测量不确定度及其在临床检验中的应.ppt

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1、测量不确定度及其在测量不确定度及其在临床检验中的应用临床检验中的应用丁家华丁家华 临床检验的主要任务就是对人体标本的各种特性进临床检验的主要任务就是对人体标本的各种特性进临床检验的主要任务就是对人体标本的各种特性进临床检验的主要任务就是对人体标本的各种特性进行赋值。所赋的值，其准确性、可靠性以及其它的行赋值。所赋的值，其准确性、可靠性以及其它的行赋值。所赋的值，其准确性、可靠性以及其它的行赋值。所赋的值，其准确性、可靠性以及其它的分散性都会直接影响到疾病的诊断、治疗方案的确分散性都会直接影响到疾病的诊断、治疗方案的确分散性都会直接影响到疾病的诊断、治疗方案的确分散性都会直接影响到疾病的诊断、治

2、疗方案的确定以及疗效的观察。因此，定以及疗效的观察。因此，定以及疗效的观察。因此，定以及疗效的观察。因此，ISO 15189ISO 15189医学实验室医学实验室医学实验室医学实验室质量和能力的专用要求质量和能力的专用要求质量和能力的专用要求质量和能力的专用要求中明确要求中明确要求中明确要求中明确要求“必要且可能必要且可能必要且可能必要且可能时，实验室应确定检验结果的不确定度时，实验室应确定检验结果的不确定度时，实验室应确定检验结果的不确定度时，实验室应确定检验结果的不确定度”。ISO ISO 15193 15193 体外体外体外体外诊断医疗器械生物源性样品中量的测量诊断医疗器械生物源性样品中

3、量的测量参考测量程序的说明参考测量程序的说明中也明确规定中也明确规定“应该注明所应该注明所有分析性能特征的值及其测量不确定度。有分析性能特征的值及其测量不确定度。”ISO 15194ISO 15194体外诊断医疗器械生物源性样品体外诊断医疗器械生物源性样品中量的测量参考物质的说明中量的测量参考物质的说明中也要求在参考中也要求在参考物质的特定特征中物质的特定特征中“应该对测量不确定度进行应该对测量不确定度进行表述表述”。IFCCIFCC公布的酶的参考方法中也采用了公布的酶的参考方法中也采用了不确定度。所以，目前在临床检验工作中应用不确定度。所以，目前在临床检验工作中应用不确定度这个概念并进行测量

4、不确定度的评定不确定度这个概念并进行测量不确定度的评定十分重要。十分重要。一、测量不确定度的发展过程一、测量不确定度的发展过程 19631963年，美国国家标准局（年，美国国家标准局（NBSNBS）首先提）首先提出了定量表示不确定度的建议。出了定量表示不确定度的建议。19771977年年5 5月，国月，国际计量委员会（际计量委员会（CIPMCIPM）下设的国际电离辐射咨）下设的国际电离辐射咨询委员会（询委员会（CCEMRICCEMRI）正式讨论了如何表达不）正式讨论了如何表达不确定度的建议。同年确定度的建议。同年7 7月，在月，在CCEMRICCEMRI会议上，会议上，美国美国NBSNBS局长

5、正式提出了解决测量不确定度表局长正式提出了解决测量不确定度表示的国际统一性问题。示的国际统一性问题。19781978年国际计量委员会年国际计量委员会(CIPM)(CIPM)就此制定了一份详细的调查表分发到就此制定了一份详细的调查表分发到3232个国家计量院及个国家计量院及5 5个国际组织征求意见并于个国际组织征求意见并于19801980年成立了不确定度工作组，年成立了不确定度工作组，起草了一份建议书，即：起草了一份建议书，即：起草了一份建议书，即：起草了一份建议书，即：INCINC1 1（19801980）。该建议）。该建议）。该建议）。该建议书主要是向各国推荐不确定度的表示原则。书主要是向各

