醫學實驗室目標測量不確定度的選擇

丁海峰，姚 堯，張 琪，周劍濤

1. 武漢千麥醫學檢驗實驗室（武漢 430010）

2. 黃岡職業技術學院醫藥學院醫學檢驗教研室（湖北黃岡 438002）

檢驗醫學旨在為正確的臨床決策提供有用的信息，從而為醫療服務質量做出貢獻[1]。測量不確定度（measurement uncertainties, MU）是評價醫學實驗室測量活動的重要質量指標[2]。為使醫學實驗室測量結果可用于臨床診療與衛生保健，并確保測量變異性不會掩蓋測量結果所提供的臨床信息，醫學實驗室在正式提供檢驗服務前，應對測量不確定度進行充分評估，并判斷測量結果的測量不確定度是否符合目標測量不確定度（target measurement uncertainty, TMU）（簡稱“目標不確定度”）的要求，如果不符合，說明該醫學實驗室的檢驗結果未達到預期的質量水平[3-4]。

1 目標不確定度與可選擇的目標不確定度

目標不確定度是根據測量結果的預期用途，規定作為上限的測量不確定度，通常也被稱為“最大允許不確定度”或“測量不確定度的允許限值”[5]。根據測量應用要求，基于生物變異、國內外專家組的建議、管理準則或當地醫學界的判斷，對不同水平的測量結果可以確定一個或多個目標不確定度[4]。

自2017 年開始，本實驗室依據室內質控（internal quality control, IQC）與室間質量評價/能力驗證（external quality assurance/proficiency testing,EQA/PT）數據，采用“由上至下”法（top-down approach）對定量檢測項目程序化計算測量不確定度[6]。根據《臨床生物化學檢驗常規項目分析質量指標》（WS/T 403-2012）[7]，選定國家衛生健康委臨床檢驗中心（National Center for Clinical Laboratories, NCCL）室間質量評價標準作為目標不確定度，當項目相對擴展不確定度小于目標不確定度時認為符合臨床測量要求[8]。

本實驗室評定測量不確定度的結果表明，申報項目的測量不確定度均小于NCCL 室間質量評價標準，符合中國合格評定國家認可委員會（China National Accreditation Service for Conformity Assessment, CNAS）認可要求[4]。然而，以此目標不確定度評價的測量項目，其檢驗性能是適合臨床診療要求還是測量技術水平要求仍值得探討。

2 根據米蘭模型定義測量不確定度的性能規范

《醫學實驗室：測量不確定度評估實用指南》（ISO/TS 20914:2019）強調測量不確定度的大小應適用于醫療決策的結果[5]。測量不確定度原則上應在醫學相關性的范圍內，使測量結果在臨床決策和患者管理中可被臨床接受并可靠[9]。因此，定義目標不確定度對于客觀評價醫學實驗室測量結果的臨床可靠性至關重要。2014 年，歐洲臨床化學和檢驗醫學聯合會（European Federation of Clinical Chemistry and Laboratory Medicine, EFLM）在意大利米蘭會議提出了分析性能規范（analytical performance specifications, APS）三種模型，稱為米蘭模型（Milan models）[10-12]。

模型Ⅰ，基于測量結果對臨床結果的影響。適用于測量結果在特定疾病或臨床情況的決策中具有核心作用的測量方法，其中為診斷、篩查或監測建立起臨界水平/臨床決策限[11]。模型Ⅰ可進一步分為Ⅰa 型與Ⅰb 型，Ⅰa 型是測量結果直接影響臨床結果，Ⅰb 型是測量結果影響臨床分類或臨床決策，從而對患者結果概率產生影響[13]。如總膽固醇、高密度脂蛋白膽固醇、低密度脂蛋白膽固醇、葡萄糖、糖化血紅蛋白、血清白蛋白和心肌肌鈣蛋白是適合模型Ⅰ的實際測量示例[14]。這些測量項目對于疾病的診斷和治療監測有明確的決策界限。模型Ⅰ的主要缺點是其僅適用于臨床決策和臨床結果之間的聯系直接和顯著的檢查。此外，APS 通常會受當前測量質量的影響，結果可能會因為所使用的實際測試方法、調查人群和醫療保健環境而變化[10]。

