密度是在同一分析批内重复地分析同一样本的变异性，或对一系列的临床标本在同一批内进行双份检测并计算双份测定的标准差。
当在同一天内在几个不同批重复检测同一样本时，可估计日内精密度或批间精密度。
这种变异性通常要比观察到的批内重复的变异性要高些。
日间精密度是当在不同天重复检测同一样本获得的变异性。
这种最后的估计值是性能的最实际的评价，因为它包括了由于不同操作人员、仪器日间的变化、不同移液器的使用、以及实验室的温度或其他条件的变化而导致方法性能的改变。
所有这三种类型精密度的分量可通过方差分析（ANOVA）计算进行估计。
美国国家临床实验室标准化委员会（NCCLS）文件已描述如何使用方差分析（ANOVA）估计每一精密度分量。
实际上，通过使用不精密度这一词语来代替精密度，因为它可以定量重复测量发生的变异性。
9.回收：
回收是指当已知量物质加入到真实样本中分析方法正确地测量分析物的能力。
回收测量是获得准确度信息的一种有效的方法，因为它可检验在真实样本的基质中存在所有其他成分分析方法是否能检测分析物。
当分析参考方法和参考物质受到局限或不可获得时，回收试验可以说是评价准确度的唯一实际的方法。
性能标准
为了客观地选择和评价候选的方法，在开始分析试验之前和在试图获得作出方法的适应性之前，需要建立性能标准。
如果没有首先制定性能准则，执行评价试验来估计误差和作出方法可接受性的结论将减少研究的价值和有效性，并可导致作出像“很好的质量”、“比较后很好”、“证明具有可接受的性能”主观陈述的结论。
（一）要求
性能目标应规定在特定浓度或分析物活性上允许的总误差。
在医学决定性水平（Xc）选择这些浓度，此种试验结果对于临床医师作出诊断、监测或治疗决定的解释时是非常关键的。
当分析物有不同的医学应用时可制定几个水平。
例如，血钙需要的关键浓度有①低钙血症；②正常的血钙；③高钙血症见下图。
因此，评价测量钙的候选方法需要在这些关键浓度上设计来估计误差。
（二）建立质量目标
几种信息资源可被用于建立总的分析误差限。
这些包括基于实验室试验的医学使用的经验的专业判断，临床医师的调查，分析物个体内生物学变异，基于当前分析技术水平的界限，及分析物参考区间分数计算的界限。
这些是不广泛应用的规范。
什么情况下适合依赖于卫生保健机构的医学任务，服务对象的患者群体，试验的特定应用，以及医师解释试验结果采用何种方式。
因此，性能目标对于不同的实验室可有不同，甚至是对于同一实验室由于应用的目的不同而不同。
例如，用于监测肾移植受体的肌酐方法比用于健康筛查的方法应有更严格的要求。
欧洲工作小组，使用生物学变异作为基础，推荐了三种水平的分析目标：
“最低的性能”、“期望的性能”和“最佳的性能”。
对于期望的性能，他们建议的精密度目标是1/2的试验的个体内生物学变异。
对于偏倚，他们推荐的是1/4的组生物学变异，或1/16参考区间，或者是缺乏其他准则时，采用两倍的理想的精密度。
美国临床实验室改进修正案（CLIA）法规对方法选择和评价过程最具有影响意义在于对特定的法定分析物建立了评价方法和实验室性能的固定限（见下表）。
在实际工作中，给定的分析方法的允许总误差必须小于分析物CLIA固定界限。
例如，为了实验室产生能力验证计划样本的可接受性能，Ehrmeyer和同事建议他们必须将偏倚降低到最小，并且将室内的变异系数降低到1/3的CLIA固定限目标。
Barnett和Westgard进一步建议方法的变异系数应不超过1/4的CLIA界限，这样包括了不稳定性能的可能性及使用成本效率的质量控制程序。
在这基础上，将CLIA’88限除以4可以与s规范进行比较。
因此，CLIA限能被用于建立候选方法的性能准则。
这是一种方法评价的实用和合理的方法，并且要比性能满足厂家提供的规定接受方法的实践要好得多。
评价分析方法
