檢測系統(tǒng)的分析性能及其評價方法(科室)[1]

1、檢測系統(tǒng)的分析性能及評價方法廣州中醫(yī)藥大學(xué)張秀明Tel:81887233-32908Move mail:n臨床檢驗質(zhì)量保證的需要n臨床實驗室管理辦法規(guī)定n醫(yī)學(xué)實驗室認可的核心技術(shù)要素n臨床檢驗科研工作的需要檢測系統(tǒng)的分析性能n精密度/不精密度n準(zhǔn)確度/不準(zhǔn)確度n分析測量范圍/病人結(jié)果可報告范圍n分析靈敏度/生物檢測限/功能靈敏度n分析特異性/分析干擾n參考范圍/生物參考區(qū)間評價指標(biāo)推薦方法分析測量范圍CLSI EP6A，Evaluation of the Linearity of Quantitive Analytical Methods (2003.4) 精密度CL

2、SI EP5A，Evaluation of Precision Performance of Clinical Chemistry Devices (1999.2)EP15-A ，User Demonstration of Performance for Precision and Accuracy (2001.12) 準(zhǔn)確度CLSI EP9-A2，Method Comparison and Bias Estimation Using Patient Samples (2002.9) EP15-A ，User Demonstration of Performance for Precision

3、 and Accuracy (2001.12) 分析靈敏度分析靈敏度，上海檢驗醫(yī)學(xué)雜志（2002）分析干擾CLSI EP7-A，Interference Testing in Clinical Chemistry (2002.12) 生物參考區(qū)間CLSI C28-A2，How to Define and Determine Reference Intervals in the Clinical Laboratory (2000.6) 可報告范圍核實實驗可報告范圍核實實驗nThe ANALYTICAL MEASUREMENT RANGE (AMR) nAMR is the range of an

4、alyte values that a method can directly measure on the specimen without any dilution, concentration, or other pretreatment not part of the usual assay processn分析測量范圍（AMR）n分析方法能直接測定樣本中的待測物質(zhì)而不需稀釋或濃縮或其它的預(yù)處理可報告范圍核實實驗nThe CLINICALLY REPORTABLE RANGE (CRR) nCRR is the range of analyte values that a method

5、 can measure, allowing for specimen dilution, concentration, or other pretreatment used to extend the direct analytical measurement rangen臨床可報告范圍（CRR）n樣本可通過稀釋或濃縮或其它的預(yù)處理，以擴展其準(zhǔn)確測定的范圍，可結(jié)合臨床要求?？蓤蟾娣秶藢崒嶒瀗選取5-7個系列濃度的實驗樣品，濃度范圍遍及整個預(yù)期可報告范圍。n最高濃度的樣品應(yīng)達到可報告范圍的上限，最低濃度的樣品應(yīng)達到可報告范圍的下限。n查閱試劑說明書，將說明書上標(biāo)明的線性范圍整理成表，便于選擇

6、合適濃度的標(biāo)本。nModular PI/PPI生化分析儀配套試劑標(biāo)明的線性范圍見下表。 Modular PI/PPI生化分析儀配套試劑線性范圍一覽表 項目線性范圍驗證結(jié)果項目線性范圍驗證結(jié)果ALT4-600 U/LTC0.078-20.8mmol/LAST4-800 U/LTG0.045-11.3mmol/LTP2-150 g/LHDL-C0.078-3.12mmol/LALB10-70 g/LLDL-C0.078-14.3mmol/LT-BIL1.71-315 umol/LApo-A10.2-4g/LD-BIL1.71-315 umol/LApo-B0.2-4g/LGGT1-1200 U/L

7、CK2-2300U/LALP1-1200 U/LCK-MB5-1500U/LUrea1.88-150mmol/LLDH5-1000U/LCrea8.84-2210umol/LHBDH6-700U/LUA11.9-1487.5 umol/LCa2+0.05-5mmol/LGLU0.11-25mmol/LP0.3-20mg/dL可報告范圍核實實驗n選擇低濃度標(biāo)本若干份混合后離心，其濃度用L表示，選擇高濃度標(biāo)本若干份混合后離心，其濃度用H表示，按下表加樣形成系列評價樣品。n若收集不到低值樣品，可收集高值樣品，用生理鹽水作系列不同程度稀釋，形成系列評價樣品。n每個樣品做4次重復(fù)測定。 系列濃度樣品制備

