-
测量精密度评价
南通大学附属医院
景蓉蓉
精密度性能是检测系统的基本
分析性能之一，它也是其他方法学评价的基
础，如果精密度差，其他性能评价实验则无法
进行。对临床实验室而言，一般样
本只作单次测量便发出报告，
这种情况下精密度性能更是至关重要。
国家
《医疗
机构临床实验室管理办法》
也要求临床实验室能够开展精密度的方法学评价；
对
参考实验室而言，
精密度是测量不确
定度评定的一个重要分量。
因此，
有必要了
解和掌握测量精密度评价的相关知识。
一、有关术语和定义
1.
测量精密度
测量精密度（
measurement
precision
）简称精密度，指在规定条件下，对同
一
或类似被测对象重复测量所得示值或被测量的值间的一致程度。
精密度是个抽象概念，
只能将精密度
描述为“高”或“低”，
其反义概念
“不
精密度”可用数量形式表示，如极差（
R
）、标准差（
s
）、方差（
s
2<
/p>
）或变异系
数（
CV
）。
所谓“规定条件”可以是重复性条件、期间精密度条
件或复现性条件，相对
应的精密度为重复性、期间精密度和复现性。
2.
测量重复性
测量重复性（
measurement repeatabil
ity
）简称重复性，指在重复性测量条件
下的精密度。
重复性测量条件指相同测量程序、
相同操作者、
相同测量系统、
相同操作条
件和相同地点，在短时间内对同一被测对象重复测量的一组测量条件。
日常工作中将“一批”内的测量条件视为“短时间内”，
因此重复性又常称
为批内精密度。
3.
期间测量精密度
期间测量精密度（
intermediate
measurement precision
）简称期间精密度，指
< br>一段时期内在期间精密度条件下的精密度，
类似于日常工作中常说的“批间精密<
/p>
度”。
期间
精密度条件指相同测量程序、
相同地点，
在一个长时期内重复测
量同一
被测对象的一组测量条件。
在这一段时间内可以对仪器进
行重新校准或更换操作
者等。
4.
测量复现性
测量复现性（
measurement reproducib
ility
）简称复现性，指在复现性测量条
件下的精密度。<
/p>
复现性测量条件又称复现性条件，<
/p>
指不同地点、
不同操作者、
不同测量系统
，
对同一被测对象重复测量的一组测量条件。
在对精密度进行评价前应制定详细实验方案，
哪些实验因素固定不变
、
哪些
实验因素需要变化及怎么变，
都
应明确规定，
对实验条件如仪器、
试剂的要求也
应明确规定。
二、精密度评价的方法
1.
标准差和变异系数的计算
首先进行实
验设计，
实验中所用的被测量标本，
其适宜浓度一般与厂家声明
的浓度水平或医学决定水平相关，通常选择低、中、高三个水平的标本。对批内
或日内的精密度进行评价，
一般在一批内或一天内重复测量
20~30
次；
对批间或
日
间的精密度进行评价，
一般进行
20~30
批次测量或
20~30
日测量
（每
日进行一
次测量）
，直接计算
s
和
CV
即可获得精密度评价数据。如果连续测
定数天、一
天内（或一批内）重复测定数次，可同时计算批内精密度和批间精密度。有学
者
将批内和批间精密度的总和称为实验室的总精密度，或简称为室内精密度。
s
和
CV
的计算公式如下
：
s
?
?<
/p>
(
x
?
x
)
i
2
n
?
1
s
?
100%
x
CV
?
其中：
s
为标准差；
x
为标本均数；
n
为独立检测标本的次数；
x
i
为标本中各
变量值，即每次测量结果。
<
/p>
举例：某实验室用速率法对乳酸脱氢酶（
LDH
< br>）连续测定
15
天，分析结果
如
表
1
所示。
表
1
连续
15
天的测量结果
测量天数
1
2
3
4
5
6
7
8
测量结果（
U/L
）
139.0
139.1
140.6
141.1
139.3
140.9
140.9
141.0
测量天数
9
10
11
12
13
14
15
测量结果（
U/L
< br>）
142.1
139.3
140.3
141.6
140.0
142.1
142.8
计算得
x
为
140.67
U/L
，则不精密度为：
(
139
?
140
.
67
)
2
?
(
139
.
1
?
140
.
67
)
2
?
...
?
(
142
.
8
?
