ISO TS 20914《醫(yī)學實驗室測量不確定度評定實踐指南》學習筆記

2/2ISO/TS20914《醫(yī)學實驗室測量不確定度評定實踐指南》學習筆記目錄TOC\o"1-1"\h\z\u第一篇從總誤差到測量不確定度 2第二篇ISO15189推動測量不確定度在臨床實驗室應用 6第三篇ISO/TS20914的總體結構、引言、范圍、術語 10第四篇術語 17第五篇正文 22第六篇正文第六章 25第七篇附錄A（1） 31第八篇附錄A（2） 37第一篇從總誤差到測量不確定度在臨床檢驗界，關于測量不確定度的爭論存在已久，臨床實驗室該不該評價測量不確定度？測量不確定度如何評價？2019年7月，ISO/TC212（國際標準化組織臨床實驗室檢驗和體外診斷檢驗系統(tǒng)標準化技術委員會）發(fā)布了ISO/TS20914《醫(yī)學實驗室測量不確定度評定實踐指南》這個文件。在學習這個文件的過程中，我也有一些小小的體會，將這些體會分享給大家，希望能對同仁們有所幫助。由于水平有限，文中有些內容也不一定保證全是正確的，有不對的地方請大家指正出來,一同交流、共同進步。臨床實驗室已多年習慣使用“總誤差（totalerror，TE）”進行質量管理。測量誤差的概念有著悠久的歷史，多少年來就沒有發(fā)生大的變化，并形成了一套完整的測量誤差理論和數(shù)據(jù)處理方法。測量誤差的定義為“測得的量值減去參考量值”。測量誤差是由隨機誤差和系統(tǒng)誤差構成的。隨機誤差的定義為“在重復測量時按不可預見的方式變化的測量誤差的分量”，其特點是當測量次數(shù)趨于無窮大時，隨機誤差的數(shù)學期望趨于零。系統(tǒng)誤差的定義為“在重復測量時保持恒定不變或按可預見的方式變化的測量誤差分量”，其特點是測量誤差的數(shù)學期望即為系統(tǒng)誤差。在誤差方法中，被測量可由與被測量定義一致的單一真值來描述，測量的目標是確定盡可能接近單一真值的真值估計值，對真值的偏離由隨機誤差和系統(tǒng)誤差組成，此兩種誤差，認為總是可以區(qū)分情況下，應分別對待。臨床實驗室的總誤差概念最早由Westgard于1974年提出，引入總誤差概念是因為臨床實驗室分析的特殊性，即患者樣本不是檢測多次取平均值，而是只進行單次檢測，其結果同時含有系統(tǒng)誤差（正確度，用偏倚量化）和隨機誤差（不精密度，用標準差或變異系數(shù)量化）成分?？傉`差描述的是真值附近測量值可能的分布，其直接定義是所有系統(tǒng)誤差和隨機誤差的線性相加，Westgard將其簡化為：TE=丨bias丨+z·s，其中bias是偏倚，s是標準差，z通常取1.65（單側95%概率）或者1.96（雙側95%概率）。測量不確定度（MU）在測量領域是一個比較新的概念，最早在上個世紀70年代被提出，1993年，ISO聯(lián)合包括IFCC在內的7個國際組織發(fā)布了《測量不確定度表示指南（Guidetotheexpressionofuncertaintyinmeasurement）》（簡稱GUM）。GUM后面也經過了幾輪修訂，如今在全世界得到推廣應用。測量不確定度的定義是“根據(jù)所用到的信息，表征賦予被測量量值分散性的非負參數(shù)”。測量的目的是確定被測量的量值，因此，在報告測量結果時，應對測量結果的可信程度進行定量表征，這就是測量不確定度的意義。在不確定度方法中，測量的目標不是盡可能地確定一個真值，而只是由測量的信息能夠賦予被測量合理數(shù)值的區(qū)間。MU描述的是測量值附近真值可能的分布。MU有3種評定方法。第1種就是GUM里推薦的方法，將整個測量過程中產生的不確定度來源進行一一識別，并按照不確定度傳播規(guī)律進行合并，因此也被形象地稱為“自下而上（bottom-up）法”。其中各個不確定度分量，可以通過統(tǒng)計學方法（A類方法）或者非統(tǒng)計學方法（B類方法）進行評估，這種方法可以有效地評判各種來源對不確定度貢獻的大小，從而采取控制措施提高測量質量。第2種方法是自上而下（top-down）的方法，利用輸出的有關信息（方法確認、室內質量控制和實驗室間比對等數(shù)據(jù)）進行不確定度評定。top-down方法利用輸出數(shù)據(jù)可以降低MU評定的工作量，簡化計算，不需考慮每個輸入的影響。第3種方法是蒙特卡洛（MCM）主，不同于ＧUM法利用不確定度傳播規(guī)律，MCM通過對每個輸入變量數(shù)學建模，確定其概率密度函數(shù)（PDF），再生成隨機數(shù)進行模擬計算，利用最終輸出量值的s作為其合成不確定度。與GUM法相比，MCM比更簡便一些。MU和TE都是反映測量質量的參數(shù)，MU是在誤差理論的基礎上發(fā)展起來，兩者之間有內在的聯(lián)系，但是兩者在概念、基本原理、評定方式又有不同。臨床實驗室多年來已經習慣使用“總誤差”，“測量不確定度”這個新事物的引入，給實驗室?guī)砹藳_擊，國際、國內都有積極推廣MU的專家，也有極力維護TE不可替代性的專家。其實，MU和TE爭論的核心在于偏倚的廣泛存在和不易消除，GUM中評定MU時需要同時評定偏倚和偏倚的不確定度，對已知的偏倚應該修正，這對于臨床實驗室來說有些項目還不能做到。不確定度方法的基本思想是誤差的類型對測量結果的使用者來說是不重要的，因為是所有誤差的凈效應決定測量結果的不準確度。此概念可適用于涉及患者結果與臨床參考值比較的情況，如生物參考區(qū)間和由臨床研究建立的風險臨界值。然而，有些情況隨機誤差比系統(tǒng)誤差更為重要，如當一個當前值與同一患者以往值比較，特別是當測量是由同一實驗室完成的情況。對于涉及監(jiān)測診斷標志物隨時間變化的情況，醫(yī)學實驗室需要知道哪種類型的誤差與他們的測量程序有關，這樣他們能夠知道什么時候觀察到的改變是顯著的。因此，臨床實驗室應該充分認識ＴＥ和ＭＵ的優(yōu)缺點，使二者相輔相成，而不是直接否認二者之一?！