8、方法標(biāo)本號1234567制備方法6L5L+1H4L+2H3L+3H2L+4H1L+5H6H預(yù)期值實測值1實測值2實測值3實測值4實測均值可報告范圍核實實驗n低、高限值樣品4次測定的均值表示該2個樣品測定結(jié)果。依照實驗樣品配制稀釋關(guān)系，可以計算出各實驗樣品內(nèi)含分析物的濃度，為這些樣品的預(yù)期值。將這些樣品再經(jīng)檢測系統(tǒng)檢測，各得到4個檢測值，求均值，它們和預(yù)期值形成若干對預(yù)期值、實測值。n在坐標(biāo)紙上，以X表示各樣品的預(yù)期值，以Y表示各樣品的實測均值，將所有實驗結(jié)果點在圖上?？蓤蟾娣秶藢崒嶒瀗若所有實驗點在坐標(biāo)紙上呈明顯直線趨勢，用直線回歸對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，得直線回歸Y=bX+a，若b在0.97-1.

9、03范圍內(nèi)，a接近于0，則可直接判斷測定方法可報告范圍在實驗已涉及濃度。n若b不在0.971.03范圍內(nèi)，a較大，試著舍去某組數(shù)據(jù)，另作回歸統(tǒng)計。若縮小分析范圍后，回歸式有明顯改善，b接近于1，a趨于0。此時，縮小的分析范圍是真實的可報告范圍。Glu可報告范圍核實實驗標(biāo)本號12345678標(biāo)本制備100L95L+5H90L+10H80L+20H60L+40H40L+60H20L+80H100H加入Glu相對量01248121620實測值10.221.833.486.7713.3720.2626.6832.73實測值20.211.843.476.7113.3119.9926.5832.88實測值

10、30.211.843.466.6713.3619.9726.332.82實測值40.211.833.466.6413.1319.8526.1732.70均值0.2131.8353.4686.69813.29320.01826.43332.783均值減“0”基礎(chǔ)活力1.6233.2556.48513.0819.80526.2232.57斜率（U/L）1.6231.6281.6211.6351.6501.6391.629平均斜率1.631988預(yù)期值1.6323.2646.52813.05619.58426.11232.640葡萄糖實測值與預(yù)期值的散點圖y = 1.0019x + 0.0039R2

11、 = 0.999905101520253035010203040預(yù)期值（mmol/L)實測值（mmol/L)精 密 度 核 實 實 驗精密度n精密度（precision）是表示測定結(jié)果中隨機誤差大小程度的指標(biāo)。n它表示同一標(biāo)本在一定條件下多次重復(fù)測定所得到的一系列單次測定值的符合程度。n精密度自身無量度指標(biāo)，不能用數(shù)字表示其優(yōu)劣，只能用“良好”、“不足”等詞匯描述，其反義概念可以用數(shù)字表示，稱不精密度，常用標(biāo)準(zhǔn)差或變異系數(shù)表示。n可分批內(nèi)、批間、日間不精密度。正確度n大量測定結(jié)果的均值與真值的接近程度。n不能用數(shù)字表示其優(yōu)劣，只能用“良好”、“不足”等詞匯描述，其反義概念可以用數(shù)字表示，稱偏倚

12、或不正確度或系統(tǒng)誤差。n偏倚（SE）= 重復(fù)測定均值-真值（約定真值）n相對偏倚（%SE）= 100%重復(fù)測定均值-真值真值準(zhǔn)確度n準(zhǔn)確度（accuracy） ：一次測量的結(jié)果與被測量真值的接近程度；n與精密度和正確度有關(guān)。n不能用數(shù)字表示其優(yōu)劣，只能用“良好”、“不足”等詞匯描述，其反義概念用總誤差或不準(zhǔn)確度表示。精密度、正確度和準(zhǔn)確度之間的關(guān)系精密度試驗基本要求n做重復(fù)性試驗的樣品一定要穩(wěn)定；它的基質(zhì)組成應(yīng)盡可能相似于實際檢測的病人標(biāo)本；樣品中的分析物含量應(yīng)在該項目的醫(yī)學(xué)決定水平處；盡可能地做2個以上水平的精密度實驗。n如果對公司的檢測系統(tǒng)作實驗證實或核實，則選取的樣品分析物含量盡量與公司

