西格玛性能验证图 在常规化学检测项目性能评价 及质控方法选择中的应用
随着临床实验室对检验结果的质量要求越来越高，实验室对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的需求也更加迫切。实验室可利用西格玛性能验证图评价检测性能，其横坐标为CV/TEa，纵坐标为|Bias|/TEa，相当于将不精密度和偏倚通过TEa进行标准化，所以即使不同的检测项目具有不同的允许总误差，也能在同一张西格玛性能验证图上展示出其各自的检测性能。同时实验室也可利用西格玛性能验证图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年全国常规生化室间质量评价（external quality assessment，EQA）计划并上报了常规生化室内质量控制（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，允许总误差（TEa)采用卫生行业标准中常规化学项目的允许总误差（total error allowable，TEa）[1]，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常规化学所有项目的西格玛性能验证图，并为不同项目选择不同质控规则[2]。
材料与方法
一、材 料
1.室间质量评价计划材料：EQA样品为冻干粉，使用时，每瓶样品中准确加入3ml蒸馏水或去离子水，加盖室温放置30分钟，轻轻混匀至完全溶解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：来自某公司提供的液体质控品，批号分别为45662和45663，各项目室内质控在控均值如表1所示。
表1、生化学各项目两个水平质控品室内质控在控均值
二、方 法
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。本文选取的常规化学项目一共23项，分别为：钾、钠、氯、钙、磷、血糖、尿素、尿酸、肌酐、总蛋白、白蛋白、总胆固醇、甘油三酯、总胆红素、丙氨酸氨基转移酶、天门冬氨酸氨基转移酶、碱性磷酸酶、淀粉酶、肌酸激酶、乳酸脱氢酶、铁、镁和γ-谷氨酰基转移酶。
2.不精密度水平估计选取该实验室2015年8月上报的常规化学室内质控累积在控变异系数（相同批号质控品累积2个月）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+CVlevel22)/2)1/2。
3.偏倚评估选取该实验室参加2015年第三次常规化学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常规化学项目包括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。采用的允许总误差为卫生行业标准中常规化学项目的允许总误差值。
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（N为每批质控测定值个数，R为批数），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。
结 果
一、偏倚、不精密度和西格玛值
对该实验室常规化学各项目进行偏倚（Bias%)和不精密度(CV%）评估，并按照计算公式计算各项目的西格玛值（σ=(TEa-|Bias|/CV))，其结果见表2。6σ以上项目仅有γ-谷氨酰基转移酶，4-5σ项目有尿酸和丙氨酸氨基转移酶，3-4σ项目有天门冬氨酸氨基转移酶、碱性磷酸酶和乳酸脱氢酶，其余17项σ值均＜3。
表2、不同分析项目的实验室参数和相应σ度量
二、西格玛性能验证图
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。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）”。以行业标准为允许总误差，有8项的σ＜2（图中红色斜线以右），而σ≥6（图中蓝色斜线以左）的项目数量仅为1项。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、根据卫生行业标准的常规化学项目西格玛性能验证图
三、利用西格玛性能验证图为实验室选择适当
的质控规则
23个项目中仅有γ-谷氨酰基转移酶质量水平在6σ以上水平，使用13s规则（每批2个质控测定值，每个浓度水平1个测定值）。4-5σ水平项目为尿酸和丙氨酸氨基转移酶，应实施13s/22s/R4s/41S规则。其它20个项目σ值均＜4，需要使用多规则程序，即13S/22S/R4S/41S/ 规则。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3。
表3、不同分析项目西格玛水平和相应的质控方法
讨 论
σ在数理统计中表示“标准差”，表征任意一组数据或过程输出结果的离散程度的指标，是一种评估产品和生产过程特性波动大小的统计[3]。s度量值则是将过程输出的平均值、标准差与顾客要求的目标值、规格界限相联系，是对过程满足顾客要求能力的一种度量。通常将6σ视为 “一流的质量”，代表每百万有3.4个缺陷(3.4DPM），3σ是最低可接受水平[4]。
西格玛性能验证图可清楚的展示出各个项目的σ水平分布区间，实验室仅需将允许总误差、偏倚和变异系数数据导入西格玛性能决定图绘制软件中，就能找到某项目所在的西格玛水平区间，选择相应的质控规则和每批质控测定值个数。
虽然实验室可通过使用西格玛性能验证图评估检测质量水平、获得正确的质控规则和每批质控测定值个数。但是绘制西格玛性能验证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。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[5,6]。本文利用的生化质量规范行业标准是基于生物学变异的质量规范，位于质量规范层级模型的第二级。除此之外，实验室还可选择来源于美国CLIA’88的质量规范，此规范较行业标准更为宽松。
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。其他估计不精密度的方法还包括计算：
（1）实验室内不精密度，也叫做中间精密度；（2）日内或批间不精密度；（3）批内不精密度。偏倚%本应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具有互换性的有证标准物质，（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。由于EQA控品制造、运输和储存等限制，本研究的EQA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。同时，本次EQA调查中有五个批号的质控品，在某个批号质控品偏倚与其它质控品偏倚相差较大情况下，应分别计算五个批号质控品σ值，并根据实际情况选择相应的质控规则以防止个别结果对整体性能评估的影响。
本研究中，23个项目中有17个实验室各项目均σ＜3，说明该实验室检测性能有待提高。除了选择适当的质控规则外，该实验室还应定期进行仪器维护和人员培训，检查试剂、校准品是否有问题，提高试验结果的精密度和正确度。只有这样才能从本质上改进实验室服务，提高临床满意度。
参考文献
[1] WS /T403-2012．临床生物化学检验指标分析质量指标［S］．中华人民共和国卫生部，2012．
[2] 费阳, 王薇, 王治国. 临床检验室内质量控制规则设计新工具—Westgard西格玛规则[J].现代检验医学杂志. 2015, 30(1)：149-152.
[3]Harry MJ. Six Sigma: a breakthrough strategy for profitability.Qual Progress 1998;31:60-4.
[4] Westgard JO. Six sigma quality, design and control. Madison, WI: Westgard QC, 2006.
[5]Klee GG. Establishment of outcome-related analytic performance goals.Clin Chem,2010,56:714-722.
[6]Fraser CG. General strategies to set quality specifications for reliability performance characteristics.Scand J Clin Lab Invest, 1999,59:491-500.