秶H計量學基礎詞匯和通用術語》（VIM）已經歷重大改版，新的VIM現(xiàn)在被稱為ISO/IEC指南99，反映了對待測量的演變，由傳統(tǒng)上臨床化學使用的誤差方到當前基于測量結果不確定度的方法。當VIM改版時，認為不論測量是發(fā)生于物理學、化學、檢驗醫(yī)學、生物學或是工程學，在測量的基本原則上沒有根本性差異，因此VIM也試圖滿足這些領域的需求。由于一些用于檢驗醫(yī)學中的計量學概念和術語還在過渡中，因此總誤差方法和測量不確定度的方法會共存一段時間。第二篇ISO15189推動測量不確定度在臨床實驗室應用《測量不確定度表示指南（Guidetotheexpressionofuncertaintyinmeasurement）》（簡稱GUM）于1993年發(fā)布后，測量不確定度在物理測量、化學測量等領域逐漸應用起來。但是，在檢驗醫(yī)學界，一直沒有得到廣泛應用，原因有二，一是前一篇提到的總誤差與測量不確定度的爭議，二是實驗室不知道不確定度究竟應該如何評定？期間，國際上也有學者進行此方面的研究，Kristiansen等人進行了原子吸收光譜法測定血鉛的MU評定研究，Kallner和Waldenstrom按照ＧUM法進行了血糖測量的MU評定，Kristainsen等撰寫文章討論在臨床可行的MU評定方式。國內也有專家關注到此領域，陸續(xù)發(fā)表測量不確定度評定的文章和專著。2003年，ISO/TC212發(fā)布了第一版的ISO15189《醫(yī)學實驗室質量和能力的專用要求》，ISO15189是針對醫(yī)學實驗室質量體系和能力建設的專門標準，一經發(fā)布便得到全球范圍內的臨床實驗室的廣泛響應，有的國家甚至把ISO15189作為強制性的標準。ISO15189規(guī)定“適用且可能時，實驗室應確定檢驗結果的不確定度。應考慮到重要的不確定度分量。不確定度的來源可包括：采樣、樣品制備、樣品部分的選擇、校準品、參考物質、輸入量、所用設備、環(huán)境條件、樣品狀態(tài)及操作人員的變更等”。2012版的ISO15189則更強化了這個要求“實驗室應為檢驗過程中用于報告患者樣品被測量值的每個測量程序確定測量不確定度。實驗室應規(guī)定每個測量程序的測量不確定度性能要求，并定期評審測量不確定度的評估結果”。ISO15189的要求引起了大家對測量不確定度的重視，醫(yī)學實驗室應該如何評定測量結果的不確定度？醫(yī)學實驗室需要一個支持性的文件。在這種情況下，ISO/TC212于2004年啟動制定相應的標準，標準編號為ISO/TS25680《Medicallaboratories—Calculationandexpressionofmeasurementuncertainty》。標準共50頁，其中正文24頁。標準中MU的評定方法采用了經典的GUM方法，GUM方法通常分為以下幾個步驟：a)定義被測量；b)將與被測量Y有關的輸入量Xi與被測量Y間的關系用數(shù)學式表達：Y=f（X1,…，XN）；c)確定輸入量Xi的估計值xi；d)評定每個輸入估計值xi的標準不確定度u（xi），對由一系列觀測值的統(tǒng)計分析獲得的輸入估計值，u（xi）用A類評定，由其它方法得到的輸入估計值，u（xi）用B類評定。對任何相關的輸入量，應評定它們的協(xié)方差；e)計算測量結果，即用步驟c)所得到的輸入量Xi的估計值xi，通過函數(shù)關系f計算得到被測量Y的估計值y；f)確定測量結果y的合成標準不確定度uc（y），uc（y）由輸入估計值的標準不確定度和協(xié)方差確定；如果測量過程同時有一個以上輸出量，需計算它們的協(xié)方差；g)將uc（y）乘以包含因子k，給出擴展不確定度U，即U=kuc（y）；h)報告測量結果y及其合成標準不確定度uc（y）或擴展不確定度U。但是，這個標準在2009年各國投票環(huán)節(jié)沒有通過，最終流產，沒有通過的原因是大家普遍認為標準中對MU的評定方法太繁瑣，對常規(guī)實驗室而言難度太大，并且計量的色彩太濃，針對醫(yī)學實驗室的特點不強，缺乏實用性。2010年6月，ISO/TC212在韓國首爾召開第16屆年會，會上再次提議由第一工作組（WG1，醫(yī)學實驗室質量工作組）和第二工作組（WG2，溯源和參考系統(tǒng)工作組）聯(lián)合制定不確定度評定的文件。2012年8月在柏林召開的ISO/TC212第18屆年會上，該項工作正式啟動，會上達成的主調是要寫一個“simple‘howtodo’documentaimedatroutinelabstafflackinginknowledgeofmetrologyandstatisticalcompetence”。對于該文件的編寫，與會代表認為仍要保留GUM的一些基本理論，包括要對被測量進行定義、已知的偏倚應該被修正、應認識到不同濃度水平可以有不同的MU、應認識到MU表示被測量的值以一定置信水平存在的區(qū)間寬度。大家認為該文件要有一些特點：采用室內質控數(shù)據(jù)進行“top-down”的評定；一方面盡可能用臨床實驗室熟悉的表述（例如SD、CV），盡可能少的用統(tǒng)計學知識，但另一方面還是有必要引入一些必須的術語和定義，對臨床實驗室工作人員進行基本的統(tǒng)計學和計量學知識的教育；提供盡可能多的示例和工作表格，以方便直接使用。同時，參會代表討論了臨床實驗室MU評定中面臨的主要挑戰(zhàn)：——多數(shù)被測量不能很好的定義。這是醫(yī)學檢驗的特殊性和復雜性，被測量具有復雜的分子形式，往往是幾種分子的混合物，并且在某些病理生理條件下還會發(fā)生改變；——大多數(shù)檢驗項目的計量溯源性級別不高，只有大概100種被測量能溯源到SI單位，其他都不能溯源到SI單位；——GUM中評定MU時，是假設不存在偏倚的，如果存在，在評估MU之前實驗室要就行修正，這一點目前臨床實驗室還不能做到。實驗室面臨的普遍問題：能用于正確度評價的參考物質不多、WHO的參考物質不能提供MU、產品校準品不能提供MU。