13、對檢測系統(tǒng)性能評估時采用的含量一致，便于比較。精密度試驗基本要求n采用冰凍保存的樣品一定要注意內(nèi)含分析物的穩(wěn)定，要嚴格控制凍融、混勻的操作。n實驗時按廠商操作規(guī)程要求做好校準(zhǔn)，并且一定要和實驗樣品一起做質(zhì)量控制。n收集實驗數(shù)據(jù)，計算均值、標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)。n千萬不可用一個項目組成的檢測系統(tǒng)被評價資料認可分析系統(tǒng)所有項目檢測系統(tǒng)的性能。精密度實驗方法n對穩(wěn)定的實驗樣品每天做2批實驗，批間相隔的時間不少于2小時，每批對樣品做雙份測定，共做20天實驗。n20天共有80個結(jié)果，40對。每對結(jié)果間的差是每批的批內(nèi)差。在20天共有40批，這些差值客觀地反映了較長時間內(nèi)的批內(nèi)不精密度。精密度實驗方法n對每批

14、的雙份結(jié)果以均值表示，一天做2批，2批均值間的差表示這一天的批間差，減去其中批內(nèi)差的成分，即為批間不精密度。n求每天均值，20天共有20個每天均值，這些均值間的差表示天間差，扣除內(nèi)含的批間差因素即為天間不精密度。精密度的質(zhì)量指標(biāo)根據(jù)CLIA88設(shè)定分析質(zhì)量指標(biāo)檢測系統(tǒng)批內(nèi)CV1/4CLIA88允許誤差檢測系統(tǒng)日間CV1/3CLIA88允許誤差追求質(zhì)量目標(biāo)1/6CLIA88允許誤差根據(jù)生物學(xué)變異設(shè)定分析質(zhì)量指標(biāo)日間CV0.50CV1（個體內(nèi)生物學(xué)變異）準(zhǔn)確度性能評價方法準(zhǔn)確度性能評價方法n對檢測系統(tǒng)進行校準(zhǔn)和校準(zhǔn)驗證n能力驗證結(jié)果，分析前次的PT標(biāo)本，與回報結(jié)果比較n由供應(yīng)商或制造商提供關(guān)于試劑

15、、程序或檢驗系統(tǒng)溯源性的聲明文件。n應(yīng)用有證參考物質(zhì)，如CRM470等。n分析病人標(biāo)本，將結(jié)果與參考方法的檢測結(jié)果比較。國際單位國際單位一級參考測量程序一級參考測量程序一級參考物質(zhì)一級參考物質(zhì)二級參考測量程序二級參考測量程序二級參考物質(zhì)二級參考物質(zhì)廠家工作校準(zhǔn)廠家工作校準(zhǔn)物物用戶常規(guī)測量程序用戶常規(guī)測量程序常規(guī)樣品常規(guī)樣品檢測結(jié)果檢測結(jié)果 溯源性 材料 校準(zhǔn)/定值 測量過程 執(zhí)行者 不確定度BIPM,NMI,ARMLNMI,ARMLMLEnd-userCIPM廠家選定測量程序廠家選定測量程序廠家常規(guī)測量程序廠家常規(guī)測量程序廠家產(chǎn)品校準(zhǔn)物廠家產(chǎn)品校準(zhǔn)物BIPM,NMINMI,ARML,MLMLM

16、LMLEnd-userEnd-user 廣泛的臨床檢驗量值的計量學(xué)溯源廠家選定測量程序廠家選定測量程序廠家工作校準(zhǔn)廠家工作校準(zhǔn)物物用戶常規(guī)測量程序用戶常規(guī)測量程序常規(guī)樣品常規(guī)樣品檢測結(jié)果檢測結(jié)果 溯源性 材料 校準(zhǔn)/定值 測量過程 執(zhí)行者 不確定度MLMLML/End-user廠家常務(wù)測量程序廠家常務(wù)測量程序廠家產(chǎn)品校準(zhǔn)物廠家產(chǎn)品校準(zhǔn)物MLMLEnd-userEnd-user 向廠家選定參考測量程序的計量溯源性比對試驗設(shè)計方案要點1. 各種儀器處于良好的工作狀態(tài)，嚴格按SOP操作。2. 檢驗人員有足夠的時間熟悉檢測系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)，熟悉評價方案。3. 在整個實驗中，保持實驗方法和比較方法都處于完

