医学实验室—测量不确定度的评定与表达

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CNAS 技术报告

医学实验室—测量不确定度的评定与表达

中国合格评定国家认可委员会

发布日期：2012年11月08 日

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目录

序?...............................................................................................................................................?4?1?范围?.......................................................................................................................................?5?2?规范性引用文件?...................................................................................................................?5?3?术语和定义?...........................................................................................................................?6?4?测量不确定度的功用?.........................................................................................................?16?4.1?概述?..................................................................................................................................?16?4.2?目标不确定度?..................................................................................................................?16?4.3?实验室的应用?..................................................................................................................?18?4.4?医师的应用?......................................................................................................................?18?4.5?计量溯源的作用?..............................................................................................................?20?5?测量?.....................................................................................................................................?20?5.1?概述?..................................................................................................................................?20?5.2?测量误差和测量不确定度?..............................................................................................?21?5.3?确定被测量?......................................................................................................................?21?6?评定测量不确定度概论?.....................................................................................................?22?6.1?评定测量过程的测量不确定度?......................................................................................?22?6.2?医学实验室测量不确定度的评定方法?..........................................................................?22?6.3?医学实验室中测量不确定度的来源?..............................................................................?23?6.4?评定测量不确定度数据的主要来源?..............................................................................?23?6.5?定义不确定度?..................................................................................................................?25?6.6?不确定度分布图?..............................................................................................................?26?6.7?测量不确定度的复审和再评定?......................................................................................?27?7?“自上而下”方法评定测量不确定度?.............................................................................?27?7.1?总则?..................................................................................................................................?27?7.2?测量不确定度评定步骤?..................................................................................................?29?8?测量不确定度报告?.............................................................................................................?47?8.1术语使用?..........................................................................................................................?47?8.2 报告被测量的测得的量值（Y）和扩展不确定度（U=k×uc）的方式?......................?47?8.3 报告被测量的测得的量值（y）和合成标准不确定度(uc)的方式...........................?47?8.4 有效数字位数?.................................................................................................................?48?

发布日期：2012年11月08 日

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8.5?补充信息?..........................................................................................................................?48?附录A（资料性附录）本文件中的符号及符号解释?..........................................................?49?附录B（资料性附录）评定测量不确定度实例?..................................................................?58?附录C（资料性附录）定义不确定度临床应用实例?..........................................................?62?参考文献?.................................................................................................................................?63?

?

发布日期：2012年11月08 日

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序?

完整的测量结果应包括表征结果分散性的信息，即不确定度，已经成为共识，医学检验结果也不例外。对测量结果及不确定度的了解，可帮助使用者在诊断和治疗疾病时，更恰当地解释测量数值。

由于医学检验的特殊性，目前国际公布的一些指导不确定度评定的指南文件如“测量不确定度评定指南（Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement, GUM）”等直接用于医学实验室尚缺乏实用性。本文件描述了如何利用自上而下（top-down）的方法评定与测量过程相关的医学检验结果的不确定度，而未涉及到生物学变异、测量前和测量后过程对结果分散性的影响。而这并不意味它们不重要，可以探讨通过其它方法评定。

中国合格评定国家认可委员会（CNAS）一贯重视合格评定与认可基础理论和应用技术的研究，并将其作为实现合格评定认可工作可持续发展的一项重要措施。CNAS通过设立科技研究项目，组织相关机构和专家共同对医学实验室如何评定与表达不确定度进行了系统研究，本文件即是基于研究成果（项目编号：2010- CNAS -05）而制定的。

CNAS技术报告的主要目的是通过合作研发，对有关认可规范和相关标准与合格评定机构形成一致性理解和认识。这些技术报告并不打算作为对有关认可规范及相关标准要求的释义，它们仅从操作层面上就实施方法给出指导性建议，所提供的方法和示例并非是唯一可选的。这些技术报告是经过同行专家评审的文件，代表了该领域的技术水平，可为合格评定机构借鉴，也可为认可机构的评审提供参考。

本技术报告的附录A、附录B、附录C为资料性附录。 本技术报告由中国合格评定国家认可委员会提出并归口。

本技术报告主要起草单位：中国合格评定国家认可委员会、卫生部临床检验中心、北京航天总医院、南通大学附属医院、广东省中医院。

本技术报告主要起草人：杨振华、吕京、陈宝荣、陈文祥、周琦、王惠民、黄宪章、丁家华、史光华、胡冬梅、彭明婷、谭爱国、李小鹏、李军燕、贾汝静、李慎安。

发布日期：2012年11月08 日

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医学实验室—测量不确定度的评定与表达

1?范围??

本文件描述了如何用自上而下（top-down）的方法评定与测量过程相关的医学检验结果的不确定度，而未包括下述来源的不确定度：

——测量的生物学变异； ——测量前和测量后过程。

本文件适用于常规医学实验室出于客户要求或愿意以具有测量不确定度的测量量值（也称测量结果）提供医疗服务，以及依据相应标准（如ISO 15189）寻求认可的医学实验室。

本文件还可用于期望了解各种证书或检验报告上测量结果的不确定度的意义、用途、如何得到等问题的医护人员、管理人员和评审人员等。

本文件仅适用于定量测量。

2?规范性引用文件??

