核心干货分享：IVD产品如何进行校准品的量值溯源

Part 1：引言

IVD产品如何进行校准品的量值溯源，常常会是生产企业比较关注也是相对困惑较多的方面。在进行IVD产品的溯源时常常会参考相关的法规及国际标准，其中CLSI是相对较为公认的state of art的标准。

本篇文章将梳理CLSI EP32-RMetrological Traceability and Its Implementation; A Report 其中框架及核心干货的内容分享给大家，主要包含以下4个方面：

· 量值溯源定义（什么是量值溯源）

· 建立量值溯源过程概述

· 建立量值溯源的具体过程

· 量值溯源的报告/展示

接下来，小编将给您逐一进行详细解读。

Part 2：什么是量值溯源？

2.1量值溯源：

通过有规定不确定度的不间断的比较链使测量结果或测量标准的量值能够与规定的参考标准联系起来的自下而上的过程（下图示例）。

法规原文：

property of the result of a measurement or the value of a standard whereby it can be related to stated references, usually national or international standards, through an unbroken chain of comparisons all having stated uncertainties.

如图所示，量值传递是自下而上通过逐级检定而构成检定系统的过程，而量值溯源是一个自下而上通过不间断校准而构成溯源体系的过程，所以量值溯源在某种程度上其实就是量值传递过程的一个逆向可追溯过程。

根据定义可知, 实现量值溯源的两个要素： 

1.进行比较的规定的参考标准，通常是国家标准或国际标准；

2.比较过程（通过有规定了不确定度的不间断的比较链）。

注：

1）比较不确定性可以延伸到结果的不确定性；

2）比较过程通常就是一种分析方法；

3）溯源性建立过程并不是都能追溯到SI单位（国际单位制符号）。

2.2 相关重要定义

不确定度：又称为测量不确定度(uncertainty of measurement)，与测量结果相关，赋予被测量量值分散性的非负参数。

分析物（Analyte）：需要测量的化学实体/物质

待测物（Measurand）：需要测量的特定变量（包括根据特定条件测量的分析物）

示例：分析物VS 待测物（葡萄糖VS血浆中葡萄糖/尿液中葡萄糖）

Part 3：量值溯源建立过程概述

量值溯源过程需要考虑如下六要素，这些要素适用于量值传递的每个阶段，而量值则是通过比较从一种材料或过程传递到另一种材料或者过程。

六要素：

1）待测物详述、测量范围和所需的不确定度；

2）选择评估待测物的合适方法；

3）通过验证，证明所有显著的影响量都已在测量过程和指定条件中考虑；

4）识别每个输入量的相对重要性；

5）选择适当的参考物质或程序；

6）估计测量结果或或分配给一个参考物质值(e.g参考品、校准品)的不确定度。

Part 4：量值溯源建立过程

量值溯源建立过程主要是基于上述中关于量值溯源建立过程概述需要考虑的6要素进行的，所以量值溯源建立过程可以用如下流程图具体展示：

4.1 指定待测物和所需不确定度

4.1.1识别分析物

实验室医学测量需要注意分析物的化学形式和基质情况，这必须包括对被测量实体（分析物）的具体条件、报告测量结果的单位以及可能需要的任何特殊情况的描述。

示例：葡萄糖浓度通常用葡萄糖氧化酶/过氧化物酶的比色反应，基于溶液中d-葡萄糖的实际含量与溶液吸光度成比例的原理，结合分光光度计来测定（也就是通常所说的氧化酶光度法），样本通常是血清、血浆、尿液或脑脊液（脑脊液）。在这样的条件下，待测物葡萄糖就转化为血清、血浆、尿液或脑脊液中d-葡萄糖浓度（mmol/L）。

