ISO TS 20914《医学实验室测量不确定度评定实践指南》学习笔记

2/2ISO/TS20914《医学实验室测量不确定度评定实践指南》学习笔记目录TOC\o"1-1"\h\z\u第一篇从总误差到测量不确定度 2第二篇ISO15189推动测量不确定度在临床实验室应用 6第三篇ISO/TS20914的总体结构、引言、范围、术语 10第四篇术语 17第五篇正文 22第六篇正文第六章 25第七篇附录A（1） 31第八篇附录A（2） 37第一篇从总误差到测量不确定度在临床检验界，关于测量不确定度的争论存在已久，临床实验室该不该评价测量不确定度？测量不确定度如何评价？2019年7月，ISO/TC212（国际标准化组织临床实验室检验和体外诊断检验系统标准化技术委员会）发布了ISO/TS20914《医学实验室测量不确定度评定实践指南》这个文件。在学习这个文件的过程中，我也有一些小小的体会，将这些体会分享给大家，希望能对同仁们有所帮助。由于水平有限，文中有些内容也不一定保证全是正确的，有不对的地方请大家指正出来,一同交流、共同进步。临床实验室已多年习惯使用“总误差（totalerror，TE）”进行质量管理。测量误差的概念有着悠久的历史，多少年来就没有发生大的变化，并形成了一套完整的测量误差理论和数据处理方法。测量误差的定义为“测得的量值减去参考量值”。测量误差是由随机误差和系统误差构成的。随机误差的定义为“在重复测量时按不可预见的方式变化的测量误差的分量”，其特点是当测量次数趋于无穷大时，随机误差的数学期望趋于零。系统误差的定义为“在重复测量时保持恒定不变或按可预见的方式变化的测量误差分量”，其特点是测量误差的数学期望即为系统误差。在误差方法中，被测量可由与被测量定义一致的单一真值来描述，测量的目标是确定尽可能接近单一真值的真值估计值，对真值的偏离由随机误差和系统误差组成，此两种误差，认为总是可以区分情况下，应分别对待。临床实验室的总误差概念最早由Westgard于1974年提出，引入总误差概念是因为临床实验室分析的特殊性，即患者样本不是检测多次取平均值，而是只进行单次检测，其结果同时含有系统误差（正确度，用偏倚量化）和随机误差（不精密度，用标准差或变异系数量化）成分。总误差描述的是真值附近测量值可能的分布，其直接定义是所有系统误差和随机误差的线性相加，Westgard将其简化为：TE=丨bias丨+z·s，其中bias是偏倚，s是标准差，z通常取1.65（单侧95%概率）或者1.96（双侧95%概率）。测量不确定度（MU）在测量领域是一个比较新的概念，最早在上个世纪70年代被提出，1993年，ISO联合包括IFCC在内的7个国际组织发布了《测量不确定度表示指南（Guidetotheexpressionofuncertaintyinmeasurement）》（简称GUM）。GUM后面也经过了几轮修订，如今在全世界得到推广应用。测量不确定度的定义是“根据所用到的信息，表征赋予被测量量值分散性的非负参数”。测量的目的是确定被测量的量值，因此，在报告测量结果时，应对测量结果的可信程度进行定量表征，这就是测量不确定度的意义。在不确定度方法中，测量的目标不是尽可能地确定一个真值，而只是由测量的信息能够赋予被测量合理数值的区间。MU描述的是测量值附近真值可能的分布。MU有3种评定方法。第1种就是GUM里推荐的方法，将整个测量过程中产生的不确定度来源进行一一识别，并按照不确定度传播规律进行合并，因此也被形象地称为“自下而上（bottom-up）法”。其中各个不确定度分量，可以通过统计学方法（A类方法）或者非统计学方法（B类方法）进行评估，这种方法可以有效地评判各种来源对不确定度贡献的大小，从而采取控制措施提高测量质量。第2种方法是自上而下（top-down）的方法，利用输出的有关信息（方法确认、室内质量控制和实验室间比对等数据）进行不确定度评定。top-down方法利用输出数据可以降低MU评定的工作量，简化计算，不需考虑每个输入的影响。第3种方法是蒙特卡洛（MCM）主，不同于ＧUM法利用不确定度传播规律，MCM通过对每个输入变量数学建模，确定其概率密度函数（PDF），再生成随机数进行模拟计算，利用最终输出量值的s作为其合成不确定度。与GUM法相比，MCM比更简便一些。MU和TE都是反映测量质量的参数，MU是在误差理论的基础上发展起来，两者之间有内在的联系，但是两者在概念、基本原理、评定方式又有不同。临床实验室多年来已经习惯使用“总误差”，“测量不确定度”这个新事物的引入，给实验室带来了冲击，国际、国内都有积极推广MU的专家，也有极力维护TE不可替代性的专家。其实，MU和TE争论的核心在于偏倚的广泛存在和不易消除，GUM中评定MU时需要同时评定偏倚和偏倚的不确定度，对已知的偏倚应该修正，这对于临床实验室来说有些项目还不能做到。不确定度方法的基本思想是误差的类型对测量结果的使用者来说是不重要的，因为是所有误差的净效应决定测量结果的不准确度。此概念可适用于涉及患者结果与临床参考值比较的情况，如生物参考区间和由临床研究建立的风险临界值。然而，有些情况随机误差比系统误差更为重要，如当一个当前值与同一患者以往值比较，特别是当测量是由同一实验室完成的情况。对于涉及监测诊断标志物随时间变化的情况，医学实验室需要知道哪种类型的误差与他们的测量程序有关，这样他们能够知道什么时候观察到的改变是显著的。因此，临床实验室应该充分认识ＴＥ和ＭＵ的优缺点，使二者相辅相成，而不是直接否认二者之一。