实验室质量控制培训教材

1本资料来源2实验室质量控制浙江省疾病预防控制中心陆德胜二零零八年九月

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今天我们主要讨论

（一）实验室质量控制（二）质量控制评价4实验室检验工作中样品分析测定过程比较复杂，误差来源多，分析工作的质量保证尤为重要。实验室质量控制包括①样品采集、运输、贮存②仪器设备的正常使用、维护③试剂等消耗型材料的控制④环境条件的控制⑤人员培训⑥方法的确认⑦数据的处理，原始记录的规范化⑧报告的出具、签发等等。因此要获得合格产品的检验报告，必需有质量保证。质量保证的任务是将分析误差减小到预期水平控制好分析工作质量。质量保证包括1)质量控制；2)质量评价。

5质量控制的产生和发展在上世纪二十年代初，贝尔电话公司实验室休哈特（W.A.Shewhart）博士首先提出了质量控制图，并用于工业生产过程中，用来控制产品质量，当时他发表了专著－统计质量控制。五十年代莱维（Levty）等人将质量控制图引用到医学检验中，六十年代英美等国发展较快，相继在全国建立统一的质量管理机构,如美国的国家标准局（NBS）于1974年在日本东京召开第一次质控国际研讨会，1976年WHO在西太平洋地区进行质控培训。我国从1978年派员参加国际质控培训。从此，实验室质量控制有了新的发展，计量认证，实验室认可，能力比等等，层出不穷。6实验室质量控制的定义定义：质量控制:使测量质量达到预期要求所采取的作业技术和活动，以监督该过程并消除其中各环节的不满意因素，减少误差，获得经济和社会效益。质量要求：对需要的表达或将表达转换为对某一实体的特性进行定性定量的规定要求。

7实验室质量控制的内容内容：1.实验室质量管理体系建立

2.实验人员的培训和能力提高

3.测定方法的选择和评价

4.制定和执行分析全过程质量控制的具体措施81.实验室质量管理体系建立根据GB/T15481-2000等同采用

ISO/IEC17025《测试和校准实验室能力的通用要求》，实验室应建立有效的质量体系（组织结构和标准化程序），建立完整的质量体系文件（称为文件化质量体系）。诸如质量手册、程序性文件、作业指导书和规章制度、记录表格等。包括①②组织和人员③设施和环境④设备和标准物质,⑤测量溯源性校准⑥检验方法⑦记录和报告⑧外部供给等各方面可进行有效性运转的质量文件。