這一版的文件主要執(zhí)筆者是澳大利亞的GrahamWhite教授。GrahamWhite教授是采用“top-down”評定臨床實驗室測量不確定度的推動者之一，他也是澳大利亞臨床生物化學家協(xié)會（AACB）文件《定量醫(yī)學檢測中的測量不確定度》的主要作者。歷時7年時間，這個文件最終發(fā)布，并編號為ISO/TS20914。這里要補充一下，ISO文件有四種類型：IS（InternationalStandards）、TS（TechnicalSpecifications）、PAS（PubliclyAvailableSpecifications）、TR（TechnicalReports）。TS是ISO標準的一種補充，它會被定期復審，是否進行修改成為新的技術規(guī)范或正式國際標準。2個復審周期后，如果一個TS不能被轉化為一個國際標準，那么它就會被撤銷。關于ISO/TS20914的制定背景就介紹到這兒，下篇開始正式介紹標準的正文。第三篇ISO/TS20914的總體結構、引言、范圍、術語從這篇起介紹ISO/TS20914的全文。ISO/TS20914由前言、引言、1范圍、2規(guī)范性引用文件、3術語和定義、4縮略語與符號、5醫(yī)學實驗室測量不確定度、6測量不確定度評定步驟、附錄A測量不確定度評定工作示例、附錄B測量不確定度用于結果解釋的示例、附錄C測量不確定度的一些補充信息、參考文獻這些章節(jié)組成。全文共70頁，正文28頁，其他部分為資料性附錄，占了不少篇幅，給出了大量的示例，這也是ISO/TS20914的特點和編寫的初衷。第5章、第6章是重點。第5章是MU的介紹，由6個小節(jié)組成，5.1測量不確定度的概念，5.2最大允許測量不確定度，5.3測量不確定度的來源，5.4測量不確定度的來源的表達，5.5相對標準測量不確定度，5.6測量不確定度的報告。第6章介紹測量不確定度的評定步驟，由11個小節(jié)組成，6.1定義被測量，6.2測量精密度，6.3試劑和內部質控品批號改變對評定不確定度的影響，6.4對同一被測量使用多個測量系統(tǒng)的實驗室，6.5產品校準品的測量不確定度，6.6偏倚，6.7測量不確定度評定的整體過程，6.8測量不確定度的重新評定，6.9定性結果的測量不確定度，6.10計數(shù)的測量不確定度，6.11測量不確定度的局限性。下面各章節(jié)一一介紹。前言為ISO標準的固定格式，本文略過。引言里首先說明GUM提供了測量不確定度評價和表達的總則，但是GUM沒有討論特定測量結果的不確定度被評價出來以后將如何應用于不同的測量目的和場景，因此有必要基于GUM來制定特殊標準，以解決某些測量領域特有的問題。引言里接著闡述了醫(yī)學實驗室為什么要給出MU，以及MU的作用：①對于給定的測量，有可能會獲得多個測量值；②證明“真值”是一個理論概念；③MU能量化測量結果質量，表明測量結果是否適用于醫(yī)學決策用；④MU是建立在已知的顯著偏倚已消除的前提下；⑤MU評定能有助于識別減少MU的技術步驟；⑥可與其他不確定度來源合并；⑦能用于確定是否達到醫(yī)學可允許的分析性能規(guī)定；⑧有助于解釋醫(yī)學決定限附近的檢驗結果。引言說明當今的醫(yī)學實驗室，絕大多數(shù)的測量均通過商業(yè)設備（自動化儀器＋試劑盒）來實現(xiàn)，因此一般情況下實驗室只能用質控品進行試驗獲得的室內質控（IQC）數(shù)據(jù)來描述這些測量程序的重復性和長期精密度的性能特征，然后再合成廠商提供的有關校準等級的不確定度信息。第一章是范圍，本文件提供了醫(yī)學實驗室測量不確定度（MU）的評定和表達指南，適用于定量測量程序，也適用于即時檢測（POCT）系統(tǒng)，還適用于包含測量步驟的定性方法。范圍里也強調通常不建議將MU評定值與患者檢測結果報告放在一起，但是如有要求，實驗室應能提供MU。第二章為規(guī)范性引用文件，本文略過。第三章為術語和定義，共給出了40個術語及其定義，基本都引用了JCGM200：2012《國際計量學基礎詞匯和通用術語》（即VIM）。下面重點介紹幾個術語。1、3.6包含因子（coveragefactor，k）為獲得擴展不確定，對標準不確定度所乘的大于1的數(shù)。注1：包含因子通常用符號k表示。ISO/TS20914對該定義做了修改，JCGM200：2012的原文是“為獲得擴展不確定，對合成標準不確定度所乘的大于1的數(shù)?！?、3.7包含區(qū)間（coverageinterval）基于可獲得的信息確定的包含被測量一組真實量值的區(qū)間，被測量值以一定概率落在該區(qū)間內。注1：包含區(qū)間不一定以所選的被測量值為中心。注2：不應把包含區(qū)間稱為“置信區(qū)間”，以避免與統(tǒng)計學概念混淆。注3：包含區(qū)間可由擴展MU導出。ISO/TS20914增加了注4：GUM認為“真實”兩個字是多余的。本標準使用術語“被測量值”。3、3.9擴展測量不確定度(expandedmeasurementuncertainty，U)標準不確定度u與大于1的包含因子k的乘積。ISO/TS20914對該定義做了修改，JCGM200：2012的原文是“合成標準不確定度u與大于1的包含因子k的乘積”。并且，增加了一個注以方便理解，如下：式中：x為測量值；k為包含因子（通常取2，代表95%的置信水平）；u（y）代表測量值y的標準測量不確定度。4、3.10室間質量評價（externalqualityassessment，EQA）設計用于提供常規(guī)的、外部的、獨立的對醫(yī)學實驗室的分析性能進行的國際性、國家性或地方性質量評估計劃，有助于發(fā)現(xiàn)其報告結果與其他實驗室的偏移。注1：也被稱為能力驗證（PT）。注2：本標準使用的術語是EQA。5、3.12期間測量精密度測量條件（intermediateprecisionconditionofmeasurement）除了相同測量程序、相同地點，以及在一個較長時間內對同一或相類似的被測對象重復測量的一組測量條件外，還可包括涉及改變的其他條件。