6、国推荐不确定度的表示原则。书主要是向各国推荐不确定度的表示原则。书主要是向各国推荐不确定度的表示原则。19811981年，年，年，年，CIPMCIPM发布了发布了发布了发布了CICI19811981建议书，即：建议书，即：建议书，即：建议书，即：“实验不确定度实验不确定度实验不确定度实验不确定度的表示的表示的表示的表示”，为不确定度的统一表示奠定了基础。，为不确定度的统一表示奠定了基础。，为不确定度的统一表示奠定了基础。，为不确定度的统一表示奠定了基础。19861986年，年，年，年，CIPMCIPM再次发布建议书即再次发布建议书即再次发布建议书即再次发布建议书即CICI19861986，要求

7、参加国，要求参加国，要求参加国，要求参加国在给出测量结果时用标准偏差表示包含了在给出测量结果时用标准偏差表示包含了在给出测量结果时用标准偏差表示包含了在给出测量结果时用标准偏差表示包含了A A类和类和类和类和B B类类类类不确定度的合成不确定度。不确定度的合成不确定度。不确定度的合成不确定度。不确定度的合成不确定度。19931993年，年，年，年，ISOISO以以以以7 7个国际组个国际组个国际组个国际组织织织织【国际计量局（国际计量局（国际计量局（国际计量局（BIPMBIPM）、国际电工委员会）、国际电工委员会）、国际电工委员会）、国际电工委员会（IECIEC）、国际临床化学联合会（）、国际

8、临床化学联合会（）、国际临床化学联合会（）、国际临床化学联合会（IFCCIFCC）、国际标准）、国际标准）、国际标准）、国际标准化组织（化组织（化组织（化组织（ISOISO）、国际理论化学与应用化学联合会）、国际理论化学与应用化学联合会）、国际理论化学与应用化学联合会）、国际理论化学与应用化学联合会（IUPACIUPAC）国际理论物理与应用物理联合会）国际理论物理与应用物理联合会）国际理论物理与应用物理联合会）国际理论物理与应用物理联合会（IUPAPIUPAP）、国际法制计量组织（）、国际法制计量组织（）、国际法制计量组织（）、国际法制计量组织（OIMLOIML）】的名义的名义的名义的名义颁布

9、了颁布了颁布了颁布了（缩写为（缩写为（缩写为（缩写为GUMGUM）。）。）。）。GUMGUM是在是在是在是在INCINC1 1（19801980）、）、）、）、CICI 19811981和和和和CICI19861986的基础上编制而成。在术语定义、概的基础上编制而成。在术语定义、概的基础上编制而成。在术语定义、概的基础上编制而成。在术语定义、概念、评定方法和报告的表达方式上都作出了念、评定方法和报告的表达方式上都作出了念、评定方法和报告的表达方式上都作出了念、评定方法和报告的表达方式上都作出了更明确的统一规定。更明确的统一规定。更明确的统一规定。更明确的统一规定。19951995年，年，年，年

10、ISOISO对对对对GUMGUM做做做做了修订，这就是目前国际上表示测量结果及了修订，这就是目前国际上表示测量结果及了修订，这就是目前国际上表示测量结果及了修订，这就是目前国际上表示测量结果及其不确定度的约定做法。我国从其不确定度的约定做法。我国从其不确定度的约定做法。我国从其不确定度的约定做法。我国从19911991年起相年起相年起相年起相继制订了继制订了继制订了继制订了测量误差及数据处理（试行）测量误差及数据处理（试行）测量误差及数据处理（试行）测量误差及数据处理（试行）JJG1027JJG10279191、测量不确定度评定与表示测量不确定度评定与表示测量不确定度评定与表示测量不确定度评