《国际计量学基础词汇和通用术语》（VIM）已经历重大改版，新的VIM现在被称为ISO/IEC指南99，反映了对待测量的演变，由传统上临床化学使用的误差方到当前基于测量结果不确定度的方法。当VIM改版时，认为不论测量是发生于物理学、化学、检验医学、生物学或是工程学，在测量的基本原则上没有根本性差异，因此VIM也试图满足这些领域的需求。由于一些用于检验医学中的计量学概念和术语还在过渡中，因此总误差方法和测量不确定度的方法会共存一段时间。第二篇ISO15189推动测量不确定度在临床实验室应用《测量不确定度表示指南（Guidetotheexpressionofuncertaintyinmeasurement）》（简称GUM）于1993年发布后，测量不确定度在物理测量、化学测量等领域逐渐应用起来。但是，在检验医学界，一直没有得到广泛应用，原因有二，一是前一篇提到的总误差与测量不确定度的争议，二是实验室不知道不确定度究竟应该如何评定？期间，国际上也有学者进行此方面的研究，Kristiansen等人进行了原子吸收光谱法测定血铅的MU评定研究，Kallner和Waldenstrom按照ＧUM法进行了血糖测量的MU评定，Kristainsen等撰写文章讨论在临床可行的MU评定方式。国内也有专家关注到此领域，陆续发表测量不确定度评定的文章和专著。2003年，ISO/TC212发布了第一版的ISO15189《医学实验室质量和能力的专用要求》，ISO15189是针对医学实验室质量体系和能力建设的专门标准，一经发布便得到全球范围内的临床实验室的广泛响应，有的国家甚至把ISO15189作为强制性的标准。ISO15189规定“适用且可能时，实验室应确定检验结果的不确定度。应考虑到重要的不确定度分量。不确定度的来源可包括：采样、样品制备、样品部分的选择、校准品、参考物质、输入量、所用设备、环境条件、样品状态及操作人员的变更等”。2012版的ISO15189则更强化了这个要求“实验室应为检验过程中用于报告患者样品被测量值的每个测量程序确定测量不确定度。实验室应规定每个测量程序的测量不确定度性能要求，并定期评审测量不确定度的评估结果”。ISO15189的要求引起了大家对测量不确定度的重视，医学实验室应该如何评定测量结果的不确定度？医学实验室需要一个支持性的文件。在这种情况下，ISO/TC212于2004年启动制定相应的标准，标准编号为ISO/TS25680《Medicallaboratories—Calculationandexpressionofmeasurementuncertainty》。标准共50页，其中正文24页。标准中MU的评定方法采用了经典的GUM方法，GUM方法通常分为以下几个步骤：a)定义被测量；b)将与被测量Y有关的输入量Xi与被测量Y间的关系用数学式表达：Y=f（X1,…，XN）；c)确定输入量Xi的估计值xi；d)评定每个输入估计值xi的标准不确定度u（xi），对由一系列观测值的统计分析获得的输入估计值，u（xi）用A类评定，由其它方法得到的输入估计值，u（xi）用B类评定。对任何相关的输入量，应评定它们的协方差；e)计算测量结果，即用步骤c)所得到的输入量Xi的估计值xi，通过函数关系f计算得到被测量Y的估计值y；f)确定测量结果y的合成标准不确定度uc（y），uc（y）由输入估计值的标准不确定度和协方差确定；如果测量过程同时有一个以上输出量，需计算它们的协方差；g)将uc（y）乘以包含因子k，给出扩展不确定度U，即U=kuc（y）；h)报告测量结果y及其合成标准不确定度uc（y）或扩展不确定度U。但是，这个标准在2009年各国投票环节没有通过，最终流产，没有通过的原因是大家普遍认为标准中对MU的评定方法太繁琐，对常规实验室而言难度太大，并且计量的色彩太浓，针对医学实验室的特点不强，缺乏实用性。2010年6月，ISO/TC212在韩国首尔召开第16届年会，会上再次提议由第一工作组（WG1，医学实验室质量工作组）和第二工作组（WG2，溯源和参考系统工作组）联合制定不确定度评定的文件。2012年8月在柏林召开的ISO/TC212第18届年会上，该项工作正式启动，会上达成的主调是要写一个“simple‘howtodo’documentaimedatroutinelabstafflackinginknowledgeofmetrologyandstatisticalcompetence”。对于该文件的编写，与会代表认为仍要保留GUM的一些基本理论，包括要对被测量进行定义、已知的偏倚应该被修正、应认识到不同浓度水平可以有不同的MU、应认识到MU表示被测量的值以一定置信水平存在的区间宽度。大家认为该文件要有一些特点：采用室内质控数据进行“top-down”的评定；一方面尽可能用临床实验室熟悉的表述（例如SD、CV），尽可能少的用统计学知识，但另一方面还是有必要引入一些必须的术语和定义，对临床实验室工作人员进行基本的统计学和计量学知识的教育；提供尽可能多的示例和工作表格，以方便直接使用。同时，参会代表讨论了临床实验室MU评定中面临的主要挑战：——多数被测量不能很好的定义。这是医学检验的特殊性和复杂性，被测量具有复杂的分子形式，往往是几种分子的混合物，并且在某些病理生理条件下还会发生改变；——大多数检验项目的计量溯源性级别不高，只有大概100种被测量能溯源到SI单位，其他都不能溯源到SI单位；——GUM中评定MU时，是假设不存在偏倚的，如果存在，在评估MU之前实验室要就行修正，这一点目前临床实验室还不能做到。实验室面临的普遍问题：能用于正确度评价的参考物质不多、WHO的参考物质不能提供MU、产品校准品不能提供MU。