测量精密度评价

1、测量精密度评价南通大学附属医院 景蓉蓉精密度性能是检测系统的根本分析性能之一，它也是其他方法学评价的根底，如果精密度差，其他性能评价实验那么无法进行。对临床实验室而言，一般样本只作单次测量便发出报告，这种情况下精密度性能更是至关重要。国家?医疗机构临床实验室管理方法?也要求临床实验室能够开展精密度的方法学评价；对参考实验室而言，精密度是测量不确定度评定的一个重要分量。因此，有必要了解和掌握测量精密度评价的相关知识。有关术语和定义1. 测量精密度测量精密度measurement precision简称精密度，指在规定条件下，对同一或类似被测对象重复测量所得示值或被测量的值间的一致程度。 精密度是

2、个抽象概念，只能将精密度描述为“高或“低，其反义概念“不精密度可用数量形式表示，如极差R、标准差s、方差s2或变异系数CV。所谓“规定条件可以是重复性条件、期间精密度条件或复现性条件，相对应的精密度为重复性、期间精密度和复现性。 2. 测量重复性测量重复性measurement repeatability简称重复性，指在重复性测量条件下的精密度。 重复性测量条件指相同测量程序、相同操作者、相同测量系统、相同操作条件和相同地点，在短时间内对同一被测对象重复测量的一组测量条件。 日常工作中将“一批内的测量条件视为“短时间内，因此重复性又常称为批内精密度。3. 期间测量精密度期间测量精密度inter

3、mediate measurement precision简称期间精密度，指一段时期内在期间精密度条件下的精密度，类似于日常工作中常说的“批间精密度。 期间精密度条件指相同测量程序、相同地点，在一个长时期内重复测量同一被测对象的一组测量条件。在这一段时间内可以对仪器进行重新校准或更换操作者等。 4. 测量复现性测量复现性measurement reproducibility简称复现性，指在复现性测量条件下的精密度。 复现性测量条件又称复现性条件，指不同地点、不同操作者、不同测量系统，对同一被测对象重复测量的一组测量条件。 在对精密度进行评价前应制定详细实验方案，哪些实验因素固定不变、哪些实验因

4、素需要变化及怎么变，都应明确规定，对实验条件如仪器、试剂的要求也应明确规定。二、精密度评价的方法1. 标准差和变异系数的计算首先进行实验设计，实验中所用的被测量标本，其适宜浓度一般与厂家声明的浓度水平或医学决定水平相关，通常选择低、中、高三个水平的标本。对批内或日内的精密度进行评价，一般在一批内或一天内重复测量2030次；对批间或日间的精密度进行评价，一般进行2030批次测量或2030日测量每日进行一次测量，直接计算s和CV即可获得精密度评价数据。如果连续测定数天、一天内或一批内重复测定数次，可同时计算批内精密度和批间精密度。有学者将批内和批间精密度的总和称为实验室的总精密度，或简称为室内精密

5、度。s和CV的计算公式如下：其中：s为标准差；为标本均数；n为独立检测标本的次数；xi为标本中各变量值，即每次测量结果。举例：某实验室用速率法对乳酸脱氢酶LDH连续测定15天，分析结果如表1所示。表1 连续15天的测量结果测量天数测量结果U/L1139.02139.13140.64141.15139.36140.97140.98141.0测量天数测量结果U/L9142.110139.311140.312141.613140.014142.115142.8计算得为140.67 U/L，那么不精密度为：U/L2. 单因素方差分析C51-A文件采用单因素方差分析进行精密度的评价，方差分析尤其适用于同

6、时分析批内和批间的不精密度。举例：某实验室用同一种分析方法对LDH连续测定5天，每天重复测量3次，测量及分析结果如表2和表3所示。表2 单因素方差分析评价精密度试验数据汇总表单位：U/L测量次数第1天第2天第3天第4天第5天合计1139.9140.3141.2140.5139.2701.12141.3140.3141.5140.1139.0702.23141.5140.6141.3140.6139.1703.1422.7421.2424.0421.2417.32106.459560.059136.559925.459136.658046.5295804.9表3 单因素方差分析结果差异源SSdf

7、MSFP-value批间8.542.12512.50.001批内1.7100.170总计10.214MS=SS/dfU/LU/LU/L其中：N为各组测量次数总和；ni为每天测量次数；SS为离均差平方和；MS为平均方差均方；df为自由度；s批内批内不精密度；s批间为批间不精密度，s总为室内不精密度。3. 根据CLSI的EP文件进行评价为了使精密度评价方法趋于标准，在实际工作中更易于操作，CLSI制定了有关精密度评价指南，如2022年出版的EP5-A2?定量测量方法的精密度性能评价?和2022年出版的EP15-A2?用户对精密度和正确度性能的验证试验?以及2002年出版的EP10-A3?临床实验室