140
.
67
)
2
s
?
?
1
.
18
（
U/L
）
15
?
1
CV
?
2.
单因素方差分析
1.18
?
100%
?
0.84%
140.67
C51-A
文件采用单因素方差分析进行精密度的评价，
方差分析尤其适用于同
时分析批内和批间的不精密度。
举例：某实
验室用同一种分析方法对
LDH
连续测定
5
天，每天重复测量
3
次，测量及分
析结果如表
2
和表
3
< br>所示。
表
2
单因素方差分析评价精密度试验数据汇总表（单位：
U/L
）
测量次数
第
1
天
1
2
3
139.9
141.3
141.5
i
第
2
天
140.3
140.3
140.6
421.2
第
3
天
141.2
141.5
141.3
424.0
第
4
天
140.5
140.1
140.6
421.2
第
5
天
合计
139.2
139.0
139.1
417.3
?
x
j
701.1
702.2
703.1
2106.4
295804.9
?
x
?
x
i
2
422.7
59560.0
59136.5
59925.4
59136.6
58046.5
表
3
单因素方差分析结果
差异源
批间
批内
总计
SS
8.5
1.7
df
4
MS
F
P-value
0.001
2.125
12.5
10
0.170
10.2
14
< br>C
?
(
?
x
)
2
N
(
2106
.
4
)
2
?
?
29
5794
.
7
15
SS
总
?
?
x
2
?
C
＝
295804
.
9
?
295794
.
7
?
10
.
2
2
2
2
2
（
x
i
）
（
422
.
7
）
（
42
1
.
2
）
（<
/p>
417
.
3
）<
/p>
?
SS
批间
＝<
/p>
?
－
C
＝
?
?
...
?
295794
.
7
?
8
.
5
n
i
3
3
3
SS
批内
＝
?
s
i
（
n
i
?
1
< br>）
＝
SS
总
?
SS
批间
＝
10
.
2
?
8
.
5
?
1
.
7
2
MS=SS
/
df
s
批间
?
MS
批间
?
MS
批内
n
i
?
2
.
125
?
0
.
170
?
0
.
807
（
U/L
）
3
s
批内
?
MS
批内
?
0
.
170
?
0
.
412
（
U/L
）
2
2
s
总
?
s
批内
?
s<
/p>
批间
?
0
.
412
2
?
0
.
807
2
?
0
.
821
（
U/L
）
其中：
N
为各组测量次数总和；
n
i
为每天测量次数；
SS
为离均差平方和；
MS
为平均方差（均方）
；
df
为自由度；
s
批内
批内不精密度；
s
批间
为批间不精密度，
s
总
为室内不精密度。
3.
根
据
CLSI
的
EP
文件进行评价
为了使精密度评价方法趋于规范，在实际工
作中更易于操作，
CLSI
制定了
有关
精密度评价指南，
如
2004
年出版的
EP5-A2
《定量测量方法的精密度性能评
< br>价》和
2005
年出版的
EP1
5-A2
《用户对精密度和正确度性能的验证试验》以及
200
2
年出版的
EP10-A3
《临床实验
室定量检测方法的初步评价》
。
EP5-A2
< br>主要
用于确认测量程序的精密度性能，当然也可用来验证厂家声明的精密度性能，
EP15-A2
仅用来验证实验室的精密度与厂家声明的是否一
致。
EP5-A2
是目前评
价测量方法
精密度最全面和最具统计学效能的方法，
可同时评价批内精密度、
批
间精密度和总精密度，
但实验过程繁琐，
< br>统计方法复杂，
在许多情况下实用性不
强。
EP15-A2
方案实验过程简单，可在不同规模的实验室应用，
既适用于仅用床
旁检测（
POCT
）的诊所，又适用于拥有大型仪器设备的大学附属医院临床实验
室，而且其提供
的统计学计算方法简便，所得结论也足够严密。
EP15-A2
方案只
需用
5
天数据即可进行精密度验
证，
易被大多数实验室所接受。
EP10-A3
方案描
述了一个同时进行线性、偏移、漂移、样本携带污染和精密度的初步评价
程序。
该指南最初应用于评价自动分析仪的性能，
但也适用于试
剂盒、
手工操作程序货
其他的体外诊断仪器的评价。
三、结果判断
1.