这一版的文件主要执笔者是澳大利亚的GrahamWhite教授。GrahamWhite教授是采用“top-down”评定临床实验室测量不确定度的推动者之一，他也是澳大利亚临床生物化学家协会（AACB）文件《定量医学检测中的测量不确定度》的主要作者。历时7年时间，这个文件最终发布，并编号为ISO/TS20914。这里要补充一下，ISO文件有四种类型：IS（InternationalStandards）、TS（TechnicalSpecifications）、PAS（PubliclyAvailableSpecifications）、TR（TechnicalReports）。TS是ISO标准的一种补充，它会被定期复审，是否进行修改成为新的技术规范或正式国际标准。2个复审周期后，如果一个TS不能被转化为一个国际标准，那么它就会被撤销。关于ISO/TS20914的制定背景就介绍到这儿，下篇开始正式介绍标准的正文。第三篇ISO/TS20914的总体结构、引言、范围、术语从这篇起介绍ISO/TS20914的全文。ISO/TS20914由前言、引言、1范围、2规范性引用文件、3术语和定义、4缩略语与符号、5医学实验室测量不确定度、6测量不确定度评定步骤、附录A测量不确定度评定工作示例、附录B测量不确定度用于结果解释的示例、附录C测量不确定度的一些补充信息、参考文献这些章节组成。全文共70页，正文28页，其他部分为资料性附录，占了不少篇幅，给出了大量的示例，这也是ISO/TS20914的特点和编写的初衷。第5章、第6章是重点。第5章是MU的介绍，由6个小节组成，5.1测量不确定度的概念，5.2最大允许测量不确定度，5.3测量不确定度的来源，5.4测量不确定度的来源的表达，5.5相对标准测量不确定度，5.6测量不确定度的报告。第6章介绍测量不确定度的评定步骤，由11个小节组成，6.1定义被测量，6.2测量精密度，6.3试剂和内部质控品批号改变对评定不确定度的影响，6.4对同一被测量使用多个测量系统的实验室，6.5产品校准品的测量不确定度，6.6偏倚，6.7测量不确定度评定的整体过程，6.8测量不确定度的重新评定，6.9定性结果的测量不确定度，6.10计数的测量不确定度，6.11测量不确定度的局限性。下面各章节一一介绍。前言为ISO标准的固定格式，本文略过。引言里首先说明GUM提供了测量不确定度评价和表达的总则，但是GUM没有讨论特定测量结果的不确定度被评价出来以后将如何应用于不同的测量目的和场景，因此有必要基于GUM来制定特殊标准，以解决某些测量领域特有的问题。引言里接着阐述了医学实验室为什么要给出MU，以及MU的作用：①对于给定的测量，有可能会获得多个测量值；②证明“真值”是一个理论概念；③MU能量化测量结果质量，表明测量结果是否适用于医学决策用；④MU是建立在已知的显著偏倚已消除的前提下；⑤MU评定能有助于识别减少MU的技术步骤；⑥可与其他不确定度来源合并；⑦能用于确定是否达到医学可允许的分析性能规定；⑧有助于解释医学决定限附近的检验结果。引言说明当今的医学实验室，绝大多数的测量均通过商业设备（自动化仪器＋试剂盒）来实现，因此一般情况下实验室只能用质控品进行试验获得的室内质控（IQC）数据来描述这些测量程序的重复性和长期精密度的性能特征，然后再合成厂商提供的有关校准等级的不确定度信息。第一章是范围，本文件提供了医学实验室测量不确定度（MU）的评定和表达指南，适用于定量测量程序，也适用于即时检测（POCT）系统，还适用于包含测量步骤的定性方法。范围里也强调通常不建议将MU评定值与患者检测结果报告放在一起，但是如有要求，实验室应能提供MU。第二章为规范性引用文件，本文略过。第三章为术语和定义，共给出了40个术语及其定义，基本都引用了JCGM200：2012《国际计量学基础词汇和通用术语》（即VIM）。下面重点介绍几个术语。1、3.6包含因子（coveragefactor，k）为获得扩展不确定，对标准不确定度所乘的大于1的数。注1：包含因子通常用符号k表示。ISO/TS20914对该定义做了修改，JCGM200：2012的原文是“为获得扩展不确定，对合成标准不确定度所乘的大于1的数。”2、3.7包含区间（coverageinterval）基于可获得的信息确定的包含被测量一组真实量值的区间，被测量值以一定概率落在该区间内。注1：包含区间不一定以所选的被测量值为中心。注2：不应把包含区间称为“置信区间”，以避免与统计学概念混淆。注3：包含区间可由扩展MU导出。ISO/TS20914增加了注4：GUM认为“真实”两个字是多余的。本标准使用术语“被测量值”。3、3.9扩展测量不确定度(expandedmeasurementuncertainty，U)标准不确定度u与大于1的包含因子k的乘积。ISO/TS20914对该定义做了修改，JCGM200：2012的原文是“合成标准不确定度u与大于1的包含因子k的乘积”。并且，增加了一个注以方便理解，如下：式中：x为测量值；k为包含因子（通常取2，代表95%的置信水平）；u（y）代表测量值y的标准测量不确定度。4、3.10室间质量评价（externalqualityassessment，EQA）设计用于提供常规的、外部的、独立的对医学实验室的分析性能进行的国际性、国家性或地方性质量评估计划，有助于发现其报告结果与其他实验室的偏移。注1：也被称为能力验证（PT）。注2：本标准使用的术语是EQA。