基于生物學變異的質量規范和六西格瑪管理方法在臨床生化質量控制中的應用研究*

蘇 鏡，劉振杰，來金欣，何志亮，蔡秀萍，趙 清，陳智湘，龍彩云，趙可偉△

(1.廣州中醫藥大學第三附屬醫院，廣東廣州 510240；2.廣東省中醫院，廣東廣州 510120；3.廣東省人民醫院，廣東廣州 510080)

完善的質量控制是臨床實驗室質量管理的工作基礎，是臨床實驗室檢驗結果準確、可靠的重要保障。設置室內質量控制必須把握好質量規范和質量目標，而質量規范可分為允許不精密度[百分變異系數(CV%)表示]、百分偏倚(bias%)和允許總誤差(TEa)等不同的形式，其中基于生物學變異的質量規范處于設定質量規范策略中的較高等級。根據生物學變異設定檢驗分析質量指標，在滿足臨床需要上具有一定的優越性[1]。六西格瑪(6σ)質量管理是近年來國際上迅速發展的一項以數據為基礎，以顧客為中心的先進質量管理模式，目前，6σ質量管理可與CV%、bias%和TEa相結合用于客觀、定量地評估檢驗質量[2]。本研究擬在臨床生化的質量控制方面應用不同層次生物學變異的質量規范和6σ質量管理，來評價檢驗分析性能，并設定質量控制方法，以指導質量改進工作，為提高實驗室的質量管理水平提供實驗依據。

1 資料與方法

1.1儀器與試劑 美國Beckman AU5821全自動生化分析儀，上海長征生化試劑及配套校準品，英國朗道質控品。

1.2評價項目 丙氨酸氨基轉移酶(ALT)、天門冬氨酸氨基轉移酶(AST)、總膽紅素(TB)、直接膽紅素(DB)、堿性磷酸酶(ALP)、γ-谷氨酰轉肽酶(GGT)、肌酐(Crea)、尿酸(UA)、尿素氮(BUN)、血糖(GLU)、Ca、三酰甘油(TG)、總膽固醇(TC)、總蛋白(TP)、肌酸激酶(CK)、K、Na、Cl、P、Mg、清蛋白(ALB)、淀粉酶(AMY)、乳酸脫氫酶(LDH)、羥丁酸脫氫酶(HBDH)、高密度脂蛋白(HDL)、低密度脂蛋白(LDL)、載脂蛋白A1(ApoA1)、載脂蛋白B(ApoB)。

1.3質量規范的選擇 從Westgard生物學變異數據庫找出CVI、CVg(CVI：個體內生物學變異；CVg：個體間生物學變異)，根據公式計算出質量目標TEa、CV%、Bias%[3]：最低TEa=1.65×0.75CVI+0.375(CVI2+CVg2)1/2，合適TEa=1.65×0.5CVI+0.25(CVI2+CVg2)1/2，最佳TEa=1.65×0.25CVI+0.125(CVI2+CVg2)1/2；最低CV%=0.75×CVI，合適CV%=0.5×CVI，最佳CV%=0.25×CVI；最低Bias%=0.375×(CVI2+CVg2)1/2，合適Bias%=0.250×(CVI2+CVg2)1/2，最佳Bias%=0.125×(CVI2+CVg2)1/2。

1.4分析性能的評價 分析性能的評價CV%和Bias%。CV%的數據來自本實驗室2018年3-9月的室內質控數據。Bias%的結果采用本室參加衛生部臨檢中心室間質控比對計劃中的偏倚數據。

1.5計算σ值 根據Westgard等方法，計算σ值，σ=(TEa%-Bias%)/CV%，σ值作為方法評價和設計質控方案的依據[4-5]。

1.6計算質量目標指數(QGI) 對于沒有達到6σ水平的單個項目，計算QGI，進而查找原因。依據公式QGI=Bias%/1.5CV%。QGI<0.8，說明導致方法性能不佳的主要原因是精密度超出允許范圍，應優先改進精密度；QGI>1.2，提示方法準確度較差，應優先改進準確度；QGI為0.8～1.2，提示準確度和精密度均需改進[6]。

