西格玛性能验证图在血细胞计数检测项目性能评价及质控方法选择中的应用

正确的检验结果对临床诊断和患者后果有着重要的意义。为了保证检测结果的可靠性，实验室需要正确评估实验室性能和选择室内质控规则和每批质控测定值个数。实验室可利用西格玛性能验证图评价检测性能并选择适当的每批质控测定值数量和质控规则。本文选取参加了卫生部临床检验中心开展的2015年全国血细胞计数室间质量评价（external quality assessment，EQA）计划并上报了血细胞计数室内质量控制（internal quality control，IQC）数据的某一家临床实验室，将实验室IQC累积在控变异系数作为CV的估计值，用实验室EQA中的百分差值作为实验室的偏倚估计，采用三种允许总误差对实验室性能进行评价，包括生物学变异导出的要求[1]、美国CLIA’88能力验证评价限[2]和行业标准WS/T 406-2012[3]。利用临床检验定量测定室内质控规则评价和选择软件绘制该实验室血细胞计数五项的西格玛性能验证图，并为不同项目选择不同质控规则。

1.室间质量评价计划材料：室间质评计划材料为EQA液体质控品，测量前从冰箱中取出质评物，在室温条件下放置15min，防止过程中物摇动。混匀后使用常规方法对每个批号的质评物进行单次检测并回报结果。

2.室内质控材料：质控品为Sysmex质控品，批号分别为30260810和30270811。

1.数据采集实验室按照要求按时检测室间质量评价材料和室内质控材料，通过网络上报EQA和IQC数据，包括实验室编号、实验室名称、IQC累积在控变异系数（coefficient of variation，CV）和EQA结果等。本文选取的血细胞计数项目一共5项，分别为：红细胞计数（red blood cell，RBC）、血红蛋白（hemoglobin，HGB）、血细胞比容（hematocrit，HCT）、血小板（platelets，PLT）、白细胞计数（white blood cell，WBC）。

2.不精密度水平估计选取该实验室2015年3月上报的血细胞计数室内质控累积在控变异系数作为该实验室不精密度水平的估计值。由于该实验室使用了两个浓度水平的质控物质，使用合并CV对该实验室不精密度水平进行估计。计算公式为CVt=((CVlevel12+CVlevel 22)/2)1/2。

3.偏倚评估选取该实验室参加2015年第一次血细胞计数EQA计划的数据，计算该实验室结果与相应批号EQA样品靶值的百分差值，EQA样品靶值为相同方法组EQA结果中位数。由于每次EQA血细胞计数项目包括5个批号的质控品，所以取5个百分差值绝对值的平均值作为该实验室该项目的偏倚估计。

4.绘制西格玛性能验证图将固定格式的允许总误差、偏倚和变异系数数据导入卫生部临床检验中心与北京科临易检信息技术有限公司共同开发的临床检验定量测定室内质控规则评价和选择软件中，绘制西格玛性能验证图。采用三种允许总误差对实验室性能进行评价，包括生物学变异导出的要求[1]、美国CLIA’88能力验证评价限[2]和行业标准WS/T 406-2012[3]。

5.根据西格玛水平选择质控规则根据西格玛性能验证图，为不同项目选择适当的质控规则。若某项目σ值＞6，即13s规则，N=2，R=1，项目σ水平在5-6则使用13s/22s规则，N=2，R=1，σ水平在4-5则使用13s/22s/R4s/41S，N=4，R=1或N=2，R=2，＜4σ则使用，13S/22S/R4S/41S/，N=4，R=2或N=2，R=4。

对该实验室血细胞计数各项目进行偏倚和不精密度评估，并按照计算公式计算各项目的西格玛值，其结果见表1。按照生物学要求，WBC在6σ水平以上，RBC在4-5σ质量水平，HCT则在2-3σ水平。按照美国CLIA’88要求，5个项目中有4个在6σ水平以上，仅HCT在4-5σ水平。而按照行业标准，HGB和PLT在5-6σ，RBC、HCT和WBC则均在6σ以上。