17、整的質(zhì)量控制之下，始終對實驗結(jié)果有校準(zhǔn)措施。4. 實驗時間至少做5天，時間長一些更好，可以客觀反映實際情況。5. 至少做40份病人標(biāo)本，多一點更好。比對試驗設(shè)計方案要點6. 盡可能使50%的實驗標(biāo)本分析物的含量不在參考區(qū)間內(nèi)，各個標(biāo)本分析物含量越寬越好。7. 不要使用對任一方法有干擾的標(biāo)本。8. 每份標(biāo)本應(yīng)有足夠的量，以便使實驗方法和比較方法都能做雙份測定。9. 將標(biāo)本按1、2、3、4、5、6、7、8順序 排列先測一遍，然后將順序倒過來做雙份第二次測定。10. 應(yīng)在2個小時內(nèi)兩種方法對同批標(biāo)本分別開始實驗，最好使用當(dāng)天采集的標(biāo)本。實驗數(shù)據(jù)的收集、處理和應(yīng)用1. 不采用已明確有人為誤差的結(jié)果。2

18、. 記錄實驗結(jié)果。若兩方法結(jié)果的差值大于任一方法的批內(nèi)不精密度時，應(yīng)查對標(biāo)本，并重新實驗。若找不出原因，應(yīng)保留數(shù)據(jù)備考。3. 整個實驗必須有室內(nèi)質(zhì)量控制，失控時必須重做。實驗數(shù)據(jù)的收集、處理和應(yīng)用4.檢查每一方法內(nèi)雙份測定值有無離群表現(xiàn)。以4倍的各方法差值的均值為判斷限，各方法內(nèi)的成對差值都應(yīng)在限值內(nèi)，說明雙份測定結(jié)果符合要求。5.作X、Y散點圖和X、（X-Y）散點圖，看圖了解有無線性關(guān)系，有無明顯離群點。圖1 所有比較結(jié)果的散點圖圖2 每個標(biāo)本X和Y均值的散點圖圖3 X均值和（X-Y）的散點圖圖3 X均值和（X-Y）均值散點圖實驗數(shù)據(jù)的收集、處理和應(yīng)用6.檢查X、Y關(guān)系實驗點有無離群表現(xiàn)：先

19、看圖有無明顯離群點。若有，應(yīng)對X、Y配對值作離群值計算。以4倍的平均差值為判斷限，所有差值都不應(yīng)超出限值。7.檢查標(biāo)本內(nèi)分析物含量分布是否適當(dāng)：影響r的因素一是實驗點和回歸線的離散程度，一是分析物含量分布寬度。一般要求r0.975或r20.95，認為X范圍是合適的。實驗數(shù)據(jù)的收集、處理和應(yīng)用8.線性回歸統(tǒng)計： =bX+a b和a分別表示兩種方法間的比例誤差和恒定誤差。 根據(jù)臨床使用要求，可在各個臨床決定水平濃度Xc處，了解Y方法引入后相對于X方法的系統(tǒng)誤差（SE）。 SE=? Yc-Xc ?實驗數(shù)據(jù)的收集、處理和應(yīng)用9.以方法學(xué)比較評估的系統(tǒng)誤差（SE）1/2CLIA 88允許誤差或根據(jù)生物學(xué)

20、變異設(shè)定的分析質(zhì)量指標(biāo)，認為系統(tǒng)穩(wěn)定狀態(tài)的系統(tǒng)誤差屬臨床可接受低水平。10.使用2個及以上的醫(yī)學(xué)決定水平濃度。若項目只有一個醫(yī)學(xué)決定水平，則需估計在實驗數(shù)據(jù)均值附近的系統(tǒng)誤差。11.若項目暫時沒有醫(yī)學(xué)決定水平的，則需估計在實驗數(shù)據(jù)均值附近的系統(tǒng)誤差以及參考值上下限處的系統(tǒng)誤差。實驗數(shù)據(jù)的收集、處理和應(yīng)用12.相關(guān)系數(shù)好，并不代表二個檢測系統(tǒng)間不存在系統(tǒng)誤差或偏倚（圖2和表1）。13.當(dāng)相關(guān)系數(shù)較差時，應(yīng)改善數(shù)據(jù)分布范圍，或?qū)嶒灧椒ǖ木芏?。不同檢測系統(tǒng)AST測定相關(guān)與回歸分析不同檢測系統(tǒng)AST測定的可接受性能評價 1/2 CLIA88醫(yī)學(xué)決定水平Y(jié)1Y2Y3Y4Y %SEY %SEY %SEY

