CHEMOMETRIE S jakými aplikacemi statistiky pracujeme v klinické biochemii nejčastěji?

Transkript

1 CHEMOMETRIE S jakými aplikacemi statistiky pracujeme v klinické biochemii nejčastěji? aplikace statistiky pro analytická měření statistické zpracování experimentálních dat KVALIMETRIE je soubor poznatků o tom, jak zabezpečit kvalitu výsledků měření. PF_chemometrie_ ZÁKLADNÍ POJMY MĚŘÍCÍCH PROCESŮ Hlavní oblasti využití statistiky v laboratoři klinické biochemie METROLOGIE je soubor vědeckých poznatků o měření je vědou zabývající se měřením ve všech jejich teoretických i praktických aspektech hlavním metodickým nástrojem metrologie je STATISTIKA Nové metody a jejich VERIFIKACE, příp. VALIDACE Systém péče o jakost (řízení jakosti/kvality) = soubor zásad vytvořených v laboratoři a zachycených v dokumentu PŘÍRUČKA JAKOSTI (PJ) Vyhodnocování experimentálních dat 3 4 Zavádění a výběr nových metod NÁVAZNOST Od smí laboratoř používat pouze produkty se značkou CE (Evropská unie) Výrobce zaručuje, že výrobek splňuje direktivu IVD 98/79 EC, tj. požadavky na zdravotnické prostředky in vitro Výrobek je validovaný a má mít metrologickou návaznost hodnot kalibrátorů a kontrolních přípravků 5 provázání rutinních měření s referenčními metodami a referenčními materiály Jak si ji můžeme zjistit? Rozborem dokumentace výrobce 6 1

2 Realizace návaznosti v klinické laboratoři je velmi obtížná U biologických analytů je k dispozici jen asi v 10-20% případech referenční materiál/ referenční metoda měření 7 8 Validace vs verifikace Kdo validuje? VALIDACE -splnění požadavků na měřící postup s ohledem na jeho zamýšlené použití -důkaz ve formě dokumentace, že metoda bude poskytovat výsledky odpovídající předem určené specifikaci VERIFIKACE -potvrzení,že laboratoř je schopná validovaný měřící postup správně provádět 9 Výrobce diagnostik (direktiva IVD 98/79 EC) Případně i laboratoř ( je to obtížné) 10 Co se validuje a verifikuje? PŘESNOST Přesnost a správnost Pracovní rozsah/ linearita Citlivost (mez detekce/ stanovitelnosti) Interference Robusnost Porovnání s jinou metodou Při verifikaci jen ověřujeme, že jsme v laboratoři schopni dodržovat uvedené Je to míra shody mezi výsledky získanými opakovanou analýzou téhož vzorku za předem stanovených podmínek OPAKOVATELNOST REPRODUKOVATELNOST aritmetický průměr(x), směrodatná odchylka(sd), variační koeficient(cv) analytické znaky metody

3 SPRÁVNOST (BIAS) Požadavky na přesnost a správnost Je to míra shody mezi výsledkem měření a skutečnou hodnotou absolutní chyba, relativní chyba pro VKK se doporučuje volit 1/3 limitu EHK (př. Glukóza SEKK %,tj. pro VKK 10/3 = 3,3%) z biologických limitů (klinické požadavky?) Požadavky na přesnost a správnost Z hlediska biologických rozptylů měřené látky: CV a < 0,5. CV i B < 0,25. CV c CV a ideální přesnost CV i intraindividuální biologický rozptyl B ideální správnost CV c interindividuální biologický rozptyl 15 GLUKÓZA - požadavky na analytickou kvalitu měření Požadovaná přesnost CVi (%) intraindividuální biologická variace vyjádřená jako CV Výpočet: CVa (%) Požadovaná správnost (bias) CVb celková biologická variace vyjádřená jako CV Výpočet: CVb (%) FPG CVa = 0,5. CVi (%) 4,9 ( CVa = 0,5. 4,9 = 2,45 2,5 B = 0,25. CVb (%) 8,0 B = 0,25. 8,0 = 2,0 Dosažením těchto hodnot je dosaženo vysoké pravděpodobnosti, že počet falešných diagnostických klasifikací nepřekročí hodnotu 5% (pro 2 nezávislá měření u jednoho pacienta. 16 Porovnání s jinou metodou Demingova regresní závislost Srovnání metod (N=186) (regresní závislost) y = 0,9954.x - 0,3324 r 2 = 0,99572 Lineární regresní závislost Y = a.x + b korelační koeficient (r), rozptyl (s yx ) Regresní závislost dle Passinga-Babloka Demingova regresní závislost Vyhodnocení dat (!), chyba konstantní a proporcionální, významnosti, 17 Močovina (BAYER) mmol/l 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0 0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 Močovina (OFA) mmol/l 18 3

