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再说精密度(一)

2021.6.29
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王辉

致力于为分析测试行业奉献终身

一、为什么将精密度放在分析性能的第一位?

美国1988年发布临床实验室修正法规(CLIA)以来,该法规明确了描述一个检测系统分析性能指标。包括了6个内容: 1、精密度;2、正确度;3、患者结果可报告范围;4、分析灵敏度;5、分析特异性;6、参考区间;7、其他必须的性能。


为什么将精密度放在分析性能的第一位?关键是临床实验室在检测患者样品时,对任何分析物或项目都只做一次就发出报告!这是全球临床实验室的特殊分析做法!因此,确保检测结果可靠性的第一前提是:检测结果的精密度要好。也即:同一个样品的再次检测结果是一样的!不然,临床和患者都不会满意。当临床和患者对临床实验室的结果有怀疑时,要求临床实验室再做一次。如果,重复检测结果与上次报告的一样,临床与患者都认为,实验室报告的结果是“准确”的!两次结果一样还不准确吗?其实这不是准确度,这是精密度好!因此,在任何时候,确保精密度第一是实验室的首要任务。


应某公司的咨询,该公司准备将美国临床和实验室标准研究院(CLSI)的EP-15文件,写成便于临床实验室使用的应用软件。我认为在形成软件之前,公司必须充分理解文件统计含义,绝不依样画葫芦。不然,今后在客户中遇到不理解的问题时,公司只会回答:这就是美国CLSI的EP-15A文件!将会影响公司的完美形象。但是,他们的想法促使我对该文件与EP-5文件再次认真阅读。


EP-15文件的重点是让临床实验室在使用某个新引入的检测系统时,必须对厂商声明的精密度和正确度分析性能进行验证。再次阅读EP-5时,发现原来在EP-5文件中早就对如何验证厂商的精密度性能提出了实验方案。


EP-5和EP-15在验证厂商精密度性能的统计做法一样,如果临床实验室使用与在某个厂商声明中使用相似分析物浓度的样品,进行精密度实验,得到不精密度指标(s或CV),小于或等于厂商提供的不精密度指标的(s或CV),则临床实验室的不精密度性能被验证;但若临床实验室的精密度性能指标CV或s大于厂商声明的CV或s时,临床实验室的该分析物项目精密度性能没有被验证,需要进行统计学检验。如果经统计学检验临床实验室的CV或s与厂商声明的CV或s没有显著差异,则依然认为临床实验室的精密度指标得到验证,反之不符要求。


二、究竟是F还是χ2

经反复阅读这两个文件后,突然注意到,它们在进行精密度的CV或s比较时,没有使用方差检验(Ftest),却使用了卡方检验(χ2)!令我感到突然。我查阅所有我的统计学书籍,所有书籍均无答案。它们提供的信息与我了解的一样,从来没有介绍使用卡方检验去判断不精密度的s或CV的大小。现在才认识到,国内的医学统计书籍从来没有将卡方检验列为对不精密度估计的统计手段!这是国内医学统计书的缺陷!


我只能向CLSI专家请教,他们很快就给了回答。经过几次的交流,CLSIEP-15的主席Dr.Neill Carey为我写了很好的回答。还怕我不理解,一定要我提出看法。我在EP-5的文件中看到了参考文献,去寻找无果而终,在美国和加拿大均没有。因此我很希望他能够提供使用卡方进行精密度评价的原始文件,他们回答没有参考文献!最后,还给了我非常详细讨论精密度问题的多媒体。我知道他的意愿是,让我知道一个小小的不精密度指标,有许许多多的学问。这些都给了我很大的启发。


我应该是国内了解美国临床和实验室标准研究院(CLSI,原为NCCLS)最早的人员之一。早于1988年在澳大利亚进修期间,看到导师有许多CLSI文件我幸喜若狂,在征得导师的许可后,我尽量复制了几个认为最要紧的标准文件,其中之一为EP-5:定量检测方法精密度的评价。回来后,我多遍阅读了这个文件,并且对每一次修改的版本都至少看过,自以为我是熟悉了解EP-5的人。恰恰只着重阅读该文件的前半部分,忽略了后面验证部分,才导至不知道以卡方检验标准差大小已经有了30余年了!

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该图为30年前,我从澳大利亚带回来的的EP5-P的封面。为了弥补我过去的疏忽,近期我重新认真阅读EP05-A2文件,阅读后,更感到许多早已经在20年讲到的问题,我却一直没有去理解!


