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IVD研发之产品分析性能评估系列3---检出限与定量限

2020-11-9 00:00| 编辑: 归去来兮| 查看: 12588| 评论: 0|来源: IVD研发视野 | 作者:溜溜NONO

摘要: 1.前言本文章主要引用《体外诊断检验系统性能评价方法第 3 部分:检出限与定量限》征求意见稿中的数据进行excel或常用软件统计分析。同时参考《EP17-A2Evaluation-of-Detection-Capability-for-Clinical-Laboratory- ...
1.前言

本文章主要引用《体外诊断检验系统性能评价方法第 3 部分:检出限与定量限》征求意见稿中的数据进行excel或常用软件统计分析。同时参考《EP17-A2Evaluation-of-Detection-Capability-for-Clinical-Laboratory-Measurement-Procedures》进行确认。
检出限与定量限评估的重要性,从标准制定的意义可见一斑“在体外诊断试剂领域,临床实验室检测方法的下限性能是非常关键的,尤其是当分析物在低浓度水平有重要临床意义时(如超敏肌钙蛋白)。本标准旨在指导建立和验证临床实验室定量测量程序的空白限、检出限和定量限。用以解决产品研发、评审和应用的全程控制宽松不一、质量参差不齐的问题。对于体外诊断试剂质量的统一管理和发展有着重要意义。”
对于制造商,了解、掌握和应用该标准可以提高IVD产品研发质量,产品可靠性,增加注册通过率,减少注册发补,产品到客户端后可保证用户验证结果与声称性能具有一致性。

2.术语和定义

空白限limitof blank( LoB):空白样本可能观察到的最高测量结果。
检出限limitof detection (LoD):由给定测量程序得到的测量值,对于此值,在给定声称物质中存在某种成分的误判率为α时,声称不存在该成分的误判率为β。

(可从定义上简单理解,检出限为能与空白限区分的最低分析物浓度)

定量限limitof quantitation (LoQ):在规定条件下以指定的测量不确定度能测量的样本中可被测量的最低量。
三个指标之间的关系:空白限<检出限≤定量限
三个指标对应的俗称:空白限/检出限→分析灵敏度;定量限→功能灵敏度,标准已不建议使用分析灵敏度和功能灵敏度来表述检出能力。

3.总体要求

制造商在对体外诊断医疗器械进行性能评价时,其计划、实施、评价和文件化等相关过程应符合YY/T 1441 的规定。制造商应规定所有管理和实施体外诊断医疗器械性能评估相关人员的责任和相互关系,并确保具备充足的资源。制造商设计评价方案,并进行测试,做好相关记录,所有文件和记录作为该产品技术文件的一部分。性能评价的负责人应对性能评价结果最终评定和审查,并形成评价报告。(YY/T1441要求是ISO13485质量管理体系中对性能评价的细化要求)
严格按照标准要求进行试验设计,需要考虑分析天、分析批、试剂批号、校准品批号、校准周期、操作者、仪器、实验室等因素对测试结果的影响,采用平衡嵌套设计将各相关因素一起考虑。
试验模型按照标准要求,满足试验模型中要求的每个样本的最低测试数量,但在检测天数、试剂批数、仪器系统方面可适当调整。
在每个分析批结束时,检查测量结果,以便发现可能的处理错误或结果缺失,通过格拉布斯(Grubbs)检验统计离群值,允许剔除 1 个离群值,否则应重新测定。

4.经典方法建立空白限和检出限

试验目的使用经典方法评价胃泌素释放肽前体(proGRP)化学发光测量程序的空白限和检出限。

试验设计采用1个仪器系统、2个试剂批、3小测试日、5个空白样本、5个低浓度水平样本、每个样本进行4次重复测量,满足每个试剂批号的空白样本与低浓度样本测试结果数量≥60个。

①  正态性检验
正态性检验的方法有图形判定、偏度峰度分析,通过SPSS可以直接得出结果结论,以下为使用excel进行正态性检验,计算峰度和偏度→计算相应的标准误→计算Z分数值→Z分数值与Z(α)比较,当α为0.05时,Z分数在±1.96之间说明数据呈现正态分布。

                           

② 空白限计算(非参数法)
由于空白样本检测结果不呈现正态分布,所以应该采用非参数方法进行统计,以α为0.05,相应的百分位数为1-0.05=0.95,空白检测样本例数为60,对应的秩序为60*0.95+0.5=57.5,5为非整数,采用线性插入法计算该秩序的结果,即空白限。


③ 空白限计算(参数法)
仍然以同样空白样本检测结果进行参数法分析空白限,可以看出参数法(0.25pg/mL)和非参数法(0.176pg/mL)得出的结果差异很大,说明进行正态性检验得到正确统计结果的前提条件。


④检出限计算(参数法)
低值样本检测结果呈现正态分布,以空白限0.25pg/mL为基础,对检测系统检测低值样本的结果统计分析合并标准差和正态分布第95%的乘数。

 

 

5.精密度曲线法建立检出限

当假定检出限(LoD)附近的变异很大,或者临床实验室未对LoD进行明确估计,期望获得更宽测量浓度范围的情形时,使用精密度曲线来建立LoD。对于制造商而言,LoD是未知的,主要使用该方法建立检出限。

