實驗室內精密度中間度量數據的Excel快速分析

摘要：目的 建立用Excel對實驗室內精密度中間度量數據快速進行統計分析的方法。方法 利用Excel中數據的\"聯動\"特點以及INDEX（）、VLOOKUP（）等函數，合理布置原始數據、計算數據于工作表的各單元格中，自動多次對原始數據進行格拉布斯/柯克倫檢驗以剔除離群值，直至無離群值。最終實現對實驗室內精密度中間度量數據的快速分析。結果 建立好Excel工作表后，對實驗室內精密度中間度量數據進行統計分析時，僅僅錄入原始測量數據，不需要再錄入任何統計公式和命令，Excel自動對原始數據進行格拉布斯/柯克倫檢驗。最終可得到實驗室內中間精密度SI（）、測量數據范圍、離群值個數、歧離值個數等統計分析結論，并對離群值、歧離值作出星號標記。結論 建立的Excel文件能快速進行實驗室內精密度中間度量的估計值的統計分析。

關鍵詞：中間精密度；Excel

中國合格評定國家認可委員會于2012年9月13日發布了一批醫學實驗室質量和能力認可準則在各專業檢驗領域的應用說明。其中有3個專業對中間精密度（intermediate precision）提出了要求[1-3]：基因擴增檢驗項目分析性能標準中的中間精密度<4/5TEa、臨床化學檢驗分析性能要求中的中間（室內）精密度<1/3TEa、臨床免疫學檢驗方法和程序的分析性能驗證內容至少應包括：檢出限，精密度（包括重復性和中間精密度）。對如何獲得精密度中間度量的估計值，各專業的應用說明都沒有涉及。

國家標準化管理委員會于2012年11月5日發布了《GB/T 6379.3-2012/ISO 5725-3：1994測量方法與結果的準確度（正確度與精密度） 第3部分：標準測量方法精密度的中間度量》[4]。為實驗室內獲得精密度中間度量的估計值提供了模型和方法。我們依此建立了對實驗室內精密度中間度量數據進行統計分析的Excel工作表，錄入原始數據后立即可得到統計結論，現報道如下。

1統計學原理和材料

GB/T 6379.3-2012提供了兩種估計實驗室內中間精密度標準差的模型和方法。

1.1最簡單的方法 抽取一個樣本，對其進行次數為n的重復測量，在不同次測量之間因素發生改變。采用GB/T 6379.2[5]中7.3.4給出的格拉布斯檢驗剔除離群值。按下式計算中間精密度標準差的估計值：

S■=■

例1：在某實驗室內，每天對同一樣本測量一次，同樣的測量連續進行29 d，得到29個數據，見圖1的B列。計算得到某一特定測試水平下\"時間\"不同的中間精密度標準差SI（T）。

圖1 實驗室內n次重復的方法中精密度分析

1.2可供選擇的方法 在一個實驗室內，t組測量，每組測量包括n個重復測試結果。例如每一組測量后改變中間精密度因素，對t組物料進行重復測量，直到每一種物料得到n個測試結果。剔除離群值后按下式計算中間精密度標準差的估計值：

S■=■

例2：在某實驗室內，由兩個分析員在前后連續的兩天，每天由一人對樣本進行測試，按此程序，在一個月內得到了29對數據，見圖2的B、C兩列。計算得到某一特定測試水平下\"時間-操作員\"不同的中間精密度標準差SI（TO）。

圖2 實驗室內t組n次重復的方法中間精密度分析

2對實驗室內精密度中間度量數據快速分析的Excel實現方法

新建一個Excel文件，命名為\"標準測量方法精密度的中間度量\"。插入一個工作表，將四個工作表分別重命名為\"實驗室內1組n次重復的方法\"、\"實驗室內t組n次重復的方法\"、\"格拉布斯檢驗的臨界值\"和\"柯克倫檢驗的臨界值\"。將GB/T 6379.2中臨界值錄入對應的工作表中。其余兩工作表按以下方法在單元格中錄入計算公式。

