常规化学项目总误差和不确定度比较研究

引用本文

刘文彬, 居漪. 常规化学项目总误差和不确定度比较研究. 2012, 27(11): 1002-1006
LIU Wenbin, JU Yi. Comparison research between total error and uncertainty in routine clinical chemistry items. Labratory Medicine, 2012, 27(11): 1002-1006 复制到剪切板

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《检验医学》编辑部

常规化学项目总误差和不确定度比较研究

刘文彬, 居漪

上海市临床检验中心,上海 200126

作者简介:刘文彬,男,1983年生,学士,技师,主要从事临床化学检验工作。

通讯作者:居漪,联系电话:021-68316300。

摘要

目的

分别利用总误差( TE)和不确定度的统计方法评价常规化学项目的性能。

方法

使用上海市临床检验中心室内质量控制软件统计2012年1至9月本实验室常规化学项目室内质量控制累积均值(x̅)、累积标准差( s)、累积变异系数( CV),利用美国病理学家协会(CAP)全球室间质评回报数据[共2次(C3-A、C3-B)]计算常规化学项目检测结果与靶值的相对偏倚(bias%)和相对平均偏倚(bias%¯),结合室内质量控制累积 CV计算 TE。使用CAP室间常规化学回报数据和室内质量控制累积 CV,采用Nordtest方法计算每个项目的不确定度。

结果

3个质量控制水平的葡萄糖(Glu)、肌酐(Cr)、尿素氮(BUN)、总蛋白(TP)、白蛋白(Alb)、尿酸(UA)、总胆红素(TBil)、丙氨酸氨基转移酶(ALT)、胆固醇(Chol)、甘油三酯(TG)、天门冬氨酸氨基转移酶(AST)、碱性磷酸酶(ALP)、乳酸脱氢酶(LDH)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)的最大 TE分别为5.40%、6.01%、9.37%、3.00%、6.52%、3.77%、26.79%、5.34%、4.03%、9.42%、9.25%、8.37%、6.19%、9.54%;这些项目的扩展不确定度分别为6.37%、6.50%、10.64%、3.23%、13.01%、4.84%、31.07%、6.00%、4.37%、13.27%、14.12%、10.07%、6.95%、14.08%。除Alb的不确定度超过美国临床实验室改进修正案(CLIA'88)和生物学变异所允许的范围外,其他项目均处于范围之内。

结论

TE和不确定度之间具有较好的一致性,可作为实验室检测质量分析和改进的重要依据。

关键词: 总误差; 不确定度; 生物学变异

中图分类号:R195.1 文献标志码:A 文章编号:1673-8640(2012)12-1002-05

Comparison research between total error and uncertainty in routine clinical chemistry items

LIU Wenbin, JU Yi

Shanghai Center for Clinical Laboratory,Shanghai 200126,China

Abstract

Objective

To evaluate the performance of routine clinical chemistry items by the statistical method of total error ( TE) and uncertainty.

Methods

The data of internal quality control were collected by Shanghai Center for Clinical Laboratory Internal Quality Control software,from January to September 2012,and the accumulation means (x̅),accumulation standard deviations ( s) and accumulation coefficients of variation ( CV) were calculated. The relative bias (bias%) and relative average bias (bias%¯) of routine clinical chemistry item results and target values were calculated according to the 2 reports of College of American Pathologists (CAP) external quality assessment plans (C3-A and C3-B). TE was calculated by the data of accumulation CV. By Nordtest method, the uncertainties of routine clinical chemistry items were calculated according to the external quality assessment data of CAP and internal quality control accumulation CV.

