临床实验室检验计量溯源概念的实施与检验结果标准化中的意义

【摘要】临床检验结果的不一致对患者安全构成了实质性的风险。为了避免危害，人们一致认为，体 外诊断医疗器械（IVD-MD）对临床样本的检测应可追溯到高级参考系统，并进行调整以获得一致 性的结果。然而，计量溯源性并不是一种正式的要求，它必须得到正确实施，而在实际操作中，则有 相当数量的被测量并没有做到这一点。利益相关者[如高级参考物质提供者、IVD制造商和室间质 量评价（EQA）组织者]负有重大责任，应明确和严格应用ISO17511:2020标准、国际科学机构［如检 验医学溯源联合委员会（JCTLM）、IFCC］等提供的指导文件中描述的内容，明确、严谨地改进其 工作。实验室专业人员亦需履行责任，淘汰非选择性检测方法，转而使用具有适当选择性的IVDMD，这是正确实施计量溯源不可或缺的先决条件之一。计量溯源性概念的实施并非不可能，但需 对所有相关方开展针对性教育与培训，方能在标准化层面实现预期效益。 

【关键词】计量溯源；标准化；患者安全；检测选择性

         临床实践表明，实验室检验结果缺乏标准化可能意 味着一个伦理问题，因为它旨在影响实验室检测的使用 方式，以确保在全球范围内为患者提供最佳护理。不一 致的结果确实可能在调查实验室检测的医学影响时造 成混淆，从而影响患者安全：最好的情况下，患者将得 不到最佳治疗，最坏的情况，患者可能得到不正确的治 疗。然而，这个问题的影响似乎被低估了，人们普遍对实 验室检测的分析质量普遍持乐观态度。2015年医学研究 所的报告得出结论：“分析阶段对误诊的影响很小”。然 而，经典的检验误差“沙漏模式”仅将大约10%的误差归咎于分析原因，却没有考虑到这一阶段中非一致性结果 所造成的误差。医学实验室的客户（包括临床医生和患 者）通常并不了解检验结果的可变性，对他们来说，“检 验结果的数值就是真实的，数字就是数字”。作为实验 室客户，他们希望得到的结果能满足临床使用的质量要 求，而不受地点和某项检测使用的体外诊断医疗器械 （IVD-MD）的影响。为实现这一期望，实验室专业人员应 了解其测量结果的质量是否适合临床使用，而与所使用 的IVD-MD类型无关。简单地说，声称测量同一分析物的 检测应在有临床意义的范围内给出等效的检测结果。

一、计量溯源是实现IVD-MD标准化的商定策略

          应优先考虑获得不同IVD-MDs之间的可比性，以保证结果在时间和空间上的互换 性，避免结果误读和患者伤害。与其他科学、制造、贸易和技术领域一样，实现这 一结果的公认原则是建立对使用IVD-MDs获得的检验结果的计量溯源，将检验结果与 共同标准（“高级参考系统”）进行比较，并进行调整以得到相同的结果（见图1）。 这一基本方法也反映在法规要求中，例如，欧盟（EU）关于IVD的第2017/746号条例 要求IVD制造商确保其IVD-MD与公认的高级参考系统之间的溯源性。

         ISO 17511:2020标准是目前检验医学实施计量溯源 的规范基础，现在也被欧盟官方期刊引用为欧盟IVD法 规的统一标准，该标准承认不同的被测物（分析物） 可能需要不同的溯源模式，以确保根据被测物类别溯 源至国际单位制（SI）或国际约定的参考系统。ISO 17511:2000特别规定了六种校准层级，以满足校准溯源 至“高级参考系统”的计量学要求。前三种（见第5.2- 5.4）与可以溯源至SI的校准方法有关，其余三种（见 第5.5-5.7）适用于计量学上无法溯源至SI的情况，即 使用国际常规校准品（ICC）、一致化方案或各IVD制造 商各自选择的标准品进行校准。除了使用内部各自定 义的标准（通常每个制造商的标准都不同）的最后一 个校准层级外，总体预期结果是在不同的IVD-MD之间 实现特定被测物的结果统一。