下列文件对于本技术报告的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本技术报告。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本技术报告。

JJF1001 通用计量术语及定义

ISO 31 Quantities and units (being updated as ISO/IEC 80000, Quantities and units)

ISO 17511 In vitro diagnostic medical devices - Measurement of quantities in biological samples -Metrological traceability of values assigned to calibrators and control material

ISO 18153 In vitro diagnostic medical devices - Measurement of quantities in biological samples -Metrological traceability of values for catalytic concentration of enzymes assigned to calibrators and control

发布日期：2012年11月08 日

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注 3：当被测量的定义的不确定度与测量不确定度其他分量相比可忽略时，认为被测量具有一个“基本唯一”的真值。这就是GUM和相关文件采用的方法，其中“真”字被认为是多余的。

【JJF1001 3.21】

3.35 测量不确定度的A类评定 Type A evaluation of measurement uncertainty

简称A 类评定（Type A evaluation）

对在规定测量条件下测得的量值用统计分析的方法进行的测量不确定度分量的评定。

注：规定测量条件是指重复性测量条件、期间精度度测量条件或复现性测量条件。

【JJF1001 5.20】

3.36 测量不确定度的B类评定 Type B evaluation of measurement uncertainty

简称B类评定（Type B evaluation）

用不同于测量不确定度A类评定的方法对测量不确定度分量进行的评定。 示例：评定基于以下信息：

a) 权威机构发布的量值； b) 有证标准物质的量值； c) 校准证书； d) 仪器的漂移；

e) 经检定的测量仪器的准确度等级； f) 根据人员经验推断的极限值等。 【JJF1001 5.21】

4?测量不确定度的功用?4.1?概述?

测量不确定度表达了测得值的可靠性，因为它提供了在一定包含概率中真值存在的区间。了解所谓真值、真值存在区间与包含概率的关系，实验室和医师会更好地理解、认识和解释测量结果，并恰当地应用于临床诊断和治疗，减少误用。

4.2?目标不确定度?

发布日期：2012年11月08 日

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4.2.1 目标不确定度的价值

目标不确定度的定义为“根据测量结果的预期用途，规定作为上限的测量不确定度”。为了更好应用测量不确定度概念和理论，医学实验室有责任与临床共同设立检验结果的目标不确定度，表达报告的测量量值是否达到临床应用的要求。

医学实验室在正式提供检验服务前，一件重要的工作就是要判断结果的不确定度是否符合该参数目标不确定度的要求；如果不符合，说明该医学实验室的检验结果尚未控制在期望的质量水平。 4.2.2 目标不确定度的确定

目标不确定度的确定可以基于生物变异、国内外专家组的建议、管理准则或当地医学界的判断。根据应用要求，对不同水平的测量结果可以确定一个或多个目标不确定度。

4.2.3 确定“分析目标”的几种方式

虽然IFCC、ILAC、IUPAC和NMIS推荐应用合成标准不确定度作为“分析目标”，因为有通用、内部一致、可转换等优点，但目前尚无报告给出在检验医学中具体的目标不确定度数值。目前仍习惯分別为测量变异、偏移设立目标，其基础是测量变异应小于给定值的个体内和/或个体间变异。目前设定的 “最佳”测量变异和测量偏移的上限，分别按公式（1）、公式（2）计算：

式中：

(1) CVimp?0.25×CVintra ....................

CVimp——期间测量变异系数（不同批次试剂和校准品，不同操作员等）； CVintra——个体内的生物变异系数。

式中：

22

blab?0.125×CVintra+CVinter ............... (2)

blab——通过测得值与参考测量方法值（或公认的PT值）的差异而得到的实验室测量偏移；

CVintra——个体内的生物学变异系数；

发布日期：2012年11月08 日

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CVinter——个体间的生物学变异系数。

注：对一些检测项目，如血清钠测量，在技术上要达到上述要求，暂时尚有困难，此时

可将公式(1)中的0.25和(2) 式中的0.125分别乘以2或3就可得到“期望限”和“最低限”。

在确定质控图的质控限时，可分开表达对测量变异和测量偏移的要求,即包括控制测量变异的质控图和控制偏移的质控图。

4.3?实验室的应用?????

4.3.1 评定测量不确定度是改进医学实验室质量的有效途径

测量不确定度存在的原因是存在影响测量结果的因素。这些影响因素中，有些因素可以消除，有些因素可以通过一些控制方法使其对测量的影响减低。如果实验室按科学规律和应用有效方法，找到那些可以消除或减低的影响因素，并采取措施，就会明显提高检验结果的质量。

4.3.2 测量不确定度是医学实验室选择测量程序的客观指标

医学实验室的任务是提供可靠的检验结果。所谓可靠的检验结果就是“真值”、真值存在区间与置信概率关系清楚的结果。在满足应用的前提下，测量不确定度是选择经济、可靠测量程序的关键指标。 4.3.3 加强与临床联系

经常、及时地向临床提供不确定度的信息，有助实验室工作者加强与临床联系，帮助临床改进对患者结果的解释与应用，从而促进与医师的合作。

4.4?医师的应用?