与厂家声明的批内不精密度和室内不精密度比较
如果根据实验数据得到的不精密度小于厂家声明的不精密度，
则表明厂家声<
/p>
明的不精密度通过验证。
在
EP5-A2
和
EP15-A2
评价方案中都论及由
实验数据所
得到的不精密度与厂家声明的不精密度不符时，如何应用统计学方法进行判别
。
2.
与
CLIA
’
88
推荐的允许总误差（<
/p>
TEa
）比较
将计算得到的标准差或变异系数与
CLIA
’
< br>88
规定的
TEa
进行比较，判
断其
不精密度是否可接受。
（
1
）批内精密度
CV
或标准差应小于或等于
TEa
的
1/4
。
（
2
）批间精密度
CV
或标准差应小于或等于
TEa
的
1/3
。
3.
根据美国
ASTMCS94
制定的
TPI
（测试
性能指标）评价。
TPI
r
=
Lad/s
r
s
r
=r/2.8
< br>其中
Lad
为实验室测试方法的标准差；
s
r
测试方法的标准差；
r<
/p>
测试方法的
重复性限。
TPI
r
≤
1.33
符合要求；
TPI
r
>
1
.33TPI
R
=
Lad/s
R
s
R
=R/2.8
，
R
测试方
法的
复限性限。
4.
与国家标准比较
最新版的中华人民共和国卫生行业标准
WS/T
403-2012
规定了临床生物化
学检验常规项目
分析质量标准，并于
2013
年
8
月
1
日实施。实验室测量方法的
CV
应小于推荐
CV
。<
/p>
5.
实验室自定标准
一些实验室根据自身
的技术水平制定出适合自己的精密度要求，
也有部分省
临床检验
中心根据本省的技术发展水平和经验自定
CV
标准，
各省临检中心或各
实验室自订的精密度要求应高于国家要求。
EP10-A3
方案按此标准进行评价。
四、
EP15-A2
评价方案
< br>
1.
实验步骤
（
1
）每天分析
1
个批次、
2
个浓度，每个浓度重复测量
3
次，连续测量
5
天
；
（
2
）每
天进行常规的质量控制工作；
（
3<
/p>
）如果某一批测量结果因为质量控制失败或操作困难而被拒绝，在找到
原因并纠正后重新进行一批测量；
（
4
）一般不在实验进行过程中校准检测系统，除非厂家说明其精密度数据
来自各个校准时间段；
（
5
）记录实验数据。
2.
计算批内不精密度
s
r
?
??
(
< br>x
d
?
1
i
?
1
D
n
di
?
x
d<
/p>
)
2
D
(
n
?
1)
其中：
s
r
为批内精密
度；
D
为总天数或总批数（实验规定为
5
天）
；
n
为
每批
重复测量次数
（实验规定为
3
次）
；
x
di
为每批每次的结果；
x
d
< br>为一批中所有结果
的均值。
3.
计算室内不精密度
室内不精密度（
within-laboratory
imprecision
）
，代号为
s
l
，实际上是实验室
的总不精密度，
是批内不精密度和批间不精密度的总和，
先按下
式算出批间不精
密度
s
b
：
2
s
< br>b
?
?
(
x
d
?
1
D
d
?
x
)
2
D
?
1
其中：
x
d
为某批所有结果的均值；
x
为所有结果的均值。
计算室内不精密度：
s
l
?
n
< br>?
1
2
2
?
s
r
?
s
b
n
其中：
s
l
为室内不精密度；
n
为每批重复测量次数（实验室规定为
3
次）
。
4.
实验的批内精密度与厂家声明的批内精密度比较
将由实验数据计算得到的批内不精密度与厂家声明的批内不精密度进行比
较，
验证厂家试剂在本实验室的性能是否能达到所声明的批内不精密度。
厂家声
明的批内不精密度用
CV
r
表示，按下述公式转换为厂家声称的标准差：
?
?
CV
r
< br>?
x
如果实验室获得的批内标
准差（
s
r
）小于厂家声明的标准差（
?
）
，则该方
法可以在临床应用。
如果实验室获得的批内标准差大于厂家声
明的，
则需进行统计学检验，
判断
差异
有无统计学意义。
判断是否有统计学意义的过程如下：
（
1
）计算批内精密度的自由度（
ν<
/p>
）
ν=D·
（
n
-1
）<
/p>
，其中：
D
为总天数（实
验规定为
5
天）
；
n
为每批重复测量次数（实验规定为
3
次）
。
（
2
）
确定
?
