对自动分析仪“样本携带污染率”测试方法的探讨(杂志)

1、标准检测 Standard and Testing在测试评价自动分析仪的性能中,有一项重要的技术指标就是“样本携带污染率” 。我公司 最近在起草几个自动分析仪器的企业标准时,对 “样本携带污染率”采用什么方法测试、使用什么 现将我们探讨的结果发表,抛砖引玉,请各位专 家、学者和同行给予指导。对自动分析仪 “ 样本携带污染率 ” 测 试方法的探讨刘彤 戴长生 张少波 孙旭东 上海润达医疗科技股份有限公司 (上海 201106内容提要:本 文对自动分析仪的 “样本携带污染率”的测试方法和计算公式进行了分析,证明样本携带污染率 K, 是自动分析仪内部上一个样本的残留量相对于下一个样本的输入量加上一个

2、样本的残留量的总体积比,提出了使用“样本携带污染率”计算公式修正测试值的见解。分析了在测试方法上自动分析仪的随机误差对“样本携带污染率”测试值的影响,建议采用多次测试的均值,避免仪器随机误差对测试结果的影响。关 键 词:“样本携带污染率” 使用公式修正测试数据 随机偏差Investigation the Automatic Analyzer Test Method of“Sample Carryover Rate”LIU Tong DAI Chang-sheng ZHANG Shao-buo SUN Xu-dong Shanghai Ruhda Medical Technology Co.Lt

3、d (Shanhai 201106Abstract: In this paper, analyses the test methods and formula of the sample carryover rate, tested by an automatic analyzer. Through this,proved that the sample carryover rate K is a volume ration, the sample residues relative to the total volume of the next sample inputand the pre

4、vious sample resides. Proposed the use of “sample carryover rate” formula fix the value of the test result. Analyze of thetest methods of random errors affect on the “sample carryover rate”, the mean of several sample tests result recommended to avoidrandom deviation on the test results.Key words: s

5、ample carryover rate, formula fix result, random deviatio1. 某分析仪 “ 样本携带污染率 ” 测试方法连续测定正常浓度血液样本(某物资含量应在 4.0%6%范围内 4次,结果记为(a 1 、 a 2、a 3 、 a4后,立即 连续测定高值血液样本(某物资含量应 12.0% 4次(b1、 b2、 b3、 b4,再连续测定原正常浓度血液样本 1次(a5、 ,根据公 式计算样本携带污染率 K (% 。文章编号 :1006-6586(201302-0049-07 中图分类号 :R446 文献标识码 :A收稿日期 : 2012-10-29. 4

6、9 China Medical Device Information |中国医疗器械信息标准检测 Standard and Testing提出的计算公式有三个 : 公式 :(1 公式 :(2 式 :(3公式中, (a2、 a3、 a4和(b2、 b3、 b4求均 值是为了排除仪器测试时产生的随机误差。2. “ 样本携带污染率 ” 的计算公式3. 样本携带污染率 K 的计算公式的分析从公式 1 来看,计算出来的 “样本携带污染 率” ,实际上是“测量高值样本后再测试低值样本, 测试值的相对偏差” ,没有考虑“高值样本与低值 样本的差值” ,从多次试验的结果来看,计算出来 的值与前后两个样本含量的

7、差值关系很大,如果 两个样本的差值小,样本携带污染率 K 就比较小, 反之, K 就比较大。 K 不是一个常数。不利于对 一个仪器做出有统一标准的评价,如果要做出有 统一标准的评价,必须指定高值样本和低值样本 的值,但这样,在实验时不易得到指定值的样本, 必须先测试样本的值后,再配制出指定值的样本, 使测试工作变得很复杂。从公式 2 来看 , 分母采用高值的平均值,考 虑了高值样本的影响,但并没有考虑二者的差 值,计算出来的值也不是一个常数,由于应用不 多,我们这里就不深入讨论。“自动分析仪的携带污染”的论文,对自动分析仪 的“样本携带污染率”进行了科学的分析,并推 荐了测试方法和计算公式,他