21、 %SE10%X1=606610.0%623.3%6915.0%7220.0%X2=3002874.3%3186.0%38428.0%35819.3%可接受性能評價可接受可接受不可接受不可接受準(zhǔn)確度的質(zhì)量指標(biāo)n根據(jù)CLIA88設(shè)定分析質(zhì)量指標(biāo)室間質(zhì)量評價 CLIA88允許誤差不同檢測系統(tǒng)的相對偏差1/2CLIA88允許誤差n根據(jù)生物變異設(shè)定分析質(zhì)量指標(biāo)nTEa1.65（0.50CV1 ）+0.250(CV12+CVG2)1/2分析靈敏度核實實驗分析靈敏度n可檢測的最低分析物濃度為檢測系統(tǒng)的分析靈敏度或稱檢測限。n檢測低限 （lower limit of detection,LLD)n生物檢測限

22、 （biologic limit of detection,BLD）n功能靈敏度 （functional sensitivity,FS）檢測低限n樣品單次檢測可以達到的非空白檢測響應(yīng)量對應(yīng)的分析物量。n通常分析生理鹽水、蒸餾水或“0”濃度校準(zhǔn)品至少10次；計算均值、標(biāo)準(zhǔn)差；2倍標(biāo)準(zhǔn)差即為檢測低限或最低檢測限。檢測低限XBXB-2SBXB+2SB樣品檢測響應(yīng)信號無分析物有分析物檢測低限生物檢測限n某樣品單次檢測可能具有的最小響應(yīng)量剛大于空白檢測低限響應(yīng)量，該樣品內(nèi)含有的分析濃度為生物檢測限。n通常制備幾份檢測限樣品，濃度界于預(yù)期檢測限度附近。n至少檢測10次，計算均值、標(biāo)準(zhǔn)差；2倍標(biāo)準(zhǔn)差的檢測響

23、應(yīng)量都比空白的檢測響應(yīng)量大時的均值即為生物檢測低限。生物檢測限XBXB-2SBXB+2SB檢測低限123XU-2SUXU+2SUXU生物檢測限功能靈敏度n以天間重復(fù)CV為20%時對應(yīng)檢測限樣品具有的平均濃度確定為檢測系統(tǒng)或方法可定量報告分析物的最低濃度的限值。n需用多個檢測限濃度來確定在低濃度處的精密度表現(xiàn)，從中選擇具有或最接近20%CV的對應(yīng)濃度為可定量報告的最低濃度或其他量值的限值。n對一批內(nèi)含低分析物濃度的人混合血清進行至少10批天間檢測，求均值、標(biāo)準(zhǔn)差和CV。功能靈敏度0.0010.0100.1001.00001020304050功能靈敏度TSHTSH平均濃度（平均濃度（mIUmIU/

24、L/L）CV%分析靈敏度應(yīng)用舉例n酶免法測定血清甲狀腺球蛋白，用無甲狀腺球蛋白的樣品作為空白樣品，將純化的甲狀腺蛋白加入該血清，并用空白血清作系列稀釋，組成0、0.25、0.50、1.0、2.0、4.0、8.0ug/L的甲狀腺球蛋白系列樣品。n空白樣品批內(nèi)重復(fù)測定12次，其他樣品日間重復(fù)測定12次。計算檢測低限n空白“0”組的吸光度（A0）均值為0.098，標(biāo)準(zhǔn)差S0為0.0137，采用99.7%的可能性來估計檢測低限。n檢測低限（LLD）= A0均值+3S0 =0.098+30.0137 =0.139n實際上，以空白吸光度均值為檢測的起點0，有99.7%的可能性，每次只做一個空白時，出現(xiàn)的最