已制定了要求、建立了质量目标和选择了候选方法后，执行统计学上规定试验来收集所需要的数据，这样才能作出方法性能特征的评价。
下表是不同评价试验估计的误差判断可接受性准则。
不同评价试验估计的误差判断可接受性准则
Sabs是重复试验确定的标准差；
是回收试验确定的平均回收（百分数）；bias是干扰试验确定的平均差；a和b采用方法比较数据由回归分析确定的y-轴上的截距和斜率；Xc是医学解释是最为关键的决定性浓度水平；sA、BA和TEA分别是允许标准差（s）、允许偏倚和允许总误差。
（三）评价临床方法的文件
美国国家临床实验室标准委员会（NCCLS）多年来一直致力于制定一系列评价临床方法的文件。
EP5-A：
临床化学设备操作精密度评价：
批准指南。
用于临床化学设备进行精密度评价的实验设计及如何与生产厂声明的精密度进行比较。
EP6-A：
定量分析方法的线性评价：
统计方法提议指南第二版，用于在评价方法过程中检查检测方法的线性，也可作为常规质量保证的一部分，进行线性检查链及验证厂家声明的线性范围。
EP7-A：
临床化学实验干扰：
提议指南，提供背景信息和鉴定程序，用于干扰物对检测结果影响的定性。
EP9-A2：
用患者标本进行方法学比较和偏倚评估：
批准指南，主要用于检测两种临床方法或设备间的偏倚，和使用患者标本进行方法比较的实验设计及数据分析。
EP10-A2：
定量实验室方法的初步评价：
批准指南，提供了用于分析方法和设备操作的初步评价的实验设计和数据分析。
EP11-A：
用于体外诊断检测说明的统一描述：
提议指南。
EP12-A：
用于定性实验评价的用户协议：
提议指南。
EP13-R：
实验室统计—标准差：
报告。
EP14-A：
基质效应的评价：
批准指南。
EP15-A：
精密度和准确度性能的应用：
批准指南。
EP18-A：
检测单位使用的质量管理：
提议指南。
EP21-A：
临床实验方法总分析误差的评估：
提议指南。
六、应用范例：
血清葡萄糖
为了证实前面的信息是如何应用于实验室，下面将以实例进行描述。
此实例是关于血清葡萄糖测定方法的评价。
（一）分析需求
在常规工作时间以外的时间需要快速方法确定血清葡萄糖。
样本体积为0.2ml或更小，分析范围为0到27.5mmol/L，及周转时间为20分钟对于急诊特定样本申请是期望的。
（二）质量目标
葡萄糖分析的医学决定性水平认为是2.75mmol/L和11mmol/L分别指示为低血糖和高血糖。
葡萄糖精密度目标定为在2.75mmol/L时的0.0825mmol/L和在11mmol/L时的0.275mmol/L。
（按1/4TEA计算）
总误差目标（TEA）是2.75mmol/L时的0.33mmol/L和11mmol/L时的1.1mmol/L。
（三）方法选择
对可提供方法的调查后，选择的试验方法以试剂盒方式提供，可用于建立在现在的实验室仪器。
指派专门检验人员执行评价研究，并规定具体的实验时间。
（四）熟悉时期
获得试剂盒和一级参考物质后，建立方法并运行。
一级参考溶液用于校准。
实验控制物和随机选择的临床标本进行几批的检测。
（五）分析范围
从储备的葡萄糖一级参考溶液（55mmol/L）制备一系列的葡萄糖溶液进行双份检测来确定线性范围。
下图以图形方式表述结果。
图形显示出到33mmol/L的良好的线性，其满足到27.5mmol/L的线性规范。
在零葡萄糖浓度的吸光度值是试剂空白值，其是可复现的，值低令人满意，以至于省去这一空白吸光度应不是误差的显著性来源。
观察响应值对标准浓度确定线性分析范围
（六）批内精密度
对每一低到不正常控制物和中度高到不正常控制物分析20等份样本执行批内重复性试验。
各自的平均值和标准差是低浓度控制物为3.11±0.0385mmol/L，高浓度控制物为10.04±0.116mmol/L。
