常規(guī)凝血試驗檢驗項目測量不確定度和西格瑪水平的評定研究

曾露云，王巍，馮紫嫣

(1.北京市西城區(qū)婦幼保健院檢驗科，北京 100054；2.北京金風(fēng)易通科技有限公司，北京 100102)

檢驗醫(yī)學(xué)的目標(biāo)是產(chǎn)生可用于臨床決策，改善病人健康的信息，而其基礎(chǔ)是需要有足夠準(zhǔn)確的檢查結(jié)果[1]。測量不確定度(measurement uncertainty，MU)揭示或給予被測量數(shù)值離散性的非負(fù)參數(shù)，是對測量結(jié)果質(zhì)量的定量表達(dá)，不但可以提供準(zhǔn)確的測量結(jié)果，也能夠有效的輔助結(jié)果說明，特別是確定同一被測量值在不同測量結(jié)果之間是否有差異[2]。MU的應(yīng)用不但有助于將實驗室的檢測結(jié)果恰當(dāng)?shù)貞?yīng)用于臨床診斷和治療，還有利于為實驗室選擇可靠的測量程序并提高實驗室服務(wù)質(zhì)量[3]。由外國研究者Nevalainen引用到臨床實驗室質(zhì)量管理中的六西格瑪(6σ)質(zhì)量管理[4]，是基于傳統(tǒng)質(zhì)量管理發(fā)展起來的方法，能夠與不精密度(CV%)、偏倚(Bias%)和允許總誤差(TEa)相結(jié)合，用于客觀、定量地評估檢驗質(zhì)量[5]。提高檢驗質(zhì)量是醫(yī)學(xué)檢驗界不變的主題[6]。本研究旨在通過計算常規(guī)凝血試驗各項目的相對擴(kuò)展不確定度和σ值，綜合評定分析中的檢驗質(zhì)量。

1 材料與方法

1.1 材料

采用日本希森美康CS-1300全自動血凝儀及德國西門子配套試劑和校準(zhǔn)品，其中質(zhì)控品包括PT、APTT及Fbg的正常及異常的兩個水平。室間質(zhì)評物由北京市臨床檢驗中心提供。PT、APTT采用凝固法，F(xiàn)bg采用Clauss法。血凝儀每半年進(jìn)行一次校準(zhǔn)，實驗室每日按照儀器說明書保養(yǎng)儀器。室間質(zhì)評樣品的處理嚴(yán)格按照室間質(zhì)量評價計劃的要求執(zhí)行，校準(zhǔn)、室內(nèi)質(zhì)控和室間質(zhì)評樣品的測量過程均嚴(yán)格按照實驗室常規(guī)凝血試驗檢測項目的標(biāo)準(zhǔn)操作程序(SOP)進(jìn)行。

1.2 方法

1.2.1 評定方法 (1)評定各項目的測量不確定度：利用實驗室2018至2020年常規(guī)凝血試驗的室間質(zhì)評數(shù)據(jù)和實驗室2021年常規(guī)凝血試驗項目的室內(nèi)質(zhì)控結(jié)果數(shù)據(jù)，根據(jù)中國合格評定國家認(rèn)可委員會(CNAS)頒布的《醫(yī)學(xué)實驗室—測量不確定度的評定與表達(dá)》(CNAS-TRL-001:2012)[7]技術(shù)報告中“自上而下”的評定方法對實驗室常規(guī)凝血試驗各項目的相對擴(kuò)展不確定度進(jìn)行評定，該方法指出，實驗室測量不確定度是基于正確度和實驗室內(nèi)測量復(fù)現(xiàn)性進(jìn)行評定的方法。其中，在評定實驗室內(nèi)測量重復(fù)性引入的不確定度使用室內(nèi)質(zhì)控(IQC)數(shù)據(jù)，評定偏移引入的測量不確定度使用室間質(zhì)量評價(EQA)數(shù)據(jù)。(2)評定各項目的西格瑪水平：根據(jù)西格瑪水平的計算公式σ=(TEa%-|Bias%|)/CV%[5]，計算常規(guī)凝血試驗項目的σ水平，其中TEa表示允許總誤差，按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T20470-2006臨床實驗室室間質(zhì)量評價要求[8]，Bias表示偏倚，CV表示不精密度，分別以百分位數(shù)表示。當(dāng)σ<2時為不可接受水平，當(dāng)2≤σ<3時為欠佳水平，當(dāng)3≤σ<4時為臨界水平，當(dāng)4≤σ<5時為良好水平，當(dāng)5≤σ<6時為優(yōu)秀水平，當(dāng)σ>6時為世界一流水平[9]。

