临床医学检验常用质量控制指标参数学习

临床医学检验常用质量控制指标参数学习

灵敏度vs检出限

1.灵敏度：又称分析灵敏度（analytical sensitivity）。国际纯粹和应用化学联合会（International Union of Pure andApplied Chemistry，IUPAC）将方法的灵敏度定义为被测组分浓度或含量改变1个单位时所引起的分析信号的变化［1］。通过定义，我们可以发现灵敏度就是分析校准曲线的斜率。曲线斜率越大，表示方法的灵敏度越高。这点很好理解，假设在称量范围内我们用电子秤和天平同时称量100克淀粉，如果在被测物里再增加0.1克淀粉，天平可以很容易称量出来精确差异，而电子称却不发生变化。我们就说天平比电子秤灵敏度高。

除此之外，在分析实践中还有针对某一类方法灵敏度的特定表达方式，如对于紫外-可见分光光度法，则用摩尔吸光系数表示。摩尔吸光系数越大，在一定条件下校准曲线的斜率也越大，表示灵敏度越高。

2.检出限:IUPAC将检出限（limit of detection，LoD）定义为给定分析程序具有适当的确定检出分析物的最小浓度或量［1］。若LoD处的分析信号为Xd，则

Xd=xB+k·sB。其中k为可靠性系数，IUPAC建议取k=3，xB和sB分别为有限次测量的空白均值和空白标准差。若用校准曲线斜率（m）表示灵敏度，用浓度（Cd）表示检出限，根据校准曲线可知：Xd=xB+m·Cd。又因Xd=xB+k·sB，故

Cd=(Xd-xB)/m=k·sB/m。由此可见，当k确定后，若空白的标准差一定，m与Cd 呈反比。因此，人们习惯于把具有较低LoD的分析方法说成该方法具有较高的灵敏度（注意：这是一种推论，而不是等价说明）。恰巧是这个现象经常出现在我们的日常生活与工作中，让我们产生一点混淆：低LoD一定伴随高灵敏度甚至有些人认为“低LoD=高灵敏度”。

然而，LoD不仅与灵敏度有关，还与空白信号的标准差有关，空白信号波动范围大，样品中含有较低的分析物浓度时产生的分析信号不易与空白区别，致使检出限增高。因此，减小空白的标准差可使LoD降低，而对方法的灵敏度没有影响，由此可见灵

敏度和LoD是完全不同的两个概念。实际上，很多方法本身的灵敏度很高，但由于受空白标准差的影响，LoD很难达到理想的程度。理想的方法应具有高的分析灵敏度和低的LoD。IUPAC定义的LoD实际上就是检出低限双侧99.7%分布范围的上限。

空白限vs检出低限

1.空白限（limitof blank，LoB）:LoB是美国临床和实验室标准化协会（CLSI）EP17-A文件中使用的术语，它是指在规定的可能性条件下，空白样品被观察到的最大检测结果［1］。最理想的情况是我们检测每一份空白样品的结果都应该为0，但是由于随机误差的存在，空白样品检测值会分布在一个较低水平的区间之内。EP17-A规定，空白样品单侧95%分布的上限就是LoB。此时会有5%的空白样品被误认为有分析物的存在，这就是假阳性，我们犯这种错误（Ⅰ类错误或α错误）的概率就是5%。

当某份样品的观察值超过LoB，则表明样品中的分析物浓度超过了0。同理，由于随机误差的存在，低浓度分析物样品的检测值如果低于了LoB，我们就会误认为样品中不存在可检出的分析物，得出假阴性的结果，这就是Ⅱ类错误或β错误。

因此，LoB的存在决定了我们犯错误的几率大小，如何确定低浓度样品和空白检测的界值至关重要。ISO推荐在α=β=5%条件下，确定LoB。若空白值呈正态分布，LoB为单侧95%分布的上限，即LoB=μB+1.645σB，式中μB和σB分别为空白样品检测的均值和标准差。

如果空白值呈非正态分布怎么办？此时实验室必须用非参数方法进行评估。原理：假定空白样品重复测量结果数为NB，将数据由小到大排列，估计第95百分位数所在位置为［NB(95/100)+0.5］的值，即LoB=PctB(100-α)=PctB(95)。