当与允许的标准差0.0825mmol/L和0.275mmol/L进行比较时，这些标准差是可接受的。
（七）回收试验
这些单个回收的平均值给出98%回收的估计，其相当于2%的比例误差，或在2.75mmol/L时实际误差为0.055mmol/L，11mmol/L时实际误差为0.22mmol/L。
这些误差小于允许总误差，因此并不能使分析目标无效。
回收结果：
评价数据实例
混合血清
加入葡萄糖
检测出葡萄糖
mmol/L
回收葡萄糖
mg/dL
回收%
μl/L
mmol/L
A
A
A
B
B
B
0
100
400
0
100
400
0
5.5
22
0
5.5
22
3.355
8.745
26.125
9.405
14.74
30.91
-
5.39
21.78
-
5.335
21.505
（平均）
-
98
99
-
97
98
98
（八）检出限
通过重复地检测空白溶液（溶液包含非分析物，如果可能，基质，如血清应与用于试验的一样）获得的空白值xbl，标准差Sbl来估计检出限。
计算检出限为xL：
xL＝xbl＋ksbl
其中k值为2给出了95%的置信限。
（九）干扰
使用新方法和已知无这样干扰建立的方法同时检测一系列黄疸、混浊和溶血的血清来检验明显不正常样本的潜在的干扰见下表。
两种方法在5.5mmol/L到7.7mmol/L获得葡萄糖结果的差值是0.055mmol/L到0.22mmol/L，将其与允许总误差相比较判断其是可接受的。
干扰结果（胆红素、血红蛋白、脂血）：
评价数据实例
血清
干扰
n
葡萄糖方法
类型
浓度
比较方法（mmol/L）
试验方法（mmol/L）
正常
黄疸
溶血
浊度
无
胆红素
血红蛋白
A660=0.45
111.15mmol/L
14.88mmol/L
10
8
11
6
6.16±0.242
5.39±0.292
6.71±0.176
7.92±0.303
6.22±0.308
5.34±0.352
6.60±0.418
7.70±0.434
通过加入少量高浓度的溶液到一大量混合血清中可检验其他可能的干扰。
在6.6mmol/L浓度下与基线值的平均差值是0到0.165mmol/L（见下表）。
这些差值小于允许总误差，因此并没有限制方法的实用性。
干扰结果（其他物质）：
评价数据实例
物质
度（mg/L）
n
葡萄糖
平均值
±标准差
无（对照）
维生素C
枸橼酸钠
水杨酸钠
肝素
EDTA钠
-
14
18
-
-
-
10
6
7
8
6
9
6.71
6.54
6.66
6.71
6.66
6.60
0.176
0.226
0.242
0.193
0.154
0.182
（十）日间精密度
每天分析两种质量控制混合血清共20天，得出的平均值和标准差分别为：
低浓度平均值为2.89mmol/L，标准差为0.066mmol/L；高浓度的平均值为10.15mmol/L，标准差为0.171mmol/L。
与可接受的标准差0.0825mmol/L和0.275mmol/L相比较，观察的精密度分别是可接受的。
（十一）方法比较
证明可靠性的方法可用于比较的目的。
由试验和比较方法同时双份检测114份患者血清标本。
对每一方法计算双份结果的平均值，并将试验方法的均值作为y轴，比较方法平均值作为x轴绘制图形（见下图）。
该图显示的是葡萄糖浓度在分析范围内具有合理的分布。
回归分析给出如下统计数据：
斜率＝0.982，y截矩＝0.066mmol/L，标准误（Sy/x）＝0.231mmol/L，及相关系数＝0.98。
这些统计量的解释如下：
斜率接近于1.00，显示出的比例分析误差是1.8%；这种误差估计相当于在2.75mmol/L为－0.0495mmol/L，及在11mmol/L时的－0.198mmol/L。