注1：改變可包括新的校準、校準品、操作者和測量系統(tǒng)。注2：對條件的說明應包括改變和未變的條件以及實際改變到什么程度。ISO/TS20914增加了3個注，注3：在本標準中，術語長期精密度（uRw）是指給定測量程序在一段時間內所得的精密度數(shù)據(jù)，在某些情況下，包括所有或大多數(shù)測量條件改變的影響，例如耗材批號變化、重新校準等。應對每個測量程序的此類變化進行定義[見3.33重復性測量條件（JCGM200:2012，2.20）和3.40實驗室內精密度（uRw）條件下的不確定度分量]。注4：改變的條件可包括儀器維護（如適用）。注5：在醫(yī)學實驗室中，uRw通常是測量結果合成標準不確定度的主要貢獻。6、3.13內部質控（internalqualitycontrol，IQC）實驗室人員重復監(jiān)測測量系統(tǒng)的分析性能所用的一組程序和特定物質。7、3.15最大允許測量不確定度（maximumallowablemeasurementuncertainty），（即目標測量不確定度targetmeasurementuncertainty）給定測量程序所得的測量結果符合預期目的的最大測量不確定度，并規(guī)定作為醫(yī)學要求評價的上限。ISO/TS20914對該定義做了修改，JCGM200：2012的原文是“根據(jù)測量結果的預期用途，規(guī)定作為上限的測量不確定度”。并且增加了2個注，注1：JCGM200：2012第4.26定義了最大允許（permissible）測量誤差。在現(xiàn)代英語用法中，術語“allowed”和“permitted”之間的區(qū)別類似于“tolerance”和“authorization”之間的區(qū)別?！癮uthorization”意味著法定、強制或法律要求。實驗醫(yī)學中的大多數(shù)被測量并沒有性能上的法律規(guī)定，因此在此定義中，首選allowable作為形容詞。注2：最大允許測量不確定度代表測量結果用于進行醫(yī)學決策時能符合預期用途。8、3.18測量偏倚（measurementbias）系統(tǒng)測量誤差的估計值。ISO/TS20914增加了3個注，注1：具有互換性的參考物質的可接受值與使用醫(yī)學實驗室測量程序在重復性條件下重復測量所得平均值之間的差異。注2：使用參考測量程序重復測量所得平均值與使用醫(yī)學實驗室測量程序在重復性條件下重復測量所得平均值之間的差異。注3：由于存在測量不精密度，所以無法準確得知測量偏倚的值。9、3.19測量誤差（measurementerror）測得的量值減去參考量值。ISO/TS20914增加了2個注，注1：一般而言，測量中的不完美會產生測量誤差。傳統(tǒng)上認為誤差由兩部分組成，即隨機誤差和系統(tǒng)誤差。注2：誤差是一個理想化的概念，誤差不能準確知道誤差的。10、3.26測量不確定度（measurementuncertaity,MU）根據(jù)所用到的信息，描述賦予被測量的量值的分散性特征的參數(shù)。注1：測量不確定度包括由系統(tǒng)效應引起的分量，如對測量標準所賦量值進行修正引起的分量。有時對估計的系統(tǒng)效應未作修正，而是當作不確定度分量處理。注2：此參數(shù)可以是稱為標準測量不確定度的標準差（或其特定倍數(shù)），或是說明了包含概率的區(qū)間半寬度。注3：測量不確定度一般由若干分量組成。其中一些分量可根據(jù)一系列測量所得量值的統(tǒng)計分布，按測量不確定度的A類評定進行評定，并可用標準差表征。而另一些分量則可根據(jù)基于經驗或其他信息所獲得的概率密度函數(shù)，按測量不確定度的B類評定進行評定，也可用標準差表征。注4：通常，對于一組給定的信息，測量不確定度是相應于所賦予被測量的值的。該值的改變將導致相應的不確定度的改變。ISO/TS20914增加了4個注，注5：所有測量都有偏倚和不精密度。例如，對于同一被測量，在重復性條件下重復測量樣本一般會產生不同的值。因為所有不同的值都可以合理地歸結于被測量的同一個量，因此哪個值報告作為被測量的值時有不確定度。注6：基于給定測量程序的分析性能的可用數(shù)據(jù)，測量不確定度評定得出的是一個數(shù)值區(qū)間，該區(qū)間包含在一定的置信水平下被測量的實際值。注7：給定測量程序的分析性能的可用數(shù)據(jù)，一般由校準品賦值的不確定度和IQC物質的長期不精密度組成。注8：在醫(yī)學實驗室中，大多數(shù)測量只進行一次，并將所得結果作為可接受的被測量評定值，而不確定度區(qū)間表示了可能的其他結果。本篇就到這兒，下一篇接著介紹術語。第四篇術語這篇繼續(xù)介紹術語1、3.28計量溯源性（metrologicaltraceability）通過文件規(guī)定的不間斷的校準鏈，測量結果與參照對象聯(lián)系起來的特性，校準鏈中的每項校準都會引入測量不確定度。注1：本定義中的“參照對象”可以是實際實現(xiàn)的測量單位的定義，或包括無序量測量單位的測量程序，或測量標準。注2：計量溯源性要求建立校準等級序列。注3：參照對象的技術規(guī)范必須包括在建立等級序列時使用該參照對象的時間，以及關于該參照對象的任何計量信息，如在這個校準等級序列中進行第一次校準的時間。注4：對于在測量模型中具有一個以上輸入量的測量，每個輸入量本身應該是經過計量溯源的，并且校準等級序列可形成一個分支結構或網絡。為每個輸入量建立計量溯源性所作的努力應與其對測量結果的貢獻相適應。注5：JCGM200:2012第2.50將測量模型中的輸入量定義為要計算被測量而要測量的量，或可通過其他方式獲得值的量。例：規(guī)定溫度下的鋼棒長度是被測量，而環(huán)境溫度、觀測鋼棒長度和鋼棒的熱膨脹系數(shù)都是測量模型的輸入量。