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关于临床检验结果使用“不确定度”的几点思考

来源:检验医学网    阅读:

    北京航天总医院     陈宝荣

       近日,关于临床检验结果中是否使用“不确定度”的讨论很多,各位专家、前辈各抒己见,我深为他们活跃的学术思想和严谨的治学精神感动。看完各位专家的文章后个人有些许想法,和大家一起讨论。

1.“不确定度”是客观存在的。

       “误差”是目前检验界广泛接受与使用的表示测量结果与真值差值的一个概念,它分为系统误差与随机误差。系统误差(偏倚)是指无限次测量均值与真值间的差值,随机误差是指单次测量与无限次测量均值间的差值。误差通常指总误差,是单次测量与真值的差值。它可用于修正测量结果。
       “不确定度”与“误差”一样都是反映测量过程中测量结果变异现象的参数,但含义和评定方法各不相同。“不确定度”表达的是测量结果的变异范围,不确定度不包含误差理论中系统误差(偏倚)的成分,因此要评定不确定度一定是在系统误差已完全消除的情况下才能进行。不确定度表示的是测量值的变异区间,在一定意义上代表溯源质量,因此不能用于修正测量结果。这是不确定度与误差的最大区别。比如就像我们打靶一样,我们的目标永远都是十环的位置,但无论我们怎么努力都无法保证每次都打到十环的位置,但通过各种控制方法可以使我们始终打在一个相对稳定的环数范围内,这个相对稳定的环数范围与十环的差值的变异区间就像我们测量中的不确定度,即使你再努力,也无法使它变为0,它会永远存在。因此说不确定度是客观存在的。

2.测量的不确定度评定引入校准实验室是必然的。

       校准实验室的核心工作是建立定量测量参考系统,解决量值溯源问题。溯源与测量的不确定度评定是一对密不可分的定量测量特性。为了获得准确的测量结果,就要对每一测量环节进行细致的研究,发现并找出影响这一环节准确测量的关键因素,通过一系列方法量化每一关键因素对测量产生的影响。依据GUM和QUAM理论建立测量的不确定度评定方法。因此不确定度评定对提高测量质量具有重要价值。
       自2005年我院成立校准实验室后开始致力于临床化学测量参考方法的研究,先后建立了6项临床酶学和部分小分子代谢物的一级参考测量方法,并自06年起参加国际参考实验室室间质量评价。在参加国际参考实验室室间质量评价活动中,回报结果包含两部分内容:均值和测量的不确定度。由于以前未曾接触过“不确定度”一词,刚开始感觉这个术语比较拗口,理解困难,评价更难,为此也曾购买多本有关测量不确定度评价书籍,并请教统计学专家,还邀请杨振华教授和陈文祥教授专门进行专题讲解,并尝试进行参考方法测量的不确定度评定,但仍感觉有一定难度。

       为了有效解决参考方法测量不确定度评价问题,2007年卫生部临检中心曾组织国内酶学参考实验室召开参考方法测量的不确定度评定研讨会,专门讨论参考方法测量的不确定度的评定问题,会上各位代表还分别介绍了本单位参考方法测量的不确定度评价方案。看来各单位对测量的不确定度评价具体方法仍存在一定差异,有些实验室采用2倍不精密度做为不确定度,也有实验室采用不精密度预估方法评定。评定方法各不相同。但不管怎么讲,中国临床酶学参考实验室都在评定测量的不确定度,且在2008年RELA活动中报告的测量的不确定度差异不大。见图1(摘自德国酶学专家Schumann教授讲课材料)。

       从2007年各实验室汇报的测量的不确定度计算方法和德国酶学专家Schumann教授讲课材料中还发现国内酶学参考实验室忽略了不同批号试剂引起的测量的不确定度(见图2、图3)。

       说明中国临床酶学参考实验室虽然已开始评定测量的不确定度,但仍需不断学习不确定度相关知识,建立与完善测量的不确定度评定方法。如有可能应考虑尽快建立单一校准实验室测量的不确定度评定导则。

3.“不确定度”是否应进入临床检验实验室?

