兩種方法計算σ值評價生化檢測項目分析性能的比較

李 佳，高 佳，崔嬋娟，于夢瑤，張 浩，崔 巍

國家癌癥中心/國家腫瘤臨床醫(yī)學研究中心/中國醫(yī)學科學院北京協(xié)和醫(yī)學院腫瘤醫(yī)院檢驗科，北京 100021

6σ質量管理是一項以數(shù)據(jù)為基礎、顧客為中心的質量管理模式，最早于1987年由摩托羅拉公司創(chuàng)立。隨著這一理論被引入到臨床檢驗醫(yī)學領域，應用σ理論評價實驗室檢測的分析性能并設計室內質控(IQC)方案的研究越來越多[1-5]。σ值可以通過利用臨床實驗室易于獲得的數(shù)據(jù)計算而得出。實驗室不精密度一般用標準差或變異系數(shù)(CV)表示，可以通過較長一段時間IQC數(shù)據(jù)得到。以往大多數(shù)研究中實驗室檢測偏倚(Bias)都會采用實驗室參加外部質量評價的數(shù)據(jù)[2-3,6-7]，例如國際、國家或地方臨床檢驗中心組織的室間質量評價(EQA)。由于信息化的發(fā)展，一些供應商或質控品生產廠家會收集使用相同批號質控品的多個實驗室的IQC數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，得出該批號質控品的測定組均值，如果利用多個實驗室IQC數(shù)據(jù)得出的組均值計算Bias，也可用于σ值的計算[6]。本研究通過兩種方法對實驗室部分生化檢測項目的Bias進行計算，進而得到不同的σ值，并分別進行質控方案的設計和改進方向的探索，分析兩種方法的差異。

1 材料與方法

1.1儀器與試劑 Roche Cobas 8000全自動生化分析儀1臺。試劑均為Roche公司原裝配套試劑。質控品為Roche公司生產的PreciControl ClinChem Multi 1(PCCC1，批號：160407)和PreciControl ClinChem Multi 2(PCCC2，批號：160393)。

1.2方法

1.2.1分析項目 包含清蛋白(ALB)、堿性磷酸酶(ALP)、丙氨酸氨基轉移酶(ALT)、天冬氨酸氨基轉移酶(AST)、鈣(Ca)、膽固醇(CHOL)、肌酸激酶(CK)、氯(Cl)、肌酐(CRE)、鐵(Fe)、γ-谷氨酰轉肽酶(GGT)、血糖(GLU)、高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)、鉀(K)、乳酸脫氫酶(LDH)、低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)、鎂(Mg)、鈉(Na)、無機磷(PHOS)、總膽紅素(TBIL)、三酰甘油(TG)、總蛋白(TP)、尿素(Urea)、尿酸(UA)，共24個項目。

1.2.2σ值 利用公式σ值=(TEa%-Bias%)/CV%計算實驗室24個生化檢測項目兩個不同水平的σ值。式中TEa為實驗室允許總誤差，采用中華人民共和國衛(wèi)生行業(yè)標準(WS/T403-2012)和國家衛(wèi)生健康委員會臨床檢驗中心EQA標準。CV表示實驗室不精密度，來源于本室2017年11月1日至2018年10月31日兩個水平IQC數(shù)據(jù)。Bias表示實驗室偏倚，有2個來源：第1種來源于2018年本室參加國家衛(wèi)生健康委員會臨床檢驗中心組織的EQA回報結果，Bias%=(實驗室的檢測值-該項目組內靶值) /該項目組內靶值×100%；第2種來源于Roche公司提供的使用同批號質控品的全球客戶的平均值，以此作為靶值計算Bias，Bias%=(本室IQC的均值-同批號質控品全球客戶平均值)/同批號質控品全球客戶平均值×100%。分別計算每個項目兩個不同水平(水平1為正常水平，水平2為異常高水平)的σ值。將EQA標本按接近IQC水平的原則分成兩組分別計算正常水平Bias與異常水平Bias，如無對應水平EQA標本，兩水平σ值用同一Bias計算。取較低的σ值作為設計質控方案及計算質量目標指數(shù)(QGI)的依據(jù)。

1.2.3設計質控方案 根據(jù)國家衛(wèi)生健康委員會臨床檢驗中心網(wǎng)站提供的標準化的σ性能驗證圖設計質控方案。

1.2.4QGI的計算 利用Bias%/(1.5×CV)計算QGI。當QGI<0.8時，提示導致方法性能不佳的主要原因是精密度超出允許范圍，優(yōu)先改進精密度；當QGI>1.2時，提示方法準確度較差，優(yōu)先改進準確度；當QGI在0.8～1.2，提示準確度和精密度均需要改進。