注6：測量結果的計量溯源性不能保證其不確定度滿足給定的目的，也不能保證不發(fā)生錯誤。注7：如果兩個測量標準的比較用于檢查，必要時用于對量值進行進行修正，以及對其中一個測量標準賦予測量不確定度時，測量標準間的比較看作一種校準。注8：國際實驗室認可合作組織（ILAC）認為確認計量溯源性的要素是向國際測量標準或國家測量標準的不間斷溯源鏈、文件規(guī)定的不確定度、文件規(guī)定的測量程序、認可的技術能力、向SI的計量溯源性以及校準間隔（見ILACP-10:2002）。注9：簡稱“溯源性”有時是指“計量溯源性”，有時也用于其他概念，諸如“樣本可追溯性”、“文件可追溯性”、“儀器溯可追溯性”或“物質可追溯性”等，其含義是指某項目的歷程（“軌跡”）。所以，當有產生混淆的風險時，最好使用全稱“計量溯源性”。從這個定義中，我們看到計量溯源性與不確定度密切相關，“每項校準都會引入測量不確定度”，增加一步校準就會引入不確定度，不確定度的評估必然會考慮計量溯源性的各種情況。2、3.32相對標準測量不確定度（relativestandardmeasurementuncertaity，urel）標準不確定度除以測得值的絕對值。ISO/TS20914增加了2個注，注1：這個一般計算通常被稱為變異系數(shù)（CV）。注2：在本標準中，使用相對標準測量不確定度（urel）將其與CV的其他用途區(qū)分開來。3、3.33重復性測量條件（repeatabilityconditonsofmeasurement）相同測量程序、相同操作者、相同測量系統(tǒng)、相同操作條件和相同地點，并在短時間內對同一或相類似被測對象重復測量的一組條件。ISO/TS20914增加了1個注，注1：實驗室在引入一個測量程序前，通常會進行重復性研究來驗證該測量程序的分析性能特征，因為能表明該測量程序在實驗室條件下可達到的最佳精密度。如果發(fā)現(xiàn)正在使用的測量程序存在顯著偏倚并需要進一步評估時，也可按照最少重復測量次數(shù)進行重復性研究。如果基于最少重復測量次數(shù)的實驗發(fā)現(xiàn)正在使用的測量程序存在顯著偏倚需要進行進一步評估，也可進行重復性研究。4、3.34測量系統(tǒng)的選擇性測量系統(tǒng)按規(guī)定的測量程序使用并提供一個或多個被測量的測得值時，使每個被測量的值與其他被測量或所研究的現(xiàn)象、物體或物質中的其他量無關的特性。例1：測量系統(tǒng)測量血漿中肌酐的物質的量濃度不受樣品中其他組分影響的能力。注1：在化學中，測量系統(tǒng)的選擇性通常由在規(guī)定區(qū)間內所選組分濃度的量獲得。注2：物理學使用的“選擇性”在概念上接近于化學中使用的“特異性”。ISO/TS20914對JCGM200：2012中的此定義進行了修訂，只保留了上述的1個舉例和2個注釋，并增加了1個舉例，例2：采用Jaffé法測定血漿中肌酐的物質的量濃度的測量系統(tǒng)不受葡萄糖、尿酸鹽、酮類和蛋白濃度影響的能力。5、3.35標準差（standarddeviation，SD）對同一被測量進行一系列測量，描述測量結果分散性特征的量該定義改編自JCGM100：2008。ISO/TS20914增加了5個注，注1：測量任一組數(shù)值的算術平均值（均值）的變異性（分散性或擴散性），定義為方差的正的平方根；注2：對同一過程中未知真值的變異性或分散性的定量測量；注3：本標準中所用的SD是指長期精密度；注4：SD被用于量化不同情況下不同類型數(shù)據(jù)集的值的分散性。在MU的情況下，量化在重復性或長期精密度條件下進行精密度研究所得量值的分散性的SD被稱為標準MU（u），以此與其他SD用途區(qū)分開來；注5：SD不能相加或相減，此類計算需要使用方差。6、3.36標準誤（standarderror，SE）對樣本平均值或平均數(shù)變異性或分散性的定量測量。注1：有時被稱為平均值的SD；注2：舉例，參考物質要求計算重復性測量條件下一小組測量值的均值，作為被測量的值，如果重復性測試重復多組，則獲得的均值會有略微的差異，因此平均值也有MU。可通過單組重復性測試獲得均值，計算平均值的SD（SDmean）來定量平均值的MU，，從而代替進行多組重復性實驗。舉例，為了評價血清肌酐測量程序的偏倚，在重復性條件下測定血清肌酐參考物質20次，得到測量的平均值122.0μmol/l,SD為0.63μmol/l，n=20，則SDmean=0.63/=0.15μmol/l；注3：使用終端用戶測量程序測定參考物質中肌酐濃度的擴展不確定度U（平均值122.0μmol/l）是122.0μmol/l±0.30μmol/l（≈95%置信水平）。還要注意，參考物質的被測量的賦值還具有其證書所提供的不確定度，必須將其與上述獲得的平均值的u合并，以正確評定終端用戶測量程序的MU；注4：可以看到，隨著n增加，SD下降，為參考物質中的被測量的平均值提供了更可靠的估計。7、3.37標準測量不確定度（standardmeasurementuncertaity,u）用標準差表示的測量不確定度。注1：u值是非負數(shù)。8、3.39方差（varianceSD2，u2）標準差的平方。注1：從精密度研究中獲得的足夠多的測量結果，通常近似高斯分布，與SD一樣，方差（SD2；u2）是一個用于描述各個測量結果與所有測量結果的平均值之間的差異程度的統(tǒng)計參數(shù)。SD是各個值與平均值的平均差異，而方差是與平均值的差異的平方的平均數(shù)。方差小意味著測定值接近平均值且彼此接近，而方差大意味著測定值遠離平均值且彼此遠離；注2：通常在重復性或中間精密度研究條件下使用IQC物質進行重復測量所得值的分散性可用方差描述。方差可用下列公式計算，即用每個值與平均值的差值的平方和除以自由度（值的總個數(shù)減去1）；注3：方差的測量單位對于實驗室而言是不現(xiàn)實的，因為其測量單位是測量結果的測量單位的平方。