4.4.1 诊断疾病时，一般先将报告测量量值与生物参考值或临床决定限进行比较，后二者都不存在不确定度。由于测量量值并不是真值,也不是完整的检验结果，直接比较是有风险的。科学的方法是在比较时考虑结果的不确定度。

示例1：成年男性全血血红蛋白含铁量（Fe）浓度的参考区间为（7.5～9.5）μmol?l-1，此参考区间的限值没有不确定度。三位患者A、B、C的被测量的测得值分別是：7.0 μmol?l-1、8.2 μmol?l-1、9.2 μmol?l-1。已知这3个测得值的标准不确定度均是0.2 μmol?l-1，取K=2，上述测得值可表达为：

A:（7.0 ± 2 ×0.2）μmol?l-1 =（6.6～7.4）μmol?l-1； B:（8.2 ± 2 × 0.2）μmol?l-1 =（7.8～8.6）μmol?l-1；

发布日期：2012年11月08 日

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C:（9.2 ± 2 × 0.2）μmol?l-1 =（8.8～9.6）μmol?l-1。

这样可认为A患者结果偏低；B患者结果在参考区间内；虽然C患者结果在参考区间内，但无法确定是否正常，因为测得值加上扩展不确定度，已高于参考区间上限。

示例2：血浆前列腺特异性抗原（PSA）广泛用于筛查前列腺癌。医师经常解释为：当PSA测量值> 4.0 μg·l-1，指示需要对前列腺活检。某人测量了PSA，他焦急地想知道4.3μg·l-1有多么异常，是否必须活检？医师征求实验室的意见。

已知PSA=4.0μg·l-1时的标准不确定度是0.08μg·l-1，对应的相对测量不

-1-1

确定度是（0.08μg·l）/（4.0μg·l）=2.0％。使用包含因子k = 2得到单

侧的包含概率，扩展不确定度为U=0.16μg·l-1。按规定，临床决定值4.0μg·l-1没有测量不确定度。但考虑扩展不确定度，实验室可置信的决定值的最低值应是（4.0 + 0.16）μg·l-1 =4.2μg·l-1。这样，某人的PSA测量值4.3μg·l-1高于决定值的最低值（概率超过97.5％）。

实验室还建议应该考虑PSA的个体内生物变异。目前的文献认为个体内生物变异系数为10％左右。则综合变异按公式（3）计算：

22

CVtotal=CVimp+CVintra=

(2.0%)2+(10%)2

(3) =10.2% ..........

式中：

CVtotal——总变异；

CVimp——期间测量变异系数（不同批次试剂和校准品，不同操作员等）； CVintra——个体内的生物变异系数值。

公式（3）表明：生物变异占据主导地位。包括个体内变异，PSA=4.0μg·l

-1

的测量不确定度应为0.102×4.0μg·l-1=0.41μg·l-1，使用包含因子k=2，此扩展不确定度U=0.82μg·l-1，该实验室可置信的决定值的最低值应是（4.0+0.9）μg·l-1=4.9μg·l-1，因此，实验室认为某人的PSA真值异常的概率不大，可暂不考虑活检。

4.4.2临床医师常需比较两个量值，如同一人的前、后两次测量量值。此时需要知道这两个量值的不确定度信息，如果是同一个实验室测量，通常认为测量不确

发布日期：2012年11月08 日

CNAS-TRL-001：2012 第 20 页 共66页

定度是一样的。医师需要决定两个结果间差异的意义，通过考虑它们的不确定度可以做到此点。

示例：一个患者血浆中钠离子浓度为142mmol·l-1，后来第2次测量升高为146mmol·l-1，如果标准不确定度是1.2mmol·l-1，前后差异4mmol·l-1有意义吗？

如果有显著意义，两次测量结果间的差异要大于差异的不确定度uΔ（以mmol·l-1报告）。uΔ按公式（4）计算：

uΔ=

(u142)2+(u146)2

=1.22+1.22=1.2×2=1.7mmol·l

-1

........... (4)

式中：

uΔ——两次测量结果差异的不确定度； u142——第1次测量结果的标准不确定度； u146——第2次测量结果的标准不确定度。

如果按95％的包含概率认为差值?有显著意义，则差值应该大于扩展不确定度。

UΔ=2×uΔ=3.4mmol·l-1 ， (k = 2)

因此，从142mmol·l-1增高到146mmol·l-1按95％的包含概率是有显著意义。

4.5?计量溯源的作用?

溯源到规定的参照对象，是测量结果可以实现相互比较的基础。部分医学检验参数已具备了国际/国家在计量学上公认的参照对象（体现为SI单位或其它单位），但部分医学检验参数目前仍不具备国际/国家在计量学上公认的参照对象，缺乏相互比较的基础。

5?测量?5.1?概述?