8、提出来的测试方法 和公式是 :对同一个高浓度的分析物测试 2次,结果记为 a 1 和 a2; 接着对同一个低浓度的分析物测试 2次, 结果记为 b 1 和 b2, 携带污染 (k的计算公式为:公式 (4在这个公式中,假定测试值是没有仪器测试 的随机误差的。之后这个计算公式被众多著名实验室应用, 并在许多标准中应用,如 : YY/T 0014-2005半 自动生化分析仪 、 YY-T 0653-2008 血液分析仪等,为了排除仪器测试的随机误差, a 2 和 b 2都采用测试值的均值。 4. 对公式 (4 进行数学分析我们通过如下运算,发现了公式 4中计算出来的 K 值的具体含义。设,某仪器的测

9、试目的是检测血液中 H 物质的含量百分比。设,第一个样本 a , H 物质的含量值为 Ca%,第二个样本 b , H 物质的含量值为 C b %,自动仪器测试一个样本 a 后,经过清洗,该样本在整个 对测试结果有影响的部位残留物体积与第二个样本混合后的总体积之比为 Va,总体积为 1,下一个样本 b 在混合后的总体积中占比为(1- Va; 一般自动化分析仪器中分析一个样本 a 后, 经过冲洗,再分析下一个样本 b 两次, b 样本的.50中国医疗器械信息 |China Medical Device Information标准检测 Standard and Testing 第一次测试值会受到上一

10、个样本的残留影响,但第二次测试值的残留影响可以忽略不计,则 :a 2 =Ca% , b 2=C b %设,第二个样本 b 与第一个样本 a 的残留物 混合后的值为 Cab %,则 :b 1 =Cab %=Ca%* Va+ Cb%*(1- V a b 1 = Ca%*Va+ Cb%*(1-Va公式 (5按公式 4 求出“样本携带污染率 K”把 a 2 、 b2和公式 5代入公式 4: 分子和分母都乘以 100合并同类项得提取公因式后约分后 K = Va化成百分数 :K = Va*100%由此可得出,根据该公式 4 求出来的样本携 带污染率 K , 是自动分析仪内部上一个样本的残 留量相对于下一个

11、样本的输入量加上一个样本的 残留量的总体积比。上述公式运算,排除了自动分析仪测试产生 的随机偏差,结果是准确可靠的。显然,影响“样本携带污染率 K ”的因数主 要是清洗条件,清洗剂的清洗能力、用量、清洗 次数、清洗温度、搅拌条件等,在自动分析仪中, 清洗条件恒定不变的情况下, “ 样本携带污染率 K” 是一个不随样本含量和相邻两个样本含量差值的 影响的一个常数。我们认为用这个值来评价自动 分析仪器的样本携带污染率是最合适的。在自动化的分析仪器,要将“样本携带污染 率 K ”降低到一个非常低的值, 只要多用一些试剂, 多冲洗几次,是不难做到的。但分析仪的制造商 必须兼顾单个分析样本的时间,即仪器

12、分析效率, 尽量减少清洗分析仪所需的试剂消耗等,一般都 是将其控制在一个可接受的性价比范围内。5. 根据第二个样本测试值求出第二个样本的真值 如果已知第一个样本 a 和第二个样本 b 的真值和仪器的样本携带污染率 K ,可以计算出第二个样本 b 的测试值,也可以根据样本 b 的测试值求出样本 b 的真值。用公式 4 公式 (6如果在具有计算机软件的自动分析仪上,利 用公式 6 去修正测试值,用修正值报告结果,理 论上可使“样本携带污染”带来的相对偏差为零。实际应用时,测试 b 1 ,本身有随机偏差, a 2也有随机偏差,由于 K 值一般小于 2%,如果测 试随机偏差的最大值是 5%,我们来计算

