西格玛性能验证图在不同生化分析仪性能评价中的应用

苏维 魏晓珠 刘爱玲 陈望

西格玛（σ）表示为“标准差”，用来表示一组数据之间的离散程度，其值越高，说明数据的离散程度就越小，仪器检测性能满足顾客要求的能力就越强[1]。6西格玛（6σ）质量管理起先用于企业管理，后来由Nevalainen学者引用于医学检验质量管理，将实验差错或缺陷率转化为σ值进行仪器性能评价和质理管理，各实验室的σ值可以在同一张纸上直观地表达出来，即为西格玛性能验证图。6σ应用主要提供DMAIC方法，即定义D（define）、测量M（measure）、分析A（analyze）、改进I（improve）和控制C（control），为实验室质理管理提供目标、改进方法及制定合理和高效的室内质量控制规则，同时6σ性能验证图相当于将不精密度和偏倚通过TEa进行标准化。标准化后，不同检测项目具有不同的允许总误差，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，且不同仪器的相同检测项目也可以在同一张性能验证图上展示各自的检测性能[2]。

本文选择2017年3月份和10月份参与室间质评的10个室内质量控制在控的检测项目,其中Roche包括AFP、CEA、总PSA、游离PSA，Beckman包括CA199、CA125、CA153、铁蛋白、总β-HCG、AFP和游离雌三醇，以卫生行业标准的允许总误差（TEa）作为质量标准，绘制对应的西格玛性能验证图，进行不同仪器性能及相同检测项目的性能评价，现将结果报告如下。

材料与方法

1 室间质量评价（external quality assessment,EQA）材料 EQA质评样品为冻干粉，使用时，每瓶样品中准确加入3 mL蒸馏水或去离子水，轻轻混匀至完全溶解，室温静置30 min后混匀取样检测。室内质控材料由美国Bio-RAD公司提供。

2 数据收集 室内质控数据采用本医院实验室信息系统中2017年1～12月全年的室内质控结果。EQA质评结果采用2017年3月份和10月份参加卫生部临床检验中心生化室间质评检测数据。

3 仪器与试剂 Roche Cobas e602全自动化电化学发光分析仪，Beckman DXI 800全自动化酶免疫发光分析仪。所用试剂及校准品均为仪器相应配套试剂。

4 偏倚估计值 选择2017年3月和10月室间质评结果，其总偏倚值取全年室间质评结果的平均偏倚值。5 不精密度水平估计值 选取2017 年1～3月室内质控的累计在控的变异系数为3月份质量水平计算的CV，2017年全年室内质控累积在控的变异系数作为10月份及总质量水平计算的CV。

项目名称允许总误差（%）不精密度（%）偏倚（%） α水平 性能AFP 25 3.835 5.252 5.15 优秀CEA 25 7.780 7.596 2.24 欠佳总PSA 25 5.790 2.056 3.96 临界游离PSA 25 4.940 10.461 2.94 欠佳

图1 改善前Roche仪器3月份检测项目的西格玛性能验证图

6 绘制西格玛性能验证图 将TEa、偏倚值（B）和CV数据输入西格玛性能验证图绘制软件中，绘制相应的西格玛验证图。

7 判断标准 σ值＜2为不可接受 、2≤σ值＜3为欠佳、3≤σ值＜4为临界、4≤σ值＜5为良好、5≤σ值＜6为优秀和σ值≥6为世界一流[3]。

结 果

1 Roche e602生化分析仪器西格玛性能验证图见图1、2。图中显示3月份Roche检测AFP、CEA、总PSA、游离PSA四个检测项目欠佳2个（50%），临界1个（25%），优秀1个（25%）；改善后10月份的四个检测项目良好2个（50%），优秀1个（25%），世界一流（25%）。AFP一直处于良好及优秀之间，CEA和游离PSA从欠佳上升到良好水平，总PSA上升至世界一流水平，总体σ质量水平都提升了一个级别。

