线性评价和分析测量范围的确专家讲座

参考材料CLSIEP6-A：EvaluationofLinearityofQuantitativeAnalyticalMethods;ApprovedGuide-SecondEdition（美国临床和试验室标准化协会）《临床检验方法学评价》P168WS/T408-《临床化学设备线性评价指南》（中华人民共和国卫生行业标准，-8-1实施）线性评价和分析测量范围的确专家讲座第1页概念线性(Linearity)：在给定测量范围内，使测定结果与样本中分析物量直接成百分比能力。此处测定结果指最终分析结果，而非仪器输出原始信号。线性范围(LinearRange)：试验系统最终分析结果为可接收线性浓度范围，此时非线性误差应低于允许误差。分析测量范围(AnalyticalMeasurementRange)：指患者样本未经任何处理（稀释、浓缩或其它预处理），由检测系统直接测量得到可靠结果范围，在此范围内一系列不一样本分析物测量值与其实际浓度（真值）呈线性百分比关系。线性评价和分析测量范围的确专家讲座第2页检测系统要求试验操作人员要求：熟悉仪器操作、质控、校准、正确处理样品。在进行线性评价之前，检测系统应在试验室常规运行一段时间。检测系统要求：仪器应有很好精密度及不存在显著携带污染。试剂在效期内并储存条件合格。宜采取与评价试剂配套校准品或经经验证可用于此线性评价检测系统产品。线性评价和分析测量范围的确专家讲座第3页样品浓度水平选择所选取浓度水平应尽可能覆盖整个预期测定范围并包含与临床相关主要评价浓度，如最小测定浓度或线性范围最低限，不一样医学决定水平，最大测定浓度或线性范围高限等。线性评价和分析测量范围的确专家讲座第4页样品（浓度水平）数量EP6-A证实分析测量范围有效性时：需5-7个样品，每个样品重复测定2次。验证申明范围或改良方法时：需7-9个样品，每个样品重复测定2-3次。建立分析测量范围时：需9-11个样品，每个样品测定2-4次。可比预期分析测量范围宽20-30%，以期检测到“拐点”。线性评价和分析测量范围的确专家讲座第5页样品（浓度水平）数量WS/T408-

验证：4-6个样品，覆盖线性范围，3-4次测定。建立：9-11个样品，3-4次测定。如欲发觉最宽浓度范围，可将预期测量范围加宽至130%，在此范围内选择更多浓度水平，然后逐步降低数据点直至表现出线性关系。线性评价和分析测量范围的确专家讲座第6页样品种类选择依据产生基质效应可能性，应尽可能按以下次序选择样品种类临床混合样品用适当稀释液稀释临床样品（如血清等）添加分析物临床样品用处理过低浓度物质或处理过血清物质稀释临床样品校准品、线性物质、质控品使用生理盐水稀释样品浓缩或过分稀释质控品水溶液其它溶剂溶液线性评价和分析测量范围的确专家讲座第7页样品制备高浓度样品可经过在低浓度水平患者样品中添加分析物方法制备。加入量尽可能少，标准上少于总体积10%。低浓度样品可直接从患者样本中搜集，或经透析、热处理、层析等预处理而降低分析物浓度水平到达所需浓度。注意预处理不能改变分析物或基质理化特征。线性评价和分析测量范围的确专家讲座第8页样品制备样品稀释液应选取厂家推荐或试验室证实可使用产品，如5%牛血清白蛋白或人白蛋白溶液。如用溶液作为样品添加剂，添加体积应小于10%，并注明溶剂。防止溶血、脂血、黄疸等。用靠近于预期分析测量范围上限和下限（或测量低限）两个分析浓度样本配成全部样本浓度。线性评价和分析测量范围的确专家讲座第9页添加分析物提议原料线性评价和分析测量范围的确专家讲座第10页添加分析物提议原料分析物原料分析物原料ALT纯酶Cr无水标准品或高值患者样本ALB白蛋白干粉，人Ⅴ因子片段γ-GT纯酶ALP纯酶Hb洗涤后人红细胞溶血液AST纯酶LDH纯酶淀粉酶唾液或胰腺提取物脂酶胰腺提取物BIL纯胆红素，或低稀释度高值质控品或标准品TP干粉白蛋白，人（首选）或牛Ⅴ因子片段胆固醇纯胆固醇或低稀释度质控品Mg氯化镁CK纯酶P磷酸二氢钠或钾CO2碳酸钠或碳酸氢钠线性评价和分析测量范围的确专家讲座第11页