二、计量溯源概念的适用性：无疑是一条不容易的道路

         溯源不仅是一种形式上的要求，而且必须正确实 施。从20世纪70年代开始，如IFCC、WHO、议。然而， 尽管标准化测量的程序和方案已经建立并成功应用于 血清总胆固醇、C反应蛋白、免疫球蛋白、在一些重 要的酶（如肌酸激酶和γ-谷氨酰转肽酶）和糖血红 蛋白的检测，但利用实际生物样本进行的相互比较数据调查显示，即使是一些常用的测量指标，分析变异 仍然显著，并可能影响临床决策。重要的是，即使终 端用户的IVD-MDs校准层级包括可用的有证参考物质 (RM)和/或参考测量程序(RMP)，也可能无法实现结果一 致。表1列出了可以解释这种情况的主要问题、相关的 责任方和可用的解决方案。

三、血清铁蛋白示例

         在这里，将使用血清铁蛋白检测作为一个例子来 讨论这些方面。血清铁蛋白是诊断铁缺乏症的首选检测方法，临床实践指南提倡在其临床应用中使用特定 的决策阈值，这要求IVD-MDs之间对铁蛋白检测的一 致性。事实上，人们普遍认为，用于测定血清中铁蛋白 浓度的实验室方法具有准确性，能够为医疗决策提供 足够的一致性。然而，最近的一项研究表明，目前的铁 蛋白IVD-MDs仍没有足够的一致性，这使结果解读变得 复杂并可能产生误导。特别是，在使用临床样本的模拟 中，不同的IVD-MDs对铁缺乏状态的确认能力有显著差 异。由于检测间的一致性较差，只需简单地改变用于测 量铁蛋白的商业IVD-MD，可以诊断出同一患者是否患有 缺铁性贫血。关于校准层级，铁蛋白属于ISO 17511标准 的范畴，顶部ICC由定义被测物的国际方案赋值，第一 代ICC（人肝铁蛋白）于1985年作为WHO国际标准（IS）代 码80/602发布，耗尽后，被第二代ICC（WHO IS 80/578， 人脾铁蛋白）所取代。然而，第二代ICC的值并未溯源至 第一代ICC的值，因此建立了新的溯源链。随后发布的 ICC（WHO IS 94/572和WHO IS 19/118）被赋值，以确保与 IS 80/578的连续性。令人遗憾的是，两个校准层级存在 （IS 80/602，IS 80/578）引入了约5-10%的校准偏差，如 果各IVD制造商交替使用这两个层级，偏差会完全转移 到商业免疫检测中。这一点即使在今天也会产生实际 影响，因为一些制造商仍然声称校准溯源到IS 80/602， 而另一些制造商则在其IVD-MDs可使用第二或第三代IS 时对其进行了重新校准，其实际后果是由于上述偏差而 导致了重大分歧。为避免这一问题，检验医学溯源联合 委员会（JCTLM）建议，在继续采用新“高级参考”标准 之前，应进行初步调查，以了解某一被测物引入新的校 准层级对患者临床结果的影响，JCTLM要求在确定新的 候选参考物质时证明与现有高级参考物质（在铁蛋白 方面由ICC表示）的等效程度，以检查被测量界定的相似 性，避免在市售IVD-MD的校准层级中引入偏差。 

