实验室内分泌项目测量不确定度的评定研究

曾露云 杨晓俊 靳晓雯

[摘要] 目的 采用“自上而下”的方法評定内分泌试验检验项目的测量不确定度。方法 采用CNAS-CL01-G003： 2021《医学实验室—测量不确定度的评定与表达》技术报告中的“自上而下”的方法，收集实验室的室内质控数据和2019—2021年北京市临床检验中心的室间质评结果，评定游离三碘甲状腺原氨酸（free triiodothyronine，FT3）、总三碘甲状腺原氨酸（total triiodothyronine，TT3）和游离甲状腺素（free thyroxine，FT4）等11项内分泌试验检测指标的测量不确定度。结果 11项内分泌试验检测项目在低浓度水平时的相对扩展不确定度分别为FT3：12.658%、TT3：13.372%、FT4：10.468%、总甲状腺素（total thyroxine，TT4）：32.382%、促甲状腺激素（thyroid stimulating hormone，TSH）：8.594%、雌二醇（estradiol，E2）：18.656%、卵泡刺激素（follicle-stimulating hormone，FSH）：14.650%、促黄体生成素（luteinizing hormone，LH）：29.384%、孕酮（progesterone，PRO）：28.806%、催乳素（prolactin，PRL）：13.810%、睾酮（testosterone，TESTO）：31.610%；在正常浓度水平时的相对扩展不确定度分别为FT3：12.424%、TT3：12.462%、FT4：8.606%、TT4：14.130%、TSH：12.536%、E2：19.586%、FSH：14.382%、LH：23.400%、PRO：38.346%、PRL：16.014%、TESTO：39.352%；在高浓度水平时的相对扩展不确定度分别为FT3：13.882%、TT3：14.096%、FT4：11.040%、TT4：8.614%、TSH：7.782%、E2：14.366%、FSH：13.436%、LH：14.804%、PRO：11.574%、PRL：17.742%、TESTO：39.322%。TT4、LH在低浓度水平附近时、PRO在低浓度和正常浓度水平附近时、TESTO在3种浓度水平附近时的相对扩展测量不确定度高于目标不确定度（25%），其余项目均小于目标不确定度。结论 利用实验室的质控数据，可评定美国雅培i2000SR全自动化学发光免疫分析仪对FT3、TT3、FT4等11个内分泌检测项目的测量不确定度，具有一定的临床应用价值。

[关键词] 评定；测量不确定度；自上而下；内分泌项目

[中图分类号] R446    [文献标识码] A     [DOI] 10.3969/j.issn.1673-9701.2024.03.010

Evaluation of measurement uncertainty of laboratory endocrine test items

ZENG Luyun1， YANG Xiaojun2， JIN Xiaowen1

1.Department of Clinical Laboratory， Beijing Xicheng District Maternal and Child Health Hospital， Beijing 100054， China; 2.Department of Epidemiology and Health Statistics， School of Public Health， Capital Medical University， Beijing Municipal Key Laboratory of Clinical Epidemiology， Beijing 100069， China

