实验室质量控制培训教材

1本资料来源第一页，共五十八页。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

第二页，共五十八页。3

今天我们主要讨论

（一）实验室质量控制（二）质量控制评价第三页，共五十八页。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。

第四页，共五十八页。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。第五页，共五十八页。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。

第六页，共五十八页。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第七页，共五十八页。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。

第八页，共五十八页。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第九页，共五十八页。102.实验人员的培训和能力提高实验人员的业务素质和技术水平直接影响分析工作的质量，除持证上岗这一基本条件外，还应定期对实验人员进行有针对性的技术培训和业务考核，并使该项制度真正得以长期实施。第十页，共五十八页。113.测定方法的选择和评价选择准确可靠的测定方法是分析工作质量控制的重要保障。测定方法：①首选国家标准方法或部门规定的标准方法②实验室自行设计、制定的方法③实验室采用的非标准方法④超出预定范围使用的标准方法⑤经扩充和更改的标准方法。所有选择的方法应简便易行，精密度高、准确度好、灵敏度、检测限能满足测量工作的需要。并对所选的方法进行评价。

第十一页，共五十八页。12评价检验方法的指标有：准确度精密度检出限工作曲线的线性范围和灵敏度去除干扰的能力。

第十二页，共五十八页。13（1）准确度的定义分析结果(单次测定值或均值)与假定的或公认的真值之间符合程度的度量。测定值X与真值A之间的差异。准确度是反映测定方法系统误差和随机误差的综合指标，它决定测定方法的可靠性。第十三页，共五十八页。14

准确度表示方法：用绝对误差和相对误差、回收率表示绝对误差=测定值－真值

绝对误差相对误差＝×100%

真值

X1:测定值X1-X0

X0:本底值回收率（％）=×100％

m：标准加入值m第十四页，共五十八页。15当测量值大小相近时，通常用绝对误差、相对误差来比较或反映测量准确度。如：标准值10.０mg/kg，实测值10.２mg/kg，其绝对误差0.2mg/kg；相对误差2%标准值100.０mg/kg实测值为100.２mg/kg，其绝对误差0.2mg/kg；相对误差0.2%。

第十五页，共五十八页。16评价准确度常用的方法1)用标准参考物质评价：根据待测样品性质,选择与样品基体、化学组成与物理形态、浓度水平、准确度水平相同或相近的标准参考物质（如灌木叶粉、奶粉、牛肝粉、冻干血清等），与样品在相同条件下进行测定，如果标准参考物质的测定结果与证书上的标准值一致，表明分析方法与测定过程的准确度令人满意，样品分析结果准确、可靠，方法可行。第十六页，共五十八页。172)加标回收率评价：向样品中加入不同水平已知量待测标准物质（如铅、铜、锌、农药等）－加标样品，同时测定样品和加标样品，计算加标回收率。加标回收率有三种：A.绝对回收率：提取物中加标样后的测定值与标样未经任何处理的测定值的百分比。（用于考察基质的影响）。B.相对回收率：标样加入到样品中处理后的测定值与空白样品提取物中加入标样后测定值的百分比。C.提取回收率：标样加入样品中提取后的测定值与标样未经任何处理的测定值的百分比。第十七页，共五十八页。18加标回收率评价通常我们用提取回收率考察方法回收率，也有人建议用相对回收率，同时用绝对回收率考察基底的影响。加标回收率的要求一般为85－120％。含量在mg/kg时，回收率在90－110%；含量在μg/kg回收率在80－120%；繁琐的方法其回收率最低不能小于50%。第十八页，共五十八页。19注意事项：a）加标量应与样品中的含量接近。b）当含量低于检出限时，按检出限加标。c）加标量不得比试样中被测物的含量大3倍。d）用高、中、低三个浓度。加标后测定值不能超过方法的线性范围的上限。

e）加入标准参考物质的形态应尽量与样品一致。若不一致，会影响加标回收率的准确性；特别是样品中某些共存物对待测物测定的干扰，有时在加标回收试验中不易发现。

第十九页，共五十八页。20待评价的方法与标准方法对照评价：用待评价的方法与标准方法同时测定相同的样品，（最好是用高、中、低三种不同的浓度样品）进行对照，测定结果经显著性(t)检验，若两种方法测定结果差异无显著性，则该方法的准确度是满意的。第二十页，共五十八页。21（2)精密度