模型Ⅱ，基于被測量物的生物變異（biological variation, BV）。受試者內部和受試者之間的BV對于設置測量方法的APS 很重要，獲取BV 數據的方法應具有科學性和合理性[15]。模型Ⅱ應用于被測量物處于穩定狀態、測量結果對特定疾病或臨床情況不起核心作用的測量，適用于血漿電解質和礦物質（鈉、鉀、氯化物、碳酸氫鹽、鈣、鎂和無機磷酸鹽等），以及血漿肌酐、胱氨酸抑素C、尿酸和總蛋白項目的測量[12，14]。這些指標被測量物的體內水平受激素（如調節鈉、鉀的醛固酮和加壓素，調節鈣、無機磷酸鹽的甲狀旁腺激素等）和其他機制（如腎功能）的嚴格控制[11]。模型Ⅱ的局限性是需要仔細評估BV 數據的相關性和有效性。例如，BV 數據研究之間的差異（如甘油三酯的差異為2.3%～31.9%）很大，數據通常來自相對年輕和健康的受試者，依賴于研究的時間跨度（從小時到年），以及測量濃度可能產生的影響[16]。目前，BV 數據質量有了很大的改善，可用的BV 數據可從EFLM BV 數據庫（EFLM Biological Variation Database）上查閱[17]。使用模型Ⅱ測量不確定度的APS 可以保持在±0.25 CVI（coefficient of variation index）、±0.50 CVI 或±0.75 CVI 水平，它們分別表示最佳、理想或最低的質量水平，如何確定則取決于人們預期要達到的質量水平[18]。

模型Ⅲ，基于最先進的測量技術，定義為測量技術上可實現的最高水平的分析性能，也可以定義為一定百分比的實驗室所能達到的分析性能[12]。如果最好的實驗室只能達到某一質量水平，若要達到更高的質量水平（根據模型Ⅰ或模型Ⅱ），則需要在技術上進行改進。如果大多數實驗室可以達到一定的質量水平，那么不符合這一水平的實驗室就可能需要改進自身提高質量。模型Ⅲ的優點是隨時可用最先進的性能數據，缺點是技術上可實現的目標與臨床結果所需的目標之間可能沒有關系，因此模型Ⅲ是最不可取的方法[10]。模型Ⅲ適用于不能應用于模型Ⅰ或模型Ⅱ中的所有測量。它可以暫時用于那些仍在等待定義基于臨床結果（模型Ⅰ）的APS 測量，或同時等待BV數據（模型Ⅱ）的測量，或這兩種模型均不適用的測量，如尿液中鈉、鉀、氯、鈣、鎂、無機磷酸鹽、肌酐、尿素、尿酸等[11]。

3 室間質量評價方案的分析性能規范

EQA/PT 旨在反復驗證實驗室測量結果是否符合患者醫療所需的預期質量。為了評估EQA 結果是否可接受，EQA 方案（EQA scheme, EQAS）組織者必須圍繞目標建立可接受限，即APS。出于監管、統計或臨床的目的，不同的EQAS 組織者定義的APS 有較大差異[19]。

一般來說，如果基于監管目的，APS 會制訂得比較寬松；如果基于質量改進目的，則會制訂得比較嚴格。大多數EQAS 組織者基于監管目的將APS 設置為低標準水平，即監管限，其目的是識別篩出性能不佳而不能繼續執業的實驗室，例如美國臨床實驗室改進修正案（clinical laboratory improvement amendments, CLIA）[20]。統計限基于這樣一個假設：如果使用相同程序獲得的結果與其他方法一致，則測量性能是可接受的，例如，EQA 參加者的測量結果分布于±2～3 個標準差，那么測量程序適合臨床使用。臨床限則基于可能影響臨床決策或生物變異的差異，這是檢驗醫學追求的目標，但目前仍難以普遍實施[21]。

