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脑脊液微量总蛋白检测体系最低检出限的非参数评估方案

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论 善 J Med Res,Jul 2013,Vo1.42 No.7 tral and peripheral adenosine receptors in the cardiovascular responses 高。例如,长期服用咖啡因,一种非选择性的A 受 体拮抗剂,已被许多研究证实与高血压有关¨ 。然 而,这种高血压效应只与服用高剂量的咖啡因有关 (>250mg/d),服用低剂量咖啡因(<250mg/d)则与 高血压无关。另一方面,高血压的表型已有报道出现 2 to intraperitoneal injections of adenosine A1 and A2A subtype receptor agonists[J].Br J Pharmacol,2005,144(5):642—650 Adair TH.Growth regulation of the vascular system:an emerging role for adenosine[J].Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol,2005,289 (2):R283—296 3 Doffmuller P,Humbert M,Perros F,et a1.Fibrous remodeling of the pulmonary venous system in pulmonary arterial hypertension associated 在A 受体敲除CD1系小鼠(远系繁殖),但在纯代 129Sv或C57BL/6,以及杂合129Sv和C57BL/6遗传 背景小鼠中未发现高血压 。腺苷是体内重要的炎 症调节因子,可通过外周A: 受体抑制多种炎性细胞 with connective tissue diseases[J].Hum Pathol,2007,38(6):893— 902 4 Chen JF,Huang Z,Ma J,et a1.A2A adenosine receptor deficiency at— 的聚集和炎症介质的释放,并可抑制血小板聚集、减 少粒细胞黏附到血管内皮细胞和减轻中性粒细胞诱 tenuates brain injury induced by transient focal ischemia in mice[J]. 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Y/n Zhou,Chen Yiyi,Jiang Zhuxiu,Shao Zhexin.Clinical Laboratory,The Second Afilifated Hospital of Zhejiang Chinese Medical University,Zhejiang 310000,China Abstract Objective To estimate the limit of detection(LoD)of quantitative system of cerebrospinal lfuid total protein(CSF—Pro) by procedure based on nonparametric theory.Methods By using theoretical distribution models and nonparametric approach to determine the 95 percentile of the blank measurements deifnes the limit of blank(LoB),then LoD of quantitative system of CSF—Pro is estimated as:LoD:LoB+tB×SDs.Results The LoD of CSF—Pro detection system was 0.036g/L,and was proved effective by veriicatfion proce— dures.Conclusion The proposed approach that partly procedure was based on the theory of nonparametric theory appeared useful for application in the field that blank distributions are asymmetric,nongaussian distribution,and a nonlinear calibration curve. Key words Limit of detection;Nonparametric statistics;Nongaussian distribution 目前很多医学实验室检测项目的最低检出限 (1imit of detection,LoD)评估方案都基于参数统计原 理,只适用于空白标本测定结果符合正态分布、标准 曲线为直线线性的检测体系¨ 。本文探讨应用非 参数统计方案,来确定基于邻苯三酚红钼络合显色法 原理的脑脊液微量总蛋白(CFS—Pro)检测体系LoD, 并验证其有效性¨’ 。 