表1 不同分析项目的实验室参数和相应σ度量

使用卫生部临床检验中心与北京科临易检信息技术有限公司共同开发的临床检验定量测定室内质控规则评价和选择软件，将固定格式的允许总误差、偏倚和变异系数数据导入软件中，绘制西格玛性能验证图见图1-3。图中斜线划分的区域从右上到左下依次代表“σ＜2（不可接受）”、“2≤σ＜3（欠佳）”、“3≤σ＜4（临界）”、“4≤σ＜5（良好）”、“5≤σ＜6（优秀）”和“σ≥6（世界一流）”。以生物学要求为允许总误差，有3项的σ＜4（图中绿色斜线以右），而σ≥6（图中蓝色斜线以左）的项目数量仅为1项。以CLIA’88为允许总误差，有1项的σ＜5（图中紫色斜线以右），其它4项均σ≥6（图中蓝色斜线以左）。而以行业标准为允许总误差，有2项的σ在5-6之间（图中蓝色斜线以右，紫色斜线以左），其它3项均σ≥6（图中蓝色斜线以左）。西格玛性能验证图中显示的结果与上文计算的西格玛值相符。

图1 根据生物学要求的血细胞计数项目西格玛性能验证图

图2 根据CLIA’88的血细胞计数项目西格玛性能验证图

图3 根据行业标准的血细胞计数项目西格玛性能验证图

根据生物学要求，实验室WBC处于6σ水平，应使用13s规则，N= 2，R=1；RBC处于4-5σ水平，应使用13s/22s/R4s/41S规则，N=4，R=1或N=2，R=2；其它三项σ水平＜4，使用13S/22S/R4S/41S/规则，N=4，R=2或N=2，R=4。根据CLIA’88，HCT项目处于4-5σ，应使用13s/22s/R4s/41S规则，N=4，R=1或N=2，R=2；其它项目都处于6σ水平及以上，使用13s规则，N=2，R=1。若使用行业标准，HGB和PLT处于5-6σ水平，应使用13s/22s规则，N=2，R=1；RBC、HCT和WBC则处于6σ及以上水平，使用13s规则，N=2，R=1。其中41S规则最好每批4个质控测定值（N=4，R=1），或者在2个批次中每批有2个质控测定值（N=2，R=2），规则可以通过2批每批4个质控测定值（N=4，R=2）或者4批每批2个质控测定值（N=2，R=4）来进行。具体见表2。

表2 不同分析项目西格玛水平和相应的质控方法

西格玛性能验证图是一种方便实用的工具，可清楚的展示出各个项目的σ水平分布区间并帮助选择适当的质控规则和每批质控测定值个数。虽然可通过软件直接绘制西格玛性能验证图，但是绘图需确定以下三个内容：试验需要多好才能满足它的预期临床用途（例如，允许总误差，TEa），不精密度（CV%）和偏倚%。

允许总误差标准不同，实验室适当的质控规则不同本研究中使用了三种不同的允许总误差标准计算σ值。国际理论化学和应用化学联合会、国际临床化学和检验医学联合会以及世界卫生组织于1999年举行主题为“建立全球检验医学分析质量规范策略”的会议。会议协商确定目前主要的质量规范层级模式：

（1）评价在特定临床情况下分析性能对临床结论的影响；

（2）评价一般情况下分析性能对临床决策的影响（基于生物学变异的一般质量规范或基于医疗观点的一般质量规范）；

（3）发表的专业建议；

（4）由监督管理机构和室间质评组织者规定的性能目标；

（5）基于当前的技术水平建立的目标[4,5]。

层次中较高的模式优于层次中较低模式，一般建议是适当的模式用于特定的临床目的。各个国家对于EQA结果的评价标准各不相同，美国采用临床实验室改进修正法案CLIA’88中的允许总误差（Total allowable error，TEa）；德国、捷克等国家采用3倍的实验室内CV；荷兰、比利时等采用基于生物学变异制定的标准。目前卫生部临床检验中心采用CLIA’88中能力验证的TEa质量要求作为室间质量评价可接受的评价标准。该标准在国际上具有一定的权威性，易于理解和获得，但是该标准是以当时的临床检验经验数据为基础，处于质量规范层级模式中第四层的位置。自1992年正式颁布之后未更新过，且其中项目有限，具有一定的局限性。所以可以考虑其他评价标准，例如基于生物学变异的质量规范处于层级模式中的第二级，它结合了健康人群生物学变异和临床需求，适用于所有实验室，而不受实验室大小、类型和环境的影响。同时还可以参考我国卫生行业标准WS/T 406-2012《临床血液学检验常规项目分析质量要求》[3]。本研究中实验室若以生物标准来要求自己，则需要采用最为复杂的多规则13S/22S/R4S/41S/，N=4，R=2或N=2，R=4。而以CLIA’88为标准，则5项中有4项可使用13s规则，N=2，R=1。实验室可根据自身需求选择适当的允许总误差。