1.2.3 偏倚(Bias%)的計算 (1)計算偏移引入的相對測量不確定度 [ucrel(bias)]分量：使用本實驗室參加北京市臨床檢驗中心2018～2020年凝血試驗室間質(zhì)量評價結(jié)果數(shù)據(jù)，共計6次，剔除不可接受數(shù)據(jù)。(2)計算σ水平：選取實驗室參加2021年北京市臨檢中心凝血試驗室間質(zhì)量評價結(jié)果數(shù)據(jù)。每次EQA活動有5個批號質(zhì)控品，統(tǒng)計時計算PT、APTT、Fbg以及INR4個凝血試驗項目(一年兩次)數(shù)據(jù)的Bias%絕對值的平均值，作為該項目實驗室的Bias%估計值。

1.2.4 利用室內(nèi)質(zhì)控數(shù)據(jù)評定實驗室內(nèi)測量復(fù)現(xiàn)性引入的相對測量不確定度 收集實驗室2021年不同濃度水平不同批次的質(zhì)控數(shù)據(jù)，計算不同濃度水平的加權(quán)CV，根據(jù)公式1評定實驗室內(nèi)測量復(fù)現(xiàn)性引入的相對測量不確定度，即實驗室內(nèi)測量復(fù)現(xiàn)性引入的相對測量不確定度等于實驗室變異系數(shù)(CV)。

Urel(Rw)=CV(Rw)=s(Rw)/|x|×100%

(1)

其中，x表示平均值；s(Rw)表示實驗室內(nèi)測量復(fù)現(xiàn)性；Urel(Rw)表示實驗室內(nèi)測量復(fù)現(xiàn)性引入的相對測量不確定度。

1.2.5 利用EQA數(shù)據(jù)評定偏移引入的測量不確定度 Nordtest[10]提議以6次PT結(jié)果數(shù)據(jù)作為評定測量不確定度的基礎(chǔ)，用以獲得一個具有足夠可信限的與偏移有關(guān)的不確定度分量。為此Nordtest給出了一個新的術(shù)語“方法和實驗室偏移”，符號為RMSbias。在實際工作中，因為單次PT的公認(rèn)值很難一致，所以在使用PT數(shù)據(jù)評定由偏移引入的測量不確定度分量時多采用相對值進(jìn)行計算,需要的參數(shù)包括PT組織者給出的公示值Ccons、每個參加實驗室的測量值xi和由所有PT數(shù)據(jù)分析出的測量復(fù)現(xiàn)性SR或RSDR[11]，按以下步驟計算：

(1)根據(jù)各實驗室實測值和PT組織者給出的公認(rèn)值，分別按公式(2)、公式(3)計算一次PT的偏移量值和相對偏移量值：

bi=xi-Ccons,i

(2)

(3)

式中，bi表示單次PT的偏移量值；xi表示各實驗室單次PT的測量值；Ccons,i表示一次PT的公認(rèn)值；brel,i表示一次PT的相對偏移量值。

(2)按公式(4)、公式(5)分別計算方法和實驗室偏移和相對偏移：

(4)

(5)

式中，RMSbias表示方法和實驗室偏移；bi表示單次PT的偏移量值；n表示PT次數(shù)；RMSrel(bias)表示相對的方法和實驗室偏移；brel,i表示一次PT的相對偏移量值。在實際工作中，通常根據(jù)根據(jù)公式5采用相對值進(jìn)行計算[10]。

(3)按公式(6)計算單次PT公認(rèn)值的測量復(fù)現(xiàn)性引入的相對測量不確定度：

(6)

式中，urel(cons,i)表示單次PT公認(rèn)值的測量復(fù)現(xiàn)性引入的相對測量不確定度；RSDR,i表示單次PT的相對測量復(fù)現(xiàn)性；m表示參加單次PT的實驗室數(shù)量。

(4)按公式(7)計算多次PT公認(rèn)值的測量復(fù)現(xiàn)性引入的相對測量不確定度：

(7)

式中，urel(Cref)表示多次PT公認(rèn)值的測量復(fù)現(xiàn)性引入的相對測量不確定度。可將此值看成類似分析CRM(CRM)[7]方法評定偏移引入的測量不確定度中的重復(fù)測量標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的測量不確定度urel(CRM)，以符號urel(Cref)表示。urel(cons,i)表示單次PT公認(rèn)值的測量復(fù)現(xiàn)性引入的相對測量不確定度；n表示PT次數(shù)。

(5)按公式(8)計算偏移引入的相對測量不確定度：

(8)

