臨床生物化學(xué):第四節(jié)　臨床生化方法學(xué)性能判斷

候選方法可否被接受，最后根據(jù)評價實驗中的誤差結(jié)果進(jìn)行歸納，作出判斷。West-gard曾經(jīng)對醫(yī)學(xué)決定水平上的分析誤差，采用統(tǒng)計學(xué)方法制定出一套判斷指標(biāo)，首先是制定“可允許誤差的95％限度”，然后計算各項誤差并與其比較，任何一項指標(biāo)大于可允許誤差都不能被接受。

一、方法學(xué)性能標(biāo)準(zhǔn)及其制定

（一)性能標(biāo)準(zhǔn)

性能標(biāo)準(zhǔn)（performance standards，PS)也稱分析目標(biāo)，應(yīng)根據(jù)不同的應(yīng)用目的（篩選、診斷、預(yù)后、監(jiān)測)而異。由允許分析誤差（allowableanalyticalerror)和醫(yī)學(xué)決定水平（medical decision level)這兩項內(nèi)容決定。

⒈允許分析誤差 用E_A表示，它被規(guī)定為95％樣品的允許誤差限度，即95％的病人樣品其誤差應(yīng)小于這個限度。

⒉醫(yī)學(xué)決定水平 用Xc表示，臨床判斷結(jié)果具有意義的分析物濃度。

E_A和X_c兩項內(nèi)容，就是一個測定方法的性能指標(biāo)。但對于每一醫(yī)學(xué)決定水平都應(yīng)規(guī)定相應(yīng)的性能標(biāo)準(zhǔn)，即在一定X_c值下的E_A值。以血清葡萄糖測定為例。在X_cl＝2.8mmol/L，X_c2＝6.7mmol/L，X_c3＝8.9mmol/L時，其相應(yīng)的E_A均為0.56mmol/L，而在X_c4＝16.8mmol/L，其E_A為1.4mmol/L。

這表示當(dāng)葡萄糖濃度在2.8mmol/L、6.7mmol/L和8.9mmol/L時，95％的樣品具有的誤差不得大于0.56mmol/L，而濃度在16.8mmol/L時，95％的樣品所具有的誤差不得大于1.4mmol/L。這里指的是總誤差。

（二)性能標(biāo)準(zhǔn)的制定

制定的性能標(biāo)準(zhǔn)，既應(yīng)反映臨床應(yīng)用與解釋結(jié)果的要求，稱為醫(yī)學(xué)效用限度（medicalusefulness limits)，又應(yīng)基本符合實驗室所能達(dá)到的技能狀態(tài)（state of art)。因此，需要由臨床醫(yī)學(xué)家和臨床化學(xué)家共同研究制定。

⒈根據(jù)參考值與參考范圍而定的標(biāo)準(zhǔn)這是Tonks于1963年提出的，其公式是：

最大的可允許誤差定為±10％，但對某些物質(zhì)（如酶)則提高到±20％。由于其允許誤差以參考范圍表示，有臨床實用意義，但缺點是參考范圍的寬度與試驗本身的不精密度有關(guān)，一項不精密的方法由于測出的參考范圍較寬，以致可制定出較寬的可允許誤差限度，就會使一項性能不夠好的分析方法的應(yīng)用合法化。

⒉根據(jù)臨床觀察制定的標(biāo)準(zhǔn)這往往反映參與與制定的醫(yī)生的經(jīng)驗，綜合臨床及實驗室的意見，提出在醫(yī)學(xué)決定水平上的不精密度標(biāo)準(zhǔn)。還有不準(zhǔn)確度及綜合不精密度與不準(zhǔn)確度的標(biāo)準(zhǔn)。一般說來，在參考范圍內(nèi)的中間及很不正常的水平時，醫(yī)生允許有較大的變異系數(shù)。特別是用于診斷，而不是用于監(jiān)視療效的。但在醫(yī)學(xué)決定水平需要最嚴(yán)格的指標(biāo)。這種方法的缺點是主觀成分較大，而且收集臨床的意見也很困難，它依賴于臨床醫(yī)生對實驗室工作的充分了解。

⒊根據(jù)生物學(xué)變異制定的不精密度標(biāo)準(zhǔn)生物學(xué)變異或稱生理變異（CV_B)包括個體內(nèi)變異（CV_P)及個體間變異（CV_g)，也就是通常所說的生理波動。