11、定与表示JJF1059JJF10599999及及及及CNA L/AG07CNA L/AG07：20022002化学分化学分化学分化学分析中不确定度的评估指南析中不确定度的评估指南析中不确定度的评估指南析中不确定度的评估指南。GUMGUM是在是在是在是在INCINC1 1（19801980）、）、）、）、CICI 19811981和和和和CICI19861986的基础上编制而成。在术语定义、概的基础上编制而成。在术语定义、概的基础上编制而成。在术语定义、概的基础上编制而成。在术语定义、概念、评定方法和报告的表达方式上都作出了念、评定方法和报告的表达方式上都作出了念、评定方法和报告的表达方式上都作

12、出了念、评定方法和报告的表达方式上都作出了更明确的统一规定。更明确的统一规定。更明确的统一规定。更明确的统一规定。19951995年，年，年，年，ISOISO对对对对GUMGUM做做做做了修订，这就是目前国际上表示测量结果及了修订，这就是目前国际上表示测量结果及了修订，这就是目前国际上表示测量结果及了修订，这就是目前国际上表示测量结果及其不确定度的约定做法。我国从其不确定度的约定做法。我国从其不确定度的约定做法。我国从其不确定度的约定做法。我国从19911991年起相年起相年起相年起相继制订了继制订了继制订了继制订了测量误差及数据处理（试行）测量误差及数据处理（试行）测量误差及数据处理（试行）

13、测量误差及数据处理（试行）JJG1027JJG10279191、测量不确定度评定与表示测量不确定度评定与表示测量不确定度评定与表示测量不确定度评定与表示JJF1059JJF10599999及及及及CNA L/AG07CNA L/AG07：20022002化学分化学分化学分化学分析中不确定度的评估指南析中不确定度的评估指南析中不确定度的评估指南析中不确定度的评估指南。二.测量不确定度及其有关的基本术语（一）测量不确定度：表征合理地赋予被测量之值的分散性，与表征合理地赋予被测量之值的分散性，与测量结果相联系的参数。测量结果相联系的参数。注：注：1 1“合理合理”reasonablyreasonab

14、ly，是指在统计控制状态下，是指在统计控制状态下（statistical controlstatistical control）的测量才能称之为合理的。所谓）的测量才能称之为合理的。所谓统计控制状态就是一种随机状态，即处于重复性条件统计控制状态就是一种随机状态，即处于重复性条件下或重现性条件下的测量状态。下或重现性条件下的测量状态。2“分散性”Dispersion指测量结果的分散性，即为一个量值区间，可以是某一个概率包含可能得到的测量结果。（二）不确定度分类 A类标准不确定度（UA）标准不确定度 B类标准不确定度（UB）合成标准不确定度（UC）不确定度 U（K2）测 扩展不确定度 U（K3）量

15、 U95 不 U99确 定 A类相对标准不确定度（UArel）度 相对标准不确定度 B类相对标准不确定度（UBre）合成相对标准不确定度（UCrel）相对不确定度 Urel（K2）Urel（K3）相对扩展不确定度 Urel 95 Urel 99 注注:(1)标准不确定度：标准不确定度：用标准偏差给出的不确定度。用标准偏差给出的不确定度。(2)A 类标准不确定度：类标准不确定度：用统计方法评定出的不确定用统计方法评定出的不确定度。其评定方法称为度。其评定方法称为A类评定。类评定。(3)B类标准不确定度：类标准不确定度：用非统计方法评定出的不确定用非统计方法评定出的不确定度。其评定方法称为度。其评

16、定方法称为B类评定。类评定。(4)扩展不确定度：扩展不确定度：确定测量结果区间的量，合理赋确定测量结果区间的量，合理赋予被测量之值分布在指定概率内含于此区间。予被测量之值分布在指定概率内含于此区间。(5）相对不确定度相对不确定度：不确定度除以被测量之值。：不确定度除以被测量之值。(6)合成不确定度：当测量结果是由若干个其他量的值求当测量结果是由若干个其他量的值求得时，按其他各量的方差和协方差算得的标准不确定度。得时，按其他各量的方差和协方差算得的标准不确定度。即：当测量结果的标准不确定度由若干标准不确定度分量即：当测量结果的标准不确定度由若干标准不确定度分量构成时，按方和根（必要时加协方差）得

