實驗診斷學基礎講座(一)

中國實驗診斷學雜志社 孫榮武

[實驗診斷學的參考值]

實驗診斷學的目的是通過各種實驗檢查獲得體內數椐和機能變化,為判斷正常或異常,應有標準尺度,所以設定正常值和正常范圍。它是實驗診斷學使用最久的概念之一,但不夠明確,現改為參考值和參考范圍。

一、參考值的概念

1972年Dybkaer和 Grasbeck首次提出用參考值和參考范圍或間期(reference value和 reference interval)代替正常值和正常范圍,現已為國際所確認。日本將其譯為基準值和基準范圍或間期,我國直譯為參考值和參考范圍或間期。正常值的基礎是正常人即健康人,目前尚無正常人的確切定義,WHO認為健康不僅無現病,而要身體、心理、精神和社會生活都良好的人,但很難找這樣的完好的人。況且許多人可攜帶遺傳性缺陷或疾病的基因而不發病,而一般檢查又無法排除。人的發育和老化過程身體都有功能和形態變化,與疾病可重疊。未發育成熟和衰老雖檢查有常異,但不能視為不正常,人患病也是一個變化過程,從量變到質變。Grasbeck對芬蘭60-90歲老人進行調查,發現每人有9種疾病。

二、參考值和參考范圍的建立

1.有關參考值的幾個名詞:

參考個體(reference individuls):按規定的標準和條件選擇的被檢查的個體。

參考總體(reference population):由可能抽樣的全部個體組成的總體。

參考樣本組(reference sample group):從參考總體隨機抽取適量的參考個體組成的參考樣本組,以代表性參考總體。

參考值(reference value):將檢查參考樣本組測定取得值,經統計學處理的值。

參考分布(reference distribution):是參考數據的分布狀態,可用統計學方法獲得。

參考范圍(reference range):指參考值上限和下限的間距,也稱參考區間(reference interval)。

真陽性(true positive,TP)假陽性(false positive,FP)-誤診

真陰性(true negative,TN)假陰性(false negative,FN)-漏診

診斷敏感性(diagnosis sensitivity):=TP/TP+FN)×100(%)=真陽性率,為診斷試驗陽性的患者占患者人數的比例。

診斷特異性(diagnosis specificity):=TN/(TN+FP)×100(%)=真陰性率,為診斷試驗陰性的非患者占無病總人數的比例。

陽性預報值(predictive value of positive test):=TP/(TN+PF)×100(%),為診斷試驗陽性結果中真陽性的比例。

陰性預報值(predictive value of positive test):=TN/(TP+FN)×100(%),為診斷試驗陰性結果中真陰性的比例。

試驗效率(efficiency of the test):=TP+TN/(TP+TN+PF+FN)×100(%).

ROC曲線(receiver operating charactertic curve,ROC):研究者操作特性接受曲線。

2.制定參考值時抽取檢測對象確定的原則

1)同質性:就是所選對象應在年齡、性別、民族、地區、生活習慣、環境、職業、勞動情況和營養狀態等具有可比性;

2)身體狀況:雖不能要求被檢者身體完全健康,但應明確規定排除與被檢查項目有直接影響或相關的一些因素和既往史。經醫師檢查無影響和干擾檢查項目的陽性體征和陽性檢查結果。即便這樣選擇對象,普通“健康”人群符合條件者也僅50%左右。選擇參考樣本組還要排除的特殊因素有:過度飲酒、過量吸煙 、血壓異常、毒癮、依賴藥物、正在進行治療、有現病、饑餓、肥胖、過度消瘦、服避孕藥、妊娠、月經期、授乳期、近期獻血和輸血、近期手術、過度疲勞、精神過度緊張、發熱等。

3.檢查方法和人員培訓:進行檢查前應有周密的實施計劃,對使用的方法、儀器、設備和試劑進行檢查和評估,包括精密度、質量控制、準確性和抗干擾性。所有實驗必須進行預試驗。操作人員應進行培訓,判定標準統一,對標本采集、運送和保管都要有明確的規定。按要求抽樣組成參考樣本組,樣本組應有一定數量,過少不能代表參考總體,過多將耗費人力和財力。一般實驗診斷學的檢查項目應在100例以上;如為偏態分布應不少于200例,若有些影響因素較多的項目或個體變異較大,就需要加大被檢查對象的數量。