测量是通过实验获得并可合理赋予某量一个或多个量值的过程。被测量真值的信息通常以测得的量值和测量不确定度来表示。

当使用测量误差概念时，测得的量值等于真值加上由系统误差和随机误差总和形成的测量误差。测量误差是因测量过程不完善引入的，客观上不能得到确定的测量误差。因而对被测量真值的信息以测得的量值和测量不确定度表示是科学

发布日期：2012年11月08 日

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1 2 3 4 5 6 7

73 85 102 95 85 85 85

69 81 97 94 86 77 85 合计

-4 -4 -5 -1 1 -8 0

-5.48 -4.71 -4.90 -1.05 1.18 -9.41 0.00

30.02 22.15 24.03 1.11 1.38 88.58 0.00 167.27

1128 1119 1062 1177 1303 1250 1291 -

11.93 0.36 7.20 7.27 9.80

0.22 0.22 0.29

12.62 0.35 28.03 0.79 11.98 0.33 -

2.56

根据表7数据按以下步骤计算：

a) 按公式（32）计算相对的方法和实验室偏移：

RMSrel(bias)=

∑b

i

n

2

irel

n

=

167.27

=4.89(%) 7

b) 按公式（34）计算多次PT公认值的测量复现性引入的相对测量不确定度：

urel(Cref)=

∑u(cons,i)reli=1

n

n

=

2.56

=0.37(%) 7

c) 按公式(35)计算由偏移引入的相对测量不确定度：

22

(bias)+urel(Cref)=4.892+0.372=24.05=4.91(%) ucrel(bias)=RMSrel

7.2.2.4 通过方法学比对方法评定由偏移引入的测量不确定度

如果采用方法学比对方法评定由偏移引入的测量不确定度，应考虑与参考测量方法比较。用参考测量方法和常规方法同时测量患者样本，根据这些数据也可评定测量不确定度。需要注意参考测量方法与常规方法之间的计量溯源关系，须合理设计比对方案。

7.2.3评定合成标准不确定度（uc） 和相对合成标准不确定度（ucrel）

采用自上而下的方法，只考虑评定测量过程的不确定度，不考虑测量前和测量后阶段各种组分对测量不确定度的贡献，按公式（6）和公式（7）进行计算。

2(bias)+u2(R)uc=ucw ....................... (6)

发布日期：2012年11月08 日

CNAS-TRL-001：2012 第 47 页 共66页

ucrel=

22

(bias)+urel(Rw) ucrel.................. (7)

7.2.4 评定扩展不确定度（U）

按公式（36）和公式（37）计算：

U=k×uc ........................ (36) Urel=k×ucrel ..................... (37)

式中：

U——扩展不确定度；

k——包含因子。对于正态分布，k=2时，包含概率p=95.45%；k=3，包含概

率p=99.73%；通常采用采用k=2；

uc——合成标准不确定度； Urel——相对扩展不确定度； ucrel——合成相对标准不确定度。

8?测量不确定度报告??

8.1术语使用

术语“测量不确定度”是一个总的概念，不能与量值相对应。与量值相对应的是合成标准不确定度，扩展不确定度等。

8.2 报告被测量的测得的量值（Y）和扩展不确定度（U=k×uc）的方式? 本文件建议，如在报告被测量的测得值和测量不确定度时，应选择报告扩展不确定度。包含因子（k）应总是与U一起表述，用括号说明选用的包含因子。常用的报告形式如下：

a) Y=1.03mmol·l-1, U=0.10mmol·l-1 (k=2)。U为扩展不确定度，包含概

率大约为0.95（或95％）；

b) Y=（1.03±0.10）mmol·l-1 (k=2)。此处符号“±”后的量值为扩展不

确定度 U，因为后面括号中表示一个确定包含区间，包含因子k=2，包含概率大约为0.95（或95％）。当| y| ≠ 0，可以表述相对扩展不确定度，%U=U/|y|。

8.3 报告被测量的测得的量值（y）和合成标准不确定度(uc)的方式?

发布日期：2012年11月08 日

CNAS-TRL-001：2012 第 48 页 共66页

如果测量报告在报告被测量的测得的值（y）时，同时报告合成标准不确定度（uc），而不报告扩展不确定度，有下列两种报告的方式（下例中符号y代表一个虚构的以mmol·l-1表达的实际值，符号y是此量的测得的值）：

a) y=1.03mmol·l-1，uc=0.05mmol·l-1；

b) y=1.03（0.05）mmol·l-1。括号中为量值y的合成标准不确定度（uc）

的量值，此量值测量单位由引用量值的计量单位表达，在任何情况下，只要|y|≠0，都可有相对合成标准不确定度uc/y。 8.4 报告中的有效数字位数

不要对测量值（X）、它的标准不确定度（u）、合成标准不确定度（uc）及扩展不确定度（U）的数值给予多余位数。在引用uc和U时，大多数采用两位有效数字。在报告最终结果时，一般做法是将测量不确定度修约为小数后一位，所报告的测得值应与不确定度相一致。例如U=1.2mg，结果应修约为48.3mg；同样，如U=1mg, 结果应修约为48mg。

要使计算有足够的有效数字，在计算扩展不确定度的最后步骤前不进行修约。

8.5?补充信息?

文件中所有符号及符号解释见附录A。

评价一个测得的量值和另一个测得的量值之间的统计学显著差异时，最好同时提供测量不确定度与个体不同状况的测量量值的信息，这有助于更好地解释和利用测量结果：

a) 将测量值y与无测量不确定度的固定临床决定限yfixed进行诊断比较时，

假如差值?符合下列条件Δ≥2uc或者Δ≥U(k=2)，差异具有显著意义，包含概率p=0.95。

b) 将一个新量值ynew与一个以前测量量值yold相比较时，假定前后两个量值的合成标准不确定度（uc）相同，差值?符合下列条件

Δ≥2.8uc(y)(=2u（×2)或Δ≥1.4U(k=2)，差异具有显著意义，包含cy）

概率p=0.95。

发布日期：2012年11月08 日

CNAS-TRL-001：2012 第 49 页 共66页

附录A??