2 Beckman仪器西格玛性能验证图见图3～6。图3、4显示应用Beckman检测5个血清肿瘤标志物的结果，3月份不可接受1个（20%），欠佳2个（40%），临界1个（20%），良好1个（20%）；改善后10月份不可接受1个（20%），欠佳1个（20%），临界3个（60%）。虽然总体西格玛质量水平也有所提高，但均处于临界附近，其中总β-HCG两次检测的σ质量水平都小于2，处于不可接受的范围。图5、6显示的是采用中孕期母血清进行的质量水平评价，3个检测项目AFP和总β-HCG都从3月份的不可接受提升至欠佳水平，游离雌三醇2次都处于欠佳质量水平范围，虽然通过改善有所提升，但是都处于较低的水平。同时总β-HCG在两种不同标本的检测质量水平有所差异。

项目名称 允许总误差（%）不精密度（%）偏倚（%） α水平 性能AFP 25 4.325 7.676 4.01 良好CEA 25 4.173 2.576 5.37 优秀总PSA 25 3.373 1.350 7.01 世界一流游离PSA 25 4.193 4.147 4.97 良好

图2 改善后Roche仪器10月份检测项目的西格玛性能验证图

项目名称 允许总误差（%）不精密度（%）偏倚（%） α水平 性能CA199 25 5.420 4.668 3.75 临界CA125 25 5.165 10.7 2.77 欠佳CA153 25 4.580 4.18 4.55 良好铁蛋白 25 7.470 3.304 2.90 欠佳总β-HCG 25 14.340 6.206 1.31 不可接受

图3 改善前Beckman仪器3月份检测项目的西格玛性能

不精密度（%）项目名称 允许总误差（%）偏倚（%） α水平 性能CA199 25 5.390 4.020 3.89 临界CA125 25 5.278 5.998 3.60 临界CA153 25 6.095 3.116 3.59 临界铁蛋白 25 6.635 6.786 2.75 欠佳总β-HCG 25 8.870 8.034 1.91 不可接受

图4 改善后Beckman仪器10月份检测项目的西格玛性能验证

项目名称 允许总误差（%）不精密度（%）偏倚（%） α水平 性能AFP 25 8.610 16.946 0.94 不可接受总β-HCG 25 14.575 5.932 1.31 不可接受游离雌三醇 25 8.025 5.348 2.45 欠佳

图5 改善前Beckman仪器3月份中孕期母血清检测项目的西格玛性能验证图

项目名称 允许总误差（%）不精密度（%）偏倚（%） α水平 性能AFP 25 8.305 4.426 2.48 欠佳总β-HCG 25 7.380 9.498 2.10 欠佳游离雌三醇 25 9.378 1.460 2.51 欠佳

图6 改善后Beckman仪器10月份中孕期母血清检测项目的西格玛性能验证图

3 两种仪器同检AFP的西格玛性能验证图评价效果比较显示，Beckaman分析仪检测AFP的西格玛质量水平处于西格玛验证图的右侧，而Roche分析仪的西格玛质量水平都处于西格玛验证图的左下方区域，无论是总体还是某个时间段，Roche分析仪的西格玛质量水平值比Beckman分析仪高，结果见图7。

项目名称 允许总误差（%）不精密度（%）偏倚（%） α水平 性能AFP-R 25 4.325 6.464 4.29 良好AFP-B 25 8.305 8.96 1.93 不可接受AFP-R3 25 3.835 5.252 5.15 优秀AFP-B3 25 8.16 16.946 0.99 不可接受AFP-R10 25 4.325 7.676 4.01 良好AFP-B10 25 8.305 4.426 2.48 欠佳