对象与方法 1.对象:(1)空白标本来源:血液净化室当天制备的不含 X s1氐 。(3)LoD的验证:根据评估结果配制待测物浓度为 LoD水平的低值标本,利用当天制备新鲜的空白标本和LoD 水平低值标本,各进行lO次重复检测,连续检测5天,记录5O 例检测结果。重新计算LoB,并检查5O例LoD水平低值标本 的检测结果中高于LoB的比例。根据Linnet等 关于LoD有 效性检验的统计学推断,当这一比例>88%时,可认为LoD * 有效。 3.统计学方法:数据用均数±标准差( ±S)表示,用SPSS 15.0统计软件软件包进行分析,利用Q—Q正态概率图和 蛋白成分的透析液。(2)低值标本来源:透析液和Pro标准液 (c=1.O00g/L)以一定比例(V i葭:V =24:1)充分混匀 后在室温下平衡30min,得到低浓度标本(C=0.040g/L),在 2h内完成标本的检测。(3)LoD 水平的低值标本来源:透 析液和Pro标准液(c=1.O00g/L)以一定比例(V i疰:V i葭 =Kolmogorov—Smirnov值进行数据分布的正态性检验;两组数 据间的比较用样本t检验;多组数据间的比较用单因素 方差分析,P<0.05为差异有统计学意义。 结 果 1.空白标本检测结果的正态性检验:空白标本检 测结果的Kolmogorov—Smirnov值为0.230(P< 0.001);空白标本检测结果的频数分布图(图1A)显 示,所有检测结果在零的单侧分布,不符合对称分布 规则;Q—Q正态概率图(图1B)上散点的分布基本 不呈一条直线,可认为空白标本检测结果不服从正态 分布。 26:1)充分混匀后在室温下平衡30min,得到待测物浓度接 近于LoD估计值水平的低值标本(e=0.037g/L),在2h内完 成标本的检测。 2.方法:(1)检测体系的准备:①仪器的准备:在实验前对 仪器进行日常开机维护、清洗反应杯、检测杯空白、更换孵育 水;②标准曲线的制备:通过多点定标绘制该检测体系在低浓 度范围的标准曲线;③质量控制:分别检测高、低值质控品浓 度,检测结果要求在控制范围内,否则要查明失控原因并做出 相应处理后重新绘制标准曲线,质量控制合格后才能继续。 2.LoB和LoD的计算:利用SPSS 15.0统计软件 进行样本t检验并绘制检测结果分布散点图(图 2),比较后发现:空白标本组检测结果(x 自= 0.006g/L, 空白=0.0074g/L)和低值标本组检测结果 ( 低值=0.041g/L, 低值=0.0087g/L)有显著性差异 (2)LoD的评估:利用当天制备的新鲜的空白标本和低浓度标 本,各进行lO次重复检测,连续检测5天。采用非参数统计 方法计算空白标本检测结果的第95百分位数(P。 . 自):将空 白标本的n 个检测结果按照从小到大的顺序排列,当n × 1 (P<0.001)。对各低值标本组进行单因素方差分析 后发现:各组检测结果间方差齐(F=1.928,P= 0.122),结果间无显著性差异(最小显著差值法检 验,F=0.929,P=0.456)。对50例低值标本检测结 果进行正态性检验,可以认为其分布符合正态分布规 则(Kolmogorov—Smirnov值为0.093,P=0.200)。根 ・95%为整数时,P95.空自 ÷[ ( Ⅲ%)+ ( 95%+1)];当nB× 95%为带有小数位时,P 9s. 自= 【…。( 5% 】,其中trunc(a) 表示对数字a舍去小数位数而取其整数。以P。 . 自作为空白 检测限(1imit of blank,LoB)。计算50例低值标本检测结果的 标准差( ),利用数学模型计算LoD:LoD=LoB +1.65 71・ ・论 善・ 迥 剁 最 0.0oo 0.005 0.010 0.015 0.020 0.025 0.030 Pro(g/L) 实测值 图1 空白标本检测结果的频数分布及正态性检查 据非参数统计方法计算P 空白:将空白标本的50个 检测结果按照从小到大的顺序排列,P 空白= [ …(47 5)+1]= 48=0.022g/L。 LoB估计=P95 白= 0.022g/L,LoD估计=LoB估计+1.65×s低值 =0.022+ 1.65×0.0087=0.036g/L。 一Proi>0.430g/L才怀疑是否有中枢神经系统炎症、神 经根病变、椎管内阻塞等疾病,因此该检测体系LoD在 0.036g/L时,就已经能够满足临床。 3.LoD的验证:根据以上评估程序得到:当0L=B =0.05时,CFS—Pro检测体系LoD估计=0.036 g/L, 为证明LoD估计的有效性和实用性,必须通过验证程 序评价其是否适用于本实验室的检测体系。(1)检 测体系的准备、空白标本的制备、标本的检测程序和 LoD估计程序中的要求一样,唯一不同的是最低浓度 标本的制备:透析液和Pro标准液(c=1.000g/L)以 一定比例(V透析液:V标准液=26:1)充分混匀后在室温 富 下平衡30min,得到待测物浓度接近于LoD估计水平的 最低浓度标本(c=0.037g/L),在2h内完成标本的 检测。(2)LoD估计的验证:观察空白标本和最低值标 本的检测结果的分布(图3)发现,空白标本检测结果 为偏态分布,以非参数统计方法计算得到LoB= 图2 LoB1占”和LoD1占*的计算 s1一s5.低浓度标本(0.040g/L) 0.024g/L。