91.实验室质量管理体系除有一整套组织机构和文件化的质量管理体系外，还需要有行之有效的措施，包括：对质量控制进行评价：对质量控制进行审核对质量控制进行监督102.实验人员员的培训和能能力提高实验人员的业业务素质和技技术水平直接接影响分析工工作的质量，，除持证上岗岗这一基本条条件外，还应应定期对实验验人员进行有有针对性的技技术培训和业业务考核，并并使该项制度度真正得以长长期实施。113.测定方法法的选择和评评价选择准确可靠靠的测定方法法是分析工作作质量控制的的重要保障。。测定方法：：①首选国家家标准方法或或部门规定的的标准方法②②实验室自行行设计、制定的方法③③实验室采用用的非标准方方法④超出预预定范围使用用的标准方法法⑤经扩充和和更改的标准准方法。所有选择的方方法应简便易易行，精密度度高、准确度度好、灵敏度度、检测限能能满足测量工工作的需要。。并对所选的的方法进行评评价。12评价检验方方法的指标标有：准确度精密度检出限工作曲线的的线性范围围和灵敏度度去除干扰的的能力。13（1）准确度的定定义分析结果(单次测定值值或均值)与假定的或或公认的真真值之间符符合程度的的度量。测测定值X与真值A之间的差异异。准确度是反反映测定方方法系统误误差和随机机误差的综综合指标，，它决定测测定方法的的可靠性。。14准确确度度表表示示方方法法：：用绝绝对对误误差差和和相相对对误误差差、、回回收收率率表表示示绝对对误误差差=测测定定值值－－真真值值绝对误差差相对误差差＝×100%真值X1:测定值X1-X0X0:本底值回收率（（％）=×100％m：标准加入入值m15当测量值值大小相相近时，，通常用用绝对误误差、相相对误差差来比较较或反映映测量准准确度。。如：标准准值10.０mg/kg，实测值值10.２mg/kg，其绝对对误差0.2mg/kg；相对误差差2%标准值100.０mg/kg实测值为为100.２mg/kg，其绝对对误差0.2mg/kg；相对误差差0.2%。16评价准确确度常用用的方法法1)用用标准参参考物质质评价：：根据待待测样品品性质,选择与样样品基体体、化学学组成与与物理形形态、浓浓度水平平、准确确度水平平相同或或相近的的标准参参考物质质（如灌灌木叶粉粉、奶粉粉、牛肝肝粉、冻冻干血清清等），，与样品品在相同同条件下下进行测测定，如如果标准准参考物物质的测测定结果果与证书书上的标标准值一一致，表表明分析析方法与与测定过过程的准准确度令令人满意意，样品品分析结结果准确确、可靠靠，方法法可行。。172)加标标回收率率评价：：向样品中中加入不不同水平平已知量量待测标标准物质质（如铅铅、铜、、锌、农农药等））－加标标样品，，同时测测定样品品和加标标样品，，计算加加标回收收率。加标回收收率有三三种：A.绝对回收收率：提提取物中中加标样样后的测测定值与与标样未未经任何何处理的的测定值值的百分分比。（（用于考考察基质质的影响响）。B.相对回收收率：标标样加入入到样品品中处理理后的测测定值与与空白样样品提取取物中加加入标样样后测定定值的百百分比。。C.提取回收收率：标标样加入入样品中中提取后后的测定定值与标标样未经经任何处处理的测测定值的的百分比比。18加标回回收率率评价价通常我我们用用提取取回收收率考考察方方法回回收率率，也也有人人建议议用相相对回回收率率，同同时用用绝对对回收收率考考察基基底的的影响响。加标回回收率率的要要求一一般为为85－120％。。含量量在mg/kg时，回回收率率在90－－110%；含含量在在μg/kg回收率率在80－－120%；；繁繁琐的的方法法其回回收率率最低低不能能小于于50%。。19注意事事项：：a）加标量量应与与样品品中的的含量量接近近。b）当含量量低于于检出出限时时，按按检出出限加加标。。