1.检测限和定量限的确定方法

体外诊断产品性能评估-2020年3月7日杨宗兵检测限和定量限的确定方法术语和定义α错误//β错误Alpha(α)error//Beta(β)errorα错误//第I类错误//假阳性Alpha(α)error//TypeIerror//Falsepositive错误地拒绝无效假设（物质不存在）的概率，事实上物质真不存在β错误//第II类错误//假阴性Beta(β)error//TypeIIerror//Falsenegative错误地接受无效假设（物质不存在）的概率，事实上物质在指定的水平存在空白Blank//空白限Limitofblank(LoB）空白Blank不含有感兴趣分析物，或至少浓度远低于感兴趣最低水平的样本空白限Limitofblank(LoB）可能观测到空白样本的最高测量结果（声称概率下）•注：a）LoB不是通过测量获得的实际浓度。事实上，阳性信号的实际浓度确认被称为LoD。同样地，LoB是含有在声称概率下分析物水平等于LoD的样本预期的最低值•b）这同“检测下限”；即声称的给出测量不确定度声称值的测量程序得到的最低结果。也称为“临界值”（ISO11843）检测限Limitofdetection(LoD)•在（声称）概率下，样本中能检测到的分析物的最低量，尽管或许不能量化为一个准确值。•注：也称为“检测下限”，“最小可检测浓度”（或量或值），以及有时用于表征“灵敏度”定量限//定量下限Limitofquantitation（LoQ）//Lowerlimitofquantitation•在声称的可接受精密度和正确度以及经验条件下样本中能定量测定的分析物的最低量•注：也称为“检测下限”和“测量范围下限”测量范围//工作范围Measuringrange//Workingrange•测量仪器的误差处在规定极限内的一组被测量的值（VIM93）•注：此前，NCCLS文件中使用术语“可报告范围”灵敏度“灵敏度”的非标准使用•不同应用中，“灵敏度”可能单独或修改使用•常见为：“IUPAC”定义的“分析灵敏度”一致，即“校准曲线的斜率”•描述非常低分析浓度的分析内精密度的“功能灵敏度”•在低浓度有高精密度要求的诊断分析，术语“诊断”或“临床”灵敏度用与描述或比较预定的与诊断测试性能有关的临床信息（如与疾病相关分析物靶点的有无）分析灵敏度测量仪器响应的变化除以对应的量•“灵敏度”在医学检验上以两种不同但相关的含义使用：•（1）以足够置信度可测量的最小浓度差异•和（2）以适当置信度可检测的最小被测量的量（1）按照IUPAC定义分析灵敏度可以用校准曲线的斜率来表示（2）已被检出限和定量限取代诊断灵敏度、功能灵敏度诊断灵敏度•体外诊断检查程序可以识别特定疾病或状态存在的能力注：诊断灵敏度是一个数值分数。以真阳性值除以真阳性值加上假阴性值的和来计算功能灵敏度•测量程序测量很低浓度的能力，它比定量限也无任何优势。因此不鼓励使用功能灵敏度类型低限值最低检出限定量限线性下限测量范围下限空白限不同类型之间的关系LOBLODLOQLLRLMRLOB：最高LOD：高于LOB，可能被声称LOQ：最低，U目标值（U）LLR：最低•与被测量的值直接成比例的能力•响应值与真实浓度有线性关系LMR：规定条件下的最低•包括方法的所有特性，偏倚、不精密度、U等LODdetectionlimit，limitofdetection••由给定测量程序得到的测得量值，对于此值，在给定错误地声称物质中存在某成分的概率为α时，错误地声称不存在该成分的概率为β•IUPAC建议α和β默认值等于0.05•术语“分析灵敏度”有时被用于代表检出限，但这样的用法现在不鼓励LODdetectionlimit，limitofdetection••被用于描述一个检验程序以特定置信水平能报告为存在的被测量最低值。