25、高吸光度為30.0137=0.0411，這些吸光度相當(dāng)于樣品中具有的甲狀腺蛋白量即為本法的檢測低限。計算檢測低限n0.25ug/L組的吸光度減去空白后的吸光度均值為0.0763，若甲狀腺球蛋白含量和吸光度間呈線性關(guān)系，則0.041相當(dāng)于： 0.25（0.0411/0.0763） =0.13ug/L 因此，本法的檢測低限為0.13ug/Ln按照國際純粹和應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會的規(guī)定，測量置信水平為99.7% 時，方法的檢測低限由下式算出： 檢測低限=3S空白/標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率 式中為S空白10次空白測定的標(biāo)準(zhǔn)差生物檢測限的計算方法甲狀腺球蛋白（ug/L)00.250.51.02.04.08.0空白吸光度均值

26、A00.098扣除空白后的樣本吸光度均值A(chǔ)0.07630.10000.12280.17760.26000.3850標(biāo)準(zhǔn)差(AS)0.01370.02530.02500.02370.03040.02790.0315CV(%)33.225.019.317.210.78.2樣本吸光度可能出現(xiàn)的最低值A(chǔ)-3AS0.00040.02500.05170.08650.17630.2905空白吸光度可能具有的最高值為3S0 = 30.0137 = 0.0411酶免疫法測定甲狀腺球蛋白的生物檢測限為1.0 ug/L功能靈敏度的計算方法甲狀腺球蛋白（ug/L)00.250.51.02.04.08.0空白吸光度均值

27、A00.098扣除空白后的樣本吸光度均值A(chǔ)0.07630.10000.12280.17760.26000.3850標(biāo)準(zhǔn)差(AS)0.01370.02530.02500.02370.03040.02790.0315CV(%)14.033.225.019.317.210.78.21.0 ug/L組的重復(fù)檢測CV最接近20%，所以本法的功能靈敏度為1.0 ug/L分 析 干 擾 試 驗分析干擾試驗n分析物（analyte）：標(biāo)本中準(zhǔn)備測定的組分；n干擾物（interferent）：也是標(biāo)本中的一個組分，它不是被分析物，但干擾分析物測定結(jié)果。n分析干擾試驗主要用來評價檢測系統(tǒng)或方法的恒定系統(tǒng)誤差。干擾

28、物濃度不同，誤差大小也不同。干擾試驗實驗步驟n將可能引起干擾的物質(zhì)配成一定濃度的溶液，加到病人標(biāo)本中成為干擾分析樣本；原病人標(biāo)本加入相同量的無干擾物質(zhì)的溶劑作為基礎(chǔ)樣本；n用檢測系統(tǒng)或方法對此兩種樣本同時測定，兩者之差即表示該干擾物質(zhì)產(chǎn)生的干擾所引起的誤差，即干擾值。n干擾值=分析標(biāo)本測得值-基礎(chǔ)標(biāo)本測得值應(yīng)用舉例尿酸對GOD-POD法測定血糖的干擾：n樣本制備： 基礎(chǔ)樣本： 血清0.9ml+0.1ml蒸餾水 分析樣本1： 血清0.9ml+4mmol/L尿酸0.1ml 分析樣本2： 血清0.9ml+8mmol/L尿酸0.1ml 尿酸標(biāo)本：蒸餾水0.9ml+8mmol/L尿酸0.1mln用GOD

29、-POD法測定，結(jié)果填入下表。干擾實驗檢測結(jié)果葡萄糖測得值（mmol/L）加入尿酸值(mmol/L)干擾值(mmol/L)基礎(chǔ)樣本6.50分析樣本16.200.400.30分析樣本25.950.800.55尿酸樣本0干擾實驗檢測結(jié)果n單位濃度尿酸使葡萄糖減少值= mmol/Ln表明正常血清尿酸0.4mmol/L，使血糖測定結(jié)果約減少0.28mmol/L。 70804005503002121加入尿酸加入尿酸值干擾值干擾值生 物 參 考 區(qū) 間參考值和參考區(qū)間的建立n參考個體：依據(jù)臨床對某個檢驗項目的使用要求確定選擇原則，以此選擇檢測參考值的個體；所有參考個體的總和為參考總體。n參考值：對一個參考個體進