2.1最簡單的方法 打開工作表\"實驗室內1組n次重復的方法\"。

雙擊E13格，錄入=COUNT（B2：B41）。此過程用E13=COUNT（B2：B41）表示，其余格公式錄入依此表示如下：

C2=IF（（COUNT（G2）+COUNT（L2）+COUNT（Q2）+COUNT（V2）+COUNT（AA2）+COUNT（AF2））>0，\"**\"，\"\"）

D2=IF（AG2=1，\"*\"，\"\"） E15=AVERAGE（B2：B41） E17=STDEV（B2：B41）

G1=VLOOKUP（E13，格拉布斯檢驗的臨界值！$A3：$B40，2）

H1=VLOOKUP（E13，格拉布斯檢驗的臨界值！$A3：$C40，3）

F2=IF（B2<>\"\"，ABS（B2-E$15）/E$17，\"\"） G2=IF（B2<>\"\"，IF（F2>G$1，1，\"\"），\"\"） H2=IF（B2<>\"\"，IF（F2>H$1，1，\"\"），\"\"）

I2=IF（B2<>\"\"，IF（G2<>\"\"，\"\"，B2），\"\"）

將C2格至D2格、F2格至I2格的公式向下復制至第41行，選取E1：I41區域，復制。單擊J1，粘貼；單擊O1，粘貼；單擊T1，粘貼；單擊Y1，粘貼；單擊AD1，粘貼。

E3=IF（COUNTBLANK（AF2：AF41）=40，AD17，\"離群值太多，試驗失敗，優化條件后重試.\"）

E5=MIN（AC2：AC41） E7=MAX（AC2：AC41） E9=E13-AD13

E11=40-COUNTBLANK（AG2：AG41）

2.2可供選擇的方法 打開工作表\"實驗室內t組n次重復的方法\"。

K1=INT（AVERAGE（K3：K42）+0.5） L1=40-COUNTBLANK（L3：L42）

M1=SQRT（SUM（L3：L42）/（K1-1）/L1）

O2=INDEX（柯克倫檢驗的臨界值！$A$1：$K$41，L$1+1，2*K$1-2）

P2=INDEX（柯克倫檢驗的臨界值！$A$1：$K$41，L$1+1，2*K$1-1）

H3 =IF（（COUNT（O3）+COUNT（AD3）+COUNT（AS3）+COUNT（BH3）+

COUNT（BW3）+COUNT（CL3））>0，\"**\"，\"\"）

I3=IF（CM3=1，\"*\"，\"\"） K3=IF（B3<>\"\"，COUNT（B3：G3），\"\"）

L3=IF（B3<>\"\"，STDEV（B3：G3）^2*（K3-1），\"\"）

M3=IF（B3<>\"\"，STDEV（B3：G3）^2，\"\"）

N3=IF（B3<>\"\"，M3/SUM（M$3：M$42），\"\"） O3=IF（N3<>\"\"，IF（N3>O$2，1，\"\"），\"\"）

P3 =IF（N3<>\"\"，IF（N3>P$2，1，\"\"），\"\"） Q3=IF（B3<>\"\"，IF（O3<>\"\"，\"\"，B3），\"\"）

將Q3格公式向右復復制至V3格；將K3格至V3格的公式向下復制至第42行。選取K1：V42區域，復制。單擊Z1，粘貼；單擊AO1，粘貼；單擊BD1，粘貼；單擊BS1，粘貼；單擊CH1，粘貼。

J4=IF（COUNTBLANK（CL3：CL42）=40，CJ1，\"離群值太多， 試驗失敗，優化條件后重試.\"）

J6=MIN（BY3：CD42） J8=MAX（BY3：CD42） J10=L1-CI1

J12=40-COUNTBLANK（CM3：CM42）

3結果

應用實例Excel快速分析如下。

例1：如圖1所示，從B2格往下錄入29個重復測量的數據，錄入完成后立即在E列得到分析結論：試驗條件下中間精密度sI（T）為0.00387，測量數據范圍從-0.007～0.01，在分析中剔除了2個離群值（見C列的**標記），沒有歧離值。