4.1.2 隐含测量条件

通常，隐含测量条件可能已包含在上述分析物描述。如没有，则需要采用特定方式描述测量条件，如pH、温度，或其他可能对测量结果产生影响的变量。

示例：在37度下血浆样本PH为7的电离（游离）的钙活性（mmol/L）

4.1.3 方法定义的待测物

当测量程序定义了待测物，待测物的概述通常是通过测量程序简述来进行的。

示例：国际临床化学家联合会（IFCC）已经建立了一个参考测量程序，其定义了人血清中丙氨酸氨基转移酶（ALT）的催化测量方法。该参考测量程序概述中包括孵育温度、缓冲液类型和强度底物浓度、辅酶浓度等属性。由于测量条件的重大差异对测量结果影响较大， 根据另一种测量方法原理对ALT这种“分析物”的分析不应被视为是对该实体的测量。

4.2 选择一种合适的比较方法

考虑到将参考物质的量值传递到测试样品（可能是另外一个不同测量程序的参考材料）的过程，其实就是参考物质和测试样品之间的比较，所以量值传递的具体需求情况将决定所使用的比较方法。

示例：当高纯度参考物质可用时，建立溯源性的适当方法是从该物质制备校准物质。在这种情况下， 用天平和校准的容积仪进行比较。那么该高纯度物质溯源性的建立就是基于物质的纯度和使用的校准设备来实现的。

4.3 验证

验证是指通过提供客观证据已确认满足了对特定的预期用途或应用的要求。验证一个量值传递的过程通常是通过证明整个传递过程中始终满足指定的要求来实现的。

注：前提是假设在整个溯源链过程中进行的所有比较都是有效的，这也是溯源性的原则。

验证主要是由负责报告结果的一方进行的，验证依赖于所有阶段中有效的质量管理和良好的生产质量和实验室管理规范。当改变校准溯源性策略时，必须重新建立验证。

根据特定的预期，测量程序的性能是必须进行验证。这些预期确定了所测量的结果在多大程度上反映了所要测量的内容及充分的和与预测一致的结果相关的不确定性。当性能得到确认后，可以使用量值传递过程来建立溯源性。

注：Eurachem/CITAC指南（Eurachem/CITAC Guide. Traceability in Chemical Measurement – A guide to achieving comparable results in chemical measurement）中第6.4章节描述了一些有用的验证试验。

除了这些验证试验外，还需要在此基础上建立用于建立溯源性的参考物质的可交换性。可交换性确保了在量值传递过程中，所获得的结果不受参考物质基质可能引入的偏差的影响（基质效应）。

如何建立参考物质的交换性呢？下面小编将在4.4章节给您详细解读。

4.4 建立校准物质（校准器/校准品）可交换性

可交换性研究的目的是确保用于校准的物质中没有显著的基质效应或改变的分析物效应。如何进行可交换性研究呢？

可交换研究方法中主要包含如下5个步骤：

1）选择验证可交换性的待验物质。

2）收集适合于待验证材料的每种临床相关样本类型的样本(i.e.血清、血浆、尿液或其他物质)。

3）选择待验物质可交换性的两种测量程序（1种可能是更高阶的参考程序）。

4）使用每个测量程序获得上述所有样品的测量结果(i.e., 验证每个测量程序是否正确执行，每个程序需要使用适当的校准品；然后分析临床相关样品和待验证物质在每个测量程序中的可交换性）。

5）比较结果（统计结果可以表明两种测量方法的待验物质结果与临床上相关样本的结果是否具有基本相同的量值关系）。

注：

1）比较可以通过线性回归，或其他技术或者统计软件来证明测量结果的一致性（e.g: spss统计分析软件）；

2）不要求使用参考测量程序直接测量产品校准品，溯源性接收标准是基于验证使用常规程序测量的人体样品的结果与使用参考测量程序测量的相同人体样品的结果相同。

结合下图示例，您可以很清晰的知道如何比较结果和判断是否可交换。

从示例图可以看出，两个制造商的工作校准物质在两个测量程序之间与本地人类血清样本可交换。如果一个制造商的工作校准物质的结果超过了95%的预测区间，那么该材料将被认为在两个测量程序之间是不可交换的。

此外，建立在多个测量程序中使用的校准物质的可交换性，是获得可以在两个或多个测量程序之间进行人体样本结果比较的一个重要组成部分；当这些方法有效时,包括可交换的校准物质使用相同校准物质的两种或两种以上方法将在临床相关样本中产生一致的测量结果。因此，这些测量程序的结果可以追溯到校准物质，并可以进行比较。在实践中，一致性是由测量方法结果的最佳不确定度所决定的。