定义：同一样品的各测定值的符合程度称为精密度。在一定测量条件下，对同一被测量对象进行连续多次测量所得结果的一致性或分散程度，反映分析方法的随机误差的大小。主要有

a）重复性:在相同测量条件情况下，对同一被测对象在短期内重复测定的结果的一致性。

b)重现性：在改变测量条件情况下，对同一被测对象的测量结果的一致性。所谓条件包括：原理、方法、仪器、参考标准、地点、操作人员、使用条件等。第二十一页，共五十八页。22精密度的表示方法有

a偏差和相对偏差

b平均偏差和相对平均偏差

c标准偏差和相对标准偏差等。方法：通常在测定方法的线性范围内，选取低、中、高三个不同浓度的待测样品（或加标样品），每类浓度取六个平行样，在相同条件下连续重复测定六天，分别计算各种浓度的日内和日间测定的相对标准偏差。一般要求测定方法的相对标准偏差≤10%（ng级为50%）第二十二页，共五十八页。23例如：有下面一组测定值：18.9519.2020.0020.8721.05mg/kg平均值：X=19.93绝对偏差：d=X-X=18.95-19.93=-0.98相对偏差=d/X×100%==-0.98÷19.93×100%=-4.92%平均偏差：d=ΣX-X/n=0.688相对平均偏差=（d/X）×100%

=0.688÷19.93×100%=3.45%标准偏差：S=0.87相对标准偏差：RSD=0.87÷19.93×100%=4.37%第二十三页，共五十八页。24（3）灵敏度、检出限、最低检出浓度灵敏度：

灵敏度的定义：仪器的响应量或其他指示量与对应的待测物质的浓度或量之比。通俗的说法分析方法所能检出某种成分的最低量，有二种表示方法：1)检出限量：方法所能检出的最小量（质量）。2)最低检出浓度：方法所能检出的最低浓度。第二十四页，共五十八页。25检测限有三种不同的表示方式：a）绝对检出限：用于考察仪器的灵敏度，用质量表示。除去生物基质因素，标样能直接区分于空白值和噪声的最低检出量，检出量的响应值至少是空白溶液的3倍标准差和噪音的3倍。b）最低检出浓度：用于考察整个方法的灵敏度，用浓度表示。标样经提取净化后按法测定，能区分于空白值和噪声的最低检出浓度，最低检出限的响应值至少是空白溶液的3倍标准差和噪声的3倍。c）最低检测限：用于考察方法的定量下限，用浓度表示。用质控样考察方法的最低检测限，当在最低检测限浓度时，样品的的测定值与标示值的相对偏差和相对标准偏差均＜20%(n=6)。第二十五页，共五十八页。26灵敏度、检出限、最低检出浓度灵敏度：分光光度法为标准曲线的斜率，A/B。原子吸收：0.004吸光度所对应的浓度或含量。检出限：1）标准差法：连续测定10次空白浓度或接近空白浓度溶液空白溶液检出限=3倍标准差接近空白浓度溶液（标准液最低管）的检出限=3倍标准差×浓度值/平均值（测定值）第二十六页，共五十八页。27灵敏度、检出限、最低检出浓度2）噪声法：气相法以3倍噪声所对应的待测物浓度确定为检出限。3）吸光度法：分光光度法以吸光度为0.02时所对应的浓度为检出限最低检出浓度C(mg/L)的计算：

d×v1d：检出限μg/mL；C=v1：样液定容体积，mL；

vv：样液体积，mL。第二十七页，共五十八页。28（4）工作曲线的线性范围工作曲线：配制不同浓度的标准系列，在特定条件下进行测定，以待测物的浓度为横坐标，相应的信号值为纵坐标绘制的标准曲线。在相同条件下进行样品测定，根据标准曲线可求出样品中被测物的含量。定量分析用工作曲线多为直线。线性范围是指待测物质的浓度（或量）与测定信号值成直线关系的范围。样品应在直线线性范围内，线性范围越宽，样品测定越方便。第二十八页，共五十八页。29需要说明的问题：样品测定时，若基体对测定有干扰，可在不含待测物的样品中加入标准物资，配制不同的标准系列制成工作曲线，或用相同于样品的标准参考物质配制不同的标准系列制成工作曲线。一般设定回归方程中线性的下限为最低检出限，不包括零点。第二十九页，共五十八页。30（5）去除干扰的能力：

在进行方法评价时，有时需对方法中一些干扰物的影响进行测定，以评价测定方法对待测物质测定是否具有特异性和选择性。第三十页，共五十八页。314制定分析全过程质量控制的具体措施控制影响分析数据准确性的因素：（1）实验室环境：如温度、湿度（2）实验器材：水、试剂、标准溶液、器皿和仪器的校准和正确使用（3）样品的采集、贮存（4）分析方法的选择（5）样品预处理（6）干扰物的分离测定（7）实验数据的记录和处理总之要确定各主要环节的技术操作规范，并在分析全过程中严格加以执行，使分析测定结果准确可靠。第三十一页，共五十八页。32（二）质量控制评价质量控制评价定义:对质量要求中规定的能力作系统的检查。质量控制评价的内容：包括实验室内和室间的质量控制评价。1.实验室内的质量控制评价：对实验室分析质量控制进行自我评价，以及时发现问题、处理问题。评价主要包括以下内容：第三十二页，共五十八页。331.实验室内的质量控制评价（1）