Results

The routine clinical chemistry items included glucose (Glu), creatinine (Cr), urea nitrogen (BUN), total protein (TP), albumin (Alb), uric acid (UA), total bilirubin (TBil), alanine aminotransferase (ALT), cholesterol (Chol), triglyceride (TG), aspartate aminotransferase (AST), alkaline phosphatase (ALP), lactic dehydrogenase (LDH) and high-density lipoprotein cholesterol (HDL-C), and their maximum TEs with every 3 internal quality control levels were 5.40%,6.01%,9.37%,3.00%,6.52%,3.77%,26.79%,5.34%,4.03%,9.42%,9.25%,8.37%,6.19% and 9.54%. The uncertainties were 6.37%,6.50%,10.64%,3.23%,13.01%,4.84%,31.07%,6.00%,4.37%,13.27%,14.12%,10.07%,6.95% and 14.08%. The results of all items,except Alb,were within Clinical Laboratory Improvement Amendment (CLIA'88) ranges and biological variation allowable ranges.

Conclusions

Both TE and uncertainty have good consistency, and they can be the important reference for the analysis and improvement of laboratory examination quality.

Keyword: Total error; Uncertainty; Biological variation

Show Figures

近年来, 随着检验医学的不断发展, 临床上对于检验的质量要求不断提高, 在这一前提下, 作为实验室工作人员及时掌握本实验室检测项目的方法性能显得尤为重要。总误差(TE)理论作为一种简便快速的统计方法已在上海市许多实验室得到了推广。另一方面, 诸如国际标准化组织(ISO)15189之类的标准越来越受到各临床实验室的重视, 不确定度也可以作为衡量实验室性能的参考指标。ISO 15189中5.6.2指出“ 适用且可能时, 实验室应确定检验结果的不确定度” 。并明确指出评定测量不确定度时“ 应考虑所有重要的不确定度分量” 。因此, 我们利用这2种统计方法, 结合室内质量控制和室间质量评价数据, 分析本实验室的TE和不确定度。

材料和方法

一、仪器和试剂

Beckman-Coulter DXC600 全自动生化分析仪。葡萄糖(Glu)、肌酐(Cr)、尿素氮(BUN)、总蛋白(TP)、白蛋白(Alb)、尿酸(UA)、总胆红素(TBil)、丙氨酸氨基转移酶(ALT)、胆固醇(Chol)、甘油三酯(TG)、天门冬氨酸氨基转移酶(AST)、碱性磷酸酶(ALP)、乳酸脱氢酶(LDH)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)试剂及校准品[多项校正液(批号M010430)、胆红素校正液(批号M103319)、HDL-C校正液(批号M103071)]均由Beckman-Coulter公司提供。质控品采用Beckman常规化学多项质控液3个水平[低值、中值、高值(批号M102411、M102412、M102413)]、BIO-RAD脂类多项质控液(批号57231、57232)。

二、数据来源

1.室内质量控制

使用上海市临床检验中心在线质量控制系统VER.1.89统计2012年1至9月常规化学和血脂项目室内质量控制数据, 共计14个检测项目。累计均值( $\begin{matrix} \overset{̅}{x} \end{matrix}$ )、累计标准差(s)、累计变异系数(CV)见表1。

表1 2012年1至9月室内质量控制累积

\begin{matrix} \overset{̅}{x} \end{matrix}

、s、CV统计表

项目	$\begin{matrix} {\overset{̅}{x}}_{1} \end{matrix}$	$\begin{matrix} \overset{̅}{x} \end{matrix}$ ₂	$\begin{matrix} \overset{̅}{x} \end{matrix}$ ₃	s₁	s₂	s₃	CV₁(%)	CV₂(%)	CV₃(%)
Glu(mmol/L)	2.54	12.64	22.51	0.05	0.20	0.25	1.97	1.58	1.11
Cr(μ mol/L)	74.20	367.60	648.00	2.20	6.80	9.50	2.96	1.85	1.47
BUN(mmol/L)	3.18	13.21	23.17	0.11	0.23	0.33	3.46	1.74	1.42
TP(g/L)	39.90	62.50	84.50	0.50	0.80	1.00	1.25	1.28	1.18
Alb(g/L)	23.70	37.70	52.30	0.50	0.50	0.60	2.11	1.33	1.15
UA(μ mol/L)	150.90	405.10	646.20	2.00	2.40	3.50	1.33	0.59	0.54
TBil(μ mol/L)	15.60	70.00	127.70	1.80	1.90	1.80	11.54	2.71	1.41
ALT(U/L)	28.80	172.80	313.70	0.60	1.70	2.30	2.08	0.98	0.73
Chol(mmol/L)	2.68	4.19	5.69	0.05	0.08	0.07	1.87	1.91	1.23
TG(mmol/L)	0.80	1.32	1.82	0.02	0.03	0.03	2.50	2.27	1.65
AST(U/L)	32.20	184.80	327.60	0.60	1.30	2.40	1.86	0.70	0.73
ALP(U/L)	37.20	149.10	257.40	1.10	2.80	4.80	2.96	1.88	1.86
LDH(U/L)	50.10	207.70	355.90	1.20	2.90	4.80	2.40	1.40	1.35
HDL-C(mmol/L)	0.87	1.75	/	0.01	0.03	/	1.15	1.71	/