17、到的标准不确定构成时，按方和根（必要时加协方差）得到的标准不确定度。其计算公式为：度。其计算公式为：其中，其中，c ci i为灵敏度，为灵敏度，(xi)为由xi不确定度引起的不确定度引起的y y的的不确定度。不确定度。（三）包含因子：为获得扩展不确定度，而对（三）包含因子：为获得扩展不确定度，而对合成标准不确定度所乘的数字因子。包含因子合成标准不确定度所乘的数字因子。包含因子一般以一般以k表示，大多数情况下，推荐表示，大多数情况下，推荐k为为2。Uk c（k2或或3）三三.误差和不确定度误差和不确定度 区分误差和不确定度很重要，因为误差定义区分误差和不确定度很重要，因为误差定义为：被测量的单位

18、结果和真值之差。由于真值为：被测量的单位结果和真值之差。由于真值往往不知道，故误差是一个理想的概念，不可往往不知道，故误差是一个理想的概念，不可能被确切地知道。但不确定度是可以一个区间能被确切地知道。但不确定度是可以一个区间的形式表示，如果是为一个分析过程和所规定的形式表示，如果是为一个分析过程和所规定样品类型做评估时，可适用于其所描述的所有样品类型做评估时，可适用于其所描述的所有测量值。因此，测量误差与测量不确定度无论测量值。因此，测量误差与测量不确定度无论从定义、评定方法、合成方法、表达形式、分从定义、评定方法、合成方法、表达形式、分量的分类等方面均有区别。下表为测量误差与量的分类等方面均

19、有区别。下表为测量误差与不确定度的对比表。不确定度的对比表。误差和不确定度的对比表误差误差不确定度不确定度量的定义量的定义测量结果减真值测量结果减真值测量结果的分散性、分布区间的半宽。测量结果的分散性、分布区间的半宽。与测量结果与测量结果的关系的关系针对给定测量结果不同结针对给定测量结果不同结果误差不同果误差不同合理赋予被测量之值均有相同不确定度。合理赋予被测量之值均有相同不确定度。不同测量结果，不确定度可以相同。不同测量结果，不确定度可以相同。与测量条件与测量条件的关系的关系与测量条件、方法、程序与测量条件、方法、程序无关，只要测量结果不变，无关，只要测量结果不变，误差也不变。误差也不变。条

20、件、方法、程序改变时，测量不确定条件、方法、程序改变时，测量不确定度必定改变而不论测量结果如何。度必定改变而不论测量结果如何。表达形式表达形式差值，有一个符号：正或差值，有一个符号：正或负负标准偏差、标准偏差的几倍、置信区间标准偏差、标准偏差的几倍、置信区间的半宽，恒为正值的半宽，恒为正值分量的划分分量的划分按出现于测量结果中的规按出现于测量结果中的规律分为随机误差与系统误律分为随机误差与系统误差。差。按评定的方法划分为按评定的方法划分为A A类和类和B B类。类。两类不确定度分量无本质区别。两类不确定度分量无本质区别。分量的合成分量的合成代数和代数和方和根，必要时引入协方差方和根，必要时引入

21、协方差置信概率置信概率不存在不存在一般，如需要，可以给出。一般，如需要，可以给出。极限值极限值一般存在一般存在从分布理论上说，一般不存在从分布理论上说，一般不存在与分布的关系与分布的关系无无一般有关一般有关按不确定度的定义，对被测量进行一次测量所得按不确定度的定义，对被测量进行一次测量所得结果是否也有不确定度？结果是否也有不确定度？一次测量所得结果是有不确定度的，虽然，一次测量所得结果是有不确定度的，虽然，根据一次结果本身是看不出其分散性的根据一次结果本身是看不出其分散性的,但是但是,在在给定条件下多次重复的结果可以评定如何一次结给定条件下多次重复的结果可以评定如何一次结果的分散性果的分散性,