c）加标量量不得得比试试样中中被测测物的的含量量大3倍。。d）用高、、中、、低三三个浓浓度。。加标标后测测定值值不能能超过过方法法的线线性范范围的的上限限。e）加入标标准参参考物物质的的形态态应尽尽量与与样品品一致致。若若不一一致，，会影影响加加标回回收率率的准准确性性；特特别是是样品品中某某些共共存物物对待待测物物测定定的干干扰，，有时时在加加标回回收试试验中中不易易发现现。20待评价价的方方法与与标准准方法法对照照评价价：用待评评价的的方法法与标标准方方法同同时测测定相相同的的样品品，（（最好好是用用高、、中、、低三三种不不同的的浓度度样品品）进进行对对照，，测定定结果果经显显著性性(t)检验，，若两两种方方法测测定结结果差差异无无显著著性，，则该该方法法的准准确度度是满满意的的。21（2)精密密度定义：：同一一样品品的各各测定定值的的符合合程度度称为为精密密度。。在一一定测测量条条件下下，对对同一一被测测量对对象进进行连连续多多次测测量所所得结结果的的一致致性或或分散散程度度，反反映分分析方方法的的随机机误差差的大大小。。主要要有a）重复性:在相相同测量量条件情情况下，，对同一一被测对对象在短短期内重重复测定定的结果果的一致致性。b)重现性：：在改变变测量条条件情况况下，对对同一被被测对象象的测量量结果的的一致性性。所谓条件件包括：：原理、、方法、、仪器、、参考标标准、地地点、操操作人员员、使用用条件等等。22精密度的的表示方法法有a偏差和相相对偏差差b平均偏差差和相对对平均偏偏差c标准偏差差和相对对标准偏偏差等。。方法：通通常在测测定方法法的线性性范围内内，选取取低、中中、高三三个不同同浓度的的待测样样品（或或加标样样品），，每类浓浓度取六六个平行行样，在在相同条条件下连连续重复复测定六六天，分分别计算算各种浓浓度的日日内和日日间测定定的相对对标准偏偏差。一一般要求求测定方方法的相相对标准准偏差≤≤10%（ng级为50%）23例如：有有下面一一组测定定值：18.9519.2020.0020.8721.05mg/kg平均值：：X=19.93绝对偏差差：d=X-X=18.95-19.93=-0.98相对偏差差=d/X××100%==-0.98÷÷19.93×100%=-4.92%平均偏差差：d=ΣΣX-X/n=0.688相对平均均偏差=（d/X）×100%=0.688÷÷19.93××100%=3.45%标准偏差差：S=0.87相对标准准偏差：：RSD=0.87÷÷19.93××100%=4.37%24（3）灵敏度、检出限、、最低检检出浓度度灵敏度：：灵敏度的的定义：仪器的的响应量或或其他指指示量与与对应的的待测物物质的浓浓度或量量之比。。通俗的说说法分析析方法所所能检出出某种成成分的最最低量，，有二种种表示方方法：1)检出出限量：：方法所所能检出出的最小小量（质质量）。。2)最低低检出浓浓度：方方法所能能检出的的最低浓浓度。25检测限有有三种不不同的表表示方式式：a）绝对检出出限：用用于考察察仪器的的灵敏度度，用质质量表示示。除去去生物基基质因素素，标样样能直接接区分于于空白值值和噪声声的最低低检出量量，检出出量的响响应值至至少是空白溶液液的3倍标准差差和噪音的的3倍。b）最低检出出浓度：：用于考考察整个个方法的的灵敏度度，用浓浓度表示示。标样样经提取取净化后后按法测测定，能能区分于于空白值值和噪声声的最低低检出浓浓度，最最低检出出限的响响应值至至少是空白溶液液的3倍标准差差和噪声的的3倍。。c）最低检测测限：用用于考察察方法的的定量下下限，用用浓度表表示。用用质控样样考察方方法的最最低检测测限，当当在最低低检测限限浓度时时，样品品的的测测定值与与标示值值的相对对偏差和和相对标标准偏差差均＜20%(n=6)。