建立LoB：通常需对1个或数个空白样品进行重复检测，共获得60个空白结果（NB=60）估计LoB。

验证LoB：厂商声明了LoB时，实验室应对空白样品进行至少20次重复检测，若没有3个重复测量值超出声明的LoB，则验证通过，可直接使用厂商声明的LoB。

但目前绝大多数厂商尚未按EP17-A文件提供LoB，因此，实验室应按照上述方法建立自己实验室的LoB。

2.检出低限（lowerlimit of detection，LLD）:LLD是指样品单次检测可以达到的非空白检测响应量对应的分析物含量［2-4］。也就是说分析物最低要达到多少浓度，才能不被检测为0，不会产生假阴性。以样品响应量与样品内分析物含量呈正比例关系为例，通常的做法是对空白样品进行至少10次重复测量，假定空白样品多次重复测量的检测信号值服从正态分布，以空白样品检测信号±2s（双侧95%分布范围的上限）或±3s（双侧99.7%分布范围的上限）所对应的分析物含量即为LLD。值得注意的是，若直接读出浓度单位的检测系统对低于0的检测将报告为0，其分布不呈正态，此时应使用初始值来计算均值和标准差，然后再转换成浓度单位。

从LoB和LLD的定义讲，二者本质是一样的，细微区别在于：（1）LoB是通过空白样品来描述，LLD是通过低浓度分析物来描述；（2）测量次数和统计方法略有不同；（3）LoB是空白样品重复测定结果单侧95%分布范围的上限，LLD是双侧95%或99.7%分布范围的上限；（4）LoB适用于正态分布和非正态分布，而LLD只适用于正态分布。

检出限vs生物检出限

1.检出限：以前我们讲过IUPAC定义的检出限（limit of detection，LoD），但是EP17-A文件中定义的LoD和IUPAC定义的LoD明显不同。在EP17-A文件中它是指样本中可被检测到的最低分析物浓度，可以在规定的可能性条件下予以检出，但还不能量化为一个确切的值［1］。当实际样品浓度等于LoB时，50%的样本检测结果低于LoB，其余50%的样本检测结果高于LoB，即含有分析物可以检测的量，所以β=50%。当实际样品浓度检测结果的第5百分位数的值等于LoB时，检测结果的95%超出了LoB，可以肯定含有分析物的量与空白明显不同，但有5%的结果低于LoB，即与空白没有差异，所以β=5%，LoD是这个样品的实际浓度，它是可靠检测到的最低实际浓度。若低浓度样品检测结果呈正态分布，其单侧5%分布的上限相当于LoB，此时的均值即为LoD，μs=LoD=LoB+1.645σs。如果样品的检测结果不呈正态分布，或不能转化为正态分布，可以按非参数方法估计LoD。此时，LoD=LoB+DSβ。DSβ即中位数和第5百分数的间距。

建立LoD：制备1～4倍LoB浓度的系列实验样品，批间或日间重复测定若干次共获得至少60个低浓度样品的检测结果，根据低浓度样检测结果的分布规律，按照参数检验或非参数检验的方法计算LoD。

验证LoD：在验证厂商声明的LoD时，建议对相当于厂商给定的LoD浓度的样品进行至少20次重复检测，估计结果数超过LoB的比例。若85%的数据高于LoB，则说明实验数据支持厂商声明的LoD。否则实验室应联系厂商，或建立自己的LoD。

2.生物检出限:生物检出限（biologic limit of detection，BLD）定义为某样品单次检测可能具有的最小响应量刚大于检出低限（LLD）响应量时，该样品内含有的分析物浓度［2-4］。这与EP17-A文件定义的LoD基本相同，只是实验要求的样本数和所用的统计方法不同。

建立BLD：以样品响应量随样品内分析物量呈正比例关系为例，通常的做法是制备几个浓度略高于LLD的低浓度样品日间至少重复测定10次，低浓度样品检测信号-2s（双侧95%分布范围的下限）或-3s（双侧99.7%分布范围的下限）刚大于LLD时，样品中所具有的分析物含量即为BLD。

定量检出限vs功能灵敏度

1．定量检出限：定量检出限（limit of quantitation，LoQ）是EP17-A文件中使用的术语，它是指在声明的实验条件下能够得到可靠结果的样本中分析物的最低浓度，并在该浓度下的总误差符合准确度要求（临床应用可接受）［1-2］。总误差目标可以来源于实验室的需求、室间质评结果和厂商的声明。通常情况下，低浓度样品很难获得具有溯源性的参考值，因此偏移未知，此时没有必要进行LoQ试验。EP17-A文件并未要求为每个检验方法确定LoQ。

建立LoQ：在缺乏足够低水平参考物质的情况下，可以用已知浓度或活性的样品适当稀释制备成低浓度实验样品，但样品中的分析物浓度应高于分析测量范围的下限。实验方法类似于LoD，对多个低浓度实验样品进行重复检测，每个浓度推荐最少40个重复测量，计算每个浓度重复测量的标准差和已知值的偏倚，即可获得该水平下总误差的估计值：总误差=偏倚+2s，如果这个估计值刚小于设定的总误差目标，此时样品中所具有的分析物含量即为LoQ。