本文件中的符号及符号解释?

（资料性附录）?

1 b/brel：偏移/相对偏移

1.1 blab：通过测量值与参考测量方法测量值的差异而得到的实验室测量偏

移

1.2 b/brel：实验室测得的量值与CRM示值间的偏移/实验室测得的

值与CRM示值间的相对偏移

1.3 bi/brel,i：单次 PT的偏移/单次 PT的相对偏移 2 Ccons：PT公认值 3Ccons,i：单次 PT的公认值

4 CVimp：期间测量变异系数（不同批次试剂和校准品，不同操作员等） 5 CVinter：体间的生物变异系数 6 CVintra：个体内的生物变异系数 7 CVtotal：总变异 8 Cref：CRM示值

9 k：①要合并的样本数量②包含因子。对于正态分布，k=2时，包含概率 p=95.45%；k=3，包含概率p=99.73%；通常采用k=2。 10 m：实验室数量

11 mi：单次 PT的实验室数量 12 n：数量或次数 12.1 n：实验室数 12.2 n：PT次数 12.3 n：测量次数 12.4 n：CRM重复测量次数 12.5 ni：第i个样本重复测量次数

13 RMS(bias)/RMSrel(bias)：方法和实验室偏移/相对的方法和实验室偏移

发布日期：2012年11月08 日

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14 Si/RSDi:第i个样本的标准偏差/第i个样本的相对标准偏差 15 Sp/RSDp:合并标准偏差/相对合并标准偏差 16 Sr/RSDr：测量重复性/相对测量重复性 17 SR/RSDR：测量复现性/相对测量复现性 17.1 RSDR,i：单次 PT相对测量复现性

18 S(Rw)/RSD(Rw)：实验室内测量复现性/相对实验室内测量复现性

18.1 S(Rw)/RSD(Rw):测量CRM时的实验室内测量复现性/测量CRM时的

相对实验室内测量复现性

19 uchar:赋值的测量不确定度

20 u/urel：标准不确定度/相对标准不确定度 21 uc/ucrel：合成标准不确定度/相对合成标准不确定度

22 uc(bias)/ucrel(bias)：由偏移引入的测量不确定度/由偏移引入的相对测量

不确定度

23 u(Cref)/urel(Cref)：由CRM示值、多次PT公认值引入的测量不确定度/由CRM

示值、多次PT公认值引入的相对测量不确定度

24 U(Cref)：CRM示值的扩展不确定度（k=2）

25 uCRM/urel(CRM)：由重复测量CRM引入的测量不确定度/由重复测量CRM

引入的相对测量不确定度

26 urel(cons,i)：由单次 PT公认值引入的相对测量不确定度

27 u(Rw)/urel(Rw)：由实验室内测量复现性引入的测量不确定度/由实验室

内测量复现性引入的相对测量不确定度。

29 U/Urel:扩展不确定度/相对扩展不确定度 30 uΔ:两次测量结果差异的不确定度； 31 x：测量平均值 31.1 x：实验室测得的量值 32 χi：单次测量值

32.1 xi:每个参加实验室单次PT的测量值；

发布日期：2012年11月08 日

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的。

5.2?测量误差和测量不确定度????

“不确定度模型”与传统的“误差模型”对测量结果本质的表达有差异，表现在：

测量误差：

a) 是一个不可知的量值；

b) 原则上有系统和随机两种组分形式，处理不一样； c) 系统误差估计值己知，可被修正； d) 应用于单个测量量值，也可用于平均值。

注 1：传统上，所谓测得的量值的“总误差”是两项的和，对它们的处理不尽相同。第一项总系统误差，是各个系统误差的和。采用加法合成到总误差，并保留其正负号；第二项总随机误差，是随机误差的和，按各值的平方总和的平方根进行计算，再乘以包含因子k，一般常取k=1.96。

注 2：总误差的主要缺点就是缺乏转换性，如果将己算出的一个值的总误差输入到另一个测得的量值，在与测量模型中其它输入量合并之前，必须将总误差分解成系统和随机误差。

测量不确定度：

a) 定义为一个量值区间，与测量结果的测得的量值的可控程度成反比关系； b) 是一个不可知的量值，不能用来修正；

c) 原则上，只有一个组分类型，也就是无论其来源类型，可用同一方式处理所有的组分；

d) 在质量控制下进行测量，可用于给定测量程序在一定测量区间获得的所有测得值。

注：GUM将测量的各种要素组合在一起，并以测量不确定度来表达量值不完整性的信息，而不是去关注“真值”和“误差”的不可知本质。

5.3?确定被测量?