8、定量检测方法的初步评价?。EP5-A2主要用于确认测量程序的精密度性能，当然也可用来验证厂家声明的精密度性能，EP15-A2仅用来验证实验室的精密度与厂家声明的是否一致。EP5-A2是目前评价测量方法精密度最全面和最具统计学效能的方法，可同时评价批内精密度、批间精密度和总精密度，但实验过程繁琐，统计方法复杂，在许多情况下实用性不强。EP15-A2方案实验过程简单，可在不同规模的实验室应用，既适用于仅用床旁检测POCT的诊所，又适用于拥有大型仪器设备的大学附属医院临床实验室，而且其提供的统计学计算方法简便，所得结论也足够严密。EP15-A2方案只需用5天数据即可进行精密度验证，易被大多数实验室所

9、接受。EP10-A3方案描述了一个同时进行线性、偏移、漂移、样本携带污染和精密度的初步评价程序。该指南最初应用于评价自动分析仪的性能，但也适用于试剂盒、手工操作程序货其他的体外诊断仪器的评价。三、结果判断1. 与厂家声明的批内不精密度和室内不精密度比拟如果根据实验数据得到的不精密度小于厂家声明的不精密度，那么说明厂家声明的不精密度通过验证。在EP5-A2和EP15-A2评价方案中都论及由实验数据所得到的不精密度与厂家声明的不精密度不符时，如何应用统计学方法进行判别。2. 与CLIA88推荐的允许总误差TEa比拟将计算得到的标准差或变异系数与CLIA88规定的TEa进行比拟，判断其不精密度是否可

10、接受。1批内精密度 CV或标准差应小于或等于TEa的1/4。2批间精密度 CV或标准差应小于或等于TEa的1/3。3. 根据美国ASTMCS94制定的TPI测试性能指标评价。TPIr=Lad/sr sr=r/2.8其中Lad为实验室测试方法的标准差；sr测试方法的标准差；r测试方法的重复性限。TPIr1.33符合要求；TPIr1.33TPIR=Lad/sR sR=R/2.8，R测试方法的复限性限。4. 与国家标准比拟最新版的中华人民共和国卫生行业标准WS/T 403-2022规定了临床生物化学检验常规工程分析质量标准，并于2022年8月1日实施。实验室测量方法的CV应小于推荐CV。5. 实验室

11、自定标准一些实验室根据自身的技术水平制定出适合自己的精密度要求，也有局部省临床检验中心根据本省的技术开展水平和经验自定CV标准，各省临检中心或各实验室自订的精密度要求应高于国家要求。EP10-A3方案按此标准进行评价。四、EP15-A2评价方案1. 实验步骤1每天分析1个批次、2个浓度，每个浓度重复测量3次，连续测量5天；2每天进行常规的质量控制工作；3如果某一批测量结果因为质量控制失败或操作困难而被拒绝，在找到原因并纠正后重新进行一批测量；4一般不在实验进行过程中校准检测系统，除非厂家说明其精密度数据来自各个校准时间段；5记录实验数据。2. 计算批内不精密度其中：sr为批内精密度；D为总天数

12、或总批数实验规定为5天；n为每批重复测量次数实验规定为3次；为每批每次的结果；为一批中所有结果的均值。3. 计算室内不精密度室内不精密度within-laboratory imprecision，代号为sl，实际上是实验室的总不精密度，是批内不精密度和批间不精密度的总和，先按下式算出批间不精密度sb：其中：为某批所有结果的均值；为所有结果的均值。计算室内不精密度：其中：sl为室内不精密度；n为每批重复测量次数实验室规定为3次。4. 实验的批内精密度与厂家声明的批内精密度比拟将由实验数据计算得到的批内不精密度与厂家声明的批内不精密度进行比拟，验证厂家试剂在本实验室的性能是否能到达所声明的批内不精

13、密度。厂家声明的批内不精密度用CVr表示，按下述公式转换为厂家声称的标准差：如果实验室获得的批内标准差sr小于厂家声明的标准差，那么该方法可以在临床应用。如果实验室获得的批内标准差大于厂家声明的，那么需进行统计学检验，判断差异有无统计学意义。判断是否有统计学意义的过程如下：1计算批内精密度的自由度 =Dn-1，其中：D为总天数实验规定为5天；n为每批重复测量次数实验规定为3次。2确定分布值C 分布值C与自由度和测试的浓度个数有关，可查C值表表4，也可通过计算机程序获得。对于推荐的5天实验、每批重复测量3次的自由度为10，在使用2个水平浓度时C值为20.48。表4 分布值表自由度浓度个数2343