目前，我國《臨床生物化學檢驗常規項目分析質量指標》（WS/T 403-2012）將質量水平定義為80%以上三級醫院所能達到的質量水平[7]，國家NCCL 的EQAS 也是按此標準執行[8]。值得注意的是，以此質量水平作為測量項目的目標不確定度與臨床診斷應用無直接關聯。EQAS 參加實驗室的測量結果滿足這些標準，并不意味著測量性能是最佳的，也不意味著測量性能能夠滿足臨床醫療需要。

4 采用多元化標準選擇目標不確定度，促進檢驗質量水平不斷提高

綜上所述，選用NCCL 的評價標準作為定量項目的目標不確定度，盡管評價為合格不確定度的項目能通過CNAS 認可，但并不意味認可項目的測量性能達到了臨床應用要求。以本實驗室2022 年11 項血液生化檢測的測量不確定度為例說明。

將本實驗室2022 年11 項血液生化檢測的測量不確定度與3 種擬定目標不確定度進行比較，得出的評價結果不盡相同。由表1 可知，TMU ②與TMU ③標準相對一致，但TMU ①與TMU ②和TMU ③ 標準差異較大，TMU ①標準更加嚴格。因此，葡萄糖、糖化血紅蛋白、25-羥維生素D3、鈉、鉀、氯、肌酐、丙氨酸氨基轉移酶、C-反應蛋白的測量不確定度符合TMU ②/TMU ③標準，但大于TMU ①標準。尿素與總膽紅素既符合TMU ②/TMU ③標準，又符合TMU ①標準。

表1 本實驗室11項生化測量的測量不確定度與不同目標不確定度的比較（%）Table 1. Comparison of measurement uncertainty of 11 biochemical measurements in our laboratory with uncertainty of different targets (%)

11 項測量項目測量不確定度明顯小于TMU ② / TMU ③標準，長期以TMU ②/TMU ③標準作為實驗室測量項目的目標不確定度，將不利于實驗室持續改進并提高測量質量水平。雖然本實驗室鈉、鉀、氯和丙氨酸氨基轉移酶的測量不確定度大于TMU ①標準，但尿素與總膽紅素小于TMU ①標準，說明實驗室有潛力，可以根據測量項目的實際測量水平，依據臨床結果或生物變異參數確定目標不確定度，既能達到CNAS認可要求，又能促進實驗室測量質量不斷提高。而葡萄糖、糖化血紅蛋白和25 羥維生素D3 的測量不確定度雖然符合CNAS 認可要求，但大于TMU ①標準，不能滿足臨床診斷的要求，需繼續改進。TMU ② / TMU ③的標準值普遍大于TMU ①標準，尤其是基于技術先進水平標準的項目C-反應蛋白（TMU ③ 25.0 vs. TMU ① 3.76），主要原因可能是制訂標準的目的不同。作為國家質量標準或國家級EQAS 的質量性能規范，除了發揮監管功能，還應該引導全國檢驗質量持續不斷地改進提高，標準要與測量實際水平與時俱進、適時修訂，長期不變的低標準不利于提高我國整體檢驗水平。

5 結語

EQA 對于確保醫學實驗室可接受的分析質量至關重要。EQAS 的一個關鍵要素是為每個測量建立了APS，實驗室可以使用其APS 評估所獲得的測量結果與目標值的偏差程度。醫學實驗室測量項目有多種性能指標可供選擇，米蘭模型可以應用于EQAS 的APS 設置。基于不同的目的（監管、統計或臨床），不同的EQAS 所采用的標準和APS 會存在較大差異。檢驗醫學的最終目標是實現高質量的醫療決策，因此需要了解實驗室數據的質量對其在患者醫療中使用方式的影響。鑒于EQAS 無法為每種測量預期目標提供APS，因此，當實驗室的測量不確定度預期目標與特定EQAS 一般測量預期目標不一致時，應該根據實驗室測量預期目標尋求與此相應的APS 作為評價測量不確定度的目標不確定度。