實驗室能力驗證統計與評價方法

王建英

河南省環境監測中心

實驗室能力驗證統計與評價方法

王建英

河南省環境監測中心

文中介紹了實驗室能力驗證的具體的評價方法，包括有Z比分法、穩健的技術處理、室間室內穩健Z比分數等，這些方法都有各自的適用范圍，以及能力驗證評價結果的運用的問題，文中介紹了尤登圖的圖解方法，以及尤登圖的使用范圍，通過能力驗證的活動對實驗室進行評價，可以幫助實驗室發現實驗室的問題和對應改善的具體措施和方法等。

能力驗證；結果評價；尤登圖

1 引言

實驗室能力驗證是通過能力驗證活動進行監督和判斷實驗室的能力的非常重要的手段。能力驗證活動的進行，可以使認證機構、政府部門和實驗室的用戶了解實驗室的相關技術水平和能力。運用能力驗證的活動的相關評價圖表和評價結果，有助于發現實驗室出現的一些問題，可以改善實驗室內的質量和效率。能力驗證的方法在評定實驗室的分析能力。具體的操作是組織者將待測樣品分別發放被檢測的實驗室相關機構，實驗室做出相應的分析，將實驗的結果返回到組織者中，組織者對結果進行分析和統計，最后評定出各個實驗室的實驗能力。在實驗室能力驗證的評價過程中，選用Z比分法評價實驗室能力經常被運用，經常采用尤登圖的方法直觀的表示實驗室產生的系統的偏差程度。

2 實驗室能力評價方法

在能力驗證的過程中，評估實驗室的檢測水平，統計人員的具體做法是：在參加評審的實驗室的檢測檢測結果找到參考值，該值稱為指定值，然后將實驗室的參照值和實驗室的檢測結果進行對比和分析，得出具體數值來評價實驗室的實驗能力[1]。

2.1 偏離程度的評價問題—Z比分法

目前世界公認的評價實驗室能力的方法是Z值法。具體的評價步驟是對參加考察的實驗室的原始的數據按照公式進行計算得出Z值，再根據Z值來評判實驗室的技術能力等級。公式中xi表示各個實驗室的實驗結果，表示測量真值或者是制定的數值的最佳估計值。σ值是標準偏差的靶值。σ值和值要充分的數據分析和實驗數據良好的條件下提取數據的，若被測得實驗室的結果符合對應的數據范圍，則實驗室中的Z值服從Z-N(0,1)分布[2]。當Z≤的評定結果是滿意；2＜Z＜3的實驗室評定結果是可疑；Z≥3的實驗室評定結果是不滿意，需要采取具體措施進行糾正。

2.2 能力驗證數據的統計處理—穩健的技術處理

能力驗證的活動所得到的數據都是實驗室中經過大量的觀測和實驗的結果，數據比較客觀，一些實驗室中可能存在隨機或者系統偏差而出現的異常的數據，這些都是不可避免的。所以在統計的過程中的使用不同統計方法的統計量受異常收據的影響不大，統計方法的選擇必須要有非常好的穩定性[3]。

能力驗證的統計的數據運用四分位的穩健的統計技術，采用中位值當作所有樣本的標準的參照值，運用標準化的四分位距（標準化IQR）成為樣本數據的分散程度的量度。因此就一個樣品A的結果來說，簡單的穩健Z的比分數（Z表示）可以如下公式所示：

2.3 量化評價實驗室的能力—室間室內穩健Z比分數

通常的情況下，發現并消除實驗室內存在的影響測試結果的影響因素和系統的誤差，能力驗證的活動經常采用雙樣本的檢測方法在很多的實驗室之間作對比的試驗，來減少影響因素和系統誤差對實驗數據的影響。

參與評價實驗室能力的能力驗證活動的具體操作步驟為：依據所有實驗室的試驗數據（雙樣本A、B），可以統計出來標準化和（S）值、標準化差（D）值，再運用D、S值以及公式（1）中得出來各個實驗室的室間穩健Z比分數（ZB）和室內的穩健Z比分數（ZW）。然后將ZW和ZB兩個Z的比分值當作評價的依據，然后對比前面講述的Z比分數的評價標準來對照評價被檢測的實驗室的檢測能力水平。ZB表示的是實驗室在能力驗證的活動中系統偏差程度好壞的度量值，ZW表示的是實驗室的內部的隨機偏差量的度量值。

穩健統計的方法是把實驗中的所有測量的數據按照xi累積的概率相對應的正態分位值Z繪制曲線，把非線性的一些數據當作拖尾和離群的數據進行去除。采用線性的數據計算出標準偏差σ值。穩健統計的方法不僅可以去除輕微拖尾和離群的影響作用，還能非常有效的去除重大的拖尾數據對σ靶值的影響作用，這個方法可以使實驗室的試驗能力的評價結論更加可靠和準確。

3 能力驗證評價結果的運用

3.1 尤登圖

當實驗室中都匯總兩個數據的時候，數據的統計可以選用尤登圖進行直觀的圖解出各實驗室的室內或者是室間的數據，使其保持高度一致性。尤登圖中的每個點都表示一個實驗室，其中的橫坐標的值表示該實驗室的第一個數值，縱坐標表示該實驗室的第二個數值。尤登圖可以將真實的數據進行直觀的表示。尤登圖的橢圓形表示的是一定概率通常指的是P=95%的置信的區域。橢圓的圓心表示的是整體的樣本參照真實值或是真實值的估算值。尤登圖的橢圓外面的點相當于Z比分數大于2或小于-2的值。當試驗的結果在橢圓外的實驗室要仔細的復查并分析它的結果，分析產生這種結果的原因，目的改善實驗室的相應工作，最終增加實驗室能力。在分析的過程中需要注意的是尤登圖只能直觀的說明數據，并不能準確的評定實驗室具體的結果，因此認清尤登圖的優缺點可以更好的服務于提高實驗室的檢測能力。實驗室的內部要從標準溶液、標準物質、方法的選取、儀器設備等這些方面來找出影響實驗室是檢測結果準確性的因素。同時要從實驗室的內部的環境條件、儀器設備、試驗人員、方法等方面分析出影響到檢測結果穩定性的因素。

4 結束語

實驗室的能力驗證結果是評價實驗室優劣的重要依據。相關部門運用統一的方法驗證實驗室的能力，文中詳細介紹了實驗室能力評價方法，有Z比分法、穩健的技術處理、室間室內穩健Z比分數等，這些方法都有各自的適用范圍，以及能力驗證評價結果的運用的問題，文中著重介紹了尤登圖的圖解方法，通過能力驗證的活動對實驗室進行評價，可以幫助實驗室發現實驗室的問題，以及具體的改變措施等。

[1]李軍,宋金明.穩健統計和Grubbs檢驗法在實驗室間能力驗證結果分析中的應用——以海洋生物體中總汞測定結果為例[J].海洋科學,2014(2):29～33.

[2]李東剛,胡友波,吳凡,李春娟.能力驗證的穩健統計技術在檢測實驗室質量管理中的應用[J].化學工程師,2008(4):36～38.

[3]吳忠祥.實驗室能力驗證中的分割水平檢測樣品與穩健統計技術[J].中國環境監測,2003(4):8～10.

10.16767/j.cnki.10-1213/tu.2017.12.238