美國病理學(xué)會建議，為了在人群中篩選某些疾病，不精密度（CV)應(yīng)等于或小于個體內(nèi)及個體間變異的二分之一（即≤1/2CV_B)。對于個別試驗，目的在于輔助診斷或監(jiān)測治療效果，則CV應(yīng)小于或等于1/2CV_P。但目前文獻(xiàn)報告的生物學(xué)變異數(shù)據(jù)不一致，由于這種方法比較好，將來可能會有更多的研究。

⒋根據(jù)實驗室技能狀態(tài)制定的標(biāo)準(zhǔn)技能狀態(tài)是根據(jù)技術(shù)熟練而且誤差最小的一組實驗室的數(shù)據(jù)，計算出在參考范圍高限的變異系數(shù)作為標(biāo)準(zhǔn)的，這實際上是指當(dāng)前技術(shù)水平所可能達(dá)到的技能狀態(tài)。當(dāng)然，技能狀態(tài)有繼續(xù)進(jìn)步的趨勢，在沒有更好的標(biāo)準(zhǔn)以前，技能狀態(tài)還會繼續(xù)用作實驗室工作性能的標(biāo)準(zhǔn)。對于生物變異相當(dāng)大的項目，以技能狀態(tài)作為不精密度的標(biāo)準(zhǔn)更為合適。

二、使用單值判斷指標(biāo)判斷

單值判斷指標(biāo)（single-value criteria)較簡單，在評價過程中用于初步估量。

⒈計算公式 單值判斷指標(biāo)的計算公式見表20-3

表20-3　單值判斷指標(biāo)

⒉結(jié)果判斷單值判斷指標(biāo)是可接受性能的估計指標(biāo)。對前述各項實驗

結(jié)果經(jīng)計算得到各項誤差值后，分別與E_A值比較，必須都比E_A小，該方法才初步判斷為可接受，否則為不可接受，可改進(jìn)分析方法減少誤差或排除該方法。

判斷舉例：用單值判斷指標(biāo)判斷某法測定血肌酐的結(jié)果：

設(shè)X_c＝176.8μmol/L時，E_A＝35.4μmol/L，

⑴偶然誤差

重復(fù)性誤差：n＝20，X＝176.8μmol/L，S_TM＝3.536μmol/L

判斷：1.96S_TM＝1.96×3.563μmol/L＝6.93μmol/L，因RE＜E_A，偶然誤差可以接受。

⑵系統(tǒng)誤差：回歸方程：n＝50，a＝－0.98，b＝0.925，Y＝－0.98＋0.925X。

SE＝｜(a＋bXc)－Xc｜＝｜（－0.98＋0.925×176.8)－176.8｜＝14.24μmol/L

判斷：｜（a＋bXc)Xc｜＜E_A，系統(tǒng)誤差可以接受。

⑶總誤差：RE＝6.93μmol/L，SE＝14.24μmol/L

判斷：RE＋SE＝6.93＋14.24＝21.17μmol/L＜E_A，總誤差可以接受，故該方法為可接受。

對于一個判斷為不能接受的方法，為了減少某一誤差而作了改進(jìn)，則各個評價試驗都須重新進(jìn)行做。

單值判斷指標(biāo)雖簡單，但主要問題是各項試驗的樣品數(shù)都較小，使測定值極可能是分析誤差的不可靠測量，最后使實驗估計發(fā)生錯誤。因此，只有在假設(shè)所有實驗結(jié)果是絕對正確的前提下，才能進(jìn)行上述計算。為了在適當(dāng)?shù)臉悠窋?shù)下，能以最小的代價取得實驗誤差測定的最大可靠性，可用可信區(qū)間判斷指標(biāo)。

三、使用可信區(qū)間判斷指標(biāo)判斷

可信區(qū)間判斷指標(biāo)比較復(fù)雜，但能對方法性能提供更客觀的決定，起最后判斷作用。

⒈90％可信區(qū)間，可信上限及可信下限統(tǒng)計學(xué)的規(guī)律說明，每種測定結(jié)果的可靠性與測定次數(shù)有關(guān)，次數(shù)愈多，結(jié)果反映真實性愈強；但實際上，不可能進(jìn)行大量的測定。在統(tǒng)計學(xué)中為了估量分析誤差的不確定性，對于每一誤差可計算其可信區(qū)間，用可信上限與可信下限代替單值的估量，E_U為誤差的可信上限，E_L為誤差的可信下限。West-gard推薦用90％的可信區(qū)間，這樣，E_U將是誤差單側(cè)的95％上限，用此判斷候選方法的可接受性比較可靠。假如，E_U＜E_A，則方法性能為可接受；假如E_L＞E_A，則方法必須改進(jìn)，以減少誤差，否則排除。假如E_U＞E_A，但E_L＜E_A，說明僅有的數(shù)據(jù)不足以作出任何有關(guān)可接受性的結(jié)論，還需繼續(xù)實驗以收集更多的數(shù)據(jù)，以便對分析誤差作出較好的估量�？尚艆^(qū)間判斷指標(biāo)見表20-4

