肖路延教授：临床检验设备校准与计量学溯源及现实思考

  检测系统用于临床检验前，实验室应做出评价，评价包括两个方面，检测系统的验证或检验程序的确认。

  文章刊载于《临床实验室》杂志2023年7月刊“临床分子诊断”专题-「专家论坛」版块页码p43-p49

  设备校准和计量学溯源虽不是一个新话题，但一直以来并没有正真获得很好的解决。下面基于笔者对于设备校准和计量学溯源方面的理解和认识，与读者进行分享。

  我国于2022年3月颁布《医疗机构查检验结果互认管理办法》，最大的目的是实现不同医疗机构之间的检验检查结果互认，地方上也在积极地推进相关工作，建立区域检验中心以达到互认的目的。北京的结果互认工作起步比较早，2010年左右北京医院检验科开始着手检验结果互认工作，当时开展的是北京市三甲医院检验结果的一个比对，后面变更为检验结果互认。随着覆盖范围逐步扩大，现在已发展为京津冀鲁区域的互认，其有813家医院检验科参与，纳入50个项目（生化23项、免疫14项、血常规5项、凝血2项、分子遗传学6项）。能否实现互认的关键点有三个：第一，不同的医疗机构实验室检验结果能否保证准确，保证准确互认才有基础，这需要主要解决两方面问题，一是正确度，二是精密度，量值溯源是解决正确度问题的一个前提，所以设备校准和量值溯源很重要；第二，不同的实验室能否实施同质化管理，特别是在检验前和检验后这两个环节。检验前的采样和样本的送检环节能否保证样本的质量是一个很重要的因素，检验后的结果审核和报告以及检验结果的解读、以及解读的时候能否与临床进行良好的沟通和互动也很重要；第三，临床医生是决定检验结果互认与否的主体，不同医疗机构的临床医生对于检验结果的专业判断水平同样是决定检验结果互认能否顺利实施的重要因素。

  目前我国许多实验室积极申报ISO15189认可，通过认可的实验室已达到了近700多家。ISO15189认可是检验结果互认的重要支撑，比如国际间签署了互认协议以后，不同医疗机构的检验结果能实现国际间的互认。国内CNAS-CL02：2012等同采用ISO15189（编者注：目前新版本正在转化中），对设备校准和计量溯源方面有明确的要求。设备校准有两个重要的要求，一个是记录校准标准的计量学溯源性和设备的可溯源性校准，另一个是当校准给出一组修正因子时，应确保之前的校准因子得到正确更新；计量学溯源性应追溯至可获得的较高计量学级别的参考物质或参考程序，当计量学溯源不可能或无关时,应用其他方式提供结果的可信度,包括使用有证标准物质、经另一程序检验或校准、使用明确建立、规定、确定了特性的并由各方协商一致的协议标准或方法。关于设备校准和计量溯源，CNAS-CL02-A001《医学实验室质量和能力认可准则的应用要求》进行了一些具体的说明规定，指出：应进行外部校准的设备，可以借鉴ISO17511和相关专业领域国家/行业标准的要求并符合CNAS-CL01-G002的要求，至少对测量结果有重要影响的性能要进行校准，如加样、检测、温控等，检验项目校准及校准验证周期应遵循制造商建议，在试剂批号改变、失控处理需要时，仪器重要部件更换后再做项目校准。经过10年的运行，ISO15189将迎来换版，ISO15189:2022将设备校准和计量学溯源要求分为两个子条款表述，一个是设备或方法的计量学溯源性，也就是设备校准；第二是检验结果的计量学溯源性，表达为设备校准和项目校准，使之更加契合国内习惯术语。