（1）空白试验与检出限：在微量和痕量分析中，测定信号值常与空白值处于同一数量级。影响空白值的主要因素有：①环境条件②试剂纯度③器皿选择及洗涤④分析者的操作⑤仪器噪音等。空白值的大小和分散程度对分析结果的精密度和分析方法的检出限有很大的影响，它可较全面地反映实验室及分析人员的水平。根据所测的空白值，计算检出限，该值如高于规定值，说明测量系统存问题，应重新进行测定，直至合格。第三十三页，共五十八页。341.实验室内的质量评价（2）（2）工作曲线的线性工作曲线的线性影响测定结果的准确度。影响线性的主要因素有：①分析方法和检测仪器的精密度②所用容器的准确度③标准溶液配制的准确度④分析人员的操作技术水平等。以相关系数（r）判断，一般r＞0.999,特殊方法r可＞0.99。第三十四页，共五十八页。351.实验室内的质量评价（3）（3）分析工作的准确度和精密度：（4）仪器误差和操作误差的检验：通过不同仪器和不同分析人员对同一项分析工作的进行检验。第三十五页，共五十八页。362.实验室间比对的质量控制评价

实验室间比对的定义：在两个或多个实验室对相同或类似检测物质进行检测的组织、实施和评价。第三十六页，共五十八页。372.实验室间比对的质量控制评价(2)（1）实验室间比对的目的：①确定某个实验室对特定试验或测量的能力，并监控实验室的持续能力②识别可能与实验室相关人员的检测能力和仪器校准③确定新方法的有效性和可比性，监控老方法的有效性和可比性④向客户提供更高的可信度⑤鉴别实验室间的差异⑥确定一种方法的能力特性，通常称为共同试验⑦给标准物质赋值，并评价其有效性。第三十七页，共五十八页。38（2）实验室能力验证定义：利用实验室间比对确定实验室的检测能力。（3）能力验证：是实验室比对的一种应用，能力验证分二类：①测量比对方案，评价实验室达到其认可的测量准确度的能力。校准实验室用的较多。②实验室间测试方案，用于评价实验室对测试项目的测试能力。第三十八页，共五十八页。39实验室能力验证评价内容（1）分析方法：为减小实验室的系统误差，使所测结果数据有可比性，应使用统一的分析方法，因不同的方法检验结果有差异，同时还应规定方法的检出限、精密度和准确度。（2）允许误差：允许误差包括实验室内的允许误差、实验室间的允许误差和标准允许误差。对于实验室间的协作，应合理的确定分析误差的大小，并由此规定误差的允许范围。（3）实验室误差的测定：检查实验室间是否存在系统误差和误差的大小及对分析结果可比性的影响是否有显著性。第三十九页，共五十八页。40实验室分析质量控制的评价方法1双样品法：在无标准的情况下，双样品法可用于实验室间的质量控制评价。方法是将两个类似的均匀样品（基体、待测物质相同，浓度相差不大）A和B分发给各实验室进行单次测定。在规定日期内将测定结果XiYi上报，根据上报结果进行数据分析和误差分析。由于A、B两样品中，待测物质的浓度相差不是很大，可以认为测定时的系统误差是相同的，因此两浓度测定值之和：包含测定的系统误差和随机误差，两浓度之差：只有随机误差，而无系统误差。第四十页，共五十八页。41双样品图法双样品图法在坐标系中分别以各实验室测定样品A、B结果，（x,y）为横坐标和纵坐标，绘制垂直线和水平线，将各实验室的结果标在双样品图中。若实验室间出现系统误差，则两样品的测定值会出现偏高或偏低，各实验室测定值主要分布在第一象限和第三象限，大致落在与纵轴约45度的椭圆形范围内，椭圆形外的点对应的即为离群实验室。第四十一页，共五十八页。42双样品图XY第四十二页，共五十八页。43双样品法计算的参数：