5、3.12期间测量精密度测量条件（intermediateprecisionconditionofmeasurement）除了相同测量程序、相同地点，以及在一个较长时间内对同一或相类似的被测对象重复测量的一组测量条件外，还可包括涉及改变的其他条件。注1：改变可包括新的校准、校准品、操作者和测量系统。注2：对条件的说明应包括改变和未变的条件以及实际改变到什么程度。ISO/TS20914增加了3个注，注3：在本标准中，术语长期精密度（uRw）是指给定测量程序在一段时间内所得的精密度数据，在某些情况下，包括所有或大多数测量条件改变的影响，例如耗材批号变化、重新校准等。应对每个测量程序的此类变化进行定义[见3.33重复性测量条件（JCGM200:2012，2.20）和3.40实验室内精密度（uRw）条件下的不确定度分量]。注4：改变的条件可包括仪器维护（如适用）。注5：在医学实验室中，uRw通常是测量结果合成标准不确定度的主要贡献。6、3.13内部质控（internalqualitycontrol，IQC）实验室人员重复监测测量系统的分析性能所用的一组程序和特定物质。7、3.15最大允许测量不确定度（maximumallowablemeasurementuncertainty），（即目标测量不确定度targetmeasurementuncertainty）给定测量程序所得的测量结果符合预期目的的最大测量不确定度，并规定作为医学要求评价的上限。ISO/TS20914对该定义做了修改，JCGM200：2012的原文是“根据测量结果的预期用途，规定作为上限的测量不确定度”。并且增加了2个注，注1：JCGM200：2012第4.26定义了最大允许（permissible）测量误差。在现代英语用法中，术语“allowed”和“permitted”之间的区别类似于“tolerance”和“authorization”之间的区别。“authorization”意味着法定、强制或法律要求。实验医学中的大多数被测量并没有性能上的法律规定，因此在此定义中，首选allowable作为形容词。注2：最大允许测量不确定度代表测量结果用于进行医学决策时能符合预期用途。8、3.18测量偏倚（measurementbias）系统测量误差的估计值。ISO/TS20914增加了3个注，注1：具有互换性的参考物质的可接受值与使用医学实验室测量程序在重复性条件下重复测量所得平均值之间的差异。注2：使用参考测量程序重复测量所得平均值与使用医学实验室测量程序在重复性条件下重复测量所得平均值之间的差异。注3：由于存在测量不精密度，所以无法准确得知测量偏倚的值。9、3.19测量误差（measurementerror）测得的量值减去参考量值。ISO/TS20914增加了2个注，注1：一般而言，测量中的不完美会产生测量误差。传统上认为误差由两部分组成，即随机误差和系统误差。注2：误差是一个理想化的概念，误差不能准确知道误差的。10、3.26测量不确定度（measurementuncertaity,MU）根据所用到的信息，描述赋予被测量的量值的分散性特征的参数。注1：测量不确定度包括由系统效应引起的分量，如对测量标准所赋量值进行修正引起的分量。有时对估计的系统效应未作修正，而是当作不确定度分量处理。注2：此参数可以是称为标准测量不确定度的标准差（或其特定倍数），或是说明了包含概率的区间半宽度。注3：测量不确定度一般由若干分量组成。其中一些分量可根据一系列测量所得量值的统计分布，按测量不确定度的A类评定进行评定，并可用标准差表征。而另一些分量则可根据基于经验或其他信息所获得的概率密度函数，按测量不确定度的B类评定进行评定，也可用标准差表征。注4：通常，对于一组给定的信息，测量不确定度是相应于所赋予被测量的值的。该值的改变将导致相应的不确定度的改变。ISO/TS20914增加了4个注，注5：所有测量都有偏倚和不精密度。例如，对于同一被测量，在重复性条件下重复测量样本一般会产生不同的值。因为所有不同的值都可以合理地归结于被测量的同一个量，因此哪个值报告作为被测量的值时有不确定度。注6：基于给定测量程序的分析性能的可用数据，测量不确定度评定得出的是一个数值区间，该区间包含在一定的置信水平下被测量的实际值。注7：给定测量程序的分析性能的可用数据，一般由校准品赋值的不确定度和IQC物质的长期不精密度组成。注8：在医学实验室中，大多数测量只进行一次，并将所得结果作为可接受的被测量评定值，而不确定度区间表示了可能的其他结果。本篇就到这儿，下一篇接着介绍术语。第四篇术语这篇继续介绍术语1、3.28计量溯源性（metrologicaltraceability）通过文件规定的不间断的校准链，测量结果与参照对象联系起来的特性，校准链中的每项校准都会引入测量不确定度。注1：本定义中的“参照对象”可以是实际实现的测量单位的定义，或包括无序量测量单位的测量程序，或测量标准。注2：计量溯源性要求建立校准等级序列。注3：参照对象的技术规范必须包括在建立等级序列时使用该参照对象的时间，以及关于该参照对象的任何计量信息，如在这个校准等级序列中进行第一次校准的时间。注4：对于在测量模型中具有一个以上输入量的测量，每个输入量本身应该是经过计量溯源的，并且校准等级序列可形成一个分支结构或网络。为每个输入量建立计量溯源性所作的努力应与其对测量结果的贡献相适应。注5：JCGM200:2012第2.50将测量模型中的输入量定义为要计算被测量而要测量的量，或可通过其他方式获得值的量。例：规定温度下的钢棒长度是被测量，而环境温度、观测钢棒长度和钢棒的热膨胀系数都是测量模型的输入量。