分析方法对同一标本产生重复测量相同值的能力被称为它的精密度，也被称为随机误差。实验室内对精密度进行估计，通常由同一材料至少分析20次并且计算标准差的重复试验来进行。估计出的不同精密度分量依赖于如何执行试验。批内精密度是在同一分析批内重复地分析同一样本的变异性，或对一系列的临床标本在同一批内进行双份检测并计算双份测定的标准差。批内精密度通常过低地估计了总的精密度。当在同一天内在几个不同批重复检测同一样本时，可估计日内精密度或批间精密度。这种变异性通常要比观察到的批内重复的变异性要高些。日间精密度是在不同天重复检测同一样本获得的变异性。日间精密度是性能的最实际的评价，因为它包括了由于不同操作人员、仪器日间的变化、不同移液器的使用以及实验室的温度或其他条件的变化而导致方法性能的改变。所有这三种类型精密度的分量可通过方差分析（ANOVA）计算进行估计。精密度的评估可参照CLSI文件EP5-A3。在本研究中，CV%采用实验室常规操作数据得到（即实验室室内质控累积在控数据CV%），能较全面真实的反映实验室实际情况。

偏倚%是评价检验结果正确度的指标，指同一实验室用同种方法多次独立检验分析同一样本所得结果的均值与靶值之间的差异。偏倚的来源有以下几种：

（1）最高层次是与参考方法进行比对或测量有证标准物质，

（2）测定具有溯源性的正确度验证品或参加正确度验证计划，

（3）常规方法比对，

（4）常规室间质量评价计划。

通过将具有互换性的EQA样品结果同参考测量程序或指定的比对方法的结果进行比较，实验室可以直接判断检测正确度，也可以在所有方法中及方法组内评价自己的检测方法与其他检测方法的一致性，这种计划现在被称为正确度验证。正确度验证与常规EQA相比，其样品为新鲜人血样品，具有互换性而无基质效应。所以靶值的确定不需要对参加实验室分组，而是通过参考方法来确定。而且通常需要重复测定，例如在3到5天时间内每批进行2次重复，然后计算均值和标准差，以及置信区间。目前卫生部临床检验中心在国内率先开展了六项正确度验证计划，分别为代谢物总蛋白、脂类、酶学、糖化血红蛋白、电解质和全血细胞计数正确度验证计划。由于分发足量的具有互换性的标本及提供由参考测量程序确定的靶值的成本很高，本研究的EQA计划未采用血细胞计数的正确度验证计划。本研究为常规室间质评计划，使用的质控品存在基质效应。EQA计划将相同方法组检测结果中位数作为靶值，使用实验室结果与相应批号EQA样品靶值的百分差值作为偏倚%的估计。用这种方法获得的偏倚显然是有局限性的，实验室也可以采用其它几种方式评估偏倚。

通过西格玛性能验证图，实验室不但可以对血细胞计数等检测项目进行性能评估，而且还可以选择适当的室内质控质控规则和每批质控测定值个数。除了选择适当的质控规则和每批质控测定值个数外，该实验室还需要对检验前和检验后阶段差错进行监测和改进，只有这样才能从根本上提高试验结果的精密度和正确度，为临床和患者提供更加满意的服务。

参考文献

[1] 王治国主编. 临床检验生物学变异与参考区间[M].北京:人民卫生出版社, 2012.

[2] Centers for Medicare and Medicaid Services, Department of Health and Human Services. Laboratory requirements: Clinical Laboratory Improvement Amendments of l988 Code of Federal Regulations[S]. US Government Printing Office, published annually.

[3] 中华人民共和国卫生部. WS/T 406-2012. 临床血液检验常规项目分析质量要求[S]. 北京:中国标准出版社,2013.

[4] Klee GG. Establishment of outcome-related analytic performance goals.ClinChem2010,56:714-722.

[5]Fraser CG. General strategies to set quality specifications for reliability performance characteristics.Scand J Clin Lab Invest, 1999,59:491-500.