13、 a 2带来 的最大随机偏差 := 0.00102040 0.102%可见,由 a2带来的随机偏差为 0.102%,与测试随机偏差的最大值是 5%相比, 可以忽略不计。因此,对于自动化分析仪器的制造商而言,在进一步提高清洗效果时间太长影响分析效率或成本太高的情况下,使用公式(6去修正测试数据,是降低“样本携带污染率”的一个办法。理论上,只要 K 值精确,仪器测试的线性很好,使用公式(6可以准确的校准由“样本携带. 51 China Medical Device Information |中国医疗器械信息标准检测 Standard and Testing污染率”带来的误差。但是,由于自动化分析仪

14、 分辨率不足或线性不太好时,在自动化分析仪中 对于前后两个样本差值特别大的情况下,使用公 式得到的值与样本真值可能会有一些偏差,但比 校正前的数据准确度仍会有很大的提高。由于不同的仪器的线性范围和线性特征不同, 如果通过多次实验,在公式(6的基础上,求出 能符合该仪器的校正函数,可使校正值更准确。 对于自动化分析仪器的使用者而言,为了使 测试值更准确,在知道测试仪器的样本携带污染 率 K 的情况下,也可以用 Excel 建立表格,把测 试值导入表格中,使用公式(6计算出测试的修 正值,在批量测试中,当前后两个样本含量差距 较大时,有积极的意义。6. 样本携带污染率的数学分析表根据上述分析,我们

15、可以根据公式 (5 求出 被测试样本经过自动分析仪的携带污染后的测试 值,下面我们按以下规律用 Excel建立表格 : a 设 :仪器内部样本残留量占混合样本的比 例为 1.5%、 2.0%;b 将样本真值 0.30 7.00(RBC 单位 :1012/ L 之间取一些代表性的值填入表中 ;c 按公式(5 Cb%=( Cab%- Ca%* V a/(1- V a 计算经过携带污染后的理论值(即前一个样本残 留量与后一个样本吸取量混合后的理论值 ;d 求出绝对偏差 ;e 按公式 (b1-b2/b2计算相对偏差 ;f 按公式(3以混合后的理论值作为 b 1 ,真 值分别为 a2、 b2, 计算 “

16、样本携带污染率” K=(b 1 -b 2 /.52中国医疗器械信息 |China Medical Device Information标准检测 Standard and Testing(a 2 -b2;g 按公式(6求出样本修正后的值 ;h 计算修正后的“样本携带污染率” K ;i 为了使数据精确,样本真值采用了 4位小数,混合后理论值采用了 6位小数。由表 1可见 :a 前一个样本与后一个样本的差值越大,相 对偏差也越大(见 1、 2、 3和 13、 14、 15 行内的值 , 当二者相等时,相对偏差为零(见 10、 11和 22、 23 行内的值 。b 前一个样本比第二个样本值高时,相对偏

17、 差是正值,前一个样本比第二个样本值低时,相 对偏差是负值。 (见 1、 2、 3和 13、 14、 15 行内 的值c 前一个样本对后一个样本的污染, “高值样 本对低值样本的污染率 K ”与“低值样本对高值 样本的污染率 K ”都是一样的(见 1、 2、 3和 13、 14、 15 行内的值 。d 前一个样本比第二个样本值高时,两者差 值很大时,相对偏差大,当相同的两个样本改变 测试顺序时,绝对偏差的绝对值相等,因计算相 对偏差采用的分母不一样,所以相对偏差小,并 且相对偏差是负值(见表一见 1、 2、 3和 13、 14、 15 行内的值 。e 前一个样本对后一个样本的污染率,不管 高值

18、、低值和两者之间的差值大小,计算出来的 K 值是一样的。 K 值与仪器内部样本残留量占混 合样本的比例相等。f 当前后两个样本相等时,但是,因为此时 分子和分母都为零,计算会出错。所以,表内有 几个数据采用 4位小数, 并使其值相差 0.0001 (见 10、 11和 22、 23行内的值计算出来的 K 值也 是一样的。g 根据前一个样本的真值和第二个样本的测 试值,使用公式(6可求出第二个样本的真值, 理论上可使报告值的相对偏差和样本携带污染率 为零。因此,在自动化分析仪中,当进一步降低样 本携带污染率 K 的成本太高时,可以考虑使用数 学公式(6 ,将测试值换算出该样本的真值。尤 其是前面