4.參考值和統計學處理:將調查所獲資料先經初步分析,剔除不合要求數據,選用適宜的統計學方法進行處理,計算出參考值和參考范圍。對臨床實驗檢查所用的統計學方法較多。符合正態分布或經對數轉換后呈對數正態分布的可用正態分布,對偏態分布數據可用百分數法或曲線擬合法。實驗診斷學的參考值數據正態和偏態分布都有,見表1。前者以平均值為中心向兩側呈鐘型分布,后者平均值兩側分布不均衡,有正和負偏態分布兩種。

表1 常用臨床化學檢查項目檢測數據分布

參考值涵蓋參考總體的面積大小與檢測所得的平均值加減標準差的倍數有關,倍數過大常使異常值成為參考值,失去確立參考值的意義;倍數過小反使許多正常人的檢查結果成為異常。正態分布數據參考范圍的確定常用參數法處理,經統計學處理而得到的參考范圍無論是取單側或雙側界值,都是以大多數參考個體的檢查值為基礎,按大數法則,一般應包括參考總體的95%(均值±1.96X標準差),而另有5%的參考個體在參考范圍之外,將其視為“異常值”。

絕大多數的實驗檢查高于或低于參考范圍應視為異常值,而有些僅單側高于或低于參考范圍才有臨床意義,如大多數細胞內功能酶僅存在于細胞內,血漿中無或含量很低,所以升高有臨床價值;維生素人體不能制造,有些且不能在體內存貯,食入過量及時排出,故降低有臨床意義。人體的固有成分都有明確的參考范圍,病理性產物和一些外源性物質參考值應該為陰性或零,但隨著新理論和新概念出現,檢測技術靈敏度的提高,過去認為體內沒有的物質和“病理成分”,現在也能在正常人群的體內檢出痕量,參考值隨著科學技術的進步,它的使用范圍正在擴大。

身體固有成分的物理量的真值是固定的,而檢查方法是隨著科學的發展在不斷的進步,其準確性、敏感度和特異性都在不斷的提高,所以對具體的檢查項目來講,過去和現在的參考值可能有所差別,相互比較時應結合所用具體方法和年代確定,如激素測定,過去多用有機溶劑萃取,丟失使檢測結果低于體內真實水平,而現在則用免疫原理檢查,提高了特異性和敏感性,現在的參考值可較既往的參考值為高。另外,由于人生存條件和營養的改善以及環境因素的影響,都可使參考值有所改變。

三、臨床醫學決定水平:臨床醫師診斷疾病不僅依靠檢查資料,還需要結合其他檢查最后才能確定診斷。即便實驗診斷材料符合各種要求,它的可信范圍也僅為95%,故在使用時有其局限性。1986年Bornett提出醫學決定水平的概念:根據不同的醫療目的,規定樣本中的化學成分含量高于或低于某一濃度水平時,臨床就應采取臨床處理措施,它是醫師在臨床處理病人的閾值。按性質分為三組,電解質組、代謝產物組和酶組,見表3。

舉例:血鈉有三個醫學決定水平,115、135、和150 mmol/L,低于115 mmol/L,出現明顯的低鈉癥狀和體征,除查找原因外,應采取應急的治療措施;低于135mmolL,應配合其他檢查,查找低鈉原因,確定診斷;大于150mmol/L為高鈉,也應即時采取措施降低血鈉。

四、總體(集團)參考值和自身(個體)參考值:參考值分為自身參考值和總體參考值。自身參考值是在自身健康時的檢查值,確立的參考值。來自同一個體,建立時,必須經過健康檢查,嚴格控制已知的外界影響因素,規定試驗方法和間隔時間和標本采集等。測得值后,還應與同類型參考人群所建立的參考值進行比較,證明此個體確系健康,才能定為自身參考值。總體參考值,是以參考總體為基礎測得的參考值。現在臨床所用的參考值都是總體參考值,用以衡量個體是否正常或異常,有時可能不能滿足臨床要求,建立自身參考值作為補充。