注6：测量结果的计量溯源性不能保证其不确定度满足给定的目的，也不能保证不发生错误。注7：如果两个测量标准的比较用于检查，必要时用于对量值进行进行修正，以及对其中一个测量标准赋予测量不确定度时，测量标准间的比较看作一种校准。注8：国际实验室认可合作组织（ILAC）认为确认计量溯源性的要素是向国际测量标准或国家测量标准的不间断溯源链、文件规定的不确定度、文件规定的测量程序、认可的技术能力、向SI的计量溯源性以及校准间隔（见ILACP-10:2002）。注9：简称“溯源性”有时是指“计量溯源性”，有时也用于其他概念，诸如“样本可追溯性”、“文件可追溯性”、“仪器溯可追溯性”或“物质可追溯性”等，其含义是指某项目的历程（“轨迹”）。所以，当有产生混淆的风险时，最好使用全称“计量溯源性”。从这个定义中，我们看到计量溯源性与不确定度密切相关，“每项校准都会引入测量不确定度”，增加一步校准就会引入不确定度，不确定度的评估必然会考虑计量溯源性的各种情况。2、3.32相对标准测量不确定度（relativestandardmeasurementuncertaity，urel）标准不确定度除以测得值的绝对值。ISO/TS20914增加了2个注，注1：这个一般计算通常被称为变异系数（CV）。注2：在本标准中，使用相对标准测量不确定度（urel）将其与CV的其他用途区分开来。3、3.33重复性测量条件（repeatabilityconditonsofmeasurement）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，并在短时间内对同一或相类似被测对象重复测量的一组条件。ISO/TS20914增加了1个注，注1：实验室在引入一个测量程序前，通常会进行重复性研究来验证该测量程序的分析性能特征，因为能表明该测量程序在实验室条件下可达到的最佳精密度。如果发现正在使用的测量程序存在显著偏倚并需要进一步评估时，也可按照最少重复测量次数进行重复性研究。如果基于最少重复测量次数的实验发现正在使用的测量程序存在显著偏倚需要进行进一步评估，也可进行重复性研究。4、3.34测量系统的选择性测量系统按规定的测量程序使用并提供一个或多个被测量的测得值时，使每个被测量的值与其他被测量或所研究的现象、物体或物质中的其他量无关的特性。例1：测量系统测量血浆中肌酐的物质的量浓度不受样品中其他组分影响的能力。注1：在化学中，测量系统的选择性通常由在规定区间内所选组分浓度的量获得。注2：物理学使用的“选择性”在概念上接近于化学中使用的“特异性”。ISO/TS20914对JCGM200：2012中的此定义进行了修订，只保留了上述的1个举例和2个注释，并增加了1个举例，例2：采用Jaffé法测定血浆中肌酐的物质的量浓度的测量系统不受葡萄糖、尿酸盐、酮类和蛋白浓度影响的能力。5、3.35标准差（standarddeviation，SD）对同一被测量进行一系列测量，描述测量结果分散性特征的量该定义改编自JCGM100：2008。ISO/TS20914增加了5个注，注1：测量任一组数值的算术平均值（均值）的变异性（分散性或扩散性），定义为方差的正的平方根；注2：对同一过程中未知真值的变异性或分散性的定量测量；注3：本标准中所用的SD是指长期精密度；注4：SD被用于量化不同情况下不同类型数据集的值的分散性。在MU的情况下，量化在重复性或长期精密度条件下进行精密度研究所得量值的分散性的SD被称为标准MU（u），以此与其他SD用途区分开来；注5：SD不能相加或相减，此类计算需要使用方差。6、3.36标准误（standarderror，SE）对样本平均值或平均数变异性或分散性的定量测量。注1：有时被称为平均值的SD；注2：举例，参考物质要求计算重复性测量条件下一小组测量值的均值，作为被测量的值，如果重复性测试重复多组，则获得的均值会有略微的差异，因此平均值也有MU。可通过单组重复性测试获得均值，计算平均值的SD（SDmean）来定量平均值的MU，，从而代替进行多组重复性实验。举例，为了评价血清肌酐测量程序的偏倚，在重复性条件下测定血清肌酐参考物质20次，得到测量的平均值122.0μmol/l,SD为0.63μmol/l，n=20，则SDmean=0.63/=0.15μmol/l；注3：使用终端用户测量程序测定参考物质中肌酐浓度的扩展不确定度U（平均值122.0μmol/l）是122.0μmol/l±0.30μmol/l（≈95%置信水平）。还要注意，参考物质的被测量的赋值还具有其证书所提供的不确定度，必须将其与上述获得的平均值的u合并，以正确评定终端用户测量程序的MU；注4：可以看到，随着n增加，SD下降，为参考物质中的被测量的平均值提供了更可靠的估计。7、3.37标准测量不确定度（standardmeasurementuncertaity,u）用标准差表示的测量不确定度。注1：u值是非负数。8、3.39方差（varianceSD2，u2）标准差的平方。注1：从精密度研究中获得的足够多的测量结果，通常近似高斯分布，与SD一样，方差（SD2；u2）是一个用于描述各个测量结果与所有测量结果的平均值之间的差异程度的统计参数。SD是各个值与平均值的平均差异，而方差是与平均值的差异的平方的平均数。方差小意味着测定值接近平均值且彼此接近，而方差大意味着测定值远离平均值且彼此远离；注2：通常在重复性或中间精密度研究条件下使用IQC物质进行重复测量所得值的分散性可用方差描述。