26灵敏度、、检出限限、最低低检出浓浓度灵敏度：：分光光度度法为标标准曲线线的斜率率，A/B。原子吸收收：0.004吸光度所所对应的的浓度或或含量。。检出限：：1）标准差差法：连续测定定10次空白浓浓度或接接近空白白浓度溶溶液空白溶液液检出限限=3倍标准差差接近空白白浓度溶溶液（标标准液最最低管））的检出出限=3倍标准差差×浓度值/平均值（（测定值值）27灵敏度、、检出限限、最低低检出浓浓度2）噪声法法：气相相法以3倍噪声所所对应的的待测物物浓度确确定为检检出限。。3）吸光度度法：分分光光度度法以吸吸光度为为0.02时所对应应的浓度度为检出出限最低检出出浓度C(mg/L)的计算：：d×v1d：检出限限μg/mL；C=v1：样液定容容体积，，mL；vv：样液体体积，mL。28（4）工作曲曲线的线线性范围围工作曲线线：配制制不同浓浓度的标标准系列列，在特特定条件件下进行行测定，，以待测测物的浓浓度为横横坐标，，相应的的信号值值为纵坐坐标绘制制的标准准曲线。。在相同同条件下下进行样样品测定定，根据据标准曲曲线可求求出样品品中被测测物的含含量。定量分析析用工作作曲线多多为直线线。线性性范围是是指待测测物质的的浓度（（或量））与测定定信号值值成直线线关系的的范围。。样品应应在直线线线性范范围内，，线性范范围越宽宽，样品品测定越越方便。。29需要说明的问问题：样品测定时，，若基体对测测定有干扰，，可在不含待待测物的样品品中加入标准准物资，配制制不同的标准准系列制成工工作曲线，或或用相同于样样品的标准参参考物质配制制不同的标准准系列制成工工作曲线。一般设定回归归方程中线性性的下限为最最低检出限，，不包括零点点。30（5）去除干扰的的能力：在进行方法评评价时，有时时需对方法中中一些干扰物物的影响进行行测定，以评评价测定方法法对待测物质质测定是否具具有特异性和和选择性。314制定分析全全过程质量控控制的具体措措施控制影响分析析数据准确性性的因素：（1）实验室环境：如温度、湿湿度（2）实验器材：水、试剂、标准溶液、、器皿和仪器的校准和和正确使用（3）样品的采集集、贮存（4）分析方法的的选择（5）样品预处理理（6）干扰物的分分离测定（7）实验数据的的记录和处理理总之要确定各各主要环节的的技术操作规规范，并在分分析全过程中中严格加以执执行，使分析析测定结果准准确可靠。32（二）质量控控制评价质量控制评价价定义:对质质量要求中规规定的能力作作系统的检查查。质量控制评价价的内容：包包括实验室内内和室间的质质量控制评价价。1.实验室内内的质量控制制评价：对实验室分析析质量控制进进行自我评价价，以及时发发现问题、处处理问题。评评价主要包括括以下内容：：331.实验室内内的质量控制制评价（1））（1）空白试试验与检出限限：在微量和和痕量分析中中，测定信号号值常与空白白值处于同一一数量级。影影响空白值的的主要因素有有：①环境条条件②试剂纯纯度③器皿选选择及洗涤④④分析者的操操作⑤仪器噪噪音等。空白值的大小小和分散程度度对分析结果果的精密度和和分析方法的的检出限有很很大的影响，，它可较全面面地反映实验验室及分析人人员的水平。。根据所测的的空白值，计计算检出限，，该值如高于于规定值，说说明测量系统统存问题，应应重新进行测测定，直至合合格。341.实验室内内的质量评价价（2）（2）工作曲曲线的线性工作曲线的线线性影响测定定结果的准确确度。影响线线性的主要因因素有：①分分析方法和检检测仪器的精精密度②所用用容器的准确确度③标准溶溶液配制的准准确度④分析析人员的操作作技术水平等等。以相关系数（（r）判断，一般般r＞0.999,特殊方法r可＞0.99。351.实验室内内的质量评价价（3）（3）分析工工作的准确度度和精密度：：（4）仪器误误差和操作误误差的检验：：通过过不不同同仪仪器器和和不不同同分分析析人人员员对对同同一一项项分分析析工工作作的的进进行行检检验验。。