為了實驗室計算方便的目的，必須首先將方差轉換為SD或標準不確定度（u），計算公式，這樣測量結果的分散性可以用相同的單位表示；注4:SD或u不能相加或相減，要使用方和根的公式，如下：同理，可計算相對標準不確定度，如下：8、3.40實驗室內精密度條件下的不確定度分量（uncertaintycomponentunderconditionsofwithin-laboratoryprecision，uRw）在同一實驗室經過一段較長的時間周期內，這個周期能包括例如試劑批號、校準品、儀器維護在內的日常變化，對給定測量系統(tǒng)的標準不確定度的評定。注1：在本標準中也稱為長期精密度。標準中的術語介紹完畢。下一篇介紹第五章，第五章是不確定度評定的概述，包括醫(yī)學實驗室為什么要評定不確定度、不確定度的來源、目標不確定度等內容。第五篇正文第五章“醫(yī)學實驗室測量不確定度”有6小節(jié)，下面分別討論。第1節(jié)相當于概述。所有的測量都有誤差，由于不精密度影響，每個測量結果的誤差大小不能準確得知，因此引入測量不確定度。測量不確定度理論認為單一測量結果是被測量的最佳可用值，重復測量同一樣本，可能獲得其他值，因此被測量的值以一定置信水平位于x±u的區(qū)間內。醫(yī)學實驗室可以不用經典的MU評定辦法，而用內部質控（IQC）數(shù)據(jù)或其他可用的數(shù)據(jù)來評定MU。下圖給出了醫(yī)學實驗室測量不確定度評定流程，這個圖是本標準的主要思想，實驗室報告結果的不確定度由三部分組成：終端用戶校準品（也被稱為產品校準品）賦值的不確定度ucal、實驗室長期不精密度uRw，以及實驗室對偏倚進行修正引入的不確定度ubias。—ucal，IVD制造商向醫(yī)學實驗室提供試劑、校準品、分析儀器，其中校準品的賦值應根據(jù)ISO17511建立計量學溯源性，盡可能溯源到已有的最高等級的參照標準，終端用戶校準品賦值的不確定度ucal應提供給實驗室；—uRw，收集足夠的IQC數(shù)據(jù)評定長期不精密度uRw，，這些數(shù)據(jù)應盡可能包含實驗室的變異因素，例如檢測頻次、校準頻率、試劑和校準品批號更換頻率、耗材保質期、環(huán)境條件變化，以及設備維護程序等；—ubias，實驗室需要確保測量項目的偏倚不超過醫(yī)學可接受的標準，實驗室通常通過參加室間質評（EQA）來評價，如果偏倚在規(guī)定范圍內，則實驗室的測量不確定度由兩部分組成，即ucal和uRw；若偏倚超出規(guī)定，則實驗室要解決這個問題，一般找制造商，若還是不能解決，實驗室可引入一個修正因子，偏倚修正會引入不確定度ubias，這種情況下實驗室的測量不確定度由三部分組成，即ucal、uRw和ubias。但要注意的是某些國家的法規(guī)不允許醫(yī)學實驗室使用偏倚修正因子。第2節(jié)介紹了最大允許測量不確定度，又被叫做目標測量不確定度，即允許的不確定度的上限。這一節(jié)里也表達了測量不確定度在患者結果與臨床參考值比較的情況下用途比較大。一般情況下，評定測量結果的不確定度的價值非常有限，除非在某種醫(yī)療用途情況下需要與最大允許測量不確定度進行比較。最大允許測量不確定度可基于歐洲臨床化學和實驗室醫(yī)學聯(lián)盟（EFLM，EuropeanFederationofClinicalChemistryandLaboratoryMedicine）2014年共識會議上定義的模型建立。如果測量程序超出了最大允許測量不確定度，實驗室應識別出對總不確定度影響較大的因素并進行改進。這一節(jié)提到了EFLM的模型，這是一個非常有意思的話題，下一篇我會進行專門介紹。第3節(jié)測量不確定度來源，醫(yī)學實驗室常見的MU來源包括：樣本不均一；凍干的校準品或試劑復溶；校準品賦值的不確定度；儀器波動、維護、部件更換等造成的相關因素；試劑和校準品不穩(wěn)定；試劑和校準品的批次間變異；實驗室環(huán)境波動；操作員讀取儀器示值的偏差；人員手動和半自動方法的操作熟練程度；與公認測量標準的測量偏倚；測量公式（如取近似值、一些假設條件、常數(shù)值不精確、數(shù)字修約等）引入；同一被測量的相同測量系統(tǒng)間的差異；同一被測量的多個測量程序間的分析性能差異。在一般情況下，上述的這些來源能被uRw和ucal包住，所以可以不需要一一評價。第4節(jié)測量不確定度表達，這節(jié)科普了不確定度的表示方式，包括標準不確定度（u）、合成標準不確定度（uc）、擴展不確定度（U）、相對不確定度（%Urel）的表示方法。不確定度的表示方法一般由2種，測量結果（被測量的最佳估計值）±不確定度，或測量結果、不確定度分別給出。另外不確定度報告還有一些小規(guī)則：測量不確定度取1～2位有效數(shù)字；不確定度的數(shù)字可采用通用的修約規(guī)則，也可更保險一些末位都進一位；不確定度的位數(shù)要與測量結果的位數(shù)保持一致。第5節(jié)使用相對標準不確定度計算不確定度，這一節(jié)的主要意思是測量區(qū)間的某個范圍內若精密度CV近似恒定，可將MU類推到測量區(qū)間中該部分的所有濃度，則該部分相對不確定度近似不變。第6節(jié)測量不確定度的報告，MU是測量結果質量的量化指標，常規(guī)情況下，不會將MU與患者結果報告在一起，但如果實驗室用戶提出請求，實驗室應能提供MU信息。在某些醫(yī)療情況下，實驗室能提供MU可能非常重要。第五章就介紹到這兒，這一章標準編寫者花了很多的筆墨深入淺出介紹不確定度的基礎知識、醫(yī)學實驗室不確定的來源和評定方法，這也符合本標準的編寫初衷—既簡化又詳實的“howtodo”文件。第六篇正文第六章測量不確定度是反映測量結果質量的指標，實驗室要確定最大允許測量不確定度（又被叫做目標測量不確定度，即允許的不確定度的上限），測量程序的不確定度應不能超過目標測量不確定度。