  校准属于计量学的一个概念，包括设备校准和项目校准。设备标准主要是自上而下的一种溯源形式，项目校准是自下而上的溯源形式，而设备校准又包括检定和校准，检定、校准和项目校准从广义上来讲都属于量值溯源的范畴。 检定（verification）的概念是通过校验提供证据来确定符合ISO84O2/DADI-3.37规定的要求。检定的对象是由政府计量行政部门所属的法定计量检定机构或授权的计量检定机构，对社会公用计量标准、部门和企业和事业单位使用的最高计量标准，用于贸易结算、安全防护、医疗卫生及环境监视测定等方面列入国家强检目录的工作计量器具，实行定点定期的一种校验活动。这里需要指出，关于企业和事业单位使用的最高计量标准最近有一些新变化，有6个城市在进行试点取消对于企业和事业单位使用的最高计量标准的强制性检定要求，由企业和事业单位内部来实施具体的活动来实现计量学溯源。

  校准（calibration）的概念是在规定条件下，为确定计量仪器或测量系统的示值或实物量具或标准物质所代表的值与相对应的被测量的已知值之间关系的一组操作（ISO1OO12-1《计量检测设备的质量保证要求》）。4个注释解释了校准的概念。

  国家最近发布的《实施强制管理的计量器具目录》由原来的强制检定目录、依法管理的计量器具目录、进口计量器具型式批准目录合并而成，与检验相关的计量器具有必要进行强制检定的只有一个用于安全防护方面的压力表，比如微生物实验室用来高压灭菌的压力表有必要进行强制性检定，检验科其他的基本设备都属于校准范畴。 ‍ ‍

  实验室很多的计量器不都需要送计量院所进行校准，否则实验室支出成本高，大型设备能委托厂家进行校准，加样枪、温度计等一些计量器具能够直接进行内部校准。实施内部校准的时候肯定要满足内部校准的要求（CNAS-CL01-G004《内部校准要求》）。内部校准是指在实验室或其所在组织内部实施的，使用自有的设施和测量标准，校准结果仅用于内部需要，为实现获认可的检测活动相关的测量设备的量值溯源而实施的自校准。内部校准里有八项规定，这里强调三项，一是实施内部校准的人需要经过培训或者授权培训：这一点实验室要格外的注意，有关人员去实施内部校准的时候，一定要经过培训合格后才能授权，培训一般是计量院所组织的设备管理或者设备校准方面的一些培训活动；二是对环境设施要满足校准方法的要求：每一个计量器具都有一个校准方法，实施内部校准的时候相应的环境和设施要满足校准方法的要求；三要满足测量不确定度评定要求：按照评定的规定对于不确定度因素进行充分的识别。

  不管是校准还是检定，实验室都应该对最后的结果进行确认。检定或校准报告需从5个方面来进行确认：（1）法定的计量检定机构（地方县以上计量所或政府部门授权的计量站等），出具的证书上应有授权证书号；（2）经实验室认可的校准机构（通过CNAS，只能是校准机构），出具的校准证书上应有认可标识；（3）溯源性：测量结果能溯源到国家或国际基准，标准器有无过期；（4）应提供溯源性的有关信息和不确定度及其包含因子的说明（CNAS-CL01-G002《测量结果的计量溯源性要求》-2018年9月1日）。“检定证书”通常包含溯源性信息，如果未包含测量结果的不确定度信息，实验室应索取或评估测量结果的不确定度，“校准证书”应至少包含溯源性信息、校准结果及校准结果的测量不确定度等；（5）满足实验室检验测试实际的需求。很多实验室将计量器具送出去校准，但没有提出自己的一些校准需求，所以由第三方按照校准程序进行了校准得到的报告，最后对实验室的实际指导价值不大。比如温度计用在2-8℃，那么送去校准的时候应提出一个需求，如在5℃的量程校准一下，如果不提需求那么可能最后的校准报告在这个量程就没校准，报告对于用在2-8℃这个范围的实际指导价值不是太大。

  （1）制定校准程序：（参照检定规程、校准规范或行业标准制定）内容应包括但不限于校准物的来源、名称、校准周期、校准方法、操作步骤、结果判断或确认等；

  （2）“专人”管理：专业组长（负责梳理专业组内的计量器具需要校准的情况，比如哪些设备需要校准？有没有检定的设备？校准的时间点？提出预期用途）、技术负责人（对于专业组长提出来的一些有关要求进行汇总，然后制定校准计划）、设备主管（负责校准计划的实施）等；