         互换性是指参考物质（RM）显示出与人体样本相 似的检测间性能的能力。计量溯源的安全实现需要一个可互换的RM，以便将正确度从校准层级的顶部直接 转移到IVD-MD校准品。RM的不可互换意味着，使用RM 进行校准会给校准后的IVD-MD带来偏差，从而给临床 样本带来错误的检测结果。上述四种铁蛋白的WHO IS 在发布时最初均未进行互换性评估，有时人们以错误的 观点来证明这种失策是合理的，即“当新的IS被确定为 替代以前的IS时，没有正式要求进行互换性研究”。 当 对其中1个IS（94/572）的互换性进行独立评估时，结果显示4个IVD-MDs检测中只有2个IS 94/572符合已建立 的互换性标准。因此，很可能不同IVD-MD测定的铁蛋白 浓度之间的显著差异，至少是由一些商业IVD-MDs使用 的WHO ISs不可互换导致的。应进一步努力生产可互换 的RM，并确保它们适合用于统一的患者结果，优先采用 IFCC计量溯源互换性评估工作组建议。         近20年来，国内外学者致力于阐明和探讨室间质 量评价（EQA）计划提供的信息在评估IVD-MD性能方 面的具体要求，即所执行测量的计量溯源性。此类计 划的一个独特优势是它们能够识别需要改进一致性的 被测物，并促进支持使用临床实践指南所需的标准化 举措。遗憾的是，目前大多数的EQA计划都不足以评 估实验室结果的一致性，因为它们再次忽视了所用材 料的互换性，即使是铁蛋白的EQA计划，关注其样本的 互换性也有助于更好地了解检测结果的状况，并提供有 关其一致程度的信息。几年前，一项使用可互换血清样 本的试验性研究已经表明，铁蛋白免疫测定的方法间 差异过大，结论是“制造商声称的参考物质可溯源并没 有带来可接受的一致性”。然而，该研究的局限性在于 确定EQA材料靶值的方法，即根据每组IVD-MD获得的单 个平均值确定总平均值，使用这种方法，不可能确定各 IVD MD提供的铁蛋白值的真实性。虽然关于批间变异 性的信息是可信的，但缺乏关于系统与高级参考物质比 对正确性的数据。在研究中，某公司系统似乎显示出明 显的负偏倚，尽管在随后的一项使用WHO IS 94/572回收 率来判断IVD-MD比对的研究中，这是唯一一项回收率 接近100%的试验，因此显示出与ICC相当完美的比对。应采用其他确定（互换性）EQA材料靶值的方法，以了解 IVD-MDs是否与所选参考物质显示良好的一致性。最好 的选择是使用参考测量程序（RMP）进行赋值（如果可 用）。如果缺乏RMP（如血清铁蛋白），则通过EQA计 划验证IVD-MD值的计量溯源时，应采用用于正确度控 制物质（TCM）的互换性样本进行检测。但正如前文 所述，由于目前铁蛋白检测领域尚未建立经可互换性 确认的、可作为TCM使用的RM/ICC，该方案实施仍面临 极大挑战。亟须建立包含EQA组织者与TCM供应商（建 议以联盟形式运作）的可持续性策略，以提升该方法 的可行性和成本效益。             最后，关于IVD制造商如何通过程序化实施将校准 品溯源至所选“高级参考物质”的详尽信息通常较为 缺乏。尽管ISO 17511:2020已明确规定需提供“校准层 级结构的描述（通常由交替的测量程序和参考物质构 成），建立不间断的量值传递链，从可获得的最高级参 考系统要素开始，最终得出使用IVD-MD测量人体样本 的量值”（条款4.1.b），但值得注意的是，IVD制造商对 校准层级结构的程序化实施相关信息往往描述不足， 且对参考物质提供方的引用缺乏具体应用场景说明。 鉴于ISO 17511:2020现已被欧盟IVD法规协调采用，必须强调该标准已不仅是IVD制造商的指导性文件，而成 为法规的规范性引用文件，强制要求行业必须执行文 件中所述的计量溯源性要求。例如，为达到IVD-MD测 量范围内的铁蛋白浓度，现有ICC需使用与临床样本基 质相似的基质进行稀释。由于ICC提供方未对稀释步骤 进行程序化规定，因此各制造商执行的步骤不同，可 能会引入有关稀释材料的适用性和溯源性实施正确性 的问题。因此，亟须开发专门用于生理和病理生理浓度 范围（无需稀释）溯源性实施的铁蛋白ICC。令人遗憾的是，即使近期发布的第四代WHO IS 19/118（铁蛋白浓度 为10,500μg/L，约为参考个体浓度的100倍）仍未解决 这一关键问题。需要特别指出的是，Braga等人的研究 还描述了可以采取的实际方法，以补偿或减少IVD-MD 差异的影响，并在相对较短的时间内获得一致性的铁 蛋白结果（图2）。由于某公司系统能准确复现IS 94/572 的标准值（该标准物质在此系统中具有互换性），可将 其选作替代RMP；（b）其他被评估IVD-MD的检测偏差虽 有时较大，但本质上呈现比例关系。在这种情况下，使 用从获得的回归斜率值与公司系统对比中得出的每个 IVD-MD的校正因子，对系统以外的其他系统进行数学 重新校准，就有可能使铁蛋白的IVD-MD检测结果统一 到可使用临床决策阈值的程度。特别是，在重新校准 前，低于生理范围的铁蛋白浓度的批间CV为24.5%，重 新校准后，这一CV降低至＜5.0%