由此可见，保证方法有效或者测量过程中测量结果及所有比较的有效性是非常重要的，怎么才能尽可能的保证测量结果有效呢？

那就需要考虑可能影响测量结果的不同因素及各因素之间相对于测量结果影响的不同程度。

4.5 不同输入及影响量的重要性

大家都知道，对于重大影响的因素必须要严格控制和处理，次要影响变量可以相对不用那么严格控制和处理。所以在控制或校准影响测量结果的不同因素时须考虑不同影响变量的相对重要性。如：相关临床样本中测量程序的特异性就是一个比较重要的影响量，所以干扰物质就会影响可交换性的验证和溯源性的建立。

评估测量结果的方式和一个综合的不确定度量化过程，是用于评估不同参考物质对测量结果影响程度的工具。

4.6 选择参考及其考虑事项

通常提到的参考会包含参考物质、参考测量程序、参考实验室；而在IVDD附录1A3段中描述：赋予校准品和/或质控品的值的溯源性必须通过现有的更高级参考测量程序和/或参考物质进行确认。

可见考虑参考物质和参考测量程序是选择参考时需重点考虑的事项，具体都需要考虑什么，将从如下四种情况进行举例和描述：

情况1：有参考物质，也有参考测量程序；

情况2：有参考物质，但没有参考测量程序；

情况3：没有参考物质，但有参考测量程序；

情况4：没有参考物质，也没有参考测量程序。

情况1：有参考物质，也有参考测量程序

当结果可以追溯到SI单位系统时，选择参考物质和测量程序是相对简单的。在这些情况下，需要考虑的因素包括：

A.人体样本中被测量的分析物；

B.分析物是否为异质性及其对测量结果的影响；

C.不同的测量程序间是否存在对测量结果产生影响的潜在差异；

D.当选择一种普通的纯化物质进行校准时，该校准物质是否会和临床样本产生不同的测试结果；

E.在测量过程中，当出现校准物质和人体样本有不同的测试结果时，可修改校准物质中的分析物；

F.如校准物质使用替代分析物，应进行所使用的替代分析物有效性的验证研究；

G.每个比较步骤中都必须验证参考物质和相关临床样本之间的可交换性。

情况2：有参考物质，但没有参考测量程序

当没有更高阶的参考测量程序存在时，参考物质的选择是至关重要的。这种情况下需要考虑的事项参考情况1下的描述内容。

情况3：没有参考物质，但有参考测量程序

在没有参考物质的情况下，制造商只能通过验证测量程序中的每个重要的输入和影响量来确定性能。同时也需要验证在适合于预期用途范围内，参考测量程序和常规测量程序对人体样本是否能产生相同的测量结果。

情况4：没有参考物质，也没有参考测量程序

在同时没有高阶参考物质和参考测量程序的情况下，需要制造商建立相应参考。ISO15194 给出了参考物质建立的指导，虽然所有上述需要考虑的事项都是相关的，但也要考虑在开发生产参考物质时需要注意到的问题（如参考物质的稳定性情况）。

对于某些诊断分析程序，本身可以定义现场方法所用校准物质的浓度，具体如何操作和实现，ISO 15193给出了针对这种情况的具体指导。该程序在空间和时间上是稳定的和可重复性的，当程序中一些物理成分（如用于柱分离程序的柱包装材料或用于独特酶分析系统的底物）发生变化时，报告的测量结果仍然一致。

可见，产品校准物质的批间一致性取决于生产过程和用于为该物质赋值系统的一致性，而参考物质和参考测量程序能够得以维持和保证，就需要考虑参考物质、仪器、和执行测试的能力三个部分。ISO15193, ISO15194和ISO 15195针对这三部分给出了具体的指导和建议，遵循这些建议应该就会产生一个性对比较稳定的参考系统。

