基于Westgard西格瑪規則的臨床生化項目性能改進方法研究

劉晶，劉旭，商希鵬，劉運德

（1.天津醫科大學醫學檢驗學院，天津 300203；2.天津中醫藥大學第一附屬醫院檢驗科，天津 300381）

臨床生化實驗室承擔檢驗科50余項定量檢驗 項目，為臨床科室的疾病診斷提供重要依據。臨床生化實驗室需要高效有序的完成大量臨床樣本檢測工作，檢測項目的性能水平是實驗室質量控制的關鍵環節，也是ISO15189：2012文件對實驗室質量和能力的認證要求[1]。西格瑪度量值（σ值）是定量描述實驗室分析性能的指標之一，Nevalainen最早提出用σ水平來量化實驗室差錯或缺陷率，6σ表示世界一流水平，3σ作為可接受水平界限[2]。2014年，有學者提出將經典的Westgard質控規則與6σ結合，形成Westgard西格瑪規則，可針對性的根據項目性能水平選擇個性化的質控規則[3]。質量目標指數（QGI）是評價偏差與精密度相對不足的指標，以分析檢測項目性能不佳的原因。本文首先計算σ值，對實驗室各項目檢測性能水平進行評估并選擇質控策略，然后針對不符合質量管理要求的項目，計算分析其QGI，進一步明確項目性能不佳的原因，從而為改進項目性能水平提供針對性指導。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑 本實驗室使用美國Abbott c16000全自動生化分析儀，嚴格按照實驗室標準操作規程（SOP）進行日常操作及保養維護。本文研究所涉及的22個項目，包括鉀（K）、鈉（Na）、氯（Cl）、血糖（GLU）、尿素（Urea）、肌酐（Cr）、尿酸（UA）、總蛋白（TP）、白蛋白（ALB）、谷丙轉氨酶（ALT）、谷草轉氨酶（AST）、γ-谷氨酰基轉移酶（GGT）、堿性磷酸酶（ALP）、肌酸激酶（CK）、乳酸脫氫酶（LDH）、α-羥丁酸脫氫酶（HBDH）、鈣（Ca）、磷（P）、總膽固醇（CHOL）、甘油三酯（TG）、鎂（Mg）、淀粉酶（Amy），其中K、Na、Cl、Urea、ALT、AST、GGT、ALP、CK、LDH、Ca、CHOL、Amy試劑及校準品為美國Abbott公司生產；TP、ALB、HBDH、Mg、P試劑及校準品為中生北控生物科技有限公司生產；GLU、Cr、UA、TG試劑及校準品為日本積水醫療株式會社生產。

1.2 方法

1.2.1 數據采集 室內質量控制（internal quality control，IQC）樣本來源于美國伯樂公司，選用兩個濃度水平，低濃度（Level1，批號：45801）和高濃度（Level3，批號：45803）。統計本實驗室2019年1月—12月生化室內質控數據，計算改進前各項目變異系數（CV）；統計2020年1月—6月室內質控數據，計算改進后的各項目CV。室間質量評價（external quality assessment，EQA）樣本由國家衛生健康委臨床檢驗中心提供。EQA活動每年進行3次常規生化項目檢測，每次EQA活動5個樣品，所有22個項目均包含其中。統計2019年度室間質量評價報告結果，計算Bias。

1.2.2 計算σ值 σ值由下列公式計算：σ=[（TEa-|Bias|）/CV]，求得低濃度水平和高濃度水平的σ值。TEa來源于我國衛生行業標準WS/T403-2012和全國臨床檢驗室間質量評價標準[4]；CV來源于每月室內質控數據，每月CV=標準差/靶值，將每月CV累積后求算數平均CV，分別求得兩個濃度水平的平均CV；Bias來源于室間質評報告，Bias=（測量值-靶值）/靶值。3次EQA活動的15個樣本的偏倚絕對值的算數平均值作為該項目的偏倚評估。

1.2.3 繪制西格瑪性能驗證圖 登錄檢驗醫學信息網，點擊“標準化西格瑪性能驗證圖”，輸入項目、CV、Bias，生成西格瑪性能驗證圖。圖中橫坐標為標準化CV%（CV/TEa），縱坐標為標準化Bias%（Bias/TEa）。圖中斜線劃分的區域從右到左依次代表σ＜2（不可接受）；2≤σ＜3（欠佳）；3≤σ＜4（臨界）；4≤σ＜5（良好）；5≤σ＜6（優秀）；σ≥6（世界一流）。

1.2.4 計算QGI指數 公式如下：QGI=Bias/（1.5×CV）。QGI指數可指示項目性能質量不佳的原因。QGI＜0.8表示該項目的精密度有待提高，0.8≤QGI≤1.2說明該項目的準確度和精密度需同時提高，QGI＞1.2表示該項目的準確度有待提高[5]。