[Abstract] Objective To evaluate the measurement uncertainty of endocrine test items by “top-down” method. Methods The “top-down” method in the technical report of CNAS-CL01-G003： 2021 “Medical Laboratory-Evaluation and Expression of Measurement Uncertainty” was used， collecting the laboratory's internal quality control data and the external quality assurance results of Beijing Clinical Laboratory Center from 2019 to 2021. To evaluate the measurement uncertainty of 11 endocrine tests including free triiodothyronine （FT3）， total triiodothyronine （TT3） and free thyroxine （FT4）. Results The relative expanded uncertainties of 11 endocrine test items in laboratory were FT3： 12.658%， TT3： 13.372%， FT4： 10.468%， total thyroxine （TT4）： 32.382%， thyroid stimulating hormone （TSH）： 8.594%， estradiol （E2）： 18.656%， follicle-stimulating hormone （FSH）： 14.650%， luteinizing hormone （LH）： 29.384%， progesterone （PRO）： 28.806%， prolactin （PRL）： 13.810% and testosterone （TESTO）： 31.610%. At the normal concentration level， the relative expanded uncertainties were FT3： 12.424%， TT3： 12.462%， FT4： 8.606%， TT4： 14.130%， TSH： 12.536%， E2： 19.586%， FSH： 14.382%， LH： 23.400%， PRO： 38.346%， PRL： 16.014% and TESTO： 39.352%. The relative expanded uncertainties at high concentration levels are FT3： 13.882%， TT3： 14.096%， FT4： 11.040%， TT4： 8.614%， TSH： 7.782%， E2： 14.366%， FSH： 13.436%， LH： 14.804%， PRO： 11.574%， PRL： 17.742%， TESTO： 39.322%. The relative extended measurement uncertainty of TT4， LH near low concentration levels， PRO near low and normal concentration levels， and TESTO near three concentration levels was higher than the target uncertainty （25%）， and the remaining items are less than the target uncertainty. Conclusion The quality control data in the laboratory can reflect the measurement uncertainty of 11 endocrine detection items including FT3， TT3 and FT4 in Abbott i2000SR automatic chemiluminescence immunoassay analyzer， which has important clinical application value.

[Key words] Evaluation; Measurement uncertainty; Top-down; Endocrine project

检验医学的主要任务是能够服务临床决策，进而改善患者的健康状况，前提是具有精确的检验结果[1]。对测量不确定度（measurement uncertainty，MU）进行测量，合理地描述被测量值的分散程度，为测量结果的可信性、可比性和可接受性提供重要依据，同时也是评价测量活动质量的关键指标[2]。在临床诊断中，通常会将报告的测量值与生物参考值或临床决定值进行比较，后二者都不存在测量不确定度。但因测量值也并不是真值，不属于完整的检验结果，直接比较存在风险。严谨的方法是在比较时考虑结果的MU[3]。通过对MU的测量，可以将实验室的测量结果准确应用于临床医疗和健康护理，并为实验室挑选更精准的测量方案及提升服务水平提供科学依据[4]。不断提高检验质量，是检验医学领域始终不变的追求[5]。本研究计划对内分泌试验中各个检测项目的相对扩展不确定度进行分别计算，并与室间质量评价（external quality assurance，EQA）项目所提供的允许总误差（allowable total error，TEa）指标进行比较分析，旨在评估北京市西城区妇幼保健院检验科在检验分析过程中的检验水平和检验质量。

1  材料与方法

1.1  仪器与试剂

采用雅培i2000SR全自动化学发光免疫分析仪及相应配套试剂和校准品。

1.2  检测指标

游离三碘甲状腺原氨酸（free triiodothyronine，FT3）、总三碘甲状腺原氨酸（total triiodothyronine，TT3）、游离甲状腺素（free thyroxine，FT4）、总甲状腺素（total thyroxine，TT4）、促甲状腺激素（thyroid stimulating hormone，TSH）、雌二醇（estradiol，E2）、卵泡刺激素（follicle-stimulating hormone，FSH）、促黄体生成素（luteinizing hormone，LH）、孕酮（progesterone，PRO）、催乳素（prolactin，PRL）和睾酮（testosterone，TESTO）共11项检测指标。

1.3  质控品与EQA样品

质控品包括低、中、高3个浓度水平。EQA样品来自北京市临床检验中心。严格按照实验室指南要求对校准、室内质控及EQA样品的检测过程进行操作，并对EQA样品进行处置[6]。

1.4  方法

1.4.1  评定方法  利用北京市西城区妇幼保健院检验科2019—2021年的室间质评数据和2022年的室內质控数据，以CNAS-CL01-G003： 2021《医学实验室—测量不确定度的评定与表达》[3]技术报告为参照，对实验室内分泌检测项目的MU进行全面评估，主要是通过不精密度和偏移两方面来进一步评价实验室MU。在具体评定过程中，分别利用室内质量控制（internal quality control，IQC）数据和室间质量评价数据来鉴定由实验室内测量复现性和偏移所引入的MU。

