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定量测量程序线性评估指南

期刊:Clinical and Laboratory Standards Institute

文档类型判断: 该文档属于类型c。它并非一篇报告单一原始研究的科学论文,而是一份由临床和实验室标准协会(CLSI)发布的标准指南文件,具体是CLSI指南EP06的第二版。


CLSI EP06 定量测量程序线性评估指南(第二版)摘要报告

概述

本报告所基于的文档是临床和实验室标准协会(Clinical and Laboratory Standards Institute, CLSI)发布的指南文件《EP06 – Evaluation of Linearity of Quantitative Measurement Procedures》的第二版。该版本发布于2020年11月,取代了2003年发布的EP06-A版。CLSI是一个非营利性会员制组织,旨在通过制定和实施全球适用的医学实验室标准和指南,汇集全球实验室界的专业力量,以促进实验室医学的卓越发展。该指南的开发遵循严格的共识流程,汇集了来自诊断设备制造商、监管机构(如美国FDA)、临床实验室、学术机构等众多利益相关方的专家意见。

文件性质与目的

EP06指南是一份方法学评价文件,为核心目的提供详细、标准化的操作框架:评估定量测量程序的线性(linearity)。它并非报告一项新发现的研究,而是为实验室和体外诊断(IVD)制造商提供一套公认的、经过验证的实践规范。其主要目标受众包括: 1. 制造商(制造商/开发者):用于验证(validate) 其开发的测量程序在整个声称的线性区间内的性能,以支持监管申报和产品说明书中的性能声明。 2. 终端用户(临床实验室):用于验证(verify) 已安装的测量系统是否在制造商声称的线性区间内正常运行,通常作为实验室质量保证的一部分。 3. 监管机构:作为评估制造商数据和实验室性能的参考标准。

该指南的全球应用性旨在确保不同实验室和制造商对线性评估采用一致的方法、设计和分析标准,从而提高医学检测结果的可靠性、可比性和全球互认性。

核心概念与背景

指南在“前沿”和第一章“引言”中清晰地定义了关键概念: * 线性(Linearity):在给定区间内,测量程序提供的平均结果(即排除不精密度的影响后)与样品中被测物(measurand)的真实量值成比例的能力。这意味着测量结果与真实值之间只差一个恒定的乘数因子(k > 0):测量值 ≈ k * 真实值。 * 线性区间(Linearity Interval):测量结果充分符合拟合直线的浓度区间。 * 与校准的关系:线性关注的是报告浓度与真实浓度之间的比例关系,而校准线性(calibration linearity) 关注的是仪器响应信号与校准品浓度之间的函数模型(如直线、曲线拟合)。两者不应混淆。即使校准函数是曲线,只要通过校准能将信号准确转换为浓度,测量程序本身也可以是线性的。 * 重要性:线性测量程序对于临床实践至关重要。它使得测量结果可以进行有意义的加减和比例比较。例如,在患者监测中,如果某物质浓度真实值翻倍,线性程序测得的结果也应在允许误差范围内大致翻倍。这为疾病诊断、疗效评估和病情监测提供了可靠的定量基础。

方法框架与核心内容

指南的主体内容围绕两大核心任务展开:验证验证。其结构化的方法流程包括目标设定、研究设计、样本制备、测试、数据分析和结果判读。

1. 总体考虑因素(第2章) 在开始具体研究前,指南强调了几个关键考虑因素: * 线性研究的两种基本设计: * 研究设计A(推荐):通过将高浓度样本(Sample High)与被测物空白样本(Sample Blank,浓度为零)混合/稀释来制备一系列中间浓度样本。这种方法可以直接验证比例关系(直线过原点)。 * 研究设计B(备选):当无法获得合适的空白基质时,可通过混合高浓度样本低浓度样本(Sample Low,浓度非零)来制备系列样本。这种方法需要更多信息(如高、低样本的真实浓度或浓度比)才能严格证明线性。 * 建立研究目标:确定允许线性偏差(Allowable Deviation from Linearity, ADL)。ADL是判断线性是否可接受的关键标准,应基于被测物的医学要求(medical requirements) 来设定。例如,可以设定为固定单位(如 mmol/L)或百分比形式。这个目标决定了数据分析和结论判读的尺度。 * 线性区间与分析测量区间的关系:线性区间必须包含分析测量区间(Analytical Measuring Interval),后者是指程序无需样品前处理即可测量且精密度、线性和正确度均满足要求的浓度范围。

2. 线性区间的验证(第3章 – 制造商适用) 验证旨在首次建立并声明一个线性区间,通常要求更严谨和全面。 * 样本组(Panel)准备:建议使用至少9个浓度水平的样本,这些浓度应能适当覆盖待声明的区间,包括上下限附近。样本可以通过精密稀释或混合方案(附录提供了多种方案,如体积混合、重量混合、等比稀释等)制备。关键在于确保中间样本的相对浓度(Relative Concentration, RC) 准确已知。 * 研究设计:详细说明了设计A和设计B的具体实施方案、优缺点和适用场景。强调了视觉化检查数据(如绘制测量值对RC的散点图)的重要性。 * 测试与重复次数:每个浓度水平的样本需要进行多次重复测量。重复次数取决于测量程序在该浓度范围内的不精密度。不精密度越高,所需重复次数越多,以确保有足够的统计功效检测出临床相关的非线性。附录D提供了关于确定重复次数的指导。 * 数据分析(核心方法): * 拟合模型:对于设计A,强制要求拟合一条通过原点的直线(截距为零)。对于设计B,拟合一条带有截距的直线。 * 加权回归:强烈推荐使用加权最小二乘回归(Weighted Least Squares Regression, WLS) 而非普通最小二乘回归(OLS)。因为测量程序的精密度(标准差)通常随浓度变化。WLS通过为每个数据点分配权重(通常是其测量值方差的倒数),给予精密度更高的数据点更大的影响力,从而得到更稳健的回归估计,并降低因随机误差而错误判定“非线性”的风险。如果缺乏精确度的详细数据,指南也提供了估算权重的实用方法。 * 偏差计算与评估:对于每个浓度水平的样本,计算其测量均值与回归直线预测值之间的偏差(δ)。这是评估线性的核心指标。 * 临床可接受性判读:将每个浓度点的计算偏差(δ)与该浓度预设的允许线性偏差(ADL) 进行比较。线性可接受的关键判据是:所有测试浓度点的偏差(δ)均在ADL限值之内。指南摒弃了早期版本(EP06-A)中依赖复杂的多项式拟合比较的“全局通过/失败”统计检验,因为那种方法可能掩盖了在特定临床重要浓度点上的不可接受偏差。新方法更直观、更具临床相关性,能明确指出非线性发生的具体位置和程度。 * 性能声明:基于验证结果,制造商应明确声明其线性区间 [LLLI, ULLI],并提供支持该声明的数据摘要。