式中，ucrel(bias)表示偏移引入的相對測量不確定度；RMSrel(bias)表示相對的方法和實驗室偏移；urel(Cref)表示多次PT公認(rèn)值引入的相對測量不確定度。

1.2.6 評定相對合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度(ucrel) 采用自上而下的方法，只考慮評定檢測過程的不確定度，不考慮檢測前和檢測后階段各種組分對測量不確定度的貢獻(xiàn)，按公式(9)進(jìn)行計算：

(9)

1.2.7 評定相對擴(kuò)展不確定度(Urel) 按公式(10)計算：

Urel=k×ucrel

(10)

式中，Urel表示相對擴(kuò)展不確定度；k表示包含因子。對于正態(tài)分布，k=2時，包含概率p=95.45%；k=3，包含概率p=99.73%；通常采用采用k=2；ucrel表示合成相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度。

1.2.8 計算各項目的質(zhì)量目標(biāo)指數(shù)(QGI) 質(zhì)量目標(biāo)指數(shù)是對實驗室方法的偏倚(Bias%)和不精密度(CV%)的評價[12]，根據(jù)其計算公式QGI=Bias(%)/(1.5×CV)計算實驗室σ<6的常規(guī)凝血試驗檢測項目的質(zhì)量目標(biāo)指數(shù)，當(dāng)QGI<0.8時，說明該檢測項目需要優(yōu)先改進(jìn)的為精密度[13]；當(dāng)QGI>1.2時，提示該檢測項目需要優(yōu)先改進(jìn)的為準(zhǔn)確度；當(dāng)0.8≤QGI≤1.2時，說明該檢測項目需同時改進(jìn)準(zhǔn)確度和精密度[14]。

2 結(jié)果

2.1 實驗室內(nèi)測量重復(fù)性引入的相對測量不確定度

實驗室2021年常規(guī)凝血試驗質(zhì)控品未更換過批號，統(tǒng)計本室本年度常規(guī)凝血試驗不同濃度的室內(nèi)質(zhì)控數(shù)據(jù)，檢驗試劑更換批號后完成校準(zhǔn)且樣本平行比對測試結(jié)果合格后，方可使用新批號試劑。檢驗過程由經(jīng)過培訓(xùn)考核授予上崗的不同檢驗技術(shù)人員操作。根據(jù)公式1得出實驗室內(nèi)測量重復(fù)性引入的相對測量不確定度。見表1。

表1 不同濃度水平常規(guī)凝血試驗項目室內(nèi)測量重復(fù)性的相對測量不確定度

2.2 偏移引入的相對測量不確定度

統(tǒng)計2018年至2020年的6次EQA結(jié)果，記錄與室內(nèi)質(zhì)控品濃度水平相近的EQA樣本的偏移，根據(jù)公式5計算RMSrel(bias)，再根據(jù)公式(7)和公式(8)分別計算urel(Cref)和ucrel(bias)。見表2。

表2 偏倚引入的相對測量不確定度

2.3 凝血試驗各項目的相對合成不確定度和相對擴(kuò)展不確定度

最后把以上不確定度分量進(jìn)行合成，根據(jù)公式(9)和公式(10)，計算實驗室常規(guī)凝血試驗各項目的相對合成不確定度和相對擴(kuò)展不確定度。見表3。

表3 凝血試驗項目的相對合成不確定度和相對擴(kuò)展不確定度

2.4 凝血試驗各項目的性能水平及質(zhì)量目標(biāo)指數(shù)

以國家標(biāo)準(zhǔn)[8]的允許總誤差評估實驗室常規(guī)凝血試驗檢測項目的性能水平，結(jié)果顯示PT和INR的σ<3，處于欠佳水平；APTT和Fbg的σ>3，處于臨界水平。同時計算本室凝血試驗各檢測項目的質(zhì)量目標(biāo)指數(shù)，除APTT的QGI在0.8～1.2以外，其余各項目的QGI均小于0.8。見表4。

表4 凝血試驗項目的性能水平和質(zhì)量目標(biāo)指數(shù)

3 討論

隨著人類對檢測質(zhì)量的不斷探索，測量不確定度在20世紀(jì)60年代被引入。Infusino等[15-16]的研究證明了測量不確定度的評定一方面對于驗證體外診斷產(chǎn)品(IVD)的質(zhì)量至關(guān)重要，另一方面對于提高臨床實驗室的檢測質(zhì)量和正確解釋結(jié)果也具有重要的作用。用于醫(yī)學(xué)實驗室的國際標(biāo)準(zhǔn)主要有ISO/IEC 17025《檢測和校準(zhǔn)實驗室能力的通用要求》和ISO 15189《醫(yī)學(xué)實驗室質(zhì)量和能力的專用要求》；國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)主要包括中國合格評定國家認(rèn)可委員會(CNAS)頒布的CNAS-CL01《檢測和校準(zhǔn)實驗室能力認(rèn)可準(zhǔn)則》和CNAS-CL02《醫(yī)學(xué)實驗室質(zhì)量和能力認(rèn)可準(zhǔn)則》，上述標(biāo)準(zhǔn)都提出了評定實驗室測量不確定度的要求。