上一篇提到ISO/TS20914建議可基于歐洲臨床化學和實驗室醫(yī)學聯(lián)盟（EFLM，EuropeanFederationofClinicalChemistryandLaboratoryMedicine）2014年共識會議上定義的模型建立目標測量不確定度，有3個模型：模型1基于分析性能對臨床決策的影響（Basedontheeffectofanalyticalperformanceonclinicaloutcomes），模型2基于被測量生物學變異組分（Basedoncomponentsofbiologicalvariationofthemeasurand），模型3基于當前技術水平（Basedonstate-of-the-art）。原計劃這一篇詳細介紹這3個模型，后考慮到醫(yī)學實驗室測量程序的質量指標、質量目標是比較復雜和系統(tǒng)的話題，于是計劃后續(xù)寫一個專題分享我對此方面內容的學習理解過程。這一篇接著介紹標準的第6章“不確定度的評定步驟”。第6章共分為11節(jié)：第1節(jié)被測量的定義，第2節(jié)測量精密度，第3節(jié)試劑批號和內部質控品批號變化對不確定度評定的影響，第4節(jié)實驗室對同一被測量使用多個測量系統(tǒng)，第5節(jié)終端用戶校準品（產品校準品）賦值的不確定度ucal，第6節(jié)測量偏倚，第7節(jié)不確定度評定過程的概述，第8節(jié)不確定度重新評價，第9節(jié)基于數(shù)字結果的定性檢測的不確定度，第10節(jié)計數(shù)的不確定度，第11節(jié)不確定度評定的局限性。下面一一討論。第1節(jié)被測量的定義，無論是經典的GUM方法，還是本標準用的自上而下（top-down）方法，不確定度評定的第一步都需要對被測量進行充分定義，被測量的定義至少需要三方面的信息：含有分析物的系統(tǒng)，例如靜脈全血、尿液、紅細胞、腎結石；分析物，如風疹抗體、地高辛、人絨毛膜促性腺激素亞單位、HIV-1RNA；量的類型，如物質的量濃度、質量濃度等。標準中給出了示例，見表1。需要注意的是，臨床檢驗的分析物比較復雜（亞型、片段），因此對被測量的定義往往還包括特定的測量程序，例如血清酶的催化活性濃度受測量溫度、pH和所用輔酶因子的影響，在這種情況下，被測量定義中必須包括對測量程序的說明。還有，檢測抗原的試劑盒，不同廠家所用的抗體不一樣，不同的抗體會識別不同的亞型或結合程度不同，這種情況也要對測量程序進行說明，例如，使用制造商Y的測量程序測定腫瘤標志物X。第二節(jié)測量精密度，本標準認為大多數(shù)情況下在足以涵蓋大多數(shù)測量條件變化的一段時間內獲得的實驗室內不精確度（uRw）是測量結果不確定度的最大來源。IQC質控品可用來收集不精密度數(shù)據(jù)，不推薦使用EQA數(shù)據(jù)計算uRw（因一個EQA周期所獲的數(shù)據(jù)相對少）。鼓勵使用IQC評定長期不精密度，前提條件是用IQC質控品的精密度和用臨床樣本的精密度接近。在選用IQC質控品的時候，應注意以下幾點：—最好使用第三方質控品；—質控品要接近真實臨床樣本（具有互換性）；—質控品的濃度要接近醫(yī)學決定水平。另外，可使用多個水平的IQC質控品來監(jiān)測整個測量區(qū)間的精密度，在這種情況下，需要計算并比較每個水平的不確定度，如果不確定度接近，可使用一個不確定度，若每個水平的不確定度差異大，則分別表示。第3節(jié)試劑批號和內部質控品批號變化對不確定度評定的影響，試劑批號改變、質控品批號改變，會造成IQC的值發(fā)生改變，如果在批號改變前后獲得的IQC值用于計算uRw，可能MU會評高了。在這種情況下，必須單獨收集批號改變前后獲得的IQC值并分別計算uRw，如果兩者可以兼容才能將其合并并計算總uRw。第4節(jié)實驗室對同一被測量使用多個測量系統(tǒng)，對于標本量大的實驗室，往往會使用不止一個相同的測量系統(tǒng)測定同一種被測量，應分別評定每個測量系統(tǒng)的uRw，然后取平均值。若測量系統(tǒng)間有偏倚，則應進行偏倚修正，并將偏倚修正引入的不確定度與uRw進行合并。第5節(jié)終端用戶校準品（產品校準品）賦值的測量不確定度ucal，ucal由制造商提供，如果這個方法是實驗室自建方法，則實驗室應負責評估ucal。標準中強調制造商提供的ucal一般不包括校準品批間差異，因此在校準品批號改變前后獲得的IQC要作為一個數(shù)據(jù)集來處理，這樣uRw就能包含住校準品批間不確定度分量。在這里要特別說明，YY/T1709-2020《體外診斷試劑用校準物測量不確定度評定》規(guī)定了校準品測量不確定度的評定方法。YY/T1709-2020指出校準品均勻性引入的不確定度、穩(wěn)定性引入的不確定度，及與賦值有關的不確定度共同構成校準品不確定度的主要分量，因此總的不確定度ucal是這三部分的合成，所以此ucal非彼ucal，不要混淆，如果醫(yī)學實驗室向廠家要校準品的不確定度時，廠家一定要問清楚，一般情況下提供賦值有關的不確定度即可，校準品均勻性和穩(wěn)定性引入的不確定度會包含在uRw里。YY/T1709-2020也特意說明“用戶需要時，制造商應向用戶提供校準品的不確定度，并能夠提供各不確定度分量結果和不確定度的評定過程”。第6節(jié)測量偏倚，制造商應負責提供的產品其偏倚可接受，實驗室應參與適當?shù)腅QA計劃定期監(jiān)測偏倚。偏倚表示的是系統(tǒng)誤差，在某些情況下隨機誤差更重要，例如用于治療監(jiān)測類的項目，因此這類項目可不需要進行偏倚修正。而在某些情況下必須要進行偏倚修正，例如診斷類或輔助診斷類項目。如果EQA發(fā)現(xiàn)了顯著偏倚，則由IVD制造商采取糾正措施。如果制造商無法修正偏倚，則實驗室可在當?shù)胤ㄒ?guī)允許的情況下，對結果應用修正因子或對校準品重新賦值。偏倚修正會引入不確定度ubias，因此總的不確定度要包含ubias。