它也被用来指最小可检测浓度测量区间的下限不应和检出限混淆分析灵敏度不能被用于表示检出限LOQquantitationlimitlimitofquantitation••被用于描述一个检验程序以指定的测量不确定度能测量的被测量最低值。它也被用来指测定下限、定量下限、测量下限和功能灵敏度功能灵敏度比定量限无任何优势。由于该术语延续灵敏度的不赞成用法，因此不鼓励它在体外诊断标示中的使用定性分析中限值的使用“检测限”••一个定性测试的检出限有可能根据经验观测不到其增加，例如，试剂引起的变化。因为样本中分析物可检测的水平可能低于cutoff值，这可能增加假阴性结果的比例同时，高浓度样本同样也可以给出正确的阳性信号。因此，检出限的测定试验对许多定性测试的质量控制是重要的定性分析中限值的使用“检测限”••阳性和阴性结果之间的交叉点（也称为cutoff值，50%的阳性和50%的阴性）过渡区称为“95%的区间”，非CI（LOB与临界点相同）样本浓度与区间关系，重复结果95%阳性结果、95%阴性结果95%区间上限如同LoD±20%基础上进行阴阳性结果的重复测量确认定性分析中限值的使用“临界值”的非标准使用••术语“临界值”在ISO11843中作为空白样本预期合理的最高结果使用（零浓度或接近零浓度样本）。超过仪器（方法）响应，认为样本有一个阳性测量值。但是，在医学实验室该术语普遍用于指征一个重要的医学条件的测试结果。响应的阈值被称为“空白限”目前的一些常用方法LOD/LOQ••当前，许多设备通过单一模式报告LoD和LoQ，仅使用空白样本测量。在该单一模式下，假设尽可能高的空白值是测定分析物存在的阈值此为检测下限最常见的是，进行一个空白样本的重复测量，计算这些测量值的均值和SD，用SD乘以某一因数，加上重复测试的均值，该值被称为LoD以及可能为LoQ（例如，分析化学）目前的一些常用方法的缺陷假设空白低值对称分布SD无法区分真实虚假忽略事实(LOD)导致低LOD/QLOBLOB空白样本结果接近零时的分布•仪器内部产生该类型的信号时，许多仪器自动转换阴性值信号为零或一个低值阳性值。因此只提供非阴性浓度值输出假设该值超过空白测量中实际空白样本显著变异分布的第95百分位数如果样本产生一个超过该限值的观测值，它可以宣称分析物含量大于零LOB空白样本结果接近零时的分布•使用该限值，我们有真实空白样本给出值的5%表明分析物存在（通常称为第I类错误）同时，我们观测到低浓度分析样本的测量值落在该限值内。当我们断定在该情况下无可测量分析物存在时，我们承诺错误通常称为第II类错误LOBISO推荐••ISO推荐了第I类和第II类错误声称水平相关的最小检出限定义α=β=5%。一个α值为5%对应使用空白值分布第95百分位数，宣称测量值显著高于空白限值一个空白值呈Gaussian分布：LoB=µB+1.645σBLOB计算方法••浓度低于零的情况下不被报告或空白值不呈Gaussian分布时（空白值呈不对称分布），第95百分位数通过其他方法估计直截了当的程序使用基于命令值的非参数原理。通过大量的Nb值排序，第95百分位数作为阳性第Nb(95/100+0.5)位观测值来估计LOB计算方法••因存在小数值，在临近排序值之间使用内插法。•分布上限截断α百分位，空白分布百分位数限值（PctB），称为空白限（LoB）即•LoB=PctB100-αLOBLOB估计••通过一个或多个空白样本重复（NB次）测量估计LoB。使用多个样本有助于确保可靠性，•具有明显分析物量的样本不被当做空白使用当数据呈Gaussian分布时，那么使用参数程序估计LoB：LoB=µS-1.645σSLOB例子••当数据不呈Gaussian分布时（如零点被截断），使用非参数方法计算•P(1-α)=(0.95*NB+0.5)当该值为非整数时，应使用线性内插法，例如，当p=95和NB=60，那么NB（p/100）+0.5=57+0.5=57.5，第95百分位应为观测值排序第57和58位数的均值。