  （3）校准计划：设备名称，校准时间，校准类型(检定或校准？)，大型仪器校准前应先审核厂家的校准方案或校准程序，参照校准规范或行业标准的要求，结合临床预期用途；

  （4）校准实施：主要由设备主管监督执行，按计划、程序要求实施，形成校准报告；

  （5）结果确认：技术负责人进行审核，要审核校准报告的符合性及报告信息是否充分，一旦发现某计量器具通过校准后形成了一组修正因子，应该在工作当中及时、正确的更新，另外设备标识要及时更新（最近一次及下一次校准时间）。

  以笔者实验室校准计划为例，微生物组压力表属于检定要求，需要送到所属辖区的计量院进行检定，在预期用途备注中提出常用压力量程检定；生化仪属于校准要求，在预期用途备注中提出符合WS/T0654-2017《全自动生化分析仪》行业标准的要求。

  笔者认为应该具体情况具体分析，比如计量器具属于强检设备，那么除了首次检定以外第一年还应该进行检定。关于检定分三种类型，首次检定、后续检定和必要时候检定。首次检定主要是计量器具检定以后有一个效期，在效期内不用再检定，一旦过了效期这个设备就不能再用；后续检定是周期性的一个检定，每年一次的检定活动，所以如果强检设备是首次检定的设备，则第一年不需要检定，直到检定效期到期，然后弃用。如果不属于首次检定设备，第一年还是需要检定。对于非强检的设备，如果厂家提供的设备性能信息比较充分，笔者认为在第一年不需要进行校准，因为设备刚刚上市，上市前厂家又进行了质量评价，提供了合格证，其实也进行了校准，但这种情况要写到校准程序里面，比如说非强检设备第一年不需要进行校准。

  全自动生化分析仪校准要求符合WS/T0654-2017《全自动生化分析仪》，比如加样系统、温控系统、光路系统都要校准，光路系统中有两个性能参数，吸光度线性和吸光度稳定性不能忽略，厂家校准一般都是免费的，在这种情况下，为节约成本在吸光度线性和稳定性的时候很多厂家提供的校准报告遗漏了340nm的校准，所以我们在审核厂家校准方案或校准报告的时候，一定要重点关注这点，同时也要看一下校准结果是否符合判断标准的要求。

  JJF1720-2018《全自动生化分析仪标准规范》是由全国医学计量技术委员会牵头，约10个仪器生产厂家联合起草的一个校准规范，从内容上相对比较简单，没有加样系统、温控系统、光路系统的校准要求，该规范主要用于厂家仪器设备上市前的校准，不建议作为实验室周期性设备校准的参考依据。

  通过计量学溯源图可以了解到4个方面信息，一是计量学溯源是检验结果能溯源到更高等级的保证；第二层含义是高一级的标准物质校准低一级的参考测量程序，高一级的参考测量程序用来对低一级的标准物质进行赋值，最后形成一个链条；第三层，从最高级别到最低级计量学传递过程当中，每一级都有明确的一个不确定度，不确定度逐级增大；计量学溯源的概念是通过一条具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值能够与规定的参考标准，通常是与国家标准或国际标准联系起来的特性；第四层是指不同层级的计量学溯源主要是由谁来做，比如说二级校准物以上的计量学溯源范围，主要是国际计量局或者国家计量局或者认可的参考实验室来做的一个活动。对于二级校准物到用户常规测量程序的范围由谁来做？应该由厂家来做。关于计量学溯源应该由谁来做的问题曾经一度有一些争论，笔者曾经有幸与检验界权威专家、原卫生部临检中心主任杨振华教授就计量学溯源问题交流过，杨振华教授认为在计量学溯源图中可以看到明确由厂家来做，但现实情况厂家做的并不是那么理想，所以杨振华教授特别指出厂家来做相关工作，但实验室应该高度关注厂家是否真正做到了量值溯源，而不是不闻不问。