试验目的使用精密度曲线法评价心肌标志物检测系统的检出限。

试验设计1个仪器系统、2个试剂批、20个测试日、6个低浓度水平样本、每个样本每个试剂批每天重复测试4次。(本案例每个样本的测试数量为80次,满足每个样本的测试数量大于等于40次也是可以的。)

统计方法:统计所有低值样本检测结果的均值和SD→根据均值和SD作散点图和趋势线确定拟合曲线→试验LoD等于被测量浓度时的值为LoD→选择两批试剂中的较大值为LoD


   

6.概率单位法建立检出限

本方法主要应用于分子诊断检测系统评估检出限。

试验目的使用概率单位法评估细菌DNA分子检测系统的检出限。

试验设计使用三批试剂检测5个梯度稀释样本,检测32个重复,空白样本用于确认空白限,检测22个重复。空白限为0。根据检测结果可能需要增加更多的梯度稀释样本进行测试。

最初的5个梯度稀释样本仅有1个或2个非阴性样本的阳性符合率小于1,不满足建立概率模型要求。增加另外两个低浓度样本测试数据。

统计方法:使用probit概率单位分析法建立回归模型→以95%的符合率计算对应的浓度即为检出限浓度。Probit回归模型类似logistic回归模型,使用logistic回归模型得到的结果与probit接近。
使用logistic回归得到的检出限如下:

试剂批号

Lot 1

Lot 2

Lot 3

LoD (CFU/mL)

0.064

0.037

0.037

使用probit回归得到的检出限如下:

试剂批号

Lot 1

Lot 2

Lot 3

LoD (CFU/mL)

0.077

0.033

0.031

 

7.基于TE要求建立定量限

定量限( LoQ)是指能够准确检测到的样本中分析物的最小实际量,其应满足实验室对准确度的要求。定量限可以等于或高于检出限,但不能低于检出限。如果测量值的不确定度(或总误差)偏低,则没有必要对每一种方法都测定定量限。在这些情况下,可以适合地报告每一个低水平结果的估计不确定度,并允许用户指出是否适用。LoQ 优选根据总误差目标或偏倚目标来定义。

试验目的:基于TE要求建立cTnI测量程序的定量限。

试验设计1个仪器系统、2个试剂批、3个测试日、5个低浓度水平样本,每个样本进行4次重复测量。LoQ准确度目标是小于20%的总误差(TE)。使用传统westgard模型定义该评估的TE=bias绝对值+2s

统计方法:使用确定值和TE(%)进行线性拟合,将20%的TE目标值代入拟合方程,得到对应的值是38.98,预估定量限在40pg/mL附近。在浓度40pg/mL左右制备5个混合样本,使用参考方法定值。试验模型与初始5个浓度测试方案类似,重复数由4次可减少为3次。

对数据统计TE%,每个试剂样本计算的TE%均满足≤20%的准确度目标,因此认为满足LoQ标准。满足试剂批次1的准确度目标的最低样本浓度为31.90pg/mL。对于试剂批次2,LoQ为30.30pg/mL。这两个估计值中较大值31.90pg/mL报告为测量程序的LoQ。

 

8.利用精密度曲线建立定量限

试验目的:基于精密度要求建立促卵泡生成激素(FSH)化学发光法检测系统的定量限。

试验设计:1个仪器系统、2个试剂批、5个测试日、9个低浓度水平样本,每个样本进行8次重复测量,上午、下午各4次。

统计方法:统计9个低浓度水平样本检测数据的均值、标准差、CV值→采用origin软件对上述数据进行拟合(使用excel同样可以,添加趋势线中选择幂函数),将变异系数CV%定义为自变量(X),均值定义为因变量(Y),依据数据组的曲线走势,选择幂函数进行拟合,将期望的精密度水平10%代入拟合方程,得到的浓度为定量限,选择两批试剂中定量限值大的报告为检测系统最终的定量限。

 

9.空白限和检出限验证方法

空白限和检出限的验证方法,适用于用户实验室使用,同时也适用于制造商的研发质量监督部门或是产品质量检验部门。
试验目的验证胃泌素释放肽(proGRP)化学发光测量程序,声称的空白限(LoB)0.25pg/mL,检出限为(LoD)0.36pg/mL,误差风险α=β=0.05的检测能力是否符合声明

试验设计:1个仪器系统、1个试剂批、3个测试日、2个空白样本、2个低浓度水平样本、每个样本重复测试4次。

统计方法:计算空白样本检测结果大于空白限的比例,低浓度样本小于空白限的比例是否大于同样本量对应的百分比要求。


9.定量限验证方法

定量限的验证方法,适用于用户实验室使用,同时也适用于制造商的研发质量监督部门或是产品质量检验部门。
试验目的:验证胃泌素释放肽(proGRP)化学发光测量程序,声称的空白限(LoD)1.05pg/mL,误差风险α=β=0.05的检测能力是否符合声明。

试验设计:1个仪器系统、1个试剂批、3个测试日、5个低浓度水平样本、每个样本重复测试3次。

统计方法:将低值样本的检测结果与各自允许的TE范围限值进行比较,计算落在范围外的结果数量和百分比,当在范围内的结果百分比大于88%(45个测试结果要求最小百分比)时,LoQ声明验证通过。
计算简单同空白限和检出限一致,主要计算百分比,这里就不放操作动图了。


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