样品制备样品号1234567891011低浓度混合血清/ml5.004.504.003.503.002.502.001.501.000.500.00高浓度混合血清/ml0.000.501.001.502.002.503.003.504.004.505.00样品号12345低浓度混合血清/ml5.003.752.501.250.00高浓度混合血清/ml0.001.252.503.755.00线性评价和分析测量范围的确专家讲座第12页浓度计算假如高/低浓度混合血清值已知，可依据公式C=C1×V1＋C5×V5/V1＋V5计算各浓度假如高/低浓度混合血清值未知，可将每种混合血清编码。编码可代表每个血清相对浓度。对于等浓度间隔样品，编码可用整数（如1、2、3、4、5等）代表连续样品。本试验方案不需预先知道样品浓度，在确定线性范围时可使用样品测定结果均值。线性评价和分析测量范围的确专家讲座第13页浓度计算可用计算浓度或标定浓度作为X值，仪器测量结果或仪器输出值（均值）作为Y值。也可用相对浓度作为X值，如浓度间为等间隔，可用样品编号（如1、2、3、4、5等）代表X值。如所制备样品系列非等间隔，其浓度间关系应明确，在测定时能够这些间隔间相对比值做为X值，此时样品编号能够不为整数。线性评价和分析测量范围的确专家讲座第14页试验程序普通要求：试验人员必须熟练掌握仪器操作和维护程序、样本准备方法和校准。全部试验和数据采集宜在同一试验批（run）内或者相隔简短试验批中完成（在一天内完成）。样本随机排列。有显著携带污染时，应用空白隔开样本。每个浓度样本重复测定2-4次。统计分析结果。线性评价和分析测量范围的确专家讲座第15页初步数据检验—EP6-A以样本浓度或相对浓度为X轴，测定浓度为Y轴绘制散点图，将各样品测定均值画在图上，用手工或计算机方法将这些均值点连接起来，观察各测定值与均值连线大致偏差。当某个样品某测定值显著偏离其它测定值时，目视判断它是个离群点。单个离群点可从数据组中剔除，如发觉两个或两个以上离群点应考查造成误差可能原因，纠正后对整套样品重新测定。线性评价和分析测量范围的确专家讲座第16页初步数据检验—EP6-A目视检验散点图可很轻易发觉非线性或试验样品浓度范围过宽或过窄，同时还能够为后续统计分析选择适当统计方法提供依据。线性评价和分析测量范围的确专家讲座第17页检测离群点—WS/T408-线性评价和分析测量范围的确专家讲座第18页检测离群点线性评价和分析测量范围的确专家讲座第19页多项回归分析将测定数据进行多项回归分析，得出一级、二级、三级多项式，此步骤可用统计学软件（如SPSS,SAS）完成。阶数多项式回归自由度一阶y=b0＋b1x2二阶y=b0＋b1x＋b2x23三阶y=b0＋b1x＋b2x2＋b3x34线性评价和分析测量范围的确专家讲座第20页多项式回归方程模式一级多项式模型为直线，这是判断某种方法是否为线性最适方程。二级多项式模型为一个抛物线反应曲线，有增加趋势（曲线上升）或降低趋势（曲线下降）两种。三级多项式模型代表一个“S”形反应曲线，在测量范围两端呈非线性。线性评价和分析测量范围的确专家讲座第21页多项式回归分析思绪第一步判断用非线性多项式拟合数据是否比线性好。第二步判断最适非线性模型与线性拟合之间差值是否小于预先设定该方法允许偏差。线性评价和分析测量范围的确专家讲座第22页符号与缩略语线性评价和分析测量范围的确专家讲座第23页回归方程线性检验