1.4.2  不精密度[CV（%）]  根据公式1计算加权CV。

加权CV=（CV1×N1+CV2×N2+······）/

（N1+N2+······） （公式1）

公式1中，N表示不同批次中数据个数。分别计算2022年北京市西城区妇幼保健院检验科内分泌试验不同检测项目各浓度水平各批次的加权CV。

1.4.3  偏倚[bias（%）]  使用北京市西城区妇幼保健院检验科参加北京市临床检验中心2019—2021年内分泌试验EQA结果数据计算ucrel（bias），即由偏移所引入的相对测量不确定度。

1.4.4  实验室校准品内测量复现性的相对测量不确定度  根据公式2计算Urel（Rw）。

Urel（Rw）=CV（Rw）=

s（Rw）/|x|×100% （公式2）

公式2中，s（Rw）为测量复现性；Urel（Rw）为s（Rw）实验室校准品引入的相对测量不确定度。

1.4.5  偏移引入的测量不确定度  根据建议以6次能力验证（proficiency testing，PT）的结果为基础评估MU，进而得到与偏移相关且具有较高可信度的不确定度分量，并由此提出“方法和实验室偏移（RMSbias）”[7]。在临床工作中，由于每次PT的公认值可能存在差异，因此在评估由偏移引入的MU时，通常会使用相对值进行计算。实验室从检验医学信息网获取EQA的6次能力验证报告，根据CNAS-GL032： 2018《能力验证的选择核查与利用指南》[8]中的MU计算公式：u（xpt）=1.25×S*/（p1/2），对单次EQA的RSDR，i（相对实验室内测量复现性）进行计算，其中，u（xpt）为稳健平均值的标准不确定度；S*是结果的稳健标准差；p为参加者数。再依据以下步骤计算ucrel（bias）：①根据公式3对单次能力验证的偏移量值（bi）进行计算；②根据公式4对相对偏移量值（brel，i）进行计算；③根据公式5对RMSbias进行计算；④根据公式6对相对偏移[RMSrel（bias）]进行计算；⑤根据公式7对单个EQA公认值的内测量复现性引入的相对测量不确定度[urel（cons，i）]进行计算；⑥根据公式8对多个EQA公认值的内测量复现性引入的相对测量不确定度[urel（Cref）]进行计算；⑦根据公式9对偏移引入的相对测量不确定度[ucrel（bias）]进行计算：

以上公式中，Ccons为PT组织者所提供的公认值；xi为每个参与实验室的测量值；SR或RSDR为由全部PT数据分析得出的测量复现性[7]。

1.4.6  评估相对组合标准不确定度（ucrel）和相对扩展不确定度（Urel）  根据公式10对ucrel进行计算；根据公式11对Urel进行计算，式中，k表示包含因子，p为包含概率。正态分布时，当k=2时，p为95.45%；当k=3时，p为99.73%；通常情况下，采用k=2作为标准。

2  结果

2.1  Urel（Rw）的评定

实验室2022年内分泌试验质控品共更换过1次批号，检验试剂更换批号后对其进行校准，并完成样本平行比对测试，结果符合要求。整个检验过程由通过培训考核并获得上岗资格的多名检验技术人员进行操作。统计北京市西城区妇幼保健院检验科本年度内分泌试验不同浓度的IQC数据，根据公式2得出Urel（Rw），结果见表1。

2.2  ucrel（bias）的评定

对2019—2021年间的6次EQA结果进行汇总，分别记录低、中、高浓度水平与EQA样品之间的偏移程度，根据公式5得出各浓度水平的RMSrel（bias），进一步利用公式9和10计算urel（Cref）和ucrel（bias），结果见表2。