       “不确定度”一词最早出现于上世纪50年代,经过多年的发展,已逐步得到各行业特别是计量学领域的广泛认可。针对不同测量领域还形成了GUM、QUAM等一些指南文件,我国刘智敏等专家作为国际不确定度工作组成员也撰写了多部有关测量不确定度评定的论著。我国计量领域已广泛接受并使用不确定度。在检验医学领域涉及参考方法测量的校准实验室已经接受并在使用与逐步完善测量的不确定度的评定,但临床实验室目前普遍未接受用不确定度来表述测量质量的思想。造成这种现状的原因很多,有主观的、也有客观的原因。主观上人们已普遍使用误差理论多年,熟悉并有丰富的经验评定测量变异。客观上用于评定临床实验室测量的不确定度的最关键因素之一校准品的不确定度无法获得。因此要在临床实验室评定测量的不确定度尚需解决一些问题,比如校准品的溯源问题等才能实现测量不确定度的评定。
       由于科技的快速发展,全球一体化进程明显加快,作为评定实验室测量能力的重要标志——实验室认可已被社会广泛接受,如针对医学实验室的ISO15189认可,针对校准/检测实验室的ISO17025、ISO15195认可,不确定度评定作为实验室认可的具体要求已明确列出。比如在ISO15189(2003)(CNAS-CL02)的5.6.2中提出:适用且可能时,实验室应确定检验结果的不确定度。并明确指出应考虑所有重要的不确定度分量。不确定度来源可包括采样、样品制备、样品部分的选择、校准品、参考物质、加入量、所用设备、环境条件、样品状态和操作人员的变更。在ISO17025:2005(CNAS-CL01)的5.4.6测量不确定度的评定中提出:校准实验室或进行自校准的检测实验室,对所有的校准和各种校准类型都应具有并应用评定不确定度的程序;检测实验室应具有评定测量不确定度的程序。某些情况下,检测方法的性质会妨碍对测量不确定度进行严密的计量学和统计学上的有效计算。这种情况下,实验室至少应努力找出不确定度的所有分量且做出合理评定,并确保结果的报告方式不会对不确定度造成错觉。合理的评定应依据对方法特性的理解和测量范围,并利用诸如过去的经验和确认的数据;在评定测量不确定度时,对给定条件下的所有重要不确定度分量,均应采用适当的分析方法加以考虑。
       另外,在ISO的一些指南文件中也提出不确定度的问题。如ISO17511的5.16提出:用户需要、制造商也具备时,制造商应向专业用户提供校准品和正确度控制品赋值的不确定度。还应提供产品校准品替换性资料,指校准品对于为产品校准品赋值的测量程序和使用该校准品的常规测量程序的替换性。
       由于近年检验医学领域参考测量体系的建立,部分重要临床检验项目由生产厂商提供校准品溯源性与校准品赋值的不确定度已经可以实现,因此在临床实验室评定测量的不确定度的基础条件已具备。虽然在不确定度评定过程中可能还会遇到各种各样的困难,比如如何识别并去除测量过程中的系统变异、如何证实测量过程已不存在系统变异、被测量的定义、测定步骤的划分、测量过程标准化、重要不确定度分量的确定,计算模型的建立、不确定度计算方法等,但事实是每一困难得到解决的过程,也是我们对测量认识不断加深、测量过程不断优化、测量质量不断提高的过程。我相信通过各方努力在不久的将来在临床实验室评定测量的不确定度将成为检验技术人员的一项基本技能,也将是临床实验室追求高质量测量结果的一条重要途径。

4.“不确定度”在临床实验室使用中的困难。

       按ISO15189要求,临床检验实验室在评定不确定度时,应考虑分析前、中、后。目前,我个人认为目前可能只能解决测量的不确定度评定问题。对分析前、分析后的不确定度实验室难于评定。
       在对测量过程进行不确定度评价的诸多因素中,最简单的是采用不精密度的方法评定测量不确定度,操作过程中引起的不确定度来源也能判断。例如针对校准这一测量环节,影响因素包括校准品的复溶方式、校准次数、校准值的确定等,每一环节都会引起不同的不确定度。例如2009年,北京10家大型实验室采用严格规定的相同方法在组成的10种不同的自动化测量系统中对ALT进行校准,各检测系统的校准变异从0.14%-1.42%。有些项目的自动化测量系统的校准变异甚至达到4.95%。在常规使用的自动化测量系统中,校准环节很简单,人为干预的因素也不多,但实验结果表明的校准变异令人惊讶。这说明在我们已认知的影响校准因素之外,还存在其他影响因素。再以校准品的复溶方式为例,不同的复溶方式引起的不确定度不同。采用称重法复溶的不确定度明显低于容量法。在同样选择采用容量法对校准品进行复溶时,采用不同等级的移液器、移液器是否经严格校准、移液次数、复溶时是否考虑水的温度、复溶时的实验室条件、复溶时间、混匀方式等这些因素都会对校准不确定度产生影响。再如校准次数:是选择一次校准还是多次校准,若选择一次校准,可接受的校准条件如何确定?如何解决校准变异问题?若选择多次校准,校准次数定多少更合适?最终用于测量时使用的校准值怎么确定?在上述二种校准方式下是否还应考虑如何解决校准品由于各种原因引起的瓶间差的问题?这些都是需要认真考虑与研究的问题。