检查50例最低浓度标本的检测结果发 现:仅有2例结果≤LoB,高于LoB的样品比例是 96%(48/50)。从图3可以看出,当>88%以上的检 以上点估计的方法,仅仅是利用单一水平低浓度 标本( 低值=0.040g/L)检测结果的离散度( 低值)代 替最低浓度标本(e最低=LoD)检测结果的离散度 (s最低)参与LoD估计的计算。但标本中的待测物水平 测结果>LoB时,可以认为LoB有效。因此,该检测 体系的LoB取0.024g/L时,出现“假阳性”(I类错 误)和“假阴性”(Ⅱ类错误)的概率被控制在5%以 内,可以认为该LoD估计有效。 讨 论 不同时,检测结果的标准偏差并不是固定不变的,它 随着标本浓度的增加而增加 。本实验LoD估计= 0.036g/L,小于低浓度标本的待测物水平(O低值= LoD和精密度、灵敏度、线性一样,都是评价一个 检测体系优劣程度的性能指标,对疾病的筛查、确诊 以及判断毒素、致癌物、违禁品、药物的存在与否至关 重要 。很多微量物质检测体系常以空白响应量 0.040g/L),因此s最低可能小于 低值,LoD的真实水平 可能低于LoD估计。为了得到更接近LoD真实水平的 LoD估计,我们可以配置待测物浓度更低的低值标本继 续试验,直到找出最接近真实LoD水平的点。但考虑 到在通常情况下,腰椎穿刺脑脊液标本的CSF—Pro在 健康人群中的正常参考范围是0.080—0.430g/L,CSF .校准至零点,但空白响应量也是在一定范围内波动 的。因此,评估LoD的关键是如何区分那些极低的 响应量是来源于标本中的低水平待测物还是空白响 72・ 医学研究杂志2013年7月 第42卷第7期 图3 LoD1占”的验证 sl—s5.最低浓度标本(0.0037g/L) 应量的异常波动。在实际评估工作中,许多实验室只 考虑到了仪器的原始响应信号(Y)是符合正态分布 的,而没有去关心仪器给出的检测结果( )的分布情 况,想当然地认为空白标本和低值标本的检测数据符 合正态分布。对于那些空白响应量符合正态分布且 在低浓度范围内标准曲线符合一元一次直线线性的 情况,采用参数统计来评估LoD是完全合适的。但 对于很多检测方法,特别是基于抗原一抗体反应原理 的免疫学检测方法而言,其标准曲线不是简单的一元 一次直线线性,而是复杂的瞳线线性,所以无法通过 原始响应量来准确计算低浓度范围内的待测物浓度。 而且在临床化学分析中,一些仪器的初始响应量往往 无法获知,仪器直接报告检测结果,并将负值报告为 0或很小的正值,导致空白标本检测结果变成偏态分 布,因此无法用参数统计的方法计算LoD 。正是基 于这些原因,国外多个的研究小组基于非参数统 计原理设计了一系列新的LoD评估程序,适用于空 白标本检测结果不符合正态分布,定标曲线为非直线 线性或统计样本量较少的资料 ’ 。 在利用非参数统计方法评估LoB、LoD的过程 中,空白标本和低浓度标本的基质成分要一致或尽量 接近,如果只是将不含有被分析物的缓冲液作为空白 标本,得到的LoB估值可能要低于其真实水平。因 为在真实标本的检测过程中,检测结果的离散程度除 了和待测物浓度有关外还取决于基质内复杂成分的 干扰。所以和空白缓冲液相比,血清基质空白标本的 检测结果离散度更高,且更接近真实情况。至于低浓 度标本的检测,根据多份不同来源的低值标本中得到 的s低值要比用一份标本更具有代表性,因为不同低值 ・论 善・ 标本的基质成分有所差异。考虑到实验结果的天间 差异会给评估带来的可能影响,应尽量避免在同一天 中完成LoD的评估工作。由于非参数统计方法来估 计LoD实际上是点估计,为了能最快得到最接近LoD 真实水平的估值,如何选择低值标本的浓度也很重 要。考虑到正常参考范围下限为0.080g/L,所以本 实验采取0.040g/L作为配置低值标本的浓度水平。 实验证明,真实LoD≤0.036g/L,考虑到实际需要,这 一水平已经完全能够满足日常工作的需要,因此没有 对更低水平的LoD估计值进行验证。 非参数统计不受样本分布形式的,具有应用 范围广、模型错误可能性小、稳定性高等优点,但由于 方法简单,计量水准较低,因此这一评估方案的缺陷 在于:无法给出足够精确的估计,统计效率低于参数 统计方法 ’ 。所以对于符合正态分布且标准曲线 在低浓度范围内符合直线线性的资料,应尽量采用参 数统计而不是非参数统计方法来评估方法学LoD。 参考文献 1 陈屹一,殷舟,邵浙新.用非参数统计方法评估检测体系的最低检 出限[J].中国现代医生,2012,50(28):108—110 2 Zhang D,Fan C,Zhang J,et a1.Nonparametrie methods for measure— ments below detection limit[J].Stat Med,2009,28(4):700—715 3 Linnet K,Kondratovich M.Partly nonparametric approach for determi- ning the limit of detection[J].Clin Chem,2004,50(4):732—740 4 Linnet K.Estimation of the limit of detection with a bootstrap— derived standard error by a partly non—parametric approach. 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