图7 AFP在不同仪器不同月份检测的西格玛性能验证图

讨 论

随着临床实验室自动化检测水平不断地提高，对于实验室质量控制的要求也越来越高。因此，探索有效的临床实验室质量管理模式具有必要性。2002年卫生部临床检验中心首次将六西格玛（6σ）的理论应用于临床实验室质量控制领域，并得到了广泛应用、发展和完善[4，5]。任鹏等[6]通过采用6σ质量管理方法证明其有助于提高相应检测项目的质量水平，同时孙咏梅等[7]通过研究发现6σ度量可以精准评价相应的临床检测水平，为质量改进提供明确的方向，有效提高检测水平。目前主要是通过计算σ值来进行质量水平的评价，很难直观展示出检测项目之间的优越性，国内外有关学者通过研究发现西格玛性能验证图可直观地展示多个实验室的检测性能水平，并成功应用于实验室检测水平的评价[8-11]。但到目前为此，使用西格玛性能验证图来对不同仪器性能评价未见报导。因此，探讨采用西格玛性能验证图来对不同仪器性能的评价具有重要临床意义，且具有直观性。

根据俄国数学家Chebyshtvd的计算，西格玛定义为±1σ的合格率为68%，±2σ的合格率为95%，±3σ的合格率为99.73%。在20世纪80年代，质量要求达到3σ，即只有0.27%的次产品，可理解为1 000件产品中有2.7件次产品，很多人认为产品质量已非常完美了[12，13]，但将此质量目标放大看，即一百万件产品中2 700件次品，而目前很多医院全年的检验工作量都超过了百万，那么就有相当一部分的检验结果是有问题[2-4]。可见，根据西格玛性能评价来直观、简便、快速地进行质量管理非常重要，且6σ可用于检验全过程的质量管理，根据σ水平设计最优的质控方法[14-16]。例如，当σ值＞5.0说明临床检测项目的分析能力满足临床实验室的过程能力要求，可采用较宽松的13s和22s规则即可满足实验室要求，同时很好控制分析中的误差，而相对于σ值较低的则严格执行多规则质量控制，不断改进质量。这种方法包括了各项目的不精密度、偏倚和总误差，又无需考虑其是否满足要求，评价过程简单易行[17-20]，同时应用西格玛验证图更可直观地展示仪器与仪器，项目与项目之间对比的优越性，在实验室临床仪器及项目选择上采用优胜劣汰，可以很好地提高实验室检测性能水平。

本文采用两种不同仪器及相应不同或相同的检测项目绘制西格玛性能验证图。从图5可以看出，对同一检测项目AFP、Roche的σ水平明显高于Beckman的σ水平，同时Roche的σ值均大于4，满足临床实验室的过程能力要求，而Beckman的σ值均小于3，并且全年平均σ值小于2处于不可接受范围，因此在开展AFP检测项目时应该倾向于选择Roche，并加强Beckman仪器的检测过程管理。从图1与图2对比来看，西格玛验证图可以直观地展示出Roche仪器的相应检测项目的σ检测水平的提升，并使总PSA达到世界一流水平，而相对应的Beckman仪器相对应的检测项目无明显变化，并且σ值都处于西格玛性能验证图的右上方，说明其在大量的检测量中出错率大，实验室必需对相应的检测项目进行严格的质量控制，并可以适当地取消处于性能验证图中不可接受范围的检测项目，不断改进方法与加强管理，使该检测项目及仪器的总体σ值处于临床试验室可接受范围。结合图1～7，可以直观地看出该实验室Roche仪器的检测水平明显优于Beckamn仪器的检测水平，并且可以相应淘汰σ值过低的检测项目，由罗氏代替，以σ值为目标，有利于不断改进实验室的总体检测水平。

同时本研究存在的不足之处在于，实验室项目及数据太少，实验室条件所限，需要进一步分析，应选择更多不同的仪器及对应更具有说服力的检测项目，分析改进之前与改进之后的的西格玛性能验证图，使西格玛性能验证图得到更好的理论数据支持，不断提高临床实验室质量管理的效率。