定义临床检验被测量至少包括以下信息： a) 系统，需要对其存在时间和空间说明； b) 组分（分析物）；

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c) 量；

如需要，可对测量程序说明；必要时应进一步提供测量组分的生物和病理信息。

表1是检验医学中一些被测量的定义举例。

表1 检验医学中一些被测量的定义举例

系统 人(尿液) 血浆(动脉血)

血浆 全血

组分(分析物) 皮质醇（未结合）二氧化碳（游离）丙氨酸氨基转氨酶

白细胞

量 物质的量浓度 气压(370C)

测量单位 nmol·l-1 kPa

催化活性浓度（37℃） μkat·l-1

浓度

×109·l-1

6测量不确定度评定概论?

6.1?评定测量过程的测量不确定度?

ISO 15189将医学实验室一个完整的测量过程分为测量前、测量中和测量后3个阶段。理论上这3个阶段都存在测量不确定度的来源。本文件仅针对测量过程的不确定度如何评定进行描述。

6.2?医学实验室测量不确定度的评定方法?

6.2.1 检验结果测量不确定度评定方法的分类

原则上，可以使用二种方法评定检验结果的测量不确定度： a) 自下而上（bottom-up）的方法，此方法常特指为GUM方法或模型（modeling）方法。是基于对测量的全面、系统分析后，识別出每个可能的不确定度来源并加以评定；通过统计学或其它方法，如从文献、器具或产品的性能规格等处搜集数据，评定每一来源对不确定度贡献大小；然后将识別的不确定度用方差方法合并得到测量结果的“合成标准不确定度”。

b) 自上而下（top-down）的方法，是在控制不确定度来源或程序的前提下，评定测量不确定度，即运用统计学原理直接评定特定测量系统之受控结果的测量不确定度。典型方法是依据特定方案（正确度评估和校准方案）的试验数据、QC数据或方法验证试验数据进行评定，正确度/偏移（b）

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和精密度/实验室内复现性（s(Rw)）是两个主要的分量。常规医学实验室常将这两者与系统误差和随机误差相联系。

注：如果采用自上而下的方法评定的测量不确定度没有达到目标不确定度的要求，可用自下而上的方法来识別不确定度的各种来源，改进主要影响因素从而减小测量不确定度。

6.2.2 检验结果测量不确定度评定方法的选择

测量不确定度的评定与其预期应用目的有密切关系。实践表明，对于常规医学实验室，自上而下评定测量不确定度的方法是经济、实用和可接受的方法。

6.3?医学实验室中测量不确定度的来源?

医学实验室和化学实验室类似，测量不确定度分量来源包括（但不限于）： a) 精密度（重复性 、实验室内复现性 、复现性 ）； b) 校准（溯源性、值的不确定度、校准方式）；

c) 校准值正确性和测量不确定度，校准品与参考物质的互通性； d) 与样本相关的效应（基体、干扰）； e) 试剂、校准品和参考物质的批间差； f) 不同的操作者；

g) 器材的变异（如天平、注加器、仪器维护等）； h) 环境变化（如温度、湿度、振动、电压等）。

另外，有些影响因素虽然不直接作用于公信值，但确对示值和测量结果之间的关系有影响，也需要识別。有些影响因子如脂血、溶血和黄疸等可能本身无量值特性，但其实质是产生了干扰测量的物质或颜色等。

6.4?评定测量不确定度数据的主要来源?

6.4.1 从实验室外获得数据

医学实验室可以从国际/国家计量机构参考物质、开发测量程序的厂家或实验室的确认资料中取得评定测量不确定度所需的数据。

国际/国家计量机构参考物质证书上的数据不少是通过实验室网络确认，确认的数据按公式（5）计算该示值的标准不确定度：

uchar

=

2

SRn

.......................... (5)

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式中：

uchar——示值的测量不确定度；

SR——测量复现性；

n——实验室数。

注 1：在此情况下，测量不确定度包含了各种主要影响组分（样本、仪器、校准品、操作者、试剂、质控品、环境条件、时间等）的变异。由于综和多个权威或参考实验室的测量结果，具有很高的权威性。

注 2 ：通常情况下，国际/国家计量机构参考物质证书中的不确定度数据可直接引用。

利用参考物质修正偏移，参考物质的不确定度应转移到实验室的不确定度中。如果根据上述数据（特別是偏移和厂家内复现性），用自上而下的方法计算测量不确定度，需要了解方法的一致性和实验室水平的一致性。因为,这些数据的大小最终与实验室的人员、设备、材料、方法、环境等有直接关系，不在一个统计总体内，就不宜直接利用。 6.4.2 从实验室常规工作中获得数据

本文件推荐医学实验室应根据本实验室内部数据来评定测量不确定度，而且数据不应是来自短期特定的实验，而是来自一段较长期间的日常工作，这样评定的测量不确定度具有很强的真实性。

实验室需要制定校准和正确度验证计划，应利用国际、国内（有证）参考物质（应考虑互换性），评估本实验室各项检测项目的正确性，获得相关的不确定度分量数据。

应认识到从质控品得到的标准不确定度可能不同于患者样本，需要时应评估这种差异。更重要的是数据要有足够长时间的积累，以保证数据的统计控制状态，如：多次校准、不同批号试剂、常规仪器维护、校准品批号更换以及操作者不同等。

6.4.3 从实验室参加的PT获得数据

上述方法都是基于被测量能够计量溯源到公认的参考系统，可以通过校准和正确度验证计划发现偏移。但是，目前不少医学实验室的被测量尚无法计量溯源到公认的参考系统。

这种情况下，医学实验室可以利用PT数据评定测量不确定度。PT数据中包括了不同实验室的可变因素。如果实验室间水平相近，所得到的数据会接近于本实

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验室的实际数据。如果PT方案设计或实施不当，或包含多种原理不同的测量方法，或参加实验室数量很少，或者参加的实验室能力差异大或欠佳时，所评定的标准不确定度的使用价值有限。

6.5?定义不确定度?