方差可用下列公式计算，即用每个值与平均值的差值的平方和除以自由度（值的总个数减去1）；注3：方差的测量单位对于实验室而言是不现实的，因为其测量单位是测量结果的测量单位的平方。为了实验室计算方便的目的，必须首先将方差转换为SD或标准不确定度（u），计算公式，这样测量结果的分散性可以用相同的单位表示；注4:SD或u不能相加或相减，要使用方和根的公式，如下：同理，可计算相对标准不确定度，如下：8、3.40实验室内精密度条件下的不确定度分量（uncertaintycomponentunderconditionsofwithin-laboratoryprecision，uRw）在同一实验室经过一段较长的时间周期内，这个周期能包括例如试剂批号、校准品、仪器维护在内的日常变化，对给定测量系统的标准不确定度的评定。注1：在本标准中也称为长期精密度。标准中的术语介绍完毕。下一篇介绍第五章，第五章是不确定度评定的概述，包括医学实验室为什么要评定不确定度、不确定度的来源、目标不确定度等内容。第五篇正文第五章“医学实验室测量不确定度”有6小节，下面分别讨论。第1节相当于概述。所有的测量都有误差，由于不精密度影响，每个测量结果的误差大小不能准确得知，因此引入测量不确定度。测量不确定度理论认为单一测量结果是被测量的最佳可用值，重复测量同一样本，可能获得其他值，因此被测量的值以一定置信水平位于x±u的区间内。医学实验室可以不用经典的MU评定办法，而用内部质控（IQC）数据或其他可用的数据来评定MU。下图给出了医学实验室测量不确定度评定流程，这个图是本标准的主要思想，实验室报告结果的不确定度由三部分组成：终端用户校准品（也被称为产品校准品）赋值的不确定度ucal、实验室长期不精密度uRw，以及实验室对偏倚进行修正引入的不确定度ubias。—ucal，IVD制造商向医学实验室提供试剂、校准品、分析仪器，其中校准品的赋值应根据ISO17511建立计量学溯源性，尽可能溯源到已有的最高等级的参照标准，终端用户校准品赋值的不确定度ucal应提供给实验室；—uRw，收集足够的IQC数据评定长期不精密度uRw，，这些数据应尽可能包含实验室的变异因素，例如检测频次、校准频率、试剂和校准品批号更换频率、耗材保质期、环境条件变化，以及设备维护程序等；—ubias，实验室需要确保测量项目的偏倚不超过医学可接受的标准，实验室通常通过参加室间质评（EQA）来评价，如果偏倚在规定范围内，则实验室的测量不确定度由两部分组成，即ucal和uRw；若偏倚超出规定，则实验室要解决这个问题，一般找制造商，若还是不能解决，实验室可引入一个修正因子，偏倚修正会引入不确定度ubias，这种情况下实验室的测量不确定度由三部分组成，即ucal、uRw和ubias。但要注意的是某些国家的法规不允许医学实验室使用偏倚修正因子。第2节介绍了最大允许测量不确定度，又被叫做目标测量不确定度，即允许的不确定度的上限。这一节里也表达了测量不确定度在患者结果与临床参考值比较的情况下用途比较大。一般情况下，评定测量结果的不确定度的价值非常有限，除非在某种医疗用途情况下需要与最大允许测量不确定度进行比较。最大允许测量不确定度可基于欧洲临床化学和实验室医学联盟（EFLM，EuropeanFederationofClinicalChemistryandLaboratoryMedicine）2014年共识会议上定义的模型建立。如果测量程序超出了最大允许测量不确定度，实验室应识别出对总不确定度影响较大的因素并进行改进。这一节提到了EFLM的模型，这是一个非常有意思的话题，下一篇我会进行专门介绍。第3节测量不确定度来源，医学实验室常见的MU来源包括：样本不均一；冻干的校准品或试剂复溶；校准品赋值的不确定度；仪器波动、维护、部件更换等造成的相关因素；试剂和校准品不稳定；试剂和校准品的批次间变异；实验室环境波动；操作员读取仪器示值的偏差；人员手动和半自动方法的操作熟练程度；与公认测量标准的测量偏倚；测量公式（如取近似值、一些假设条件、常数值不精确、数字修约等）引入；同一被测量的相同测量系统间的差异；同一被测量的多个测量程序间的分析性能差异。在一般情况下，上述的这些来源能被uRw和ucal包住，所以可以不需要一一评价。第4节测量不确定度表达，这节科普了不确定度的表示方式，包括标准不确定度（u）、合成标准不确定度（uc）、扩展不确定度（U）、相对不确定度（%Urel）的表示方法。不确定度的表示方法一般由2种，测量结果（被测量的最佳估计值）±不确定度，或测量结果、不确定度分别给出。另外不确定度报告还有一些小规则：测量不确定度取1～2位有效数字；不确定度的数字可采用通用的修约规则，也可更保险一些末位都进一位；不确定度的位数要与测量结果的位数保持一致。第5节使用相对标准不确定度计算不确定度，这一节的主要意思是测量区间的某个范围内若精密度CV近似恒定，可将MU类推到测量区间中该部分的所有浓度，则该部分相对不确定度近似不变。第6节测量不确定度的报告，MU是测量结果质量的量化指标，常规情况下，不会将MU与患者结果报告在一起，但如果实验室用户提出请求，实验室应能提供MU信息。在某些医疗情况下，实验室能提供MU可能非常重要。第五章就介绍到这儿，这一章标准编写者花了很多的笔墨深入浅出介绍不确定度的基础知识、医学实验室不确定的来源和评定方法，这也符合本标准的编写初衷—既简化又详实的“howtodo”文件。第六篇正文第六章测量不确定度是反映测量结果质量的指标，实验室要确定最大允许测量不确定度（又被叫做目标测量不确定度，即允许的不确定度的上限），测量程序的不确定度应不能超过目标测量不确定度。