1.7依據σ值選擇質控規則和質量規范 質控方案的選擇標準是將誤差檢出概率(Ped)大于90%，假失控概率(Pfr)最低的方案作為本室的質控方案；質量規范的選擇標準是在能保證誤差檢查概率大于90%的情況下，盡量選擇較高等級的質量規范[7]。

2 結 果

2.1基于不同水平生物學變異的質量規范 從Westgard生物學變異數據庫找出28個項目的CVI和CVg，根據上述公式分別計算出質量目標CV%、Bias%、TEa的最低、合適、最佳生物學變異的質量規范，見表1。

2.2基于不同生物學變異質量規范的σ值進行質控方案選擇及質量改進分析 ALT、AST、DB、CK選擇了最佳TEa的質量規范達到6σ管理水平，TB、ALP、GGT、Crea、UA、TG、TC、K、AMY、LDH選擇了合適TEa的質量規范達到6σ管理水平，BUN、P、ALB、HBDH、HDL選擇了最低TEa的質量規范達到6σ管理水平，但GLU、Ca、TP、Na、Cl、Mg、ApoA1、ApoB、LDL選擇了最低TEa的質量規范都未能達到6σ管理水平。根據QGI，GLU、Na、Mg、ApoA1、ApoB質量改進主要原因是精密度，Ca、TP質量改進主要原因是精密度和正確性，Cl質量改進主要原因是正確性。見表2。

2.3不同σ值質控規則的選擇標準 根據28個項目的σ度量值來選擇實驗室合適的質控規則，σ度量值>6，Westgard規則應為13s規則；σ度量值>5，Westgard規則應為13s/22s；σ度量值>4.2，Westgard規則應為13s/22s/R4s/41s；σ度量值>3.5，Westgard規則應為13s/22s/R4s/41s/10x。見表3。

表1 28個生化項目的不同生物學變異質量規范

注：-表示該項無數據。

表2 28個生化項目基于不同質量規范計算的σ值進行質控方案的選擇及質量改進分析

續表2 28個生化項目基于不同質量規范計算的σ值、質控方案的選擇及質量改進分析

注：-表示該項無數據。

表3 不同σ值質控規則的選擇

2.4基于不同生物學變異質量規范的σ值的方法決定圖CV%、Bias%和TEa三者聯合并標準化后，選擇最佳的生物學變異質量規范繪制σ值方法決定圖，直觀反映出Cl、Ca、Na、ALB未能達到1σ，ApoB、Mg、TP達到1σ，ApoA1、GLU達到2σ，ALP、CREA、HBDH達到3σ，BUN、HDL、LDL、K、P達到4σ，TB、GGT、UA、TG、TC、AMY、LDH達到5σ，ALT、AST、DB、CK達到6σ，見圖1。

圖1 基于不同生物學變異質量規范的σ值的方法決定圖

3 討 論

質量是臨床實驗室管理的核心，提高檢驗質量是檢驗醫學界不變的主題。在國際標準化組織(ISO)15189:2012中對質量指標的建立、應用、監測和評估提出了明確的要求。根據ISO 15189:2012的規定，對允許不精密度、偏倚、總誤差、質量管理等質量指標和質量目標的概念與定量檢驗項目分析質量指標的建立及應用做了全面的詮釋，對持續質量改進提供了堅實的基礎[8]。設計室內質量控制必須把握好質量規范和質量目標，而質量規范可分為允許不精密度、允許偏倚和允許總誤差等不同的形式，其中基于生物學變異的質量規范處于設定質量規范策略中的較高等級，根據生物學變異設定檢驗分析質量指標，在滿足臨床需要、質量計劃、質量實踐、質量控制、質量保證和質量改進等方面具有明顯特點，受到廣泛重視或被廣泛接受，已越來越多用于內部或外部質量控制或評價等臨床檢驗質量管理工作中[1]。臨床實驗室引進6σ質量管理理論及方法可以全面提高檢驗中的質量控制。應用6σ質量管理方法的基礎是先要確定本實驗室檢驗項目的質量目標或質量規范。目前國際上已提出多種臨床檢驗質量目標的設定方式，其中生物學變異導致的允許總誤差被認為是最嚴格和最合適的[9]。