       我们知道,临床检验涉及的测量领域广泛、测量物质复杂、测量原理与方法众多、测量量的概念与定义不同、溯源方式不同,因此,在临床检验分析测量过程中,会遇到各种各样的问题,而且这些问题时时存在,是否引起我们的重视是逐步缩小这些问题对分析测量产生影响的核心,完全解决这些问题对分析测量产生的影响是难以实现的理想,但逐步缩小并能正确评定是完全可以实现的。
       国外发达国家检测实验室往往通过国际或国家参考物质来判断自己实验室的测量偏差,评定测量的不确定度。我室正在尝试此事。但此工作必须注意要使用有互通性的物质作标准,否则会引起错误的结果。当然最简单的方法是厂家要保证其产品校准品的溯源符合ISO17511的要求,并有能力对自己的产品校准品进行赋值,能正确评定赋值的不确定度。对检验科而言,这是最方便的。但如厂家不能做到上述要求,检验科应要求厂家提供如下信息:
       (1)溯源来源:例如有些厂家指出ALT是溯源至ERM/AD454标准物质,这种说法是错误的,因为从理论上讲酶学项目应溯源至参考方法而不是参考物质,ERM参考物质本身不具有互通性,这已经是被实验证实的现状。因此说酶学检验项目溯源至ERM标准物质是不对的。(2)校准品赋值的不确定度:如有些厂家的产品校准品的不确定度很大(对于近400u/L的LDH校准品,厂商给定的不确定度为16u/L),很难用于临床检验科。有的厂家给定的不确定度过小(如近100u/L的GGT校准品,厂商提供的不确定度为1.3u/L),已低于上级校准品的不确定度,从溯源理论上讲,这也是完全错误的。因此检验科应有能力判断厂家提供的校准品的不确定度是否合适,必要时要与厂家商讨。
       文献指出,GUM对不确定度的评定方法是自下而上的测量,特别适合物理测量。而QUAM介绍的不确定度的评定方法是针对自上往下的测量,应该说对化学测量更适合。针对临床实验室而言,太过繁琐。检验科主要测量的不确定度分量来源于误差理论,本人原则上同意澳大利亚G.H.White,I. FarRance在AACB上发表的测量的不确定度的计算方法:即如果测量结果来源于多个实际测量,最终结果的测量不确定度要通过合成各个不确定度分量来计算。例如:对于大多数临床生化项目定量测量而言,不确定度有二个主要来源:其一:与用于常规方法的校准品中被测量的数值有关,此不确定度应由校准品供应商提供。其二:与检测结果数值的随机误差相关,即我们常说的不精密度。有专家建议使用至少6个月的IQC数据计算日常不精密度。临床实验室测量的不确定度计算公式为:

       由于各实验项目测量过程并不完全相同,因此各实验室应根据本实验室的实验过程建立符合实际的测量的不确定度的计算公式。例如:对于酶学催化活性测量而言,通常包含多个测量步骤,大量实验结果表明试剂质量、校准品复溶、校准、测量四个环节是对测量的不确定度影响最大的分量,在进行不确定度计算时应重点考虑。但对于一般小分子代谢物的测量实验来说,可能只有校准和测量才是对测量的不确定度影响最大的分量,因此要根据每个实验的被测量和测量过程建立测量的不确定度计算公式。
       对溯源引起的偏倚以及与偏倚相关联的因素引起的测量的不确定度的计算可以通过下列公式进行计算:

       建议偏倚引起的测量的不确定度由实验室自行计算。同时应注意 使用校准品的适宜性。

5. 关于临床检验结果是否现在就需同时报告测量的不确定度问题。

       若临床客户有要求,临床实验室根据现有技术水平和能力应能够报告检验结果测量的不确定度。但应注意测量的不确定度是与某一特定报告数值相关联的参数,不是与测量方法有关。这是不确定度的错误概念。在不同测量数值时,它的绝对不确定度和相对不确定度很难恒定,例如:血糖测定结果报告为5.0±0.1mmol/L,但对于浓度为8.0mmol/L和3.0mmol/L的血糖测量结果时,测量的不确定度并不都是0.1mmol/L,整个测量范围的不确定度不可能也不会完全一致。因此,要根据检验项目,划定测量范围,再进行测量的不确定度计算可能更合适。目前,对临床实验室而言,要报告每个测量值的测量的不确定度仍有相当难度。

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