4.7 量化不确定度

测量不确定度估计了结果的预期离散度。所有测量变量都有可变性，确定这种可变性的目的是指导决策者区分测量可变性和显著的临床效果。

注：不确定度不是误差。

误差是指单个测量结果与被测物真实值之间的差，且当误差可以评估时（如存在可以估计的干扰)应进行纠正。不确定度并不怀疑结果的有效性。

事实上，对不确定度的定量估计其实就是使真实值在一定范围内的评估过程，从而使测量结果更可靠。不确定度的来源比较多，把这些来源的影响情况综合起来分析就是量化测量不确定度。

那么怎么去评估和量化不确定度？

测量不确定度表达指南GUM (Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement) 概述了统计和方法程序，可用于量化任何测量领域的不确定性。GUM中涵盖的广泛的测量技术，如Eurachem/CITAC指南，分析测量中的不确定度QUAM（Quantifying Uncertainty in Analytical Measurement），这一指南对临床诊断很有用，它是GUM原则在化学分析和实验室医学应用方面的关键资源。

该指南描述了实验室测量过程中量化不确定度评估四步法：

第一步：待测物详述；

第二步：确定不确定度来源

第三步：量化不确定度来源（不确定度成分），通常以分组的形式；

第四步：量化成分的组合。

具体如何量化测量不确定度，可以参见QUAM（Quantifying Uncertainty in Analytical Measurement）指南中的具体描述。

注：

1）不确定度来源会根据分析技术系统和待测物情况有所不同，比如原子吸收校准物质相关的不确定度来源（例如，锂的天然同位素分布）可能不是葡萄糖校准物质的重要不确定度来源；

2）一般零校准物质的不确定度为零，除非有数据表明证明另有情况。在某些情况下，在“零”校准物质中可能存在内源性分析物，它低于现有分析技术的灵敏度，因此无法估计。在大多数情况下，内源性分析物的不确定度对校准曲线的总体不确定度影响不大。如果可能影响测量曲线，并且有数据证明，则应提供关于零校准物质不确定度的信息。

Part 5：量值溯源的报告/展示

在展示量值溯源信息的时候，制造商在产品说明或标签中应至少包含以下信息：

1）简述被测物和所适用的体液

示例：血清、血浆或尿液中葡萄糖浓度（mmol/L）

2）描述用于建立校准物质溯源性所使用的参考信息, i.e.,参考物质/参考测量程序;

示例：通过使用SRM 917b（参考物质）和ID-GCMS法或葡萄糖己糖激酶法（参考测量程序)，赋予校准物质（或一组校准物质）的葡萄糖的值可追溯到SI单元。

The values assigned for Glucose to this calibrator (or set of calibrators) are traceable to the SI Unit by utilizing SRM 917b and the ID-GCMS or Glucose Hexokinase reference procedure for Glucose.

3）针对没有检验医学溯源性联合委员会JCTLM（Joint Committee on Traceability in Laboratory Medicine）批准的高阶参考物质和/或参考测量程序的情况，制造商应该提供所赋值信息描述。

示例：赋予xyz分析物的量值不能追溯到SI单位。它们是通过使用人血清基质中的纯化分析物和使用xyz法（测量程序）的内部分析程序来实现的。

The values assigned for xyz analyte are not traceable to the SI unit. They are assigned using purified analyte in a human serum matrix and an internal analytical procedure using the xyz method (measurement procedure).

Part 6：总结

本文中主要总结了量值溯源相关概念、量值溯源建立过程及建立后如何在说明书或标签汇总展示的内容，相信您对量值溯源相关要求及内容有了一定的理解。如您有兴趣去深入了解溯源性相关内容，如下法规可供您参考与学习。

· ISO 17511: Traceability of Values Assigned to Calibrators and Controls

· ISO 18153: Traceability of Values for Catalytic Concentration of Enzymes

· ISO 15189: Quality Management in Medical Laboratories

· ISO 15193: Reference Measurement Procedures

· ISO 15194: Reference Materials for Biological Samples

· ISO 15195: Reference Measurement Laboratories

· ISO 17025: Quality Management in Testing and Calibration Laboratories

· Eurachem/CITAC Guide. Traceability in Chemical Measurement – A guide to achieving comparable results in chemical measurement

· Eurachem/CITAC Guide. Quantifying Uncertainty in Analytical Measurement

· GUM guidance: Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement

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