表1 2012年1至9月室内质量控制累积

\begin{matrix} \overset{̅}{x} \end{matrix}

、s、CV统计表

2.室间质量评价

从美国病理学家协会(CAP)官方网站下载本实验室常规化学室间质量评价回报结果, 共2次(C3-A、C3-B), 由上报数据和本组 $\begin{matrix} \overset{̅}{x} \end{matrix}$ (靶值)计算相对偏倚(bias%), 见表2。查询本统计组(Beckman组)各项目结果的bias%、实验室参加数以及本统计组的CV, 见表3、表4。

三、统计学方法

1.TE计算 CV_室内(%)=s/ $\begin{matrix} \overset{̅}{x} \end{matrix}$ × 100%; bias%=(上报结果-组 $\begin{matrix} \overset{̅}{x} \end{matrix}$ )/组 $\begin{matrix} \overset{̅}{x} \end{matrix}$ × 100%; $\begin{matrix} \bar{bias%} \end{matrix}$ =Σ |bias%|/n; TE(%)=bias%+1.65× CV(%) (α =0.05)。式中CV_室内:室内质量控制累积CV; s:室内质量控制累积s; $\begin{matrix} \overset{̅}{x} \end{matrix}$ :室内质量控制累积 $\begin{matrix} \overset{̅}{x} \end{matrix}$ ; bias%:室间质量评价单个项目单次bias%; $\begin{matrix} \bar{bias%} \end{matrix}$ :相对平均偏倚; n:室间质量评价参加次数(本研究中共有10次室间质量评价数据, 因此n=10)。

表2 2012年2次CAP室间质量评价结果bias%汇总表(%)

表3 2012年2次CAP室间质量评价实验室参加情况

表4 2012年2次CAP室间质量评价分组CV汇总表(%)

2.Nordtest不确定度^[1] 计算 RMS_bias(%)= $\begin{matrix} \sqrt[]{{(bias %)}^{2} / n} \end{matrix}$ ; u_cons(%)= $\begin{matrix} \frac{C V_{b} %}{\sqrt[]{m}} \end{matrix}$ ; u_Cref(%)= $\begin{matrix} \frac{\sum u_{cons} %}{n} \end{matrix}$ ; u_bias(%)= $\begin{matrix} \sqrt[]{RM S_{bias}^{2} % + u_{Cref}^{2} %} \end{matrix}$ ; $\begin{matrix} u_{c}^{2} \end{matrix}$ (%)= $\begin{matrix} u_{Bias}^{2} \end{matrix}$ % +C $\begin{matrix} V_{室内}^{2} \end{matrix}$ %; U(%)=k× u_c%。式中RMS_bias(%):方法和实验室的bias%; CV_b%:组 $\begin{matrix} \overset{̅}{x} \end{matrix}$ (靶值)的CV; u_cons(%):每次能力验证(PT)公认值的相对不确定度; u_Cref(%):多次公认值均值的相对标准不确定度; u_bias(%):与偏倚相关的相对标准不确定度; m:实验室参加数; u_c(%):相对合成标准不确定度; U(%):相对扩展不确定度; k:包含因子, k=2(α =0.05)