目前可用于醫(yī)學(xué)實驗室測量不確定度的評定方法主要有1993年由計量學(xué)指南聯(lián)合委員會頒布的《測量不確定度的表達(dá)指南》(GUM)提出的自下而上的方法與2003年由Magnusson等提出的自上而下[10]兩種方法，“自下而上”法是基于對測量的全面分析后，判別出各種可能的不確定度來源，主要使用在執(zhí)行參考測量程序的認(rèn)證實驗室和參考物質(zhì)賦值中的不確定度評定，常規(guī)臨床實驗室運(yùn)用較少。而自上而下的評定方法，是在控制不確定度來源或程序的條件下，利用統(tǒng)計學(xué)原理直接評定特定測量系統(tǒng)內(nèi)受控結(jié)果的測量不確定度[7]。國外研究結(jié)果顯示，一般情況下，如果臨床醫(yī)學(xué)實驗室測量不確定度的評定是正確的，兩種方法的評定結(jié)果應(yīng)十分接近并可互換[17]。

中國合格評定國家認(rèn)可委員會(CNAS)推薦的“自上而下”法比較適用于一般實驗室，并于2012年頒布相應(yīng)技術(shù)報告《醫(yī)學(xué)實驗室—測量不確定度的評定與表達(dá)》[7]。本研究即根據(jù)該技術(shù)報告利用自上而下法評定與本實驗室常規(guī)凝血試驗檢測過程有關(guān)的檢驗結(jié)果的不確定度。將《臨床實驗室室間質(zhì)量評價要求》中的總誤差設(shè)定為目標(biāo)不確定度，結(jié)果發(fā)現(xiàn)本實驗室INR和APTT在異常水平(3.74和48.96 s)附近時檢驗中的相對擴(kuò)展測量不確定度(23.55%和15.13%)高于目標(biāo)不確定度(20%和15%)外，其余結(jié)果均滿足目標(biāo)不確定度的評價要求。實驗室在未來的工作中還需通過自下而上的方法來識別不確定度的各種來源，改進(jìn)主要影響因子，從而降低測量不確定度。

基于以上結(jié)果，本小組又對本實驗室常規(guī)凝血試驗的檢驗中階段，通過測量變異的方法利用公式計算評價實驗室檢測中的西格瑪(σ)性能水平[18]。西格瑪作為希臘字母“σ”的音譯詞，是統(tǒng)計學(xué)里的一個單位，也是一種評價生產(chǎn)過程和產(chǎn)品特性波動大小的統(tǒng)計量，其高低能夠反映質(zhì)量水準(zhǔn)的好壞[19]。研究結(jié)果顯示本室常規(guī)凝血試驗檢測項目中APTT和Fbg處于臨界水平；PT和INR處于欠佳水平，均小于6σ水平。根據(jù)6σ管理要求，對達(dá)不到6σ水平的項目還需進(jìn)行質(zhì)量目標(biāo)指數(shù)(QGI)的計算[12]，結(jié)果顯示，除APTT的QGI為0.8～1.2外，其余各項目的QGI均<0.8。提示PT、INR和Fbg需要優(yōu)先改進(jìn)精密度；APTT既需要改進(jìn)緊密度又需要改進(jìn)正確度。由此可見，對于本實驗室常規(guī)凝血試驗而言，提高檢測中的精密度是首要任務(wù)。

綜上，本實驗室應(yīng)根據(jù)常規(guī)凝血試驗檢測項目的西格瑪水平和質(zhì)量目標(biāo)指數(shù)，詳細(xì)評估導(dǎo)致實驗室常規(guī)凝血試驗各項目的檢測性能未能達(dá)到6σ水平的可能原因，從而更好地控制醫(yī)學(xué)實驗室中測量不確定度的來源，在保證不確定度來源和程序可控的條件下，重新評定這些項目的相對擴(kuò)展測量不確定度。結(jié)合測量不確定度和σ的優(yōu)勢，全面分析實驗室檢驗中的質(zhì)量水準(zhǔn)[20]，有助于實驗室質(zhì)量持續(xù)改進(jìn)。