三、临床实验室检测系统精密度性能的重要性

1、方法学比较中精密度性能的影响

为什么在方法学比较评估检测系统的正确度时,EP9-A2文件强调对每份比对样品进行双份检测?应该了解两个比较方法均对每个样品仅做单次检测的比对,会受到方法不精密度很大的影响,使最后正确度性能的评估产生偏移。因此,进行方法学比较了解系统误差时,两个比较方法仅对每个样品只做一次的比对结果,肯定严重受到检测不精密度的影响,导至比对误差过大。


2、不精密度对线性实验的影响

EP-6是定量检测线性评价文件。实验对系列已知浓度或稀释关系的样品,进行检测。最早的EP-6P文件要求对每份样品对每份样品进行4次重复检测。只有这样,才可了解是否在实验中每组样品检测结果产生了离群点。也可真实了解是否具有确实的线性。这是精密度性能对线性的影响。


3、不精密度对基质效应评估的影响

EP-14是评价基质效应的文件,为了确认各个不同类型样品是否具有基质偏移,也要求对每个样品至少进行3次重复检测。期望临床实验室较以往应该更加重视临床检验基质效应的认识。医学事业的发展促使临床对更多疾病的深入了解,也对临床实验室提出了更多要求。面临众多分析物、被测量、和各类疾病的患者的新情况,必须重视基质效应!必须重视不同批号试剂盒间检测结果的差异!


4、不精密度对分析灵敏度的影响

EP-17是确定检出限值和定量限值的重要文件,为了真切了解某个检测系统可以报告的最低分析物浓度,它必须依赖检测系统(方法学)的不精密度水平。如果厂商或临床实验室不认真进行精密度实验,将错误的过小标准差估计的“检出灵敏度”称为自己产品或某个检测系统具有最佳检出限值,这将在临床诊断上造成的危害被这个精密度放大了!


四、临床实验室精密度的问题

在所有分析性能中,精密度性能只要进行重复检测,计算均值和标准差即可。这个做法涉及多个问题。


1、不同分析物浓度会影响不精密度的标准差大小。所以,应选择适当分析物浓度的样品进行重复性实验。


2、注意基质差异。绝大多数的实验室直接使用控制品进行重复性实验。没有意识到控制品样品与天然患者样品检测的基质差异。随着临床对实验室的需求不断增加,可以开展的分析物或项目增多下,实验室需要随时注意真实样品与控制品在检测某些特殊分析物时的显著差异。此时,需要重视使用真实患者样品或其混合物(混合血清)进行分析性能评估和开展质量控制等。


3、目前,实验室无论在评估某检测系统精密度性能或开展质量控制上,忽略了精密度估计的重要性。甚至,直接使用每天质量控制的重复数据计算不精密度数据,既是该检测系统的精密度性能,又是开展质量控制的基础资料。但是,我们是否注意到,对样品连做20次重复检测,计算均值和标准差;若你再次进行这样的批内重复检测,发现计算的精密度不一样!多年前,为一篇杂志文章上精密度水平引起讨论。经询问,作者为了突出自己报道的检测方法水平,她在许多次的多组重复检测数据中,找出标准差最小的那个数据作为性能资料。难怪读者仅做几次的重复检测实验,计算的标准差总是比她大,使他人认为该报告是捏造数据!


4、在设计一个评价实验时,必须在事先就决定如何很好地确定设施的实际精密度。每次运行一个有把握精密度方案,得到设施精密度的一个估计。当这个相同的方案在相同实验室再次在控制下的设施运行时,将得到一个不同的精密度估计,尽管实际精密度是相同的。这些精密度的估计可预期会环绕一个“精密度真值”周围分布,观察得到的估计越多,聚集在“真实”精密度的周围也更紧密。一般来说,观察数越大对一个估计有更大的可信心;估计的可信性越大,在检出性能的“统计功效”上也更大。


因此,每次重复性实验从统计上只是一次“抽样”,它其实并不是该检测系统对检测样品实验时的“真实(Ture)”标准差。只有做的越多,将它们的所有不精密度信息尽可能合并在一起,方能使“估计”的标准差向“真实”标准差靠得近一些,在实际工作中,这样的标准差也更有实际价值。片面地用一个不真实的标准差来“炫耀”实验室的精密度有多好,今后你的质量控制也越辛苦,除非你一直在修改数据自欺欺人!


所以,我们一直呼吁大家要认真重视自己的实验工作,要实事求是!不说假话!呼吁大家,每天开展的质量控制使用的均值和标准差,应该将每月的控制数据累积计算,求出真实的均值和标准差,这样才如实反映你实验室的状态;也使你每天的工作轻松愉快,因为,它将很少出现让你要做“虚假”处理的状态。


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