“定义不确定度”是“由于被测量定义中细节量有限所引起的测量不确定度分量。” 在QUAM文件中，在评定被测量的测量不确定度时，不是马上列出测量模型进行评定，而是要先明确被测量，找出由于被测量定义中细节量有限而引起的不确定度分量。给被测量定义实质上是要详细说明要测量什么量值以及如何测量的问题。在前面已指出，任何被测量的定义需要描述：

a) 被检系统（例如：血浆、尿液、全血）；

b) 系统中需要考虑的组分（例如：葡萄糖、白细胞、血凝过程）； c) 量（例如：浓度、反应速率）。

注：如表1中列出的前3个例子。需要的时候，还应对系统、成分或量增加说明。

构成定义不确定度还有两个重要来源，测量量值的计量以及参照物(参考系统)的类型。用以下3个例子说明。

示例1：人血浆中葡萄糖的物质的量浓度是一个清晰定义的被测量。通过不同测量程序获得的测量结果都是可计量溯源的，通过一级参考测量程序(如同位

-1

素稀释质谱法、分光光度法)可溯源到SI，例如mmol·l。

示例2：另外一类有关测量量值的类型也能计量溯源到一个测量单位，但只在使用规定的测量程序时才能达到，有时还包括一个或多个特定的校准品。此时，测量程序成为被测量定义中的一个成分。如：检测酶的催化活性浓度，重要的是要详细规定测量条件，如指定使用IFCC参考测量程序，则IFCC参考测量程序成为被测量定义的一部分。此时，应向临床详细说明，以更好用于患者的诊治。

示例3：用免疫化学程序测量人血浆中的多肽激素浓度，使用不同的抗体（来自不同厂家）产生不同的结果，这在室间PT中表现得很明显。原因是测量结果取决于抗体的特异性，不同抗体可能测量了不同的分子实体，如不同的糖基化或不同构象的多肽激素。由于常常不知多肽激素的确切结构，被测量的定义中应包括使用特异抗体的测量程序。

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7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

LSM LSM FH FH LSM FH FH FH LSM LSM LSM FH FH LSM

162.9 158.8 157.3 159.5 154.8 154.0 161.0 154.9 157.1 154.4 152.8 151.3 152.9 159.0

152.8 157.8 154.2 153.6 160.2 155.0 156.9 151.5 153.6 151.5 153.1 152.9 151.5 158.7

27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

FH FH LSM LSM LSM FH FH FH LSM LSM FH FH LSM LSM

155.6 150.6 153.9 157.2 154.4 153.5 152.9 157.0 155.8 159.9 154.7 152.1 154.5 157.0

154.0 152.8 155.4 152.9 155.8 155.8 151.0 155.3 153.4 153.3 158.0 158.7 165.0 154.2

根据表3的数据按以下步骤计算：

a) 分别按公式（12）、公式（13）和公式（14）计算前20批次（40次）测量结果的平均值、实验室内测量复现性引入的测量不确定度和实验室内测量复现性引入的相对测量不确定度：

平均值为：χ=

∑χi?1

n

i

n

=

∑χi?1

40

i

40

-1

=156.3（U·l）

实验室内测量复现性引入的测量不确定度为：

u(Rw)=s(Rw)=

∑(χi=1n

i

?χ)2

n?1

=

∑(χi=140

i

?156.3)39

2

=3.6（U·l）

-1

实验室内测量复现性引入的相对测量不确定度为：

urel(Rw)=RSD(Rw)=

s(Rw)χ×100%=

3.6

×100%=2.306.3

b)分别按公式（12）、公式（13）和公式（14）计算后20批次（40次）测量结果的平均值、实验室内测量复现性引入的测量不确定度和相对测量不确定度：

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平均值为：χ=

∑χi?1

n

i

n

=

∑χi?1

40

i

40

-1

=155.5（U·l）

实验室内测量复现性引入的测量不确定度为：

u(Rw)=s(Rw)=

∑(χi=1

n

i

?χ)2

n?1

=

∑(χi=1

40

i

?155.5)39

2

=2.8（U·l）

-1

实验室内测量复现性引入的相对测量不确定度为：

urel(Rw)=RSD(Rw)=

s(Rw)χ×100=

2.8

×100=1.80% 155.5

c)分别按公式（12）、公式（13）和公式（14）计算40批次（80次）测量结果的平均值、实验室内测量复现性引入的测量不确定度和相对测量不确定度：

平均值为：χ=

∑χi?1

n

i

n

=

∑χi?1

80

i

80

-1

=155.9（U·l）

实验室内测量复现性引入的测量不确定度为：

u(Rw)=s(Rw)=

∑(χi=1

n

i

?χ)2

n?1

=

∑(χi=1

80

i

?155.9)79

2

=3.2（U·l）

-1

实验室内测量复现性引入的相对测量不确定度为：

urel(Rw)=RSD(Rw)=

s(Rw)χ×100=

3.2

×100=2.065.9

图2为40批次（80次）测量的质控图。

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图2 同一批号质控品中LDH40批次（80次）测量的质控图