目前國內實驗室大多數采用CLIA′88準則中允許總誤差的1/3或1/4作為實驗室內允許不精密度的評價標準以及小于1/2TEa為偏倚的評價標準，這樣設定的質量規范尚缺乏客觀依據，現在生物變異的質量規范常被廣泛應用[10-11]。本課題組使用本實驗室近6個月的室內質控數據作為本次CV%的結果，根據公式分別計算出生物學變異的最低、合適和最佳CV%。通過本實驗室的CV%的結果與計算出的生物學變異CV%目標值進行對比分析，發現ALT、AST、TB、DB、GGT、Crea、UA、BUN、TC、CK、K、P、AMY、HDL、LDL項目達到最佳CV%水平，ALP、GLU、TG、TP、Cl、ALB、LDH、HBDH、ApoA1項目達到合適CV%水平，Ca、ApoB項目達到最低CV%水平，Na、Mg未能達到最低CV%水平。從結果來看，實驗室大部分項目都可以達到合適水平，由于Na和Ca的個體內生物學變異過小，實驗室不容易達到相應的標準，Mg和ApoB是實驗室本身的變異系數過大，達不到相應的標準。所以通過定期統計分析可以動態地發現實驗室各項目CV%情況，對了解其精密度的改進有很大的促進作用。本研究把長期累積的實驗室室內質控數據的CV%作為典型分析質量變異的代表CV%，生物變異的質量規范CV%作為質量分析目標，把兩者聯合起來可以更加穩定、精準、精細地反映室內允許不精密度估計值，從而推進室內質控室間化進程。

本實驗室參加衛生部臨檢中心室間質控比對計劃中偏倚數據作為本次Bias%的結果，根據上述公式分別計算出生物學變異的最低、合適和最佳Bias%。通過本實驗室的Bias%的結果與計算出的Bias%目標值對比分析，發現ALT、AST、TB、DB、GGT、UA、BUN、TC、CK、AMY項目達到最佳Bias%水平，Crea、GLU、TG、K、P、Mg、LDH、HDL、LDL、ALP、ApoA1、ApoB項目達到合適Bias%水平，Ca、Na、Cl、TP、ALB未能達到最低Bias%水平。由于Ca、Na、Cl的個體內生物學變異和個體間生物學變異均較小，實驗室不容易達到相應的標準。ALB是由于實驗室本身Bias%過大，達不到相應的標準。所以建議實驗室應該對每次國家衛生部臨檢中心室間比對反饋回來的結果都要進行統計分析，以便及時發現各項目準確性情況，做到及時改進質量管理和提高檢驗結果的可比性以及可靠性。本研究使用了全國范圍內同行組或所有參加者的Bias%平均值，更加客觀地反映項目準確性，階段性地驗證項目的試劑性能和儀器的狀態。通過聯合CV%和Bias%分析，及時發現檢驗項目的質控情況，從而做出進一步精準的整改。需要說明的是本文敘述的Bias%不是基于準確度級別的偏倚[9]。