例2：如圖2所示，在B列至G列的第三行起往下依次錄入第1組、第2組…的數據，每組重復n次（最多可為6次）測量數據錄入同一行。錄入完成后立即在J列得到分析結論：試驗條件下中間精密度sI（TO）為0.00287，測量數據范圍從0.03至0.173，在分析中剔除了2個離群值（見H列的**標記），沒有歧離值。

以上實例說明實驗室內精密度中間度量數據能利用Excel直觀快速地得到統計結論。

4討論

Excel因其單元格內數據獨特的\"聯動\"特點而廣泛應用于實時數據處理，如R H Taylor等[6]在Excel中編輯公式后計算屈光不正的誤差、McCoy AT等[7]以Excel為基礎建立了毒代動力學預測模型。徐建平[8]也用Excel對測量方法的重復性與再現性數據進行了分析。對于標準測量方法精密度的中間度量數據的統計分析也以使用Excel較為簡捷。

檢測數據中潛在的離群值有多種統計判別法，GB/T 6379.3-2012推薦采用格拉布斯檢驗最簡單的方法得到的數據；推薦采用柯克倫檢驗可供選擇的方法得到的數據。杜英 秋[9]和胡修偉等[10]在其應用Excel處理數據的研究報告中也采用這兩種統計判別法剔除離群值，但出現離群值后要手動刪除數據。我們建立的Excel文件\"標準測量方法精密度的中間度量\"，將原始數據與最終統計分析結論部署在同一界面，將中間計算數據的單元格隱藏。使用時只需在指定單元格錄入原始數據后，立即可得到統計結論。Excel對原始數據進行格拉布斯/柯克倫檢驗，自動剔除離群值后重新分析，直至無離群值。最終可得到實驗室內中間精密度SI（ ）、測量數據范圍、離群值個數、歧離值個數等統計分析結論，并對離群值、歧離值作出星號標記，使統計分析變得直觀、快速。

參考文獻：

[1]CNAS-CL36：2012醫學實驗室質量和能力認可準則在基因擴增檢驗領域的應用說明[S].

[2]CNAS-CL38：2012醫學實驗室質量和能力認可準則在臨床化學檢驗領域的應用說明[S].

[3]CNAS-CL39：2012醫學實驗室質量和能力認可準則在臨床免疫學檢驗領域的應用說明[S].

[4]GB/T 6379.3-2012，測量方法與結果的準確度（正確度與精密度） 第3部分：標準測量方法精密度的中間度量[S].

[5]GB/T 6379.2-2004，測量方法與結果的準確度（正確度與精密度）第2部分：確定標準測量方法重復性與再現性的基本方法[S].

[6]Taylor R H，Ellingham R B，Subramaniam S，et al. Calculating the error in refractive error[J]. Eye （Lond），2011，25（10）：1333-1336.

[7]McCoy AT， Bartels MJ， Rick DL， et al.TK Modeler version 1.0， a Microsoft？ Excel？-based modeling software for the prediction of diurnal blood/plasma concentration for toxicokinetic use[J]. Regul Toxicol Pharmacol，2012，63（2）：333-343.

[8]徐建平.Excel在確定監測方法重復性與再現性中的運用[J].環境監測管理與技術.2010，22（1）：54-55.

[9]杜英秋.對田間試驗數據的統計處理方法--格拉布斯準則和應用EXCEL進行方差分析、多重比較（LSD）[J].中國西部科技，2009，（4）：23-25.

[10]胡修偉，張翠敏，彭霞，等.Excel軟件在標準樣品定值統計運算中的應用[J].理化檢驗-化學分冊，2010，46（7）：834-836.

編輯/張燕