2
分布值
（
C
）
?
2
分布值
C
与自由度
ν
和测试的浓度个数有关，
可查
C
值表（表
4
）
< br>，也可通过计算机程序获得。对于推荐的
5
天实验、每批
重
复测量
3
次的自由度为
10
，在使用
2
个水平浓度
时
C
值为
20.48
< br>。
表
4
?
2
分布值表
浓度个数
自由度
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
9.35
3
4
10.24
10.86
11.14
12.09
12.76
12.83
13.84
14.54
14.45
15.51
16.24
16.01
17.12
17.88
17.53
18.68
19.48
19.02
20.21
21.03
20.48
21.71
22.56
21.92
23.18
24.06
23.34
24.63
25.53
24.74
26.06
26.98
26.12
27.48
28.42
27.49
28.88
29.84
28.85
30.27
31.25
17
18
19
20
21
22
23
24
25
30.19
31.64
32.64
31.53
33.01
34.03
32.85
34.36
35.40
34.17
35.70
36.76
35.48
37.04
38.11
36.78
38.37
39.46
38.08
39.68
40.79
39.36
41.00
42.12
40.65
42.30
43.35
（
3
）计算验证值
?
r
?
C
< br>?
（
4
）批内精密度与验证值比
较
如果
s
r
小于验证值，
s
r
与厂家声明的批内
精密度差异不显著，
< br>无统计学意义；
如果
s
r
大于验证值，
应联系厂家请求技术支
持。
5.
实验的室内精密度与厂家声明的室内精密度比较
厂家声明的室内不精密度用
CV
ι
< br>表示，可按下述公式转换为厂家的标准差：
?
l
?
CV
l
?
x
如果实验数据计算
得到的室内标准差小于厂家声明的，
则表明该方法可以在
临床应
用。
如果实验数据计算得到的室内标准差大于厂家声明的，则
需进行统计学检
验，判断差异有无统计学意义。
2
2
[(
n
?
1)
?
s
< br>r
2
?
(
n
?
s
b
)
]
（
1
）计算室内精密度的自由度（<
/p>
T
）
T
?
2
2
2
n
?
1
4
n
?
(
s
b
)
< br>(
)
?
s
r
?
(
)
D
D
?
1
（
2
）确定
?
2
分布值（
C
）
根据自由度
T
和测试浓度个数查
C
值表。
（
3
）计算验证值
?
l
?
C
T
（
4
）室内精密度与验证值比较
如果
s
ι<
/p>
小于验证值，表明
s
ι
< br>与厂家声明的
批内精密度差异不显著，
无统计学意义；<
/p>
如果
s
ι
大于验
证值，
应联系厂家请求技
术支持。
<
/p>
五、
EP15-A2
评价方案应用举例<
/p>
某厂家提供的血糖测定试剂，试剂批号为
MK243
，试剂说明书上标称的
?
r
为
1.0 mg/dL
、
?
1
为
2.0 mg/d
L
，
按照
EP15-A2
方案进行实验设计，
用浓度为
140
mg/dL
的混合血清进行测定，连续测定
5
天，每个浓度重复测量
3
次，实验结果
及数据处理见表
5
。
表
5
已完
成实验数据表（
mg/dL
）
日期
重复
1
（
x
1
）
重复
2
（
x
2
）
重复
3
（
x
3
）
第
1
批
第
2
批
第
3
批
第
4
批
第
5
批
2
-
20
140
140
140
420
2
-
21
138
139
138
415
2
-
22
143
144
144
431
2
-
23
143
143
142
428
2
-
24
142
143
141
426
?
x
i
?
1
3
i<
/p>
?
x
1
?
x
2
?
x
3
3
x
d
?
?
x
i
?
1
140.00
0
0
0
0
0
0
0
138.33
143.67
142.67
142.00
i
3
< br>(
x
1
-
x
d
)
(
x
1
-<
/p>
x
d
)
2
x
2
-
x
d
(
x
2
-<
/p>
x
d
)
2
x
3
-
x
d
(
x
3
-<
/p>
x
d
)
2
-0.33
0.1089
0.67
0.4489
-0.33
0.1089
0.6667
-0.67
0.4489
0.33
0.1089
0.33
0.1089
0.6667
0.33
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