上一篇提到ISO/TS20914建议可基于欧洲临床化学和实验室医学联盟（EFLM，EuropeanFederationofClinicalChemistryandLaboratoryMedicine）2014年共识会议上定义的模型建立目标测量不确定度，有3个模型：模型1基于分析性能对临床决策的影响（Basedontheeffectofanalyticalperformanceonclinicaloutcomes），模型2基于被测量生物学变异组分（Basedoncomponentsofbiologicalvariationofthemeasurand），模型3基于当前技术水平（Basedonstate-of-the-art）。原计划这一篇详细介绍这3个模型，后考虑到医学实验室测量程序的质量指标、质量目标是比较复杂和系统的话题，于是计划后续写一个专题分享我对此方面内容的学习理解过程。这一篇接着介绍标准的第6章“不确定度的评定步骤”。第6章共分为11节：第1节被测量的定义，第2节测量精密度，第3节试剂批号和内部质控品批号变化对不确定度评定的影响，第4节实验室对同一被测量使用多个测量系统，第5节终端用户校准品（产品校准品）赋值的不确定度ucal，第6节测量偏倚，第7节不确定度评定过程的概述，第8节不确定度重新评价，第9节基于数字结果的定性检测的不确定度，第10节计数的不确定度，第11节不确定度评定的局限性。下面一一讨论。第1节被测量的定义，无论是经典的GUM方法，还是本标准用的自上而下（top-down）方法，不确定度评定的第一步都需要对被测量进行充分定义，被测量的定义至少需要三方面的信息：含有分析物的系统，例如静脉全血、尿液、红细胞、肾结石；分析物，如风疹抗体、地高辛、人绒毛膜促性腺激素亚单位、HIV-1RNA；量的类型，如物质的量浓度、质量浓度等。标准中给出了示例，见表1。需要注意的是，临床检验的分析物比较复杂（亚型、片段），因此对被测量的定义往往还包括特定的测量程序，例如血清酶的催化活性浓度受测量温度、pH和所用辅酶因子的影响，在这种情况下，被测量定义中必须包括对测量程序的说明。还有，检测抗原的试剂盒，不同厂家所用的抗体不一样，不同的抗体会识别不同的亚型或结合程度不同，这种情况也要对测量程序进行说明，例如，使用制造商Y的测量程序测定肿瘤标志物X。第二节测量精密度，本标准认为大多数情况下在足以涵盖大多数测量条件变化的一段时间内获得的实验室内不精确度（uRw）是测量结果不确定度的最大来源。IQC质控品可用来收集不精密度数据，不推荐使用EQA数据计算uRw（因一个EQA周期所获的数据相对少）。鼓励使用IQC评定长期不精密度，前提条件是用IQC质控品的精密度和用临床样本的精密度接近。在选用IQC质控品的时候，应注意以下几点：—最好使用第三方质控品；—质控品要接近真实临床样本（具有互换性）；—质控品的浓度要接近医学决定水平。另外，可使用多个水平的IQC质控品来监测整个测量区间的精密度，在这种情况下，需要计算并比较每个水平的不确定度，如果不确定度接近，可使用一个不确定度，若每个水平的不确定度差异大，则分别表示。第3节试剂批号和内部质控品批号变化对不确定度评定的影响，试剂批号改变、质控品批号改变，会造成IQC的值发生改变，如果在批号改变前后获得的IQC值用于计算uRw，可能MU会评高了。在这种情况下，必须单独收集批号改变前后获得的IQC值并分别计算uRw，如果两者可以兼容才能将其合并并计算总uRw。第4节实验室对同一被测量使用多个测量系统，对于标本量大的实验室，往往会使用不止一个相同的测量系统测定同一种被测量，应分别评定每个测量系统的uRw，然后取平均值。若测量系统间有偏倚，则应进行偏倚修正，并将偏倚修正引入的不确定度与uRw进行合并。第5节终端用户校准品（产品校准品）赋值的测量不确定度ucal，ucal由制造商提供，如果这个方法是实验室自建方法，则实验室应负责评估ucal。标准中强调制造商提供的ucal一般不包括校准品批间差异，因此在校准品批号改变前后获得的IQC要作为一个数据集来处理，这样uRw就能包含住校准品批间不确定度分量。在这里要特别说明，YY/T1709-2020《体外诊断试剂用校准物测量不确定度评定》规定了校准品测量不确定度的评定方法。YY/T1709-2020指出校准品均匀性引入的不确定度、稳定性引入的不确定度，及与赋值有关的不确定度共同构成校准品不确定度的主要分量，因此总的不确定度ucal是这三部分的合成，所以此ucal非彼ucal，不要混淆，如果医学实验室向厂家要校准品的不确定度时，厂家一定要问清楚，一般情况下提供赋值有关的不确定度即可，校准品均匀性和稳定性引入的不确定度会包含在uRw里。YY/T1709-2020也特意说明“用户需要时，制造商应向用户提供校准品的不确定度，并能够提供各不确定度分量结果和不确定度的评定过程”。第6节测量偏倚，制造商应负责提供的产品其偏倚可接受，实验室应参与适当的EQA计划定期监测偏倚。偏倚表示的是系统误差，在某些情况下随机误差更重要，例如用于治疗监测类的项目，因此这类项目可不需要进行偏倚修正。而在某些情况下必须要进行偏倚修正，例如诊断类或辅助诊断类项目。如果EQA发现了显著偏倚，则由IVD制造商采取纠正措施。如果制造商无法修正偏倚，则实验室可在当地法规允许的情况下，对结果应用修正因子或对校准品重新赋值。偏倚修正会引入不确定度ubias，因此总的不确定度要包含ubias。