表20-4　可信區(qū)間判斷指標(biāo)

這些指標(biāo)在形式上與表20-3的單值判斷指標(biāo)相似，最明顯的差別是對每一類型誤差用兩個判斷指標(biāo)，其一是判斷可接受性，其二是判斷排除。對RE、PE及CE的判斷指標(biāo)，僅用了誤差估量的上限和下限。SE和TE的判斷指標(biāo)較為復(fù)雜，引入了一個新的術(shù)語“W”。

W是回歸線可信區(qū)間的寬度（與給定的Xc相對應(yīng)的Yc值范圍)，對于一給定的Xc，Yc的上下可信限由方程（a＋bXc)±W計算得到。W計算式如下：

W＝t(S_Y/X)〔1/N＋(Xc－X)²/∑(X_i－X)²〕^1/2

W的大小取決于選擇的百分區(qū)間（這里是90％)，即和選擇的值有關(guān)（這里選雙側(cè))。W也和回歸線標(biāo)準(zhǔn)差S_Y/x成正比關(guān)系，S_Y/x直接反應(yīng)方法對比數(shù)據(jù)的不確定性。中括號內(nèi)的式子表明，在N很大，Xc＝X，W很小，若Xc無論在哪一方向逐漸偏高X，則（Xc－X)之差增大，W也增大。如圖20-3表示。

圖20-3　回歸線的可信區(qū)間

⒉計算舉例這里介紹某血清鈣測定方法的各種評價實驗數(shù)據(jù)，用五個例子概括說明。需指出的是，作為誤差估量的上下限，必須具有相同的代數(shù)符號，否則下限應(yīng)取作零。

例一 用可信區(qū)間判斷指標(biāo)確定偶然誤差（RE)是否為可接受。

由重復(fù)性試驗獲得：N＝21，Y＝11.0mmol/L，S_TM＝0.08mmol/L

假設(shè)Xc＝11.0mmol/L時，E_A＝0.5mmol/L，

⑴計算STN的95％可信限

S_TMU＝S_TM×fu　S_TML＝S_TM×f_L

由表20-5查自由度

df＝(N－1)f_U、f_L的值（f為計算因素)

現(xiàn)N＝21，df＝20，f_U＝1.358，f_L＝0.7979

則：S_TMU＝0.08×1.358＝0.11mmol/L

S_TML＝0.08×0.7979＝0.06mmol/L

表20-5計算單側(cè)可信限（95％)的f值

⑵計算REU和RE_L

RE_U＝1.96S_TMU＝1.96×0.11＝0.22mmol/L

RE_L＝1.96S_TML＝1.96×0.06＝0.12mmol/L

⑶將以上估量值與EA比較

RE_U＜E_A即0.22＜0.5。因此，由重復(fù)性試驗所得的RE是在可接bhskgw.cn/Article/受的低水平上。

例二 由可信區(qū)間判斷指標(biāo)判斷比例誤差（PE)是否為可接受。

回收試驗的數(shù)據(jù)：N＝9，R＝99、98、98、99、100、98、99、100（％)

