一种新的室间质量评价靶值的建立与不确定度的稳健统计方法

室间质量评价(external quality assessment,EQA)是一种很重要的实验室质量控制方法,其结果可以以多种形式出现,并构成各种统计分布。数据分析的统计方法应与数据类型及其统计分布特性相适应。对参加者的结果评价一般包括4方面内容:确定靶值(或指定值)、计算能力统计量、评价能力、在某些情况下需预先确定被测量样品的均匀性和稳定性。室间质量评价的靶值确定方法有多种,按不确定度增加的顺序包括^{[ 1]}:(1)已知值,其结果由特定样品配制(制备、稀释等)时确定;(2)有证参考值,由定义法确定;(3)参考值,与一个可追溯到国家或国际标准的参考标准物质/标准样品或标准进行分析、测量或比对监测物品所确定的值;(4)由各专家实验室获得的公议值;(5)从参加实验室获得的公议值。目前卫生部临床检验中心组织的全国临床实验室室间质量评价计划采用将参加者的公议值作为分析物的靶值,评价参加者的检测能力。该方法要求将极端结果的影响降至最低,可通过在计算之前剔除离群值或稳健统计方法实现^{[ 2]}。

传统统计方法将超过原始数据的算术平均值±K(通常为3)倍标准差的数据视为离群值而剔除,将剔除后的剩余数据的算术平均值作为靶值。剔除离群值的传统方法存在一定风险,如无法区别和处理笔误等粗差,剔除离群值后剩余数据计算所得标准差可能大大降低,不能真正反映实验室间变异,可能会影响结果的可靠性^{[ 3]}。这种方法潜在地假定原始数据是正态分布,而事实上,室间质量评价参加者水平参差不齐,很多检测项目的原始数据并非正态分布。如果原始数据中有很极端的离群值,会造成靶值的偏移,影响室间质量评价的评定可靠性和真实性。而对于这些离群值,需要统计学专家进行取舍:(1)保留该实验室所有数据;(2)剔除该实验室该水平的数据;(3)剔除该实验室的所有数据^{[ 4]}。统计学专家的决定将对实验室能力评定的结果产生很大的影响。

目前卫生部临床检验中心采用CNAS-GL02:2006能力验证结果的统计处理和能力评价指南统计方法。该方法为稳健统计方法,不剔除任何数据,结果不受离群值的影响。将原始数据按一定标准进行分组,以各组的中位数作为靶值。采用稳健变异系数(robust coefficient of variation, RCV)描述实验室间变异,其计算公式为 RCV=标准化四分位间距(standardized inter-quartile range,IQR)/中位数×100%,其中IQR=上四分位数( P₇₅)-下四分位数( P₂₅),标准化IQR=0.741 3×IQR^{[ 5]}。

国家标准化管理委员会于2011年10月颁布了GB/T 28043利用实验室间比对进行能力验证的统计方法中介绍了一种新的稳健统计方法,用于建立室间质量评价靶值建立及其标准不确定度计算。该标准等同于国际标准化组织(ISO)文件 ISO13528^{[ 6]}。以2012年第1次全国肿瘤标记物人绒毛膜促性腺激素β亚单位(β-hCG)分析项目的2011211和201212批号质控品,Abbott Architect i2000SR/i2000/i1000SR分组的73家参加临床实验室为例,介绍该稳健统计方法如何计算靶值及其不确定度:

1. 将73家实验室的原始数据( x _i)按升序方式进行排序,计算其算术平均值( )和标准差( s)。按公式(1)和(2)计算稳健平均值( )和稳健标准差( s^*)的初始值:

=medx _i (i=1,2,3,4...,p)(1)

s ^* =1 .483 ×med (i=1,2,3,4...,p)(2)

med表示中位数,p为参加实验室总数。

2. 命 δ=1 .5 s ^*,对每个 x(i=1,2,3,4...,p),按公式(3)进行判断,更新数据集:

(3)

即利用 和 s ^*计算截止值 -δ和 +δ,超出截止值范围的 x _i用截止值替代,未超出的数据保持不变。

3. 按下公式(4)和(5)重新计算新的 和 s ^*。

=∑ /p(4)

s ^* =1 .134

(5)

即新的 等于第一步迭代后的 ,新的 s ^*等于 s乘以系数1.134。

4. 重复步骤2和3,计算新的截止值,更新 x _i,并重新计算 和 s ^*。如果 和 s ^*的第3位有效数字在连续两次迭代中不再变化时,可认为过程收敛,得到最终的稳健平均值 和稳健标准差 s ^*,由此计算得到变异系数( CV)。将该稳健平均值作为室间质量评价的靶值。

5. 利用公式(6)计算该靶值的不确定度。

u _x =1 .25 ×s ^* /

(6)

该方法可通过简单的计算机编程实现。

6. 结果获取。经过3次迭代过程,过程达到收敛终止迭代步骤,即该组2个批号的稳健均值分别为4.6、195.1 IU/L,稳健标准差分别为0.3、11.2 IU/L,由此可计算对应的 CV分别为6.5%和5.7%。将稳健均值作为β-hCG检测的Abbott Architect i2000SR/i2000/i1000SR分组2个批号的靶值,其对应的标准不确定度为0.04和1.64 IU/L,表示将该稳健均值作为室间质量评价靶值的不确定性。采用传统剔除法计算2个批号得到的靶值为4.5和194.5 IU/L,实验室间 CV为6.1%和5.3%。利用目前卫生部临床检验中心采用的稳健统计方法计算的靶值为194.7 IU/L,稳健 CV为5.8%。由此可见,稳健统计方法计算得到的 CV较传统剔除法的大,这是由于稳健统计方法未剔除任何原始数据,更能真实地反映实验室之间检测结果的变异性。

这种新的稳健统计方法参考了ISO13528:2005标准,易于通过简单的计算机编程实现,在不删除数据的前提下,统计分析不受离群值的影响,适用于卫生部临床检验中心开展的室间质量评价计划。