当NB=65时，那么NB（p/100）+0.5=62.25，第95百分位应为观测值排序第62和63位数的组合，=X62+0.25（X63-X62）LOBLOB验证举例••用户进行25次空白测量（5个样本5天测量5次）目测检查显示空白值呈不对称分布，因此，非参数估计LoB，在观测区的第24位和第25位之间线性内插法得LoB=19.17U/L（=18.01+0.25*（22.65-18.01））LODLOD第II类错误•为了表述第II类错误，一方面不得不考虑最小样本浓度等于LoD,即提供规定概率下超过LoB的结果当第II类错误β水平设为5%时，那么95%的测量结果超过LoBLOD第II类错误•因而，仅有5%的测量结果被错误的宣称同空白没有显著差异,以及β=5%，即第II类错误风险（β风险）LoD为该样本的实际浓度；是能可靠检测到的最低实际浓度，通常，低水平样本呈Gaussian分布以及分布的第5百分位数对应LoBLoB=µS-1.645σSLOD计算公式••可以导出：µS=LoD=LoB+1.645σSLoD=µB+1.645σB+1.645σSLOD图示LOD样本分布••如果样本中分析物的实际浓度等于LoB，50%的测量值超过LoB（a）。样本实际浓度等于LoD，（100%-β）（95%）的样本测量值超过LoB(b)••样本不呈Gaussian分布（且不能转换为Gaussian分布），有可能使用非参数估计LoD，另外，有必要生产浓度接近暂定LoD的样本。用于检查5%或更低的测量观测值低于LoB的最低水平设计考虑操作条件稳定••假设在单一系统或一组实验设备条件下设计。稳定的条件下操作（无试剂批号变化或主校准的重大变化）。推荐考虑包括时间（运行）引起的变异和受试对象之间的差异设计考虑系统的考虑••制造商应考虑在两台或更多台仪器用两批或更多批的试剂尝试获得不同仪器/试剂预期的变异。如果不同系统结果完全不同，应查明原因。如果同系统结果基本相同时，最大的LoD将作为估计值使用。•该建议必须由价值和实际考虑来恒量。任何设计结果应附有一个全面的研究描述和参数样本量参数与非参••LoB非参数估计的有效性大约为一个参数估计程序的一半。那就是，参数和非参数程序的预期结果相同，但是使用相同的测量数量时，参数估计有较小的不确定度，（如果数据呈Gaussian分布）。百分位数或SD估计值的不确定度同样应与分布的分散性成正比。••因而，LoB非参数估计和LoD参数估计，空白测量数量应大于低浓度样本测量。但最常见的是，低水平样本测量的分散性大于空白测量。总之，大多数情况下，空白和低水平样本具有相同测量数量为最佳选择样本量评估与验证••在精密度和成本之间合理取舍，建议估计LoD时用60次测量的最小数量（空白和低水平样本）。应由方法开发者执行••为验证LoD声称值，在声称水平使用20次结果。以及必要时，在LoB水平。这通常由实验室或用户执行样本性状样本代表性••尽可能地，用自然样本取代空白和阳性低值样本，即对于药物分析应有游离药物的血清或血浆样本，不只是缓冲液。因人工添加样本可能与受试者样本的表现不同使用非自然样本时，应考虑干扰和基质效应为了确保测量具有代表性，希望收集一定数量样本的测量值，而不是单个样本样本性状样本代表性••样本之间存在不同基质时，重复测量一特定样本来代替，最好用5个或更多的样本为一组。这些测量应在不同日期内分开进行评价，因此评估反应超出典型实验室条件范围的分析方法性能，包括（适当时）不同分析和设备•验证声称值时，时间段不需包括试剂批号或主要设备维护的变化，估计声称值时，时间段应包括试剂批号的变化样本性状内源性物质••内源性化合物，空白可能是组分剥离样本，即抗体脱水，酶的降解，或活性炭吸附等•对于激素，空白样本可以由患者受试者提供或发育不全水平接受药物治疗受试者提供•对于肿瘤标志物，正常受试者样本或许适用。当分析物残留水平不可避免时，应低于分析物分析范围限值一个数量级样本性状内源性物质••低水平的内源性化合物，指用一组低浓度范围内受试者样本•如有必要，在样本中添加分析