特別提示的是某些國家法規(guī)要求嚴格按照制造商的使用說明執(zhí)行測量程序，不允許調整終端用戶校準品值或使用修正因子來消除偏倚。第7節(jié)不確定度評定過程的概述，標準中給出了不確定度的評定步驟，見圖1。圖1不確定度的評定步驟第8節(jié)不確定度重新評價，如果測量系統(tǒng)發(fā)生了重大變化或引入了新的測量程序，則應重新評定MU。第9節(jié)基于數(shù)字結果的定性檢測的不確定度，有些測量程序會包含一個產生測量值的測量步驟，將該值與cut-off相比較，最后報定性結果。這類測量程序的uRw，以與定量測量程序相同的方法處理IQC的輸出數(shù)據(jù)。計算所得的擴展不確定度可用于描述陰性/陽性臨界值的“不確定度區(qū)”，如陰性、可能陰性、可能陽性、陽性。第10節(jié)計數(shù)的不確定度，這是指的細胞計數(shù)類項目，對于數(shù)量比較少的細胞類型（通常占總細胞數(shù)<10%），其計數(shù)符合泊松分布而非高斯分布，計數(shù)的方差等于計數(shù)，因此SD=√計數(shù)。第11節(jié)不確定度評定的局限性，有時候MU可能由于信息不完整而被低估，但該MU仍可用于本測量系統(tǒng)或本測量程序，但不能用于與其他測量系統(tǒng)進行橫向比較。至此，標準的正文就介紹到這兒，大家是不是對醫(yī)學實驗室不確定度的意義、不確定度的主要來源、不確定度評定步驟有了大致了解？在當前社會經濟全球化大趨勢下，推進檢驗結果準確、可比、互認的需求會越來越強烈。歷史的車輪永遠是滾滾向前的，道路可能比較曲折，但在共同的努力下，進步會一點一滴取得。就像20多年前，大家對于檢驗結果溯源性也有不同的爭論，但是發(fā)展到現(xiàn)在，業(yè)界能達到一定共識。發(fā)展的道路向前，愿我們永遠保持一顆學習、探索、思考的心。第七篇附錄A（1）從這一篇開始介紹ISO/TS20914的附錄。附錄用來承接和安置不便在文件正文、前言或引言中表述的內容，它是對正文、前言或引言的補充或附加，它的設置可以使文件的結構更加平衡。附錄分為規(guī)范性附錄和資料性附錄，當正文規(guī)范性要素中某些內容過長或屬于附加條款，可以將一些細節(jié)或附加條款移出，形成規(guī)范性附錄；當文件中的示例、信息說明或數(shù)據(jù)過多，可以將其移出，形成資料性附錄。ISO/TS20914有3個附錄，均為資料性附錄，附錄A給出了不確定度評定的一些示例，附錄B給出了不確定度如何應用的示例，附錄C是一些補充信息。首先介紹附錄A。附錄A有大量實例，覆蓋了生化、免疫、臨檢、分子等各個專業(yè)常見的一些情況。附錄A.1是一個概述，給出了圖1，圖1表明MU評定路徑與附錄A、附錄C中的示例的對應關系。正如標準正文中介紹到，MU評定的步驟一般為：——首先定義被測量，規(guī)定最大允許測量不確定度；——實驗室計算長期不精密度uRw；——實驗室向廠家要校準品的不確定度ucal。若廠家不能提供ucal，則實驗室的測量不確定度即uRw，可參考附錄A.2.3、A.4、A.5、A.6、A.9、A.10、A.11、A.14這些示例；若廠家能提供ucal，則實驗室的測量不確定度由ucal和uRw組成，可參考附錄A.2.2、A.3.3、A.7、A.8、A.12、A.13這些示例；——實驗室還需要評估偏倚是否顯著。如果超出規(guī)定標準，則聯(lián)系廠家進行解決。若廠家還是不能解決，實驗室可引入一個修正因子，偏倚修正會引入不確定度ubias，這種情況下實驗室的測量不確定度由三部分組成，即ucal、uRw和ubias，這種情況下可參考附錄A.2.4、C.5、C.6這些示例。圖1MU評定路徑與附錄A、附錄C中的示例的對應關系附錄A.2基本計算。A.2.1標準差（SD）和方差（σ），兩者關系和計算公式如下：A.2.2給出了一個長期精密度條件下的uRw計算示例，見表1。表1長期精密度條件下的uRw計算示例A.2.3重復性條件下計算ur(y)，示例見表2。實驗室在引進一個新的測量程序時，用于評估這個程序是否滿足要求，可以計算ur(y)。表2重復性條件下一個新的PTH測量程序的ur(y)的計算示例A.2.4獨立的標準測量不確定度分量的合成。在一個測量步驟中，常常有2個或多個不同來源的不確定度，它們之間是獨立的。SD不能直接加、減、乘、除，因此在合成標準測量不確定度時，需要將SD轉化為方差σ。在合成時，要注意以下2個規(guī)則：——規(guī)則1采取“方和根”，將這些獨立的絕對標準不確定度分量直接合成。標準中提供了3個例子。例1：ucal、uRw和ubias的合成如果ucal=0.11，ubias=0.090，uRw=0.43，則例2：測量結果是由幾個測量值相加、減，例如血漿陰離子間隙（AG），公式如下：如果[Na+]=143mmol/L,[K+]=4.0mmol/L,[Cl-]=104mmol/L,[HCO3-]=22mmol/L,則若計算出u(Na+)=0.90mmol/L，u(K+)=0.040mmol/L,u(Cl-)=0.78mmol/L,u(HCO3-)=1.22mmol/L,則例3：血漿滲透壓，其計算公式如下：若血漿Na=130mmol/L，u(Na+)=0.98mmol/L,血漿Urea=6.5mmol/L，u(Urea)=0.19mmol/L,血漿glucose=5.2mmol/L，u(glu)=0.090mmol/L,則——規(guī)則2當公式中有乘或除時，需要將不確定度分量表示成相對標準不確定度，再以上述的規(guī)則1進行合成。這里給出了2個示例。例1：計算比值的標準測量不確定度，如尿總鈣與尿肌酐的比值若尿液中鈣的濃度[Uca]=6.40mmol/L，尿液中肌酐的濃度[Ucrea]=2.30mmol/L，則尿總鈣與尿肌酐的比值[Uca]/[Ucrea]=2.78。都用相對標準不確定度表示，如下：最后結果還可用絕對不確定度表示，如下：例2：公式中乘法、除法都有的情況，例如肌酐清除率，公式如下：若[Pc