14、9.3510.2410.86411.1412.0912.76512.8313.8414.54614.4515.5116.24716.0117.1217.88817.5318.6819.48919.0220.2121.031020.4821.7122.561121.9223.1824.061223.3424.6325.531324.7426.0626.981426.1227.4828.421527.4928.8829.841628.8530.2731.251730.1931.6432.641831.5333.0134.031932.8534.3635.402034.1735.7036.76213

15、5.4837.0438.112236.7838.3739.462338.0839.6840.792439.3641.0042.122540.6542.3043.353计算验证值 4批内精密度与验证值比拟 如果sr小于验证值，sr与厂家声明的批内精密度差异不显著，无统计学意义；如果sr大于验证值，应联系厂家请求技术支持。5. 实验的室内精密度与厂家声明的室内精密度比拟厂家声明的室内不精密度用CV表示，可按下述公式转换为厂家的标准差：如果实验数据计算得到的室内标准差小于厂家声明的，那么说明该方法可以在临床应用。如果实验数据计算得到的室内标准差大于厂家声明的，那么需进行统计学检验，判断差异有无统计学

16、意义。1计算室内精密度的自由度T 2确定分布值C 根据自由度T和测试浓度个数查C值表。3计算验证值 4室内精密度与验证值比拟 如果s小于验证值，说明s与厂家声明的批内精密度差异不显著，无统计学意义；如果s大于验证值，应联系厂家请求技术支持。五、EP15-A2评价方案应用举例某厂家提供的血糖测定试剂，试剂批号为MK243，试剂说明书上标称的为1.0 mg/dL、为2.0 mg/dL，按照EP15-A2方案进行实验设计，用浓度为140 mg/dL的混合血清进行测定，连续测定5天，每个浓度重复测量3次，实验结果及数据处理见表5。表5 已完成实验数据表mg/dL第1批第2批第3批第4批第5批日期2-2

17、02-212-222-232-24重复1x1140138143143142重复2x2140139144143143重复3x3140138144142141420415431428426140.00138.33143.67142.67142.00(x1-)0-0.33-0.670.330.00(x 1-)200.10890.44890.10890.0000 x 2-00.670.330.331.00(x 2-)200.44890.10890.10891.0000 x 3-0-0.330.33-0.67-1.00(x 3-)200.10890.10890.44891.000000.66670.66

18、670.66672.000000.33340.33340.33341.00001.333.002.341.340.67()21.76899.0005.47561.79560.44891. 计算总均值mg/dL2. 计算批内不精密度mg/dL3. 计算室内不精密度mg/dL4. 计算验证值=10，C=20.48mg/dLsr为0.632 mg/dL，小于1.0 mg/dL，也小于1.431 mg/dL，厂家声明的批内精密度通过验证。s1为2.21 mg/dL大于2.0 mg/dL，需进一步进行统计学检验。计算T：查表5-6 C=11.14=mg/dLs1为2.21，大于2.0 mg/dL，但小于

19、验证值3.16 mg/dL，那么厂家声明的批内精密度通过验证。六、EP5-A2评价方案要求每天分析2批、2个浓度，每个浓度重复测量2次，连续测量20天；每天进行常规的质量控制工作。1CLSI EP5-A2精密度评价方案中数据记录与计算，按下表记录实验数据。表6 方法精密度评价实验数据汇总表天数第1批第2批日均值结果1结果2均值1 结果1结果2均值2123181920 批内不精密度计算：其中：I：总的实验天数通常为20天；j：每天测定的批次一般为2批；：第i日第j批第1次的结果；：第i日第j批第2次的结果。 总不精密度计算：其中：I：总的实验天数；：第i日第1批运行结果的均值；：第i日第2批运行

20、结果的均值； 其中：I：总的实验天数；：第i日所有结果的均值；：所有结果的均值； 批间不精密度 日间不精密度总不精密度2结果判断 EP5-A2中将批内不精密度和总不精密度的结果与厂家性能要求比拟，采用2检验来判断是否可以接受。 批内不精密度比拟： 其中：实验室批内不精密度的平方；：厂商声明的批内不精密度平方；R：总的批数。所计算2需要与卡方值表比拟，只有低于表中数值，那么评价参数和性能要求无显著性差异，重复性声明可被接受。 总不精密度比拟： 其中，：实验室总不精密度的平方；：厂商声明的仪器标准差的平方，或医学决定标准差的平方；T：的自由度 ME=；MR=2A2；MD=4B2；将最接近计算值的整