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

T第四十三页，共五十八页。44总标准偏差、随机标准偏差计算

按上表数据，由下式计算各实验室数据分布的总标准偏差按上表数据，由下式计算各实验室数据分布的随机标准偏差

Sd=Sw=第四十四页，共五十八页。45差异显著性如:Sw=Sd,即总标准偏差只包括随机标准偏差,而不包括系统标准偏差,表明各实验室间不存在系统误差。如:Sw〈Sd，可作F检验判断实验室间之间的差异有无显著性。若F检验差异有显著性，说明各实验室间存在明显的系统误差，影响分析结果的可比性。第四十五页，共五十八页。462.质量控制图用于实验室内或实验室间的质量评价，能够及时发现问题，找出原因，采取措施加以改正。（1）控制图的作用质量控制图是最简单、最有效的统计技术之一。近二十年来随着科学技术的发展，广泛采用质量控制图评价日常检测数据的有效性。质量控制图在实验实验室质量控制中起着重要作用。第四十六页，共五十八页。47质量控制图的作用：1)质量控制图能及时直观地显示测量过程是否处于统计控制中。当控制图出现失控时，它能表明什么时间、什么项目发生问题；还能表明问题的性质，如：①平均值单向变化趋势②数据突然漂移③变动性增大等情况。2)控制图可以对被控制过程特性作出估计。如用极差或标准偏差控制图可以估计测量过程的变动性。3)决定测定值取舍的最好标准和依据。控制图是检验各实验室间数据是否一致的有效方法。4)控制图是检验测量过程是否有明显的系统偏差，并能指出偏差的方向。

第四十七页，共五十八页。48质量控制样品的选用1)质控样的组成应尽量与所要分析的检测样相似。2)质控样中待测组分的浓度应尽量与检测样相近。当待测组分含量很小及其浓度极不稳定时，常将质控样先配制成较高浓度，临用时再按规定稀释至要求的浓度。3)如检测样中待测组分的浓度波动不大，可采用一个中等浓度的质控样。第四十八页，共五十八页。49质量控制图的制作常用的质控图有三种：⑴平均值控制图⑵极差控制图⑶标准偏差控制图。其中平均值控制图应用最广泛。下面仅介绍平均值控制图的绘制和使用。平均值控制图的绘制①数据的积累：在短期日常测定工作中，对标准物质或质控样多次重复测定至少20次，每次测定的工作质量应保持较好水平；②对积累数据进行统计处理：剔除异常值，计算平均值、标准偏差S、±2S、±3S；③在坐标纸上，以测定序号为横坐标，测定值为纵坐标，将中心线、上下警戒线平均值±2S、上下控制平均值±3S绘制在图上。平均值控制图根据数据的意义不同可分为①空白值控制图②浓度值控制图③加标回收率控制图等，分别用于质控评价。第四十九页，共五十八页。50质量控制图第五十页，共五十八页。51平均值控制图可根据下列规定用于评价检验分析过程是否处于控制状态。①如果检测点位于中心线附近，上、下警告限之间的区域内，则测定过程处于控制状态。②如果检测点超出上述区域，但仍在上、下控制限之间的区域内，则提示分析质量开始变劣，可能存，在“失控”倾向，应进行初步检查并采取相应的校正措施。平均值控制图的使用第五十一页，共五十八页。52③如果检测点落在上、下控制限之外，则表示测定过程失去控制，应立即检查原因，予以纠正，并重新测定该批全部样品。④如遇有七点连续逐渐下降或上升时，表示测定有失去控制的倾向，应即查明原因，加以纠正。⑤即使“过程处于控制状态”，尚可根据相邻几次测定位的分布趋势，对分析质量可能发生什么问题进行初步判断，如：趋向性变化很可能由系统误差所致；分散度变大则多因实验参数的变化失控或其他人为因素所造成。第五十二页，共五十八页。533.Z值评估法能力统计量－Z分值、Z内分值、Z间分值评估法：意义：①Z分值是反映各实验室测量结果的离散度。②Z内分值：表示某个实验室的随机测量误差的变动性。③Z间分值：表示某个实验室系统误差和随机误差的变动性。在实验室的检测值剔除离群值之后按下式计算各实验室的Z分值：

Xi-X平Xi：测定值

Z=

X平：平均值S

S：标准差第五十三页，共五十八页。54注

：计算平均值时，要去除离群值。离群值的剔除的方法是用Q检验法或Grubbs法。Q检验法用于3-10个测定值中可疑值得检验Grubbs法用于一组或多组测定值的离群值得检验。三种Z值评价结论：|Z|≤1优秀；|Z|≤2满意；2＜|Z|＜3有问题，尚可接受；|Z|≥3不满意，不可接受；第五十四页，共五十八页。55(2)能力统计量（Z内、间分值）的计算参数：实验室样A样BTD181.21246.28231.61（1）116.74292.39249.22241.59(3）110,91380.66270.08248.05(4）133.96476.52263.80240.68（2）132.455100.45275.85266.12(5)124.05Qi240.68116.74Qh248.05132.45M241.59124.05T=(样品A+样品B）/QI即P25百分位数