22、它适用于如何一个结果它适用于如何一个结果.测量不确定度是否就是测量结果的误差限测量不确定度是否就是测量结果的误差限?由于不确定度给出的是被测量的测量结果可由于不确定度给出的是被测量的测量结果可以出现的区间以出现的区间,可能存在于各个测量结果中的不同可能存在于各个测量结果中的不同误差构成了这个分散区间。因此，过去曾把测量误差构成了这个分散区间。因此，过去曾把测量不确定度定义为：由测量结果给出的被测量的估不确定度定义为：由测量结果给出的被测量的估计值中可能误差的度量。计值中可能误差的度量。测量不确定度是否是被测量真值所处范围的测量不确定度是否是被测量真值所处范围的评定？评定？由于测量结果是被测量真

23、值与该测量结果的误由于测量结果是被测量真值与该测量结果的误差之代数和，因而，测量不确定度实际上表明了真差之代数和，因而，测量不确定度实际上表明了真值可能出现的区间。值可能出现的区间。1984年对不确定度的定义就是：年对不确定度的定义就是：表征被测量值所处的量值范围的评定。表征被测量值所处的量值范围的评定。四.测量不确定度的评估过程 不确定度的评估在原理上很简单，一般分以下四个步骤：（一）、规定被测量：要清楚地写明需要测量什么？包括被测量和被测量所依赖的输入量的关系 （二）、识别不确定度的来源：要列出不确定度可能来要列出不确定度可能来源的完整清单。典型的不确定度来源包括：取样、存储条源的完整清单

24、典型的不确定度来源包括：取样、存储条件、仪器、试剂、化学反应定量关系、测量条件、样品基件、仪器、试剂、化学反应定量关系、测量条件、样品基质、计算影响、空白修正、操作人员的影响及随机影响等。质、计算影响、空白修正、操作人员的影响及随机影响等。（三）、不确定度分量的量化：测量或估计的每一个潜（三）、不确定度分量的量化：测量或估计的每一个潜在的不确定度分量应以标准偏差的形式表示，并根据方在的不确定度分量应以标准偏差的形式表示，并根据方和根的规则进行合成，以得到合成标准不确定度，然后和根的规则进行合成，以得到合成标准不确定度，然后依据概率使用适当的包含因子给出扩展不确定度。下图依据概率使用适当的包含

25、因子给出扩展不确定度。下图表示测量不确定度的评估过程。表示测量不确定度的评估过程。第二步 第三步 不确定度评估过程 开始规定被测量识别不确定度来源将现有数据的不确定度来源分组以简化评估第一步量化分组分量量化其他分量将分量转换为标准偏差计算合成标准不确定度审定,如必要,重新评估较大的分量计算扩展不确定度结束五、不确定度评估在临床检验中的应用五、不确定度评估在临床检验中的应用 临床检验是分析领域中复杂程度最高，影响测量因临床检验是分析领域中复杂程度最高，影响测量因临床检验是分析领域中复杂程度最高，影响测量因临床检验是分析领域中复杂程度最高，影响测量因素最多的一种测量。而且同一种测量项目其方法学不统

26、素最多的一种测量。而且同一种测量项目其方法学不统素最多的一种测量。而且同一种测量项目其方法学不统素最多的一种测量。而且同一种测量项目其方法学不统一，测量仪器种类繁多，测量所用的试剂盒又五花八门，一，测量仪器种类繁多，测量所用的试剂盒又五花八门，一，测量仪器种类繁多，测量所用的试剂盒又五花八门，一，测量仪器种类繁多，测量所用的试剂盒又五花八门，又无统又无统又无统又无统一的标准品，这给在临床检验中进行不确定度的一的标准品，这给在临床检验中进行不确定度的评估带来极大的困难。但是多年来在临床检验中开展的评估带来极大的困难。但是多年来在临床检验中开展的实验室室内质控工作给不确定度的评估带来很大的方便。实