图2. 结合Braga等学者研究中揭示的标志物测量现状，阐 述计量溯源概念在临床样本铁蛋白检测结果协调一致化中 的实际应用，m.3至m.7与材料序列相对应，p.3至p.7与ISO 17511:2020中相应校准层级中使用的测量程序序列相对应。

四、这并不是终点：选择性是标准化战略的绊脚石

         除使用具有互换性的RM作为通用校准品以提供与其他终端用户IVD-MDs相一致的报 告值外，每个终端用户测量程序对定义被测量的选择性必须相同或高度相似，且不受目 标分析物外其 他样本基质成分的干扰。尽管这一正确实施计量溯源性的基本且不可或 缺的前提条件早在25年前即被首次强调，但时至今日，我们仍面临终端用户（及行业）在 检测常规分析物时坚持使用非选择性方法的困境。在一份2008年发布的IFCC推荐文件中（倡导使用酶法检测血清肌酐），其开篇即武断强调： “标准化无法纠正分析非选择性问题”。众所周知，由 于与血浆中的假肌酐色原发生反应，基于碱性苦味酸 反应的方法会高估真实的血清肌酐浓度。即使通过在 校准中引入稳态调整（如采用负偏移以“补偿”非肌酐 血浆物质导致的正截距）可能消除部分误差，此类方法 仍存在根本缺陷，因为这些假肌酐物质的量值在不同 病理个体中差异显著。这种非选择性偏差对肌酐测量 的影响具有明显的临床意义，可能会导致被归类为不同 程度肾功能下降的受试者人数发生重大变化。然而，令 人失望的是，根据EFLM慢性肾脏病工作组近期的一项 调查，仍有约60%的欧洲实验室在使用非选择性检测方 法。因此，国际专业机构在讨论应选用何种公式估算肾 小球滤过率（eGFR）之前，更应大力倡导医学实验室选 择具有选择性的肌酐检测方法，以确保在所有相关临 床情境中报告的eGFR结果准确可靠。 

         肝病学中使用的丙氨酸氨基转移酶（ALT）值缺乏 统一性，以及使用指南推荐的固定临界值来决定病人 的进一步分流有很大风险，这些问题一直存在很大争 议。众多科学研究指出，导致ALT测定结果不一致的 主要原因是采用了具有不同选择性的多种IVD-MDs。根 据国际公认的ALT催化浓度被测量定义，应基于2002年 IFCC RMP中NADH转化速率，该标准定义了反应条件， 因此，只有与IFCC RMP一致、采用5-磷酸吡哆醛作为 辅酶的ALT IVD-MD，才能具备相同的选择性，为酶检 测结果的协调一致提供可靠基础。然而，加拿大最新 发布的全国性ALT检测评估显示，实验室间ALT检测的 CV高达25%，这显然表明市售不同IVD-MD的检测结果 缺乏互换性。