t=bi/SEi

bi---回归系数

SEi---每个非线性系数标准误自由度df=L×R－RdfL--样本数R--每个样本测定次数

Rdf--回归自由度，即回归方程中系数（包含b0）个数线性评价和分析测量范围的确专家讲座第24页回归方程线性检验当检测到非线性时，经过计算回归标准误(sy.x)，确定最优二次或三次多项式回归方程，sy.x是测量均值与回归方程对应值差值量度，反应样本回归系数与总体回归系数之间抽样误差。因而sy.x越小，说明该回归方程越适合数据组。线性评价和分析测量范围的确专家讲座第25页回归方程线性检验多元回归方程二阶模式中b2为非线性系数，三阶模式中b2和b3为非线性系数，每个SEi可由回归计算程序得出。对非线性回归系数b2和b3做t检验，判断回归系数与0是否有显著性差异。如回归系数与0有显著差异(P＜0.05)，则该组数据存在非线性。前两个系数b0与b1因不反应非线性故不需检验。线性评价和分析测量范围的确专家讲座第26页回归方程线性检验如二级多项式L=5，R=2，Rdf=4，df=5×2-4=6。在t值表中寻找t界值（双侧检验，α=0.05），如非线性系数b2t＜t0.05(df)，则差异无显著性（P>0.05），数据组被认为具线性。此时可对数据组进行精密度检验，精密度符合线性判断要求时，数据分析结束并得出结论为数据组含有统计学线性或一阶线性。如任一非线性系数具显著性（P<0.05），数据组则为非线性。此时应进行临床标准线性与非线性检验。线性评价和分析测量范围的确专家讲座第27页非线性程度判断—临床标准线性与非线性检验线性评价是为临床服务。多项式回归是强调利用统计学方法判断线性，没有考虑临床允许有一定误差。临床试验室或生产厂家可依据临床上对方法测定误差详细要求制订本室线性判断标准或称允许误差。WS/T408-设定统计量PctBnd，对大多数分析物PctBnd取5%。线性评价和分析测量范围的确专家讲座第28页非线性程度判断WS/T408-—临床标准线性与非线性检验线性评价和分析测量范围的确专家讲座第29页非线性程度判断WS/T408-—临床标准线性与非线性检验线性评价和分析测量范围的确专家讲座第30页将ADL与临界值表比较，ADL小于临界值，判定为临床可接收非线性，即二阶或三阶线性。不然判定为临床不可接收非线性，即非线性。线性评价和分析测量范围的确专家讲座第31页P–标注P表格表示最优拟合方程精密度太差，无法进行线性判断线性评价和分析测量范围的确专家讲座第32页非线性程度判断-EP-6A计算每一个浓度处线性偏离(deviationfromlinearity.DL)

DLi＝p(xi)－(b0＋bixi)

x取值范围x1到xs，p(xi)为最适多项式回归模型在xi处值，因而DLi为在每个不一样浓度处二次或三次多项式模型与一次多项式（线性）模型差值，也即非线性模型与线性模型在每个浓度点差值。DLi可为绝对值，或将每个DLi除以该浓度已知值或测量均值再乘以100%。

线性评价和分析测量范围的确专家讲座第33页非线性程度判断-EP-6A将每个浓度DLi与设定误差范围比较，如DLi

＜设定误差，则非线性误差小于设定目标，采取线性方式处理患者结果引入误差不超出临床允许误差，临床上可接收。线性评价和分析测量范围的确专家讲座第34页非线性程度判断-EP-6A假如任一点超出设定误差，则代表该点可能是非线性，可按以下两种方法处理：寻找非线性原因：样品准备、干扰、仪器校准等，进行纠正。观察散点图，如非线性点位置在两端，可先删除太大点并重新进行统计分析，但这么会缩小线性范围。线性评价和分析测量范围的确专家讲座第35页WS/T408-EP6-A参数ADL，计算较复杂参数DL，计算简单评定整个稀释范围非线性程度。评定每个稀释浓度非线性程度。可得出更宽线性范围可能缩小线性范围可用来对不一样试验室或不一样方法之间进行比较。可能一些非线性点得出线性结论。更适合于试验室日常操作。当呈曲线关系数据用直线回归时，直线回归预计值显著偏高，用预计值（非测量均值）计算造成差异超出5%，得出非线性结论。

两种方法比较线性评价和分析测量范围的确专家讲座第36页两种方法比较WS/T408-EP6-A精密度检验评定全部数据与最优拟合值差异精密度检验只评定每个浓度点数据与均值差异线性评价和分析测量范围的确专家讲座第37页多项式回归分析要求含有较高测量精密度，不然会降低统计功效。采取对显著非线性不作判断，剔除离群值，检验测量数据精密度办法，到达有足够统计功效目标。线性评价和分析测量范围的确专家讲座第38页数据精密度检验—WS/T408-线性评价和分析测量范围的确专家讲座第39页精密度判断线性评价和分析测量范围的确专家讲座第40页精密度判断—EP6-A线性评价和分析测量范围的确专家讲座第41页精密度判断—EP6-A如Sr＞不精密度设定目标，则数据组精密度太低，不足以用来真实、可靠地评价线性关系。检验检测系统进行纠正，或将重复测定次数增加一倍（4次）。线性评价和分析测量范围的确专家讲座第42页线性范围汇报（必报）进行线性评价试验室或生产厂家名称被评价方法或试剂名称，批号测定项目线性范围线性评价和分析测量范围的确专家讲座第43页线性范围汇报（如有条件可加报）线性范围低限及在此水平允许误差线性范围高限及在此水平允许误差测定项目标医学决定水平及在此水平允许误差线性评价和分析测量范围的确专家讲座第44页例1ALT测定线性评价ALT测量结果（单位为U/L）样本号测量结果1测量结果2测量均值1555.02222225223.53435433434.04673672672.55853857855.06105410961075.0线性评价和分析测量范围的确专家讲座第45页方程阶数系数符号系数值系数标准误t检验自由度回归标准误最优拟合方程一阶b0-204.133311.4267-17.87——y=213.800x－204.1333b1213.80002.934172.871012.27—二阶b0-221.550022.4530-9.87———b1226.862514.689415.44———b2-1.86612.0542-0.91912.55—三阶b0-215.833355.2306-3.91———b1219.671362.93013.49———b20.515920.13730.03———b3-0.22691.9029-0.12815.31—线性评价和分析测量范围的确专家讲座第46页自由度1098t界值（双边检验，α=0.05）2.2282.2622.306线性评价一阶方程b1假设检验t值=72.87＞2.228，差异含有显著性。二阶方程b2假设检验t值=0.91＜2.262，差异不含有显著性。三阶方程b2假设检验t值=0.03＜2.306，差异不含有显著性。b3假设检验t值=0.12＜2.306，差异不含有显著性。判断试验结果为一阶线性。线性评价和分析测量范围的确专家讲座第47页精密度检验—WS/T408-线性评价和分析测量范围的确专家讲座第48页精密度检验—WS/T408-线性评价和分析测量范围的确专家讲座第49页精密度检验—EP6-A方法三：依据公式计算Sr＝1.21%，如设定不精密度为5%，则该数据组不精密度符合要求。线性评价和分析测量范围的确专家讲座第50页结论本检测系统ALT在5～1075U/L范围内为统计学标准线性关系或一阶线性。线性评价和分析测量范围的确专家讲座第51页例2：钾离子测定线性评价（单位为mmol/L）