注：测量次数按每批次实验前和实验后的顺序依次排序。中间兰色实线分別为A批号、B批号试剂测量结果均值，兰色虚线为40批次（80次）结果均值；红色实线分別为A批号、B批号试剂测量结果95%可信限，红色虚线是40批次（80次）结果的95%的可信限。

观察图2可得出以下结论：;

a）均值的变化与相应的95%包含概率的不同,反应了随着时间的延长，预期测

量条件变异增加。从总均值和S(Rw)可计算实验室内相对测量复现性,

3.2×100%

S(Rw)==2.06%

155.9

-1

注1：仔细观察，第39批次实验后结果165 U·l。如除去此值，则后20-1

批次（40次）结果均值为155.2 U·l-1，S(Rw)为2.3 U·l, 相应的urel(Rw)=1.48%;

总均值为155.7 U·l-1, S(Rw)为3.1 U·l-1，相应的urel(Rw)=1.99%。

注2:如果只收集连续几个批次的结果，数据较少，常因为测量系统运行不当，而高估测量不确定度；如果每个批次多次测量质控IQC，由于减少了批间变异组分，引起低估测量不确定度。低估测量不确定度还可源自不按统计原则剔除离群值或处理资料。

注3：如将IQC数据依据质控品、试剂或其它测量条件出现重大改变，分为亚组，然后合并计算有可能减小过高和过低评估测量不确定度的危险。

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7.2.1.3 利用PT数据评定实验室内测量复现性引入的测量不确定度

采用此法评定，实验室需参加足够次数的PT，同时还需要考虑PT的背景（见6.4.3）。由于每次 PT的公认值很难一致，所以通常采用相对值进行计算，有两种情况：

a) 若实验室单次PT每个浓度水平样本测量次数不只一次，可按公式（15）

计算实验室内测量复现性引入的相对测量不确定度。单一实验室某浓度水平 样本的n次PT结果可通过加权处理得到所有PT的平均值。

式中：

urel(Rw)=

∑

i=1n

RSDi2(Rw)n

...................... (15)

urel(Rw)——实验室内测量复现性引入的相对测量不确定度；

RSDi(Rw)——单次 PT的相对实验室内测量复现性；

n——PT总次数。

以下举例说明，假设某一实验室参加了6次PT，数据见表4。

表4 某实验室6次PT数据

PT次数 1 2 3 4 5 6 合计

测量均值（U·l-1）

196.6 101.7 246.6 178.8 192.0 147.1

测量次数 20 6 8 6 6 8

RSDi(Rw)（%）

RSDi2(Rw)

0.49 0.75 0.68 1.08 1.36 0.56

0.2401 0.5625 0.4624 1.1664 1.8496 0.3136 4.5946

根据表4的数据按公式（15）计算：

urel(Rw)=

∑

i=1

n

RSDi2(Rw)n

=

4.5946

=0.7658=0.88(%) 6

b) 若实验室单次PT每个浓度水平样本测量次数只有一次，原则上不能采

发布日期：2012年11月08 日

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用PT数据评定实验室内测量复现性引入的不确定度。但在某些特殊情况下，如仍需采用此法评定，也可参照公式（16）计算实验室内测量复现性引入的相对测量不确定度。所有实验室某个浓度水平样本n次PT结果可通过加权处理得到所有PT的平均值。 但应注意此法评定的结果实质是利用实验室间复现性代替实验室内复现性。此时，如果参加PT的实验室测量水平接近，此法评定结果基本可代表实验室内测量复现性；如果各参加PT实验室的测量水平相差悬殊，则此法评定结果缺乏可靠性。一般认为，该法评定的实验室内测量复现性与实验室真实测量水平会有一定差异，应慎用。

urel(Rw)=

∑[RSD

i=1

ni=1

n

2

R,i

×(mi?1)i

] ............... (16)

∑m

?n

式中：

urel(Rw)——实验室内测量复现性引入的相对测量不确定度 RSDR,i——单次 PT的相对测量复现性；

mi——单次 PT的实验室数量；

n——PT总次数。

公式(16)较复杂，计算时可分解为以下步骤：

1) 计算单次 PT的RSDR，用单次 PT的RSDR乘以单次 PT的自由度

(m-1)(m：实验室数量)；

2

?(m?1) 相加得总和2)将单次 PT的RSDR

n

2

∑[i=1

n

2

RSDR×(mi?1)i

] ，再除以自

由度总

∑

i=1

mi?n

；

3)将上一步的计算值开方得实验室内测量复现性引入的相对测量不 确定度。

以下举例说明，假设某一实验室参加了6次PT，6次PT数据见表5。

表5 某实验室参加的6次PT数据

PT次数

Ccons(公认值)

mi

RSDR i

2

RSDR×(mi?1)i

发布日期：2012年11月08 日

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/7bd2.html