4 Řízení jakosti zabezpečení jakosti (QA,quality assurance) validované metody, dokumentace, SOP, plány zacvičování a vzdělávání pracovníků, kalibrační a kontrolní materiály, interní audity řízení jakosti (QC,quality control) -průběžné sledování výsledků měření (VKK) a postupů s cílem rozhodnout, zda jsou výsledky spolehlivé, regulační diagramy, kontrolní grafy, účast v EHK Regulační diagramy (RD) Základní nástroj VKK Grafické znázornění (Youdenovy grafy, Levey-Jennings, Shewhart, Westgard) Zachycení chyb a rozhodnutí o případném vyloučení série měření Příklad grafické podoby RD NORMY ŘÍZENÍ KVALITY ISO a ISO Tři základní procesy: VALIDACE NÁVAZNOST NEJISTOTA NEJISTOTA (Uncertainty) Nejistota = kombinace náhodné a systematické chyby Normy řízení kvality ukládají každé laboratoři vyhodnotit nejistoty svých měření 23 Je to údaj, který charakterizuje rozsah, v němž se výsledek měření odůvodněně nachází. Nejistota umožňuje realistickou interpretaci výsledků měření pro diagnostické klasifikace a pro kontrolu terapie chorobných procesů x= (X±U) x = skutečný výsledek X = hodnota analytu U = nejistota 24 4

5 Standardní nejistoty 1) Náhodná složka (typ A) - zjistíme pomocí programu vnitřní kontroly kvality jako směrodatnou odchylku reprodukovatelnost měření (Cva) 2) Systematická složka (typ B) nejistota kalibrační hodnoty vyjádřená jako směrodatná odchylka (CVkal) Kombinované nejistoty (Uc) Obvykle se rozšíří na 95% interval spolehlivosti (vynásobením faktorem překrytí k=2) 25 Jaké má laboratoř nástroje ke zjišťování náhodných chyb? systém VKK Jaké má laboratoř nástroje ke zjišťování systematických chyb nejistoty kalibrátorů 26 Dílčí nejistoty pro hodnocení výsledku měření Nejistota preanalytických procesů (odběr,skladování,transport) Reprodukovatelnost analytických měření Bias analytických měření Intraindividuální biologická variace Příklad zjištění návaznosti měření koncentrace P-GLUKÓZY (dokumentace pracovního kalibrátoru) Rutinní metoda: GOD-PAP Referenční metoda: ID-GC/MS Referenční materiál: NIST-SRM 965 Kalibrační hodnota: 10,4 mmol/l Nejistota: 0,132 mmol/l ( 1,3%) Příklad vyhodnocení nejistoty měření glukózy Dlouhodobá přesnost měření glukózy je 2,1 %. Tato hodnota ukazuje stabilitu měření kolísání vlivem reagencií, kolísání činnosti analyzátoru. Nejistotu kalibrace může laboratoř vyhodnotit přímo z údaje o nejistotě hodnoty kalibrátoru. V kalibrátoru je uvedena nejistota hodnoty kalibrátoru u glukózy 1,2 % 29 Výpočet u lab = 2 x (CVa 2 + CVkal 2 ) 1/2 = 2 x (2, ,2 2 ) 1/2 = 2 x (4,41 + 1,44) 1/2 = 2 x (5,85) 1/2 = 2,42% U lab = 2 x u lab = 2 x 2,42 = 4,84 % Laboratorní nejistota měření glukózy je v tomto případě 4,84 %. 30 5