Y轴截矩接近于0，表明有0.066mmol/L的小的固定系统误差。
数据离散或随机差值大小（两方法双份测定平均值之差）被估计为点围绕回归线的标准差为0.231mmol/L。
这一统计量显示出双份测定平均值的差值覆盖范围0.44mmol/L至0.495mmol/L。
但是单个测量值之间的差值会稍高一些。
相关系数的高值证实已研究的浓度范围很宽，及指出简单线性回归对于分析这样一组数据是满意的。
基于这些数据，为了判断方法的可接受性，必须在决定性水平估计系统误差。
例如，在2.75mmol/L决定性水平的系统误差为0.0165mmol/L，yC.＝0.066＋0.982×2.75＝2.77。
在11mmol/L决定性水平的系统误差为0.132mmol/L，yC.＝0.066＋0.982×11＝10.87。
注意固定和比例分量是相反的方向。
并且它们的效果在研究的浓度水平上稍微有些平衡作用。
因此，系统误差是较小的，并且小于规定的允许总误差，当使用准确度时判断方法性能是可接受的。
为了应用总误差准则，对日间精密度标准差研究也应有要求（TE＝SE＋RE，其中RE估计为4倍的日间标准差）。
在2.75mmol/L时的总误差为0.28mmol/L【0.0165＋4×0.066】，在11mmol/L时总误差为0.814mmol/L【0.132＋4×0.17】。
与可允许的总误差（TEa）0.33mmol/L和1.1mmol/L相比较，这些观察的总误差也是可接受的。
确定了分析性能是可接受的后，需要执行其他的研究来确定试剂的稳定性和可复现性。
对于选定的群体验证参考区间，并且期望接近参考方法的区间，因为具有很小的系统误差。
练习题
一般认为用于确诊实验的分析方法希望有
A.高灵敏度
B.高特异性
C.重复性好
D.总有效率高
E.准确度高
[答疑编号700815110201]
【正确答案】B
精密度无法直接衡量，往往以不精密度表达，常用的表示量是：
A.标准差
B.偏倚
C.允许不精密度
D.允许不准确度
E.总误差
[答疑编号700815110202]
【正确答案】A
重复性实验是考查候选方法的
A.随机误差
B.操作误差
C.方法误差
D.比例系统误差
E.恒定系统误差
[答疑编号700815110203]
【正确答案】A
测量结果中系统误差与随机误差的综合、表示测量结果与真值的一致程度的是
A.精密度
B.准确度
C.偏差
D.允许误差
E.总误差
[答疑编号700815110204]
【正确答案】B
不属于系统误差的特点是
A.引起误差的因素在一定条件下是恒定的
B.误差的结果偏向同一方向
C.可按照它的规律对它进行校正和设法消除
D.增加测定次数不能减小
E.增加测定次数可使其减小
[答疑编号700815110205]
【正确答案】E
在一定试验条件下，由某个或某些恒定因素按照确定的一个方向起作用而引起的多次测定平均值与真值的偏离是
A.系统误差
B.随机误差
C.过失误差
D.总误差
E.允许误差
[答疑编号700815110206]
【正确答案】A
一个新方法的评估可以不考虑
A.线性范围
B.重复性
C.回收率
D.与参考方法或公认方法的相关性
E.参考值范围
[答疑编号700815110207]
【正确答案】E
【答案解析】对于同一种测定物，不同的方法可以有不同的参考范围（包括单位和结果）。
关于分析敏感度的叙述，错误的是
A.与真值有关
B.与检测方法有关
C.与仪器的稳定性有关
D.与分析方法的不精密度有关
E.与发色团的消光系数有关
[答疑编号700815110208]
【正确答案】A
解析：
与真值有关的是检测的准确度。
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