362.实实验验室室间间比比对对的的质质量量控控制制评评价价实验验室室间间比比对对的的定定义义：：在两两个个或或多多个个实实验验室室对对相相同同或或类类似似检检测测物物质质进进行行检检测测的的组组织织、、实实施施和和评评价价。。372.实实验验室室间间比比对对的的质质量量控控制制评评价价(2)（1））实实验验室室间间比比对对的的目目的的：：①确确定定某某个个实实验验室室对对特特定定试试验验或或测测量量的的能能力力，，并并监监控控实实验验室室的的持持续续能能力力②②识识别别可可能能与与实实验验室室相相关关人人员员的的检检测测能能力力和和仪仪器器校校准准③③确确定定新新方方法法的的有有效效性性和和可可比比性性，，监监控控老老方方法法的的有有效效性性和和可可比比性性④④向向客客户户提提供供更更高高的的可可信信度度⑤⑤鉴鉴别别实实验验室室间间的的差差异异⑥⑥确确定定一一种种方方法法的的能能力力特特性性，，通通常常称称为为共共同同试试验验⑦⑦给给标标准准物物质质赋赋值值，，并并评评价价其其有有效效性性。。38（2））实验室室能力力验证证定义义：：利利用实实验室室间比比对确确定实实验室室的检检测能能力。。（3））能力力验证证：是是实验验室比比对的的一种种应用用，能能力验验证分分二类类：①①测量量比对对方案案，评评价实实验室室达到到其认认可的的测量量准确确度的的能力力。校校准实实验室室用的的较多多。②②实验验室间间测试试方案案，用用于评评价实实验室室对测测试项项目的的测试试能力力。39实验室室能力力验证证评价价内容容（1）分析方方法：：为减减小实实验室室的系系统误误差，，使所所测结结果数数据有有可比比性，，应使使用统统一的的分析析方法法，因因不同同的方方法检检验结结果有有差异异，同同时还还应规规定方方法的的检出出限、、精密密度和和准确确度。。（2））允许误误差：：允许许误差差包括括实验验室内内的允允许误误差、、实验验室间间的允允许误误差和和标准准允许许误差差。对对于实实验室室间的的协作作，应应合理理的确确定分分析误误差的的大小小，并并由此此规定定误差差的允允许范范围。。（3））实验室室误差差的测测定：：检查查实验验室间间是否否存在在系统统误差差和误误差的的大小小及对对分析析结果果可比比性的的影响响是否否有显显著性性。40实验室室分析析质量量控制制的评评价方方法1双双样品品法：：在无无标准准的情情况下下，双双样品品法可可用于于实验验室间间的质质量控控制评评价。。方法是是将两两个类类似的的均匀匀样品品（基基体、、待测测物质质相同同，浓浓度相相差不不大））A和B分发给给各实实验室室进行行单次次测定定。在在规定定日期期内将将测定定结果果XiYi上报，，根据据上报报结果果进行行数据据分析析和误误差分分析。。由于于A、B两样品品中，，待测测物质质的浓浓度相相差不不是很很大，，可以以认为为测定定时的的系统统误差差是相相同的的，因因此两两浓度度测定定值之之和：：包含含测定定的系系统误误差和和随机机误差差，两两浓度度之差差：只只有随随机误误差，，而无无系统统误差差。41双样品图法法双样品图法法在坐标系中中分别以各各实验室测测定样品A、B结果，（x,y）为横坐标标和纵坐标标，绘制垂垂直线和水水平线，将将各实验室室的结果标标在双样品品图中。若若实验室间间出现系统统误差，则则两样品的的测定值会会出现偏高高或偏低，，各实验室室测定值主主要分布在在第一象限限和第三象象限，大致致落在与纵纵轴约45度的椭圆形形范围内，，椭圆形外外的点对应应的即为离离群实验室室。42双样品图XY43双样品法计计算的参数数：实验室序号1234n代数式和平均值A测定值X1