19、样本某物资含量高于其后的样本数倍时, 修正后的数值准确度大大提高。7. 测试 “ 样本携带污染率 ” 必须排除自动分析仪的随机偏差 很多标准和规范给出的求样本携带污染率 K的方法都是 :连续测定正常浓度血液样本(某物资含量应在 4.0%6%范围内 4次,结果记为(a 1 、 a 2、a 3 、 a4后,立即 连续测定高值血液样本(某物资含量应 12.0% 4次(b 1 、 b2、 b3、 b4,再连续测定原正常浓度血液样本 1次(a5,根据公式 计算样本携带污染率。然后利用公式(3计算 K我们知道,任何检验仪器,都存在着测试随 机偏差,而医疗检测仪器测试的随机偏差还比较 大,正常情况下,测试值

20、是可能出现正偏差和负偏 差。上述方法中, a5只测一次,而其他值都取 3次 测试值的均值,这样就可能出现一些不正确的结果。 我们使用某自动分析仪做重复性实验,用同 一个样本连续测 21次,第一次测的数据不用,其 余 20 个数据如表二,我们用这一组数据来分析计方差 , 0.07522, 平均值 , 4.626, CV值, 1.63%. 53 China Medical Device Information |中国医疗器械信息标准检测 Standard and Testing 算 K 的几种可能性。 该 自 动 分 析 仪 的 行 业 标 准 CV 值 的 要 求 是 3.0%，该组数据的 CV

21、 值为 1.63%，是一组随 机偏差比较小的数据。 设样本 b 的平均值为 7.00，在实际测试过程 中，会有很多种排列组合，这里，我们考虑极限 值的组合情况，可能会有如下排列和组合，我们 将其数值填入表（3） ： 1 第一种极限情况，最大值与最小值，设 a5 是表（2）中选取最大的数，a2、a3、a4 取表（2） 2 第二种极限情况，最小值与最大值，设 a5 中最大的连续三个数，来计算 K，如表（3）2 行。 3 最大值与最大值，选择表（2）内都偏大 的一组数据，如表（3）3 行。 4 最小值与最小值，选择表（2）内都偏小 的一组数据，如表（3）4 行。 5 最大值与中间值，选择表（2）内最

22、大值 与接近于平均值的一组数据，如表（3）第 5 行。 6 中间值与中间值，选择表（2）内都接近 于平均值的一组数据，如表（3）第 6 行。 7 中间值与最大值，选择表（2）内中间值 与最大值的一组数据，如表（3）第 7 行。 和相对偏差就有如此大的差异。 高值样本对低值样本产生的样本携带污染率 和的相对偏差应该为正值，但在第二种假设情况 下，高值样本对低值样本竟产生了负的样本携带 污染率和负的相对偏差。这在理论上是说不通的。 按这种测试方法，对自动分析仪做样本携带 污染率测试，可能随机偏差的测试值掩盖了仪器 本身的“样本携带污染率”的概率很高，得出的 结果难以对自动分析仪做出正确的评价。 因此，要正确测试自动分析仪器的样本携带 中最小的连续三个数，来计算 K，如表（3）1 行。 污染率，必须排除仪器的随机偏差，我们认为， 计算“样本携带污染率”K 值，所有运算的测试 是表（2）中选取最小的数，a2、a3、a4 取表（2） 值都必须采用均值。 我们建议的测试方法为 ： 使用低值和高值的样本进行测试，高值样本 和低值样本的差值应足够大，并在仪器分辨率比 较灵敏的范围， （根据测试仪器和测试样本的不 同，在产品标准或检验规范中，可以对样本的取