2 結 果

2.1兩種方法計算σ值的比較 從表1中可以看到，對于由EQA結果計算出的σ值，兩個水平的σ值均高于6的有CK、Fe、HDL-C、LDH、LDL-C、Mg、TG和UA，共8個項目，占所有項目的33.3%；兩個水平的σ值均高于3的有19個項目，占所有項目的79.2%。對于由全球IQC數(shù)據(jù)計算出的σ值，兩個水平的σ值均高于6的有ALP、AST、CK、Fe、HDL-C、LDL-C、Mg、PHOS、TG和UA，共10個項目，占所有項目的41.7%；兩個水平的σ值均高于3的有22個項目，占所有項目的91.7%。除Cl、Na和CRE的水平2以及LDH的水平1和水平2外，其余項目由全球IQC數(shù)據(jù)計算的σ值均高于由EQA結果計算的σ值。而且除了HDL-C和GLU外，其余項目無論采用EQA結果計算還是采用全球IQC數(shù)據(jù)計算，水平2的σ值均高于水平1的σ值。

表1 兩種方法計算σ值的比較

2.2兩種方法QC方案選擇的比較 根據(jù)兩種方法計算的σ值，各項目對應的QC設計方案見表2。

2.3兩種不同方法QGI的比較 對于σ值<6的項目，選擇σ值較低的水平進行QGI的計算，查找導致性能不佳的主要原因，指導質量改進。從表3可以看出，對于采用EQA數(shù)據(jù)計算σ值的方法，CRE、GLU、CHOL、ALT、Cl和ALB這6個項目需要優(yōu)先改進精密度，Na需要優(yōu)先改進準確度，而TBIL、AST、PHOS、ALP、K、GGT、Ca、Urea和TP這9個項目在精密度和準確度方面都需要改進。而對于采用全球IQC數(shù)據(jù)計算σ值的方法，除了LDH需要同時改進精密度和準確度外，TBIL、CRE、GLU、CHOL、K、GGT、Na、ALT、Ca、Cl、Urea、TP、ALB這13個項目均需優(yōu)先改進精密度。

表2 兩種方法QC方案選擇的比較

表3 兩種不同方法QGI的比較

3 討 論

提高檢驗質量是檢驗醫(yī)學領域非常重要的研究方向之一，要想提高質量，首先需要建立質量標準，而6σ質量標準的思想是開發(fā)的生產過程很完善以至生產出無缺陷的產品[8-9]。σ在數(shù)理統(tǒng)計中表示“標準差”，用來表征任意一組數(shù)據(jù)或過程輸出結果的離散程度，其水平越高，過程滿足顧客要求的能力就越強。國外學者NEVALAINEN等[10]最早將σ管理的理念應用于檢驗醫(yī)學中，將實驗室差錯或缺陷率轉化為σ水平進行評價和管理，質量水平代表過程每百萬次操作的缺陷機會[11]，通常6σ質量水平代表每100萬次操作只允許3.4次超出規(guī)格界限，或者說缺陷率為3.4×10-6，達到世界級水平，而將3σ質量水平作為可接受水平界限。

σ值有兩種計算方法[12-13]：一種是通過計數(shù)生產過程產生的產品(或服務)的缺陷個數(shù)計算，適合于評價臨床實驗室檢驗前、后階段的性能；而另一種是根據(jù)生產過程的變異預測σ值，這種方法適合于評價臨床實驗室檢驗項目的分析性能，它的計算需要利用3個指標，即CV、Bias及TEa，這3個指標中任何一個有變化時都會對σ值的計算結果產生影響。有研究顯示，選擇不同的TEa來計算不同項目的σ值，結果差異會很大[6-7,14-15]。國際上有許多可以參考的質量標準，而國家行業(yè)標準WS/T403-2012[16]是我國目前較為權威的質量評價標準，因此，本研究用于計算σ值的TEa%選擇了較為嚴格的國家行業(yè)標準，HDL-C和LDL-C這兩個項目沒有行業(yè)標準，選擇了國家衛(wèi)生健康委員會臨床檢驗中心的EQA標準。在CV、Bias的選擇上本研究需要選取盡可能能代表實驗室檢測能力的一些數(shù)據(jù)。一般實驗室Bias可以由長期IQC的數(shù)據(jù)計算出的CV來評價，采用較短時間的精密度數(shù)據(jù)計算的CV來計算σ值，可能會造成結果偏高，而過高地估計實驗室的檢測性能。本研究選用了同批號一年的IQC數(shù)據(jù)計算CV，能較好地代表實驗室檢測的精密度。