X2X3

X4

Xn

∑Xi

XB测定值Y1

Y2

Y3Y4Yn∑Yi

YDi（Xi-Yi）

D1

D2

D3

D4Dn∑Di

DTi（Xi＋Yi）T1

T2

T3

T4

Tn∑Ti

T44总标准偏差差、随机标标准偏差计计算按上表数据据，由下式式计算各实实验室数据据分布的总总标准偏差差按上表数数据，由由下式计计算各实实验室数数据分布布的随机机标准偏偏差Sd=Sw=45差异显著著性如:Sw=Sd,即总标准准偏差只只包括随随机标准准偏差,而不包括括系统标标准偏差差,表明各实实验室间间不存在在系统误误差。如如:Sw〈Sd，可作F检验判断断实验室室间之间间的差异异有无显显著性。。若F检验差异异有显著著性，说说明各实实验室间间存在明明显的系系统误差差，影响响分析结结果的可可比性。。462.质量量控制图图用于实验验室内或或实验室室间的质质量评价价，能够够及时发发现问题题，找出出原因，，采取措措施加以以改正。。（1）控控制图的的作用质质量控控制图是是最简单单、最有有效的统统计技术术之一。。近二十十年来随随着科学学技术的的发展，，广泛采采用质量量控制图图评价日日常检测测数据的的有效性性。质量量控制图图在实验验实验室室质量控控制中起起着重要要作用。。47质量控制制图的作作用：1)质量量控制图图能及时时直观地地显示测测量过程程是否处处于统计计控制中中。当控控制图出出现失控控时，它它能表明明什么时时间、什什么项目目发生问问题；还还能表明明问题的的性质，，如：①①平均值值单向变变化趋势势②数据据突然漂漂移③变变动性增增大等情情况。2)控制图可可以对被控制制过程特性作作出估计。如如用极差或标标准偏差控制制图可以估计计测量过程的的变动性。3)决定测定定值取舍的最最好标准和依依据。控制图图是检验各实实验室间数据据是否一致的的有效方法。。4)控制图是是检验测量过过程是否有明明显的系统偏偏差，并能指指出偏差的方方向。48质量控制样品品的选用1)质控样的的组成应尽量量与所要分析析的检测样相相似。2)质控样中中待测组分的的浓度应尽量量与检测样相相近。当待测测组分含量很很小及其浓度度极不稳定时时，常将质控控样先配制成成较高浓度，，临用时再按按规定稀释至至要求的浓度度。3)如检测样样中待测组分分的浓度波动动不大，可采采用一个中等等浓度的质控控样。49质量控制图的的制作常用的质控图图有三种：⑴⑴平均值控制制图⑵极差控控制图⑶标准准偏差控制图图。其中平均均值控制图应应用最广泛。。下面仅介绍绍平均值控制制图的绘制和和使用。平均值控制图图的绘制①①数据的积积累：在短期期日常测定工工作中，对标标准物质或质质控样多次重重复测定至少少20次，每次测定定的工作质量量应保持较好好水平；②对对积累数据进进行统计处理理：剔除异常常值，计算平平均值、标准准偏差S、±2S、±3S；③在坐标纸纸上，以测定定序号为横坐坐标，测定值值为纵坐标，，将中心线、、上下警戒线线平均值±2S、上下控制平平均值±3S绘制在图上。。平均值控制制图根据数据据的意义不同同可分为①空空白值控制图图②浓度值控控制图③加标标回收率控制制图等，分别别用于质控评评价。50质量控制图51平均值控制图图可根据下列列规定用于评评价检验分析析过程是否处处于控制状态态。①如果检测点位位于中心线附附近，上、下下警告限之间间的区域内，，则测定过程程处于控制状状态。②如果检测点点超出上述区区域，但仍在在上、下控制制限之间的区区域内，则提提示分析质量量开始变劣，，可能存，在在“失控”倾倾向，应进行行初步检查并并采取相应的的校正措施。。平均值控制图图的使用52③如果检测点点落在上、下下控制限之外外，则表示测测定过程失去去控制，应立立即检查原因因，予以纠正正，并重新测测定该批全部部样品。④如遇有七点点连续逐渐下下降或上升时时，表示测定定有失去控制制的倾向，应应即查明原因因，加以纠正正。⑤即使“过程程处于控制状状态”，尚可可根据相邻几几次测定位的的分布趋势，，对分析质量量可能发生什什么问题进行行初步判断，，如：趋向性性变化很可能能由系统误差差所致；分散散度变大则多多因实验参数数的变化失控控或其他人为为因素所造成成。533.Z值评估法能力统计量量－Z分值、Z内分值、Z间分值评估估法：意义：①Z分值是反映映各实验室室测量结果果的离散度度。②Z内分值：表表示某个实实验室的随随机测量误误差的变动动性。③Z间分值：表表示某个实实验室系统统误差和随随机误差的的变动性。。在实验室的的检测值剔剔除离群值值之后按下下式计算各各实验室的的Z分值：Xi-X平Xi：测定值Z=X平：平均值SS：标准差54注：计算平均均值时，要要去除离群群值。离群群值的剔除除的方法是是用Q检验法或Grubbs法。Q检验法用