表2 醫學決定水平

限界值(limit value),即在檢查值稍高或稍低于參考值的值,標準差之間的值,屬于參考總體95%以外的5%那部分正常人;也可能是輕微變化的異常值的人。對其臨床意義的判定首先排除技術和人為的誤差,以及生理因素和藥物的干擾。正確判定它的臨床意義能及時發現早期、隱性和潛伏期患者。如屬無病,也可及時解除醫源性造成的負擔。

[實驗診斷學的準確與誤差]

實驗檢查的目的是為了疾病的診斷,要求測出標本中的真實含量和反應,雖然標本中存在著真實的物理含量,即所謂“真值”(true value),但由于人認識能力的局限性,無論對實驗條件控制的如何嚴格、操作技術如何熟練、設備如何精密都無法測得標本中的絕對“真值”。“準確”是指檢查結果與真值的符合度;而不符合度即為“誤差”。從本質上講準確和誤差都是表達測定結果與真值的關系,從正負兩個方向說明檢查結果的可信性。準確通常稱為準確度。它的高低與項目、試驗方法、標本采集、被檢者狀態和操作者熟練程度都相關。誤差是檢查結果偏離真值的程度,準確度往往是用誤差表示。誤差的種類有:

一、過失誤差:由于工作粗疏或失職、操作過失等造成的誤差。在檢查中如發生或發現過失誤差必須剔除或重新檢查。

二、系統誤差:由固定原因引起,屬可測性誤差,多有一定規律性、系統性和傾向性,致使檢查結果可全部過高或過低,值偏于真值一側,常見的原因有量容器偏大或偏小、試劑不純、標準物過高或過低、儀器和試驗方法固有缺陷和操作者不良習慣等等。多數能通過各種方法和訓練得到糾正。因原因是多因素和多方面,尚無法防止所有的誤差因素。

三、偶然誤差:又稱隨機誤差,出現頻度無固定規律,有隨意和偶然性,易變性強。它是由無數微小的、可變的和不易察覺的,甚至是非實驗所能控制的因素綜合而造成,如溫度、濕度、氣壓和其他微小環境變化、電壓和電流波動、儀器波動、設備靈敏度、檢查者技能和觀察能力的限度等等,致使出現偶然誤差。可通過對條件的嚴格控制、強化技能訓練、提高儀器的靈敏度、穩定性和重復性以及增加重復測定次數來減少和限制偶然誤差發生的程度,但無法消除所有的偶然因素。

常將系統誤差加偶然誤差稱為方法誤差。以上三種誤差,是對單個測定值而言。

四、抽樣誤差:檢查項目參考值是通過抽取參考樣本檢查結果,經統計學處理而確定。但樣本的結果與總體之間有一定差異,這是抽樣研究固有的特點,人們將拌隨抽樣檢測所產生的樣本統計量與總體參數之間的差別統稱為抽樣誤差。

五、生物誤差:實際應稱為生物波動,或生物生理變異,見表1。因為生物標本與其他非生物標本有很大的不同,除生物個體有以上各種誤差外,就是機體處于生存狀態,在不斷地進行代謝,所以檢查結果較非生物性檢查變波動大。

表1 健康人群血清主要成分生物變異(CV%)

準確與誤差是存在于機體內的統一與對立的一對矛盾,有準確,就必然伴隨存在誤差。在實驗室的工作中所指是總誤差,它是方法誤差、抽樣誤差和生物誤差參考的總和。對準確的要求要以現代科學水平、設備條件和技術力量為基礎,依據各種情況而定,既能使一般的實驗室按操作規程,經過努力能夠達到,又能滿足臨床診斷的需要,提出允許誤差即實驗誤差的允許界限。以變異系數(CV%)表示。見表2。

表2 臨床常用臨床生物化學檢查允許誤差(CV%)