27、验室室内质控工作给不确定度的评估带来很大的方便。因为根据不确定度的定义，不确定度是指在统计控制状因为根据不确定度的定义，不确定度是指在统计控制状态下赋予被测量之值的分散性，而室内质控工作要达到态下赋予被测量之值的分散性，而室内质控工作要达到的目的恰恰是要使整个的目的恰恰是要使整个临床标本的测量工作处于统计控制的状态下，因而室内质控所得出的分散性就可以代表临床标本在统计控制状态下的分散性。由于室内质控品的测量工作是每天都做，有的还做二个以上水平，有的一天中还做几次，因而从获得的大量测量数据计算出的标准差（SD）和变异系数（CV）可以真实、可靠地反映测量数据的分散性，完全可以用于该项目的测量不确定

28、度的评估。采用此方法评估不确定度的方法为：标准不确定度即为室内质控品测量所得出的标准差（SD），即：ASD 相对标准不确定度即为室内质控品测量所得出的变异系数（CV），即Arel CV 扩展不确定度，当包含因子k取2时，为：U2SD 相对扩展不确定度，当包含因子k取2时，为：Urel2CV%此此种种评评估估方方法法有有一一定定的的局局限限性性。首首先先是是它它只只能能适适用用于于能能开开展展室室内内质质控控的的定定量量测测定定方方法法，不不适适用用于于那那些些手手工工的的、形形态态学学的的以以及及定定性性检检验验的的方方法法。由由于于质质控控品品的的基基质质与与临临床床标标本本的的基基质质不不

29、同同，因因而而基基质质效效应应对对测测量量结结果果分分散散性性的的影影响响就就不不一一样样，会会对对不不确确定定度度的的评评估估产产生生一一定定的的影影响响。另另外外质质控控品品的的瓶瓶间间差差也也会会对对不不确确定定度度的的评评估估产产生生影影响响。尽尽管管如如此此，这这种种评评估估方方法法仍仍然然是是在在临临床床检检验验中中对对不不确确定定度度评评估估的的最最佳佳方方法法。当当然然，在在进进行行室室内内质质控控工工作作时时必必须须严严格格遵遵循循，否否则则所所得得出出的的结结果果不不能能真真实实反反映映测测量量结结果果分分散散性性。表表2是是某某医医院院5个个检检验验项项目目的的室室内内质

30、质控控数数据据及及其其不不确确定定度度评估的结果。评估的结果。表表2 测量不确定度的评估表测量不确定度的评估表 检验检验 项目项目BUN BUN GLU GLU TPTPALTALTCHO CHO 平均值平均值 5.95 5.95 5.22.5.22.66.5066.5065.3065.304.384.38标准差（标准差（SDSD）0.780.780.220.223.653.657.507.500.290.29变异系数（变异系数（CVCV）13.0313.034.284.285.495.4911.4911.496.516.51标准不确定度（标准不确定度（A A）0.780.780.220.22

31、3.653.657.507.500.290.29相对标准不确定度相对标准不确定度（ArelArel ）13.0313.034.284.285.495.4911.4911.496.516.51扩展不确定度（扩展不确定度（k=2k=2）1.561.560.440.447.307.3015.0015.000.580.58相对扩展不确定度相对扩展不确定度（k=2k=2）（）（）26.0626.068.568.5610.9810.9822.9822.9813.0213.02参考文献参考文献1.化学分析中不确定度的评估指南化学分析中不确定度的评估指南中国实验室国中国实验室国家认可委员会编。中国计量出版社家认可委员会编。中国计量出版社2002年年12月第一版月第一版2。测量不确定度表达百问测量不确定度表达百问李慎安编著，中国计量李慎安编著，中国计量出版社出版社2001年年2月第一版月第一版3。商品检验不确定度评定释例商品检验不确定度评定释例李慎安主编，中国李慎安主编，中国计量出版社计量出版社2002年年11月第一版月第一版谢谢谢谢