基于生物學變異的質量規范分為最低、合適、最佳三個不同等級，是常用于臨床監測和治療的檢驗分析質量指標。采用最低、合適、最佳水平的生物學變異的質量規范，分別有25%、12%、3%的變異誤差加入臨床檢驗工作中[12-14]，所以在選擇質量規范的等級時需要評估其固有的變異誤差。本實驗室根據上述公式計算出生物學變異的最低、合適、最佳TEa和σ值。通過本實驗室的CV%和Bias%的結果推算出TEa和σ值，與生物學變異TEa等級和6σ目標值對比分析，發現本實驗室ALT、AST、DB、CK選擇了最佳TEa的質量規范達到6σ管理水平，TB、ALP、GGT、Crea、UA、TG、TC、K、AMY、LDH選擇了合適TEa的質量規范達到6σ管理水平，BUN、P、ALB、HBDH、HDL選擇了最低TEa的質量規范達到6σ管理水平，但是GLU、Ca、TP、Na、Cl、Mg、APOA1、APOB、LDL選擇了最低TEa的質量規范都未能達到6σ管理水平。為了更直觀地反映各項目所在的σ性能特點，本研究通過把CV%、Bias%和TEa三者聯合并標準化后，繪制σ方法決定圖。發現Cl、Ca、Na、ALB未能達到1σ，ApoB、Mg、TP達到1σ，ApoA1、GLU達到2σ，ALP、CREA、HBDH達到3σ，BUN、HDL、LDL、K、P達到4σ，TB、GGT、UA、TG、TC、AMY、LDH達到5σ，ALT、AST、DB、CK達到6σ。但是通過上述分析只是了解到那些項目達不到目標要求，而不清楚這些項目達不到要求的原因，因此需要進行QGI分析。

對于達不到6σ管理水平的項目進行QGI分析，發現需要優先改進精密度的項目有GLU、Na、Mg、ApoA、ApoB，占比例為62.5%；發現需要優先改進正確度的項目有Cl，占比例為12.5%；發現需要改進精密度和正確度的項目有TP、Ca，占比例為25%。以上分析明顯發現，生物學變異CV%結果只有Na、Mg未達到最低CV%要求，而通過QGI分析，卻發現GLU、Na、Mg、APOA、APOB、TP、Ca項目需要改進精密度。同樣地，生物學變異Bias%結果有Cl、Ca、Na、ALB、TP未達到最低Bias%要求，而通過QGI分析，卻發現Cl、Ca、TP項目需要改進正確度；說明通過分析未能達到6σ管理水平的項目進行QGI評估可以更加精準、精細發現項目的改進原因。從上述結果中發現，生物學變異的質量規范和6σ管理方法在臨床生化質控管理運用上，能夠精準而快速地找到出現問題的原因，也為臨床工作提高了效率。同時，采用QGI值來分析檢驗性能不佳的主要原因，QGI值在指導實驗室決策優先改進精密度或者準確度方面起到重要作用。臨床實驗室質控方法的性能特征通常以Ped和Pfr來衡量。一般Ped控制在90%以上，Pfr控制在5%以下就能滿足一般臨床實驗室的質量要求。臨床實驗室合適的質控方案既要滿足具有高的Ped和低的Pfr的要求，又要滿足質控方案執行起來簡單、方便的基本要求[15]。通過選用基于生物學變異的質量規范，為持續性質量改進提出了精準的質控方案[16]。與常規統計質量控制法相比，在設計質量分析目標上彌補了常規統計質量控制法的不足，可有效提高檢驗指標質控效率，降低實驗室結果出錯的風險[17]。

綜上所述，根據生物學變異的質量規范和6σ管理方法不僅可選擇合理的質控規則，還可評價其質量控制方法的性能特征和降低假失控概率[18]。6σ質量管理可以對每個環節作出定量的評價，并提供統一而簡單的評價標準。生物學變異的質量規范和6σ管理方法的使用便于實驗室客觀準確地定位自身的質量水平，運用QGI分析能及時發現問題，對制訂解決方案和實現質量改進方面有很大幫助[19-22]。

4 結 論

許多研究只是從單方面去分析質量管理，而本文亮點是結合生物學變異的CV%、Bias%、TEa、6σ、QGI進行一體化的分析，能更加全面、可靠地反映質量持續改進和精細化管理。實驗室只有清楚認識到目前使用的質量目標等級，并把長遠目標設定到恰當的生物學變異的質量規范，才能做好持續性質量改進、提高分析系統的穩定性和降低CV%、糾正Bias%。從客觀上為實驗室提供質量改進的方向，從統計學質量控制和非統計學質量控制兩個方向進行全面的質量管理。