6 Další chemometrické postupy používané v klinické biochemii To znamená, že v laboratoři je např.výsledek glukózy 7,0 mmol/ (rozhodovací limit mezi přítomností a nepřítomností diabetu) ve skutečnosti 7,0 ± 4,84 % = 7,0 ±0,34 mmol/l Klasifikace nepřítomnosti diabetu je jistá až při hodnotě nižší než 6,66 mmol/l a klasifikace přítomnosti diabetu je jistá až při hodnotě vyšší než 7,34 mmol/l stanovení referenčních hodnot/intervalů, rozhodovacích kritérií (cut-off) pravděpodobnost určení diagnózy pomocí laboratorního testu (klinická sensitivita a specifita, ROC, prediktivní hodnoty, ) plánování experimentů statistické testování, multivariační analýza, Specifita Udává procento správně negativních výsledků ze souboru zdravých. Čím vyšší specifita, tím je méně falešně pozitivních výsledků. počet správně negativních výsledků Specifita (%) = x 100 celkový počet zdravých Cut-off (rozhodovací limit) Je to koncentrační hladina markeru, pod kterou leží většina hodnot zdravých lidí Sensitivita (citlivost) Udává procento správně pozitivních výsledků ze souboru nemocných. Čím vyšší sensitivita, tím je méně falešně negativních výsledků. počet správně pozitivních výsledků Sensitivita (%) = x100 celkový počet nemocných Analytická NEPŘESNOST Celková nepřesnost esnost = Reprodukovatelnost CVt = (CVw 2 + CVbr 2 + CVbd 2 ) 1/2 CVw=nep =nepřesnost esnost within-run= run=nepřesnost esnost během b séries = Opakovatelnost CVbr=nep =nepřesnost esnost between-run=nep run=nepřesnost esnost mezi sériemis CVd = nepřesnost esnost between-day = nepřesnost esnost mezi dny

7 Veličina Látková změna Hmotnostní změna Přehled důležitých veličin a jednotek v klinické laboratoři Látková koncentrace Hmotnostní koncentrace Katalytická koncentrace Arbitrární koncentrace Objemová změna Početní koncentrace Jednotka mol.l -1 g.l -1 kat.l -1 U.l -1 mol.d -1 g.l -1 l.s -1 n.l -1 Měřená veličina Elektrolyty Proteiny Enzymy Proteohormony Vylučování elektrolytu Vylučování proteinu Glomerulární filtrace Elementy Analyt S-Na S-IgG S-CK S-TSH U-Na U-CB S,U-KREA U-LEU 37 DIABETES MELLITUS Požadavky na analytickou kvalitu měření Přesnost (reprodukovatelnost) Pravdivost (bias) Návaznost na referenční metodu Analytická nejistota Přesnost (reprodukovatelnost) Pravdivost (bias) Návaznost na referenční metodu Přesnost (reprodukovatelnost) Návaznost kalibrátorů FPG HBA1c Albumin v moči CV < 2,5 % b < 2,0 % ID-GC/MS Uc cca 5 % CV < 3-4 % b < 4,0 % DCCT respektive IFCC CV < 15 % CRM Referenční metody a postupy měření - příklady Analyt Princip metody Celková bílkovina Draselný kation Glukóza Hořčík celkový Chloridový anion ph Spektrofotometrie (biuret) ID-MS, FAES ID-GC-MS FAAS Coulometrická titrace Skleněná elektroda JEDNODUCHÉ VYHODNOCENÍ NEJISTOTY LABORATORNÍHO MĚŘENÍ GLUKÓZY V KREVNÍM SÉRU Reprodukovatelnost měření: Získaná jako nejistota typu A z dat vnitřní kontroly kvality CV a = 2,0% Systematická složka: Získaná jako nejistota typu B z dokumentace kalibrátoru CV kal = 0,65% Údaj výrobce se týká rozšířené nejistoty (k=2), k získání standardní nejistoty je nutné hodnotu uvedenou v dokumentaci dělit dvěma JEDNODUCHÉ VYHODNOCENÍ NEJISTOTY LABORATORNÍHO MĚŘENÍ GLUKÓZY V KREVNÍM SÉRU Kombinovaná nejistota: Uc = 2 x (CVa 2 + CVkal 2 ) dosazením: Uc = 2 x 2,O 2 + 0,65 2 = 2 x 4,4225 = 2 x 2,1 = 4,2% To znamená, že výsledek měření lze vyjádřit jako naměřenou hodnotu ± 4,2% Příklad: P-Glu = 7,00 mmol/l ± 4,2% = 7,00 ± 0,29 mmol/l 95% interval spolehlivosti = 6,71 7,29 mmol/l 41 ( CVa + CVb) 2. ( CVa 2 + CVkal2) 42 7

8 Potvrdit to může akreditace, certifikace, používání SLP AKREDITACE=oficiální uznání, že laboratoř kje způsobilá provádět zkoušky (norma ISO ) CERTIFIKACE= 43 8