特别提示的是某些国家法规要求严格按照制造商的使用说明执行测量程序，不允许调整终端用户校准品值或使用修正因子来消除偏倚。第7节不确定度评定过程的概述，标准中给出了不确定度的评定步骤，见图1。图1不确定度的评定步骤第8节不确定度重新评价，如果测量系统发生了重大变化或引入了新的测量程序，则应重新评定MU。第9节基于数字结果的定性检测的不确定度，有些测量程序会包含一个产生测量值的测量步骤，将该值与cut-off相比较，最后报定性结果。这类测量程序的uRw，以与定量测量程序相同的方法处理IQC的输出数据。计算所得的扩展不确定度可用于描述阴性/阳性临界值的“不确定度区”，如阴性、可能阴性、可能阳性、阳性。第10节计数的不确定度，这是指的细胞计数类项目，对于数量比较少的细胞类型（通常占总细胞数<10%），其计数符合泊松分布而非高斯分布，计数的方差等于计数，因此SD=√计数。第11节不确定度评定的局限性，有时候MU可能由于信息不完整而被低估，但该MU仍可用于本测量系统或本测量程序，但不能用于与其他测量系统进行横向比较。至此，标准的正文就介绍到这儿，大家是不是对医学实验室不确定度的意义、不确定度的主要来源、不确定度评定步骤有了大致了解？在当前社会经济全球化大趋势下，推进检验结果准确、可比、互认的需求会越来越强烈。历史的车轮永远是滚滚向前的，道路可能比较曲折，但在共同的努力下，进步会一点一滴取得。就像20多年前，大家对于检验结果溯源性也有不同的争论，但是发展到现在，业界能达到一定共识。发展的道路向前，愿我们永远保持一颗学习、探索、思考的心。第七篇附录A（1）从这一篇开始介绍ISO/TS20914的附录。附录用来承接和安置不便在文件正文、前言或引言中表述的内容，它是对正文、前言或引言的补充或附加，它的设置可以使文件的结构更加平衡。附录分为规范性附录和资料性附录，当正文规范性要素中某些内容过长或属于附加条款，可以将一些细节或附加条款移出，形成规范性附录；当文件中的示例、信息说明或数据过多，可以将其移出，形成资料性附录。ISO/TS20914有3个附录，均为资料性附录，附录A给出了不确定度评定的一些示例，附录B给出了不确定度如何应用的示例，附录C是一些补充信息。首先介绍附录A。附录A有大量实例，覆盖了生化、免疫、临检、分子等各个专业常见的一些情况。附录A.1是一个概述，给出了图1，图1表明MU评定路径与附录A、附录C中的示例的对应关系。正如标准正文中介绍到，MU评定的步骤一般为：——首先定义被测量，规定最大允许测量不确定度；——实验室计算长期不精密度uRw；——实验室向厂家要校准品的不确定度ucal。若厂家不能提供ucal，则实验室的测量不确定度即uRw，可参考附录A.2.3、A.4、A.5、A.6、A.9、A.10、A.11、A.14这些示例；若厂家能提供ucal，则实验室的测量不确定度由ucal和uRw组成，可参考附录A.2.2、A.3.3、A.7、A.8、A.12、A.13这些示例；——实验室还需要评估偏倚是否显著。如果超出规定标准，则联系厂家进行解决。若厂家还是不能解决，实验室可引入一个修正因子，偏倚修正会引入不确定度ubias，这种情况下实验室的测量不确定度由三部分组成，即ucal、uRw和ubias，这种情况下可参考附录A.2.4、C.5、C.6这些示例。图1MU评定路径与附录A、附录C中的示例的对应关系附录A.2基本计算。A.2.1标准差（SD）和方差（σ），两者关系和计算公式如下：A.2.2给出了一个长期精密度条件下的uRw计算示例，见表1。表1长期精密度条件下的uRw计算示例A.2.3重复性条件下计算ur(y)，示例见表2。实验室在引进一个新的测量程序时，用于评估这个程序是否满足要求，可以计算ur(y)。表2重复性条件下一个新的PTH测量程序的ur(y)的计算示例A.2.4独立的标准测量不确定度分量的合成。在一个测量步骤中，常常有2个或多个不同来源的不确定度，它们之间是独立的。SD不能直接加、减、乘、除，因此在合成标准测量不确定度时，需要将SD转化为方差σ。在合成时，要注意以下2个规则：——规则1采取“方和根”，将这些独立的绝对标准不确定度分量直接合成。标准中提供了3个例子。例1：ucal、uRw和ubias的合成如果ucal=0.11，ubias=0.090，uRw=0.43，则例2：测量结果是由几个测量值相加、减，例如血浆阴离子间隙（AG），公式如下：如果[Na+]=143mmol/L,[K+]=4.0mmol/L,[Cl-]=104mmol/L,[HCO3-]=22mmol/L,则若计算出u(Na+)=0.90mmol/L，u(K+)=0.040mmol/L,u(Cl-)=0.78mmol/L,u(HCO3-)=1.22mmol/L,则例3：血浆渗透压，其计算公式如下：若血浆Na=130mmol/L，u(Na+)=0.98mmol/L,血浆Urea=6.5mmol/L，u(Urea)=0.19mmol/L,血浆glucose=5.2mmol/L，u(glu)=0.090mmol/L,则——规则2当公式中有乘或除时，需要将不确定度分量表示成相对标准不确定度，再以上述的规则1进行合成。这里给出了2个示例。例1：计算比值的标准测量不确定度，如尿总钙与尿肌酐的比值若尿液中钙的浓度[Uca]=6.40mmol/L，尿液中肌酐的浓度[Ucrea]=2.30mmol/L，则尿总钙与尿肌酐的比值[Uca]/[Ucrea]=2.78。都用相对标准不确定度表示，如下：最后结果还可用绝对不确定度表示，如下：例2：公式中乘法、除法都有的情况，例如肌酐清除率，公式如下：若[Pc