2.3  ucrel和Urel的评定

将上述结果得到的不确定度分量分别进行结果合成，并利用公式10和公式11计算ucrel和Urel，结果见表3。

3  讨论

血清中性激素含量水平对生育能力的评价、不孕症及性早熟等疾病的诊断有重要意义[9-11]。目前临床性激素检测项目主要有E2、FSH、LH、PRO、PRL、TESTO等[12]。性激素水平检测结果的准确性直接影响临床诊断[13]。甲状腺作为人体内重要的内分泌器官，其主要负责甲状腺激素的形成和分泌以及人体内的碘稳态，同时在调控人体新陈代谢和促进生长发育方面扮演着重要角色[14-15]。目前，在临床甲状腺功能检测的激素项目主要有FT3、TT3、FT4、TT4和TSH等，同样甲状腺功能检测的准确性具有重要的临床意义[16]。因此，有必要对北京市西城区妇幼保健院检验科内分泌检测项目的MU进行评定。

MU于20世纪被引入临床[17]；Zhou等[18]、Ilenia等[19]、Andrea等[20]及王治国等[21]的研究证明MU不仅对验证体外诊断产品（in vitro diagnostic products，IVD）的质量具有重要意义，还在提高临床实验室的检测质量和结果解释等方面具有重要影响。如基于《妊娠和产后甲状腺疾病诊治指南（第2版）》[22]，雅培检测系统TSH高于3.38mIU/L被定义为TSH升高。北京市西城区妇幼保健院检验科TSH正常浓度水平的Urel为12.536%，若考虑本检验科的Urel，检验科TSH可置信的决定值应是（3.38±0.42）mIU/L。如此，在北京市西城区妇幼保健院进行孕前体检的女性若TSH测量值≥3.8mIU/L，则该女性的TSH值高于医学决定水平的概率就>97.5%。

目前，用于医学实验室的国内外标准都提出有关MU的评定要求[23-26]。1993年由7个国际组织构成的计量学指南联合委员会联合颁布了《测量不确定度表达指南》[27]，并将该指南中所提到的“自下而上”法和“自上而下”法作为MU的主要评估方式。“自下而上”法通过对整个检测过程进行全面识别和分析，进而对所有可能的不确定度来源作出评估；这种方法通常在实施认证的实验室，或评定参考物质赋值中的不确定度时使用，而在常规实验室中应用相对较少。“自上而下”法则是在了解不确定度的来源或相关程序的情况下，直接通过统计学方法评价特定测量系统的受控结果的MU，比较适用于一般实验室[5]。国外研究结果表明，如果实验室MU的评估是正确的，分别利用两种方法得出的结果应该非常接近且可相互替换[28]。

本研究通过“自上而下”法评定北京市西城区妇幼保健院检验科内分泌试验检验中的MU。将TEa设为目标不确定度，结果发现北京市西城区妇幼保健院检验科TT4和LH在低浓度水平附近时检验中的Urel分别为32.382%和29.384%。PRO在低浓度和正常浓度水平附近时检验中的Urel分别为28.806%和38.346%，TESTO在不同浓度水平时检验中的Urel为31.610%、39.352%和39.352%。以上项目结果均高于目标不确定度的标准（25%），其余结果也均达到目标不确定度的标准。对不符合目标不确定度的项目引入MU的主因进行分析：ucrel（bias）是这几个项目MU的主要来源，而产生偏移的主要原因与是否使用某厂家校准品的分析系统有关[29]。未来应对偏移进行改善，查找校准曲线的偏移是否符合要求、質控结果的相对光单位的斜率变化等。ISO 15189要求在使用新批号试剂盒之前应进行性能验证，其中所说的试剂既包括各项目的主试剂也包括激发液、预激发液等直接影响检测的辅助试剂。实验室在更换辅助试剂时，也应通过患者样本比对等方式识别实验室MU的来源是否符合目标不确定度的要求。实验室也可通过“自下而上”识別MU的各种来源，改进主要影响因素，从而降低MU[6]。

综上所述，北京市西城区妇幼保健院检验科应仔细评估导致实验室内分泌试验各检测项目MU未达到目标不确定度的可能原因，以便更有效地管理医学实验室中MU的来源。未来，在保障不确定度来源和程序得到有效控制的前提下，重新评估TT4、LH、PRO和TESTO等项目的Urel，将有助于实验室不断提高质量。

利益冲突：所有作者均声明不存在利益冲突。

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（收稿日期：2023–02–20）

（修回日期：2024–01–09）