對于實驗室檢測Bias的評估在實際工作中是比較困難的。Bias是指測量值與真值之間的差異，由于真值是無法得到的，只能采用各種方法找到最為接近真值的值，一般來說，有證標準物質是評價實驗室Bias/正確度最好的物質，但其不容易獲得且價格昂貴，一般的實驗室都不會選用，其他的估計實驗室Bias的方法包括與參考方法進行比對，參加正確度驗證計劃或參加EQA活動等。本研究采用兩種方法對實驗室的檢測Bias進行評估，第1種是大多數(shù)實驗室采用的利用國家衛(wèi)生健康委員會臨床檢驗中心EQA的回報結果進行Bias的估計。而本研究的不同之處在于，選擇了與計算CV同時段一年的EQA結果計算平均Bias，并且按照每份標本的檢測值依據(jù)接近IQC檢測值的原則進行了分組計算，得出了2個水平的Bias值，便于對兩個檢測水平的σ值進行計算。第2種評估實驗室檢測Bias的方法利用的是全球IQC數(shù)據(jù)平均值，以此平均值為靶值計算本實驗室各項目的Bias。由于第2種方法利用的數(shù)據(jù)與計算CV利用的數(shù)據(jù)來源是一致的，均是日常使用的IQC，用此種方法進行σ值的計算可能比用不同來源的數(shù)據(jù)進行計算更能反映σ值的真實情況。本研究也查看了兩種方法用于計算Bias靶值的實驗室數(shù)量，雖然EQA數(shù)據(jù)的靶值來源于244～465個實驗室的均值，而全球IQC數(shù)據(jù)的靶值來源于31～103個全球實驗室的均值，但EQA的數(shù)據(jù)是每個實驗室一個值，當然這些實驗室與本實驗室針對每個項目都是使用相同的方法和同一個廠家的儀器，而全球IQC數(shù)據(jù)是每個實驗室一年內使用與本實驗室相同批號質控品進行IQC的3 774～41 009個數(shù)據(jù)的平均值。從統(tǒng)計學的角度來看后者作為靶值計算Bias似乎更為可靠。而本研究用于計算σ值的TEa和CV均采用了同組數(shù)據(jù)，因此，σ值的差異僅取決于Bias的差異。

從表1的數(shù)據(jù)可以看出，除Cl、Na和CRE的水平2以及LDH的水平1和水平2外，其余項目由全球IQC數(shù)據(jù)計算的σ值均高于由EQA結果計算的σ值，說明采用全球IQC數(shù)據(jù)計算的Bias較EQA結果計算的Bias整體來說偏小。這可能與全球IQC數(shù)據(jù)來源于與本實驗室使用相同批號質控品、相同廠家試劑及儀器有關，而EQA的同組數(shù)據(jù)僅僅指相同廠家儀器或相同檢測方法，可能存在不同試劑不同型號儀器檢測帶來的偏差。另外，筆者發(fā)現(xiàn)除了HDL-C和GLU外，其余項目無論采用EQA結果計算還是采用全球IQC數(shù)據(jù)計算，水平2的σ值均高于水平1的σ值。這說明同一個項目不同水平的σ值是有差別的，以往有研究將Bias或CV%取均值進行σ值的計算，可能會掩蓋一些問題的存在，而且對同一項目不同水平的σ值進行分別評估，可以發(fā)現(xiàn)不同水平的檢測性能是否存在較大差異，以便在選擇質控方案及進行質量改進時能更有針對性。

對于σ值<6的項目，可以通過計算QGI來查找導致性能不佳的主要原因，從而指導質量改進。筆者選擇了兩個水平中σ值較低的水平進行QGI的計算，從表3的數(shù)據(jù)可以看出，對于采用EQA數(shù)據(jù)計算σ值的方法，部分項目需要優(yōu)先改進精密度或準確度，也有部分項目在精密度和準確度方面都需要改進，而對于采用全球IQC數(shù)據(jù)計算σ值的方法，除了LDH需要同時改進精密度和準確度外，有13個項目均需優(yōu)先改進精密度。這可能是由于采用全球IQC數(shù)據(jù)計算的Bias比采用EQA數(shù)據(jù)計算的Bias更小導致的。

總之，在進行σ值評估的過程中，選擇不同的數(shù)據(jù)可能會導致不同的結果，從而影響質控方案及質量改進方向的選擇。采用全球IQC數(shù)據(jù)計算σ值也是一種可供選擇的方法，但在利用σ值進行分析性能評價、IQC方案設計和尋求質量改進方向的過程中，還需定期多次進行評估，觀察σ值的變化，以便更好地掌握實驗室檢測質量，為質量的改進提供依據(jù)。