样品号重复1重复2重复3重复4平均值一阶拟合值二阶拟合值三阶拟合值10.7000.7000.7000.7000.7000.8400.7020.68422.9003.0002.9002.8002.9002.8592.9252.95935.5005.1005.1005.3005.3005.0225.1635.16347.1007.1007.2007.1007.1007.1467.2167.18359.0009.4009.0009.1009.1009.2329.0939.110线性评价和分析测量范围的确专家讲座第52页方程阶数系数符号系数值系数标准误t检验P值自由度回归标准误最优拟合方程一阶b00.0020.0790.984b10.9530.0130.000180.180二阶b0-0.2600.0910.011b11.1050.0410.001b2-0.0140.0040.000170.136y=-0.014x2＋1.105x－0.260三阶b0-0.3390.1390.026b11.1920.1220.000b2-0.0350.0270.217b30.0010.0020.457160.138线性评价和分析测量范围的确专家讲座第53页线性评价上表显示三阶方程系数b2有统计学意义（P＜0.05），三阶系数没有统计学意义（P＞0.05），最优拟合方程为二阶方程，数据拟合结果是统计学标准非线性。线性评价和分析测量范围的确专家讲座第54页精密度检验和非线性程度判断(WS/T408-)线性评价和分析测量范围的确专家讲座第55页非线性程度判断(EP6-A)样品号测量均值线性偏离线性偏离（%）10.7000.1381.9722.9000.0662.2735.3000.1412.6647.1000.0700.9859.1000.1391.53线性评价和分析测量范围的确专家讲座第56页精密度检验—EP6-A依据公式计算Sr＝2.45%，如设定不精密度为5%，则该数据组不精密度符合要求。线性评价和分析测量范围的确专家讲座第57页结论本检测系统钾离子在0.70～9.10mmol/L范围内为统计学标准二阶线性并为临床可接收线性关系。线性评价和分析测量范围的确专家讲座第58页例3：磷测定线性评价（单位为mmol/L）

样品号重复1重复2重复3重复4平均值一阶拟合值二阶拟合值三阶拟合值11.4001.4001.4001.4001.4000.9881.2631.38021.8001.8001.8001.8001.8002.2292.0991.87633.4003.3003.4003.4003.4003.5513.2703.26444.9004.9004.9004.9004.9004.8884.7494.97456.4006.3006.3006.4006.4006.1696.4446.331线性评价和分析测量范围的确专家讲座第59页方程阶数系数符号系数值系数标准误t检验P值自由度回归标准误最优拟合方程一阶b00.6770.1270.000b10.7960.0290.000180.306二阶b01.0940.1110.000b10.4130.0730.000b20.0530.0100.000170.191三阶b01.4370.0640.000b1-0.2580.0860.009b20.2900.0290.000b3-0.0220.0030.000160.085y=-0.022x3＋0.290x2－0.258x＋1.437线性评价和分析测量范围的确专家讲座第60页线性评价上表显示三阶方程系数有统计学意义（P＜0.05），最优拟合方程为三阶方程，数据拟合结果是统计学标准非线性。线性评价和分析测量范围的确专家讲座第61页精密度检验和非线性程度判断(WS/T408-)线性评价和分析测量范围的确专家讲座第62页非线性