設(shè)：Xc＝11.0mmol/L，E_A＝0.5mmol/L

⑴計算平均回收率R及標(biāo)準(zhǔn)誤S_R：

R＝98.9％　S_R＝0.78％

⑵計算平均回收率的標(biāo)準(zhǔn)誤S_R：

表20-6　90％可信區(qū)間或95％可信限的t值

⑶計算R的95％可信限

R_U＝R＋t×SR　R_L＝R－t×S_R

從表20-6 t值表中查t值

現(xiàn)N＝9，df＝8，t_0.01＝1.86

則：R_U＝98.9＋1.86×0.26

98.9＋0.48＝99.4％

R_L＝98.9－1.86×0.26

＝98.9－0.484＝98.42％

⑷計算％PE的上下可信限：

％PE_U＝|R_U或_L－100|_U

％PE_L＝|R_U或_L－100|_L

％PE_U＝|98.4－100|＝1.6％

％PE_L＝|99.4－100|＝0.6％

⑸將％PEU及％PE_L與Xc相乘，換算成濃度單位％PE_U及％PE_L。

PE_U＝％PE_U·Xc＝1.6％×11.0mmol/L＝0.18mmol/L

PE_L＝％PE_L×Xc＝0.6×11.0mmol/L＝0.07mmol/L

⑹將以上測得的PR_U值與E_A作比較

PE_U＜E_A即0.18＜0.5。因此，作為回收試驗測得的PE值是在可接受的低水平上。

例三用可信區(qū)間判斷指標(biāo)確定恒定誤差（CE)是否為可接受。

由干擾試驗得到下列數(shù)據(jù)表20-7

表20-7　干擾試驗結(jié)果

設(shè)：Xc＝11.0mmol/L，E_A＝0.5mmol/L

⑴計算平均干擾值d及標(biāo)準(zhǔn)差Sd：

d＝0.032mmol/L，Sd＝0.0097mmol/L

⑵計算CE的95％可信限：

從表20-6查得當(dāng)N＝9，df＝8，t_0.01＝1.86

⑶將以上CE值與E_A作比較

CE_U＜E_A即0.038＜0.5，因此，通過試驗測得的CE值，在可接受的水平。

例四 用可信區(qū)間判斷指標(biāo)確定系統(tǒng)誤差（SE)是否為可接受。

由方法對比試驗得到下列數(shù)據(jù)：

N＝109，a＝0.25mmol/L，b＝0.981，S_Y/x＝0.351mmol/L，X＝8.42mmol/L，S_x＝5.42mmol/L

設(shè)：Xc＝11.0mmol/L時，E_A＝0.5mmol/L

⑴計算相當(dāng)于Xc的候選方法Yc值：

Yc＝a＋bXc＝0.25＋0.981×11.0＝11.04mmol/L

⑵計算Yc的可信區(qū)間寬度W：

W＝t(S_Y/x)〔1/N＋(Xc－X)²/∑(X_i－X)²〕^1/2〕

查表20-6，N＝109，df用120，t＝1.66

從Sx式中計算∑(X_i－X)²，即

則∑(X_i－X)²＝Sx²(N－1)，因此

∑(X_i－X)²＝(5.42)²(109－1)＝3172.65

將各數(shù)據(jù)代入得

W＝1.66(0.351)〔1/109＋(11.0－8.42)²/3172.65〕^1/2＝0.062mmol/L

⑶計算SE_U及SE_L：

SE_U＝|(Yc±W)－Xc|_U＝|(11.04＋0.062)－11.0|_U＝0.102mmol/L

SE_L＝|(Yc±W)－Xc|_L＝|(11.04－0.062)－11.0|_L＝0.022mmol/L

注意：用＋W還是用－W，需視能獲得較大的SE_U值而定。

⑷將以上SE_U值與E_A值作比較

SE_U＜E_A，即0.102＜0.5，因此，從方法對比試驗中測得的系統(tǒng)誤差在可接受的低水平。

例五 用可信區(qū)間判斷指標(biāo)確定總誤差（TE)是否不為可接受。

用例一重復(fù)試驗和例四方法比較試驗所得RE及SE計算總誤差。

設(shè)：Xc＝11.0mmol/L時，E_A＝0.5mmol/L，

⑴計算TE_U：

⑵計算TE_L：

⑶將以上TE值和E_A值作比較

TE_U＜E_A，即0.27＜0.5，因此，TE值已足以小到可接受的水平。

如果候選方法被得出可接受性的結(jié)論，那么接著就要進(jìn)行評價后實施；最后進(jìn)入方法應(yīng)用階段。不要以為一經(jīng)評價合格的方法就可產(chǎn)生高質(zhì)量的結(jié)果，還須建立質(zhì)控系統(tǒng)，以便隨時發(fā)現(xiàn)合格的方法在實施過程中出現(xiàn)的問題。要善于發(fā)現(xiàn)其中還存在的不足并進(jìn)一步研究解決使其日臻完善。

評價實驗完成以后，應(yīng)該寫出書面報告，報告中除了敘述操作方法（包括試劑配制與所需器材)以外，應(yīng)著重寫出所選方法的各項性能指標(biāo)，要特別重視實驗數(shù)據(jù)的科學(xué)整理與客觀陳述。評價實驗的結(jié)果也可整理成論文在專業(yè)雜志上發(fā)表。