3.常规化学检测质量要求

以美国临床实验室改进修正案(CLIA'88)的允许误差范围作为常规化学检测质量要求的基本标准。同时, 参考生物学变异数据库(biological variation database)^[2]中各项目的适当性能、最适宜性能、最低性能进行评价。见表5。

表5 常规化学检测质量要求(%)

结果

一、14个常规化学项目TE计算结果

Glu、Cr、BUN、TP、Alb、UA、TBil、ALT、Chol、TG、AST、ALP、LDH 3个质量控制水平, HDL-C 2个水平, TE最高分别为5.40%、6.01%、9.37%、3.00%、6.52%、3.77%、26.79%、5.34%、4.03%、9.42%、9.25%、8.37%、6.19%、9.54%。见表6。

以上结果与表5中的项目性能进行比较, 其中Glu、Cr、BUN、TP、TBil、AST、ALP、LDH、HDL-C 9个项目位于适当性能区间内; UA、ALT、Chol、TG 4个项目位于最适宜性能区间内; Alb位于CLIA'88允许误差范围内。

二、14个常规化学项目相对不确定度计算结果

Glu、Cr、BUN、TP、Alb、UA、TBil、ALT、Chol、TG、AST、ALP、LDH 3个质量控制水平、HDL-C 2个水平的相对扩展不确定度最高分别为6.37%、6.50%、10.64%、3.23%、13.01%、4.84%、31.07%、6.00%、4.37%、13.27%、14.12%、10.07%、6.95%、14.08%。见表7。

将以上结果与表5中项目性能进行比较, 其中Glu、Cr、BUN、TP、TBil、AST、ALP、LDH 8个项目位于适当性能区间内; UA、ALT、Chol、TG 4个项目位于最适宜性能区间内; HDL-C位于最低性能范围内; Alb超过全部所允许的误差范围。

表6 14个常规化学项目TE结果 (%)

项目	CV_室内1	CV_室内2	CV_室内3	$\begin{matrix} \bar{bias%} \end{matrix}$	TE1	TE2	TE3
Glu	1.97	1.58	1.11	2.14	5.40	4.75	3.98
Cr	2.96	1.85	1.47	1.13	6.01	4.18	3.55
BUN	3.46	1.74	1.42	3.66	9.37	6.53	6.00
TP	1.25	1.28	1.18	0.88	2.95	3.00	2.83
Alb	2.11	1.33	1.15	3.03	6.52	5.23	4.93
UA	1.33	0.59	0.54	1.58	3.77	2.55	2.47
TBil	11.54	2.71	1.41	7.74	26.79	12.22	10.07
ALT	2.08	0.98	0.73	1.91	5.34	3.53	3.12
Chol	1.87	1.91	1.23	0.88	3.97	4.03	2.91
TG	2.50	2.27	1.65	5.30	9.42	9.04	8.02
AST	1.86	0.70	0.73	6.18	9.25	7.34	7.39
ALP	2.96	1.88	1.86	3.49	8.37	6.59	6.56
LDH	2.40	1.40	1.35	2.23	6.19	4.54	4.46
HDL-C	1.15	1.71	/	6.72	8.62	9.54	/

表6 14个常规化学项目TE结果 (%)

表7 相对不确定度结果(%)

讨论

室内质量控制和室间质量评价作为实验室质量保证体系的重要组分, 对于实验室的质量管理和持续改进有着重要意义。持续、有效的室内质量控制可对实验室运行过程中的精密度或者说是重复性进行一定程度的评估。室间质量评价(EQA)也可称为PT。参加一个具备权威性, 并有一定数量规模的室间质量评价计划, 比如卫生部临检中心室间质量评价、CAP室间质量评价等, 这些PT计划可以为实验室的准确性和可靠性评价提供一定的客观依据, 同时有助于实验室工作人员了解自己实验室和其他实验室之间的差异, 具有很大的参考价值。