         血清白蛋白的测量是一个例子，以说明应用有选 择性的方法对获得结果一致性的重要。虽然这一测量 指标具有无可争议的临床价值，但令人费解的是， 在实施良好的研究中却没有显示出一致性。造成这 种情况的主要原因是显色方法缺乏分析选择性（既能 测量血清中的白蛋白，也能测量其他球蛋白），但全 球绝大多数医学实验室仍在使用这种方法。值得注意 的是，在意大利第一波大流行期间，通过使用蛋白质 测量专用的免疫比浊法发现低血清白蛋白浓度与严重 的COVID-19密切相关，但在美国的COVID-19患者中却 没有发现这种情况，在这些患者中，白蛋白是通过非 选择性溴甲酚绿法测量的。后一种方法缺乏选择性， 尤其是在低白蛋白和高球蛋白（包括“急性期反应 物”）浓度的情况下（即COVID-19的典型情况），这 可能对预期的关联产生了负影响，因此在美国的研究 中，由于非选择性方法测得的白蛋白值虚高，因此无 法使用血清白蛋白预测院内死亡。

         选择适合临床应用的IVD-MD测量方法，包括协调 这些方法，是我们专业的主要责任之一。对特定分析 物具有不同选择性的商业化检测方法表明，实验室专 业人员有必要承担起责任，转而使用具有最佳选择性 的检测方法，这是正确实施计量溯源不可或缺的先决 条件之一。如果用户继续要求和购买非选择性检测方 法，IVD制造商将继续生产和销售它们。当选择性检测 方法取代非选择性检测方法时，人们经常提到的试剂 成本增加问题其实是个伪问题。实验室检测的价值必 须根据其对医疗保健的影响来评估，医学实验室的成 本问题必须从对健康结果的影响这一更广阔的整体背 景来考虑，而不是狭隘地关注每项检测的纯粹成本。

五、结束语

         2017年，Christa Cobbaert在本刊发表的一篇出 色的社论中指出：“尽管一些利益相关者和组织用心良 苦，但目前的标准化进程支离破碎，放任自流，没有充 分考虑到非标准化对患者造成的伤害程度”。与此同 时，欧盟新的IVD法规重申了实验室检测结果溯源到更 高级标准的要求，ISO 17511:2020通过描述一组应满足的技术条件来明确了推荐的实用方法，以满足法规的 计量溯源要求。JCTLM的审查工作已变得非常重要， 尽管其高级参考数据库仍未被任何监管机构强制使 用，但其重要的实际影响和所提供信息的附加值现已 得到公认。另一方面，传统的EQA计划（通常基于使 用相同IVD-MD的同行小组达成的共识和使用非互换材料）在质量评估方面的显著缺陷也越来越明显，尽管参与的实验室之间不断 报告有偏差的结果，但通常都能满足政府的规定。最后，应根据定义实验室 结果满足临床需求所需质量的分析性能规范来判断IVD-MD和单个实验室性能 的观点得到了巩固。

         目前，医疗卫生部门、高级参考机构、IVD生产企业、EQA组织者和实验室 专业人员等各相关方都希望能从检验结果的标准化中获益，实现计量溯源概 念在实践上的巨大跨越，而本文所描述的尚未解决的不足之处则需要通过改 善对他们的具体教育和培训来解决。临床医生对解释选择性不佳、计量溯源 不明确、不清晰、不规范的IVD-MD结果所产生的负面影响缺乏认识，这一点 也不应被忽略。实验室专业人员应在提升自身认知并形成紧迫感后，承担起 教育职责，向临床医生阐明非标准化因素对其指南制定过程的干扰作用。此 前已有研究明确指出，若临床指南委员会未纳入检验医学专家参与，将面临 重大风险，即可能忽视影响专家组结论与建议（乃至后续医疗结局）的关键 实验室相关问题。

编译节选自：Clin Chem Lab Med. 2025; 63(2): 270-278