2．功能灵敏度：功能灵敏度（functional sensitivity，FS）是指以日间变异系数（CV）为20 ％时对应LoD样品具有的平均浓度，这是检测系统或方法可定量报告分析物的最低浓度［3-6］。FS用于确定检测系统可报告的最低限值。日间CV为20%大致上是诊断实验要求的最大不精密度。

近年来发表的有关FS评价实验如心肌肌钙蛋白、B型利钠肽原和NT-proBNP 测定来看，几乎都是评估在满足相关国际或国家指南对精密度要求的条件下进行评估。如心力衰竭标志物指南对NT-proBNP测定的不精密度质量要求为CV≤10%，Yeo等［5］曾对罗氏Elecsys1010、2010和E170电化学发光免疫检测系统的功能灵敏度进行评价，在CV=10%条件下的功能灵敏度为30 ng/L；张秀明等［4,6］曾对最新一代的罗氏Cobas E601电化学发光免疫系统检测NT-proBNP 的功能灵敏度进行评价，FS=8.82 ng/L。因此，我们可以将功能灵敏度的定义理解为：在满足精密度质量要求的条件下，对应LoD样品具有的平均浓度。

FS的建立：通常制备一系列的低浓度样品，日间重复测定至少10次以上，计算每个低浓度样品检测信号的均值、标准差和CV，从中选择CV最接近10%或20％（满足精密度质量标）的低浓度样品均值对应的分析物浓度为FS。

检出限使用的注意事项

在ISO15189中要求对检测系统的分析性能进行验证，证实其能够满足预期的质量要求方可用于临床检测。美国临床实验室修正法规（Clinical Laboratory Improvement Amendments，CLIA）仅要求实验室对更改的非简易方法以及未经食品药品监督管理局（Food and Drug Administration，FDA）批准的检测系统如实验室自行建立的方法建立检出限（limit of detection，LoD）。若实验室严格按照厂商说明书进行操作，则仅需要验证厂商声明的LoD。

但并非需要对所有的检验项目都进行LoD的验证，主要是针对那些在低浓度时对疾病的诊断和治疗决策非常重要的项目才进行验证，与此有关的检验项目主要包括：（1）法医中的毒物及治疗药物；（2）类似于促甲状腺激素的免疫类检验项目；（3）心脏标志物如肌钙蛋白和B型利钠肽/B型利钠肽原；（4）PSA和其他肿瘤标志物等。

EP17-A以标准文件的形式提出了有关LoD较完整的定义和实验方法，克服了LLD、BLD和FS的不足，建议临床实验室应以EP17-A文件验证或建立方法的LoD，但在LoQ的实验中，限于具有参考值的低浓度样品很难获得，无法评估低浓度样品测定值与参考值的偏移，此时评估方法的FS仍有其实际意义。厂商在新开发或注册的产品中应按照EP17-A文件要求提供LoD的定义、实验和统计方法，便于实验室对其进行验证。目前绝大多数厂商还未使用EP17-A文件给出检验方法的LoB和LoD，实验室在验证厂商声明时，应认真查阅厂商试剂说明书，按照厂商声明的实验和统计方法选择限值并进行验证。

实验室应尽可能以规范的方式报告检验结果。如化学发光法检测AFP的实验［1］，LoB为0.8 μg/L，LoD为2.6 μg/L，LoQ为3.3 μg/L，使用该检测系统检测AFP报告结果时，若AFP检测结果低于0.8 μg/L，则报告“分析物未检出，浓度小于0.8 μg/L”；若AFP检测结果高于0.8 μg/L小于2.6 μg/L，则报告“有分析物检出，

但不能定量，浓度小于2.60 μg/L”；若AFP检测结果高于2.6 μg/L小于3.30 μg/L，则报告“有分析物检出，但不能准确定量，浓度小于3.3 μg/L”；若AFP检测结果高于3.30 μg/L，则直接报告检测结果。临床医生可放心使用浓度高于3.30 μg/L的AFP 结果,有助于临床诊断以及治疗监测。

确定检测系统的LoD和LoQ（或FS）是建立分析测量范围和临床可报告范围的重要依据。实验室建立的LoD和LoQ可视为检验方法或检验程序分析测量范围的下限和临床可报告范围的下限，因此，在评价检验程序的可报告范围时应首先确定其LoD和LoQ。