3. 线性区间的验证(第4章 – 终端用户适用) 验证的目的是确认已安装系统的性能符合制造商的声明,通常可以在一个较短的浓度段内进行。 * 简化设计:可使用较少的样本(例如5或6个浓度水平,每个水平做双份测量)。样本浓度应跨越制造商声称的线性区间的一个重要部分,但可能无需覆盖整个区间,特别是接近定量下限(LLOQ)和定量上限(ULOQ)的区域。 * 样本来源:通常使用商业化的线性验证品或按照指南原则自制的样本。 * 数据分析:基本流程与验证类似,包括拟合加权回归线、计算各点偏差。重点在于检查这些偏差是否在制造商声明的性能规格或实验室自定的可接受标准(通常基于临床允许总误差[ATE]的一部分)之内。 * 数据分析的备选方案:对于验证,如果数据质量良好且精密度恒定,也可以使用普通最小二乘回归(OLS)。指南提供了详细的置信区间计算方法来帮助判断。

重要演变与亮点

与2003年的EP06-A版相比,第二版引入了重要的改进和亮点: 1. 回归统计方法的简化与改进:放弃了EP06-A中拟合和比较一阶(线性)、二阶(二次)和三阶(三次)多项式的复杂统计检验。回归到更直观的加权直线拟合。这降低了计算复杂性,并减少了因测量程序精密度极佳而误判失败(第一版EP06-P的问题)或因精密度差而漏检非线性(EP06-A部分情况下的问题)的风险。 2. 强调临床可接受性判读:将评估重点从纯粹的统计学显著性转向临床相关性。核心问题是:“在每个浓度点上,观测到的偏差是否在医学上可接受?” 这使得指南的实用性更强,结果对临床医生和实验室工作者更有意义。 3. 明确区分“验证”与“验证”:用独立的章节分别阐述制造商建立性能声明(验证)和用户确认性能(验证)的不同要求、设计和严谨程度,使指南的适用性更清晰。 4. 设计灵活性提升:不再要求样本浓度必须等间距。鼓励根据校准点间隙或临床决策关键浓度,有策略地插入样本点以改善覆盖。 5. 实验设计的扩展讨论:对稀释方案、样本制备误差最小化等提供了更详细的指导。 6. 强大的附录支持:包含10个附录(A-J),提供了丰富的补充信息,包括线性概念的数学阐述、高低值混合设计的具体公式、多种面板制备方案、重复次数计算原理、加权与普通回归的详细对比、逐步计算工作表、以及多个涵盖不同场景(如双份测量、多组样本、使用赋值样本)的完整计算示例。这些附录极大地增强了指南作为实用工具书的价值。

价值与意义

CLSI EP06 (第二版) 指南的价值体现在多个层面: * 标准化与规范化:它为全球IVD行业和临床实验室提供了一个评估测量程序线性的金标准方法。遵循该指南可确保不同机构、不同时间、不同设备间线性评估结果的一致性和可比性。 * 提升检测质量与患者安全:通过确保定量检测程序在其声称的范围内具有良好的线性,直接保障了检测结果的准确性。这对于依赖精确数值变化进行诊断和治疗的疾病(如糖尿病、心脏病、癌症标志物监测等)至关重要。 * 支持监管合规:全球许多监管机构(如美国FDA)认可或参考CLSI标准。制造商使用EP06进行验证,有助于满足产品上市前的性能评估要求。实验室使用其进行验证,是满足实验室认可标准(如ISO 15189)中关于方法学验证/验证要求的重要部分。 * 促进科学决策:指南强调的基于临床目标设定ADL并依此判读结果的原则,推动了实验室质量管理从“符合统计”向“服务临床”的深刻转变。 * 教育价值:该文件不仅是一份操作规程,也是一份关于测量程序线性原理、实验设计、统计分析和临床解释的优秀教材。其详尽的解释和示例有助于培养实验室专业人员的批判性思维和科学评估能力。

结论

总而言之,CLSI EP06第二版《定量测量程序线性评估指南》是一份权威、全面且高度实用的标准文件。它系统性地阐述了线性评估的科学原理,提供了从研究设计、样本制备、数据采集到统计分析和结果解释的完整、可操作框架。其核心贡献在于将复杂的统计评估与临床需求紧密结合,并简化了分析方法,使其更稳健、更直观。对于从事体外诊断产品研发、质量控制、临床实验室检测以及相关监管工作的专业人员而言,本指南是不可或缺的重要参考文献和实践指南。它的广泛应用将有力推动全球医学实验室检测质量的提升和标准化进程。

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