然而, 实验室对于室内质量控制和室间质量评价结果的评估, 往往都是各自分开的、独立的, 并未有效的将两者结合起来, 由一个统一的标准进行分析。本研究尝试评价14个常规化学项目的TE和不确定度, 并与现在广泛使用的CLIA'88标准及生物学变异性能进行比较, 观察本实验室在使用以上2种计算方法时所处于的方法性能范围, 以此进一步探究该种评估方法的可行性。医学实验室的测量不确定度评定有较多方法^{[1, 3, 4]}, 大多采用自上而下的策略。本研究选用Nordtest方法, 主要考虑了该方法的2大分量:室内CV和室间偏移与TE计算来源一致, 只是计算方法不同, 前者为方差分析, 后者为简单的线性合成。

通过对计算结果进行汇总, 本研究发现14个项目中Glu、Cr、BUN、TP、TBil、AST、ALP、LDH、UA、ALT、Chol、TG 12个项目使用上述2种计算方法, 所处的性能范围相同, HDL-C有较小差异, 仅Alb有较大差异。进一步分析其原因, 从计算公式中可以看出, 误差计算时, $\begin{matrix} \bar{bias%} \end{matrix}$ 的计算受到均量化影响, 单次室间结果即使出现较大偏倚, 最终的TE计算结果也可能维持在一个较低水平; Nordtest方法计算不确定度时, 其结果由于是运用方差计算, 因此对这种较大偏倚更为敏感。观察PT回报结果, Alb检测有1次结果超过该次室间质量评价允许范围(见表2中的CHM01), 而Alb的TE计算结果符合所有规定的范围, 不确定度计算结果超过所有规定的范围。

综上所述, TE和不确定度对于评价实验室方法性能具有较好的一致性[本研究中2种方法项目符合率达到85%以上(12/14)], 两者也具有一定的互补性, 有各自的优缺点:(1)TE所需数据收集量少, 数据处理过程较为简单, 其数据统计方式相对固定, 所以在运用过程中显得不够灵活。而不确定度计算过程较为复杂, 所需数据参数较多, 且有多种计算方式可以选择, 不同计算方法之间结果可能有所差异, 但是这些不同的计算方法可以分析多种数据来源, 给使用者带来更多参考作用; (2)TE对于室间质量评价偏倚的敏感性不及Nordtest方法计算的不确定度, 可能导致实验室系统误差的纠正周期延长, 不利于质量的及时改进。

虽然本研究将TE和不确定度置于同一角度进行观察, 但两者之间还是存在一定差别。比如在表达方式上, TE表示一种差值, 可以是正值或者负值; 而不确定度可表示为标准偏差、分布半宽度等, 恒为正值。TE一般不存在置信概率, 而不确定度需给出该概率(本研究采用α =0.05)。因此, 到底采用何种计算方法, 取决于实验室之间不同的需求、实验室本身的条件和工作人员的素质、或者是按照实验室内相关的文件规定。最终目的是评价的结果可以为实验室改进质量提供依据。

本研究在TE和不确定度评价实验室性能方面进行初步的探索, 但仍存在以下不足:(1)参与评价的项目较少, 未能包括全部常规化学日常检测项目; (2)室内质量控制数据统计时间较短, 仅2012年1至9月; (3)室间质量评价次数较少, 本实验室从2012年开始参加CAP室间质量评价, 相关数据较少。因此还有进一步研究的可能。

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献

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[1]	Magnusson B, Näykki T, Hovinol H, et al. Hand book for calculation of measurement uncertainty in environmental laboratories(NT TR 537-edition 2)[R]. Finland : Nordtest, 2004. [本文引用:2]
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[4]	Federal Agency for the Safety of the Food Chain. Estimating measurement uncertainty in quantitative chemical analysis[S]. LAB P 508 Measurement Uncertainty-v. 01-en, FASFC, 2008. [本文引用:1]