1.3 統計學處理 采用SPSS 21.0軟件進行統計學分析。符合正態分布兩組數據之間的比較采用配對樣本t檢驗，以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 根據σ值分析22個檢測項目 計算結果如表1所示，低濃度水平σ≥6的項目有5項，占比22.7%，分別是AST、CK、HBDH、CHOL、Amy；4≤σ＜6的項目有7項，占比31.8%，分別是LDH、TG、Na、Cl、GLU、UA、Mg；3≤σ＜4的項目有5項，占比22.7%，分別是K、Cr、ALT、Ca、P；σ＜3的項目有5項，占比22.7%，分別是Urea、TP、ALB、GGT、ALP。高濃度水平σ≥6的項目12項，占比54.5%，分別是Cr、UA、ALT、AST、CK、LDH、HBDH、P、CHOL、TG、Mg、Amy；4≤σ＜6的項目3項，占比13.6%，分別是K、ALP、GLU；3≤σ＜4的項目有4項，占比18.2%，分別是Na、Cl、Urea、Ca；σ＜3的項目3項，占比13.6%，分別是TP、ALB、GGT。由此可見，AST、CK、HBDH、CHOL、Amy 5個項目在兩個濃度水平上表現卓越；Urea、ALB性能較差；TP、GGT、ALP不 可 接 受；Urea、ALB、TP、GGT、ALP存在嚴重質量缺陷。如圖1所示，兩個濃度水平的西格瑪性能驗證圖上顯示了每個項目所處的性能水平。

圖1 西格瑪性能驗證圖Fig 1 Sigma verification of performance chart

表1 22個檢測項目的性能指標Tab 1 Performance indications of 22 test items

2.2 根據σ選擇質控策略 表2和表3根據檢測項目的性能水平，明確了實驗室需采用的質控規則和質控物個數。由表2和表3可以看出，σ≥6的項目，需采用一個質控規則，即13S，且每天做1次兩個水平質控；5≤σ<6的項目，需采用多規則13s/22s/R4s，且每天做1次兩個水平質控；4≤σ<5的項目，需采用多規則13s/22s/R4s/41s，每天做兩次兩個水平質控；3≤σ<4的項目，需采用多規則13s/22s/R4s/41s/8χ，每天做4次兩個水平質控；σ<3的項目，應先查找原因，無更嚴格的質控規則。以下針對不符合質量管理要求的項目，通過計算分析QGI指數，明確項目性能質量不佳的原因。

表2 低濃度水平σ及相應質控規則Tab 2 σ value and quality control rules of low concentration level

表3 高濃度水平σ值及相應質控規則Tab 3 σ value and quality control rules of high concentration level

2.3 QGI指數分析 表4列出了σ<4的項目QGI指數結果，可以看出K、ALB、GGT需提高準確度；Na、Cl、Urea、Cr、ALT、Ca、P需提高精密度；TP、ALP準確度和精密度均需提高。

表4 QGI指數與改進方向Tab 4 QGI index and improving direction

2.4 改進后的檢測項目σ對比結果K、Na、Cl、高濃度GGT、高濃度ALP、高濃度P的σ均提高至σ＞4性能狀態良好的水平，低濃度水平不可接受的項目已全部消除。改進后檢測項目的σ顯著提高，經配對樣本t檢驗，差異具有統計學意義（P＜0.05），見圖2。

圖2 改進前與改進后σ對比Fig 2 Comparison of σ value before and after improvement

3 討論

本文基于臨床生化實驗室質控報告，首先對臨床生化22個檢測項目的σ進行了計算，并繪制了標準西格瑪性能驗證圖，根據每個項目所處性能水平選擇出了合理的個性化質控規則，然后對σ＜4性能有待改進的項目進行QGI分析，找出導致性能不佳的根本原因，為進一步提出針對性的改進措施提供指導。

長期以來，本實驗室采用相同的質控規則來判斷不同項目是否失控，事實上，這種“一刀切”的質控策略會增加假失控概率、降低誤差檢出概率[8]。Westgard西格瑪規則的優點在于根據實驗室確認的σ水平，提出針對性的質控規則及質控物個數。σ值越大，質控規則越少，σ值越小，質控規則越多。隨著σ值的下降，需要增加質控規則及質控數量[9]。根據表2、3顯示，σ＜6的項目應選擇更嚴格的質控規則，提高誤差檢出概率，保證檢驗結果的準確度；對于AST、CK、HBDH、CHOL、Amy等σ≥6的項目僅選擇13s單質控規則即可，降低假失控概率，在滿足質量要求的前提下，使實驗室降低成本提高效率。

QGI分析是提高檢測項目性能水平的有效方法，對σ＜4的項目進行QGI分析有助于實驗室發現問題，了解性能不佳的具體原因。本研究中，TP、ALP需同時提高精密度和準確度，筆者首先進行了檢測系統的準確度和精密度驗證，然后縮短校準周期和試劑在機時間。K、ALB、GGT需提高準確度，因此筆者增加了試劑批號更換的比對試驗，避免因試劑批間差影響項目的準確度。Na、Cl、Urea、Cr、ALT、Ca、P需提高精密度，因此本研究加強實驗人員技術培訓，嚴格執行儀器操作程序并定期進行維護及校準，安裝了實驗室溫濕度監控報警系統以保證環境、儀器、試劑的穩定性。值得注意的是，質控品的穩定性是保證室內質量控制的關鍵，質控品的冷凍、復融、分裝工作應由固定人員操作，注意避光環境，合理制定室內質控標準操作規程。

自2020年1月起，實驗室開始實施相應質控規則和改進措施。筆者對性能欠佳的項目在實施相應質控規則和改進措施前后的σ值進行了對比，如圖2所示，性能欠佳的項目σ值平均提高43.8%，σ<2的不可接受的項目已消除，改進后各項目σ顯著提高，經配對樣本t檢驗，差異具有統計學意義（P<0.05），表明筆者基于σ和QGI分析的質控規則和改進措施可以有效提高生化項目檢測性能水平。

綜上所述，建議在實驗室的日常分析工作中，逐步推廣西格瑪性能驗證圖、Westgard西格瑪規則及QGI分析，以進一步提高檢驗質量，降低檢驗過程中產生誤差的概率，指導檢驗質量持續改進。