21、数作为自由度的准确值。计算2小于95%计算值上限时，精密度性能可被接受。举例下面以某仪器检测血清葡萄糖为例，采用正常质控品，每天分2批检测，每批重复检测2次，共进行20天，经离群值检验后未发现离群值，其他统计结果见表7至表10。表7 已完成的实验记录表 浓度：高 操 工程：葡萄糖 试剂批号：AALot 87011仪器名称： 校准品批号：AALot 87011第1批第2批工作日日期结果1结果2均值1结果1结果2均值2日均值17/8242246244245246245.5244.7527/9243242242.5238238238240.2537/10247239243241240240.5241

22、.7547/11249241245250245247.5246.2557/14246242244243240241.5242.75675251247249246.7577/16241246243.5245247246244.7587/17245245245243245244244.597/18243239241244245244.5242.75107/21244246245247239243244117/22252251251.5247241244247.75127/23249248248.5251246248.5248.5137/242422402412512452

23、48244.5147/25246249247.5248240244245.75157/28247248247.5245246245.5246.5167/29240238239239242240.5239.75177/30241244242.5245248246.5244.5187/315244244244237242239.5241.75198/1241239240247245246243208/4247240243.5245242243.5243.51CLSI EP5-A2精密度评价方案中数据记录与计算：表8 已完成的实验记录表 第1批第2批工作日结果1-结果22结果1-结果22均值1-均值

24、22日均值-总均值211612.250.302521020.2515.602536416.256.0025464256.254.202551696.252.1025611620.256.502572546.250.30258041.000.09916112.252.1025104644.000.041113656.2512.602512125018.491343649.000.091496412.252.402515114.005.2916492.2519.8025179916.000.091802520.256.0025194436.001.44204990.000.49求和28934328

25、1.00103.95表9 已完成的实验记录表 精密度性能评价实验记录表SrB值=2.34A值ST=3.602按EP5-A2方案进行结果判断：表10 精密度评价实验与性能要求比拟结果批内精密度实验室的标准差Sr=2.81用户的浓度水平=葡萄糖/高值实验室的方差Sr 2=7.90性能要求的浓度水平=240mg/dL性能要求的标准差S=2.5自由度R=40性能要求的方差=6.25Sr 2R=50.56卡方值查卡方界值表=55.8不符合性能要求 eq oac(,)符合性能要求T值的计算总体标准差的自由度ME=7.90 MR=14.0450 MD=21.9024=64.76=65最接近的整数总的精密度实

26、验室的标准差ST=3.60用户的浓度水平=葡萄糖/高值实验室的方差ST 2=12.96性能要求的浓度水平=240mg/dL性能要求的标准差S=3.4自由度T=65性能要求的方差=11.56STT=72.65卡方值查卡方界值表=84.8不符合性能要求 eq oac(,)符合性能要求七、EP10-A2评价方案1. 实验步骤1每天分析1个批次、3个浓度与医学决定水平相关，连续测量5天；10个样本的测试顺序：中、高、低、中、低、低、高、高、中。2每天进行常规的质量控制工作；3记录实验数据。2. 原始数据记录 按表11-1 a-11-1 e记录原始实验数据表11-1a原始实验数据1天/1批检测序号水平检

27、测值低值中值高值0中51未记录1高92922低993中54544中56565低10106低997高92928高95959中5959统计量低值中值高值 和28169279均值9.356.393批内标准差0.582.521.73批内方差0.336.333.00表11-1b原始实验数据2天/2批检测序号水平检测值低值中值高值0中51未记录1高92922低993中54544中54545低996低887高91918高92929中5656统计量低值中值高值和26164275均值8.6754.791.7批内标准差0.581.150.58批内方差0.331.330.33表11-1c原始实验数据3天/3批检测序

28、号水平检测值低值中值高值0中51未记录1高93932低993中54544中54545低996低997高92928高96969中5958统计量低值中值高值和27166281均值9.055.393.7批内标准差0.002.312.08批内方差0.005.344.33表11-1d原始实验数据4天/4批检测序号水平检测值低值中值高值0中51未记录1高90902低993中54544中55555低996低997高92928高94949中5252统计量低值中值高值和27161276均值9.053.792.0批内标准差0.001.532.00批内方差0.002.344.00表11-1e原始实验数据5天/5批检测序号水平检测值低值中值高值0中52未记录1高92922低993中52524中55555低996低997高92928高94949中5353统计量低值中值高值和27160278均值9.053.392.7批内标准差0.001.531.15批内方差0.002.341