  溯源类型主要分两大类，一类是可溯源至SI的一级参考测量程序/一个或多个经认证的一级参考物质（约25-30项）。另一类不可溯源至SI的，分4种情况，一是有国际约定参考测量程序/一种或多种用此参考测量程序定值的国际约定校准物质（如糖化血红蛋白）；二是只有国际约定的参考测量程序（约30种，如凝血因子）；三是有国际约定校准物质及其赋值方案；四是既没有参考测量程序，也没有用于校准的参考物质（约300种，如肿标和抗体）。

  厂家计量学溯源包括两个方面，一是工作校准品溯源，一个产品校准品溯源。工作校准品可以溯源到参考方法，也可以溯源到参考物质。

  首先用5-10份混合血清（100个供体/份）浓度范围覆盖测量范围，由参考实验室用参考方法测定，两组数据进行相关回归分析，相关系数r2≥0.997，截距接近于0，斜率接近于1的情况下才符合要求，不符合的不断调整工作校准品的赋值，另外由7个外部实验室进行测定（厂家选定的测量程序）；第二步统计分析7个实验室的测量数据所有的有效定值，取中位数，获得工作校准品定值，确定后进行校准验证；标准验证是用最终确定的工作校准品进行检测系统校准以后再测参考物质，然后与参考方法测定的结果来进行相关回归分析，截距小于允许范围的时候溯源有效，如果截距大于允许范围，溯源无效。

  至少50份新鲜血清浓度覆盖测量范围，4个实验室分2-5批完成测定，双通道进行平行检测（通道1：用工作校准品进行校准；通道2：用参考物质进行校准），两组数据做相关回归分析，判断标准与1、工作校准品溯源至参考方法一致，最终得到工作校准品赋值，赋值后进行校准验证，通过工作校准品校准以后再回测参考物质，计算回收率，回收率小于允许限值，溯源有效，如果大于允许限值，溯源无效，限值一般是小于4%的范围。

  具体操作同工作校准品定值，把厂家的工作校准品当做有证参考物质看待，在检测仪器两个通道进行检测。要求3台仪器设备，4个独立分析批，相同试剂批号进行检测，然后两组数据进行相关回归分析，最后为产品校准品进行赋值，赋值后进行校准验证。

  提到计量学溯源必须强调检测系统的完整性和有效性，检测系统完整性是指，自动生化分析系统或者自动化分析系统的检测系统主要由仪器、试剂、校准品和测量程序组成，改变其中一项则检测系统完整性将受到破坏，原来做的计量学溯源链随即断裂，溯源就无效了。检测系统的有效性是指由该检测系统测量得到的检测结果是准确的、可靠的，且与确认准确、可靠的检测系统的结果具有可比性，实现准确、可靠、可比，可通过方法学验证、方法学评估、室内质控、室间质评、方法学比对等方式实现。

  室间质评的评价方法是以试剂厂家进行分组，如果达到了12个实验室使用，参加室间质评分为一组，小于12个分到缺省组，如果不分组检验结果能够可比是比较理想的，但实际工作中不是这样。从室间质评评价方法看，没有考虑仪器、设备、校准品，只考虑到厂家分组，关于检验结果互认的确还存在一些现实性的问题。实验室常用的检测系统主要是两种，一种是配套系统，也叫封闭系统，即AAA（仪器、试剂、校准品为同一厂家），免疫、血球一般都是配套系统；另一种是非配套系统，也叫开放系统，即ABB（试剂、校准品为一厂家，仪器为另一厂家）或ABC（仪器、试剂、校准品分属不同厂家），在生化方面有相当一部分项目是非配套系统，因为生化项目收费低，为了节约成本，同时为了提倡和使用民族企业的产品，所以用非配套系统比较多。关于非配套系统，查阅厂家试剂或校准品说明书声称适应多种不同机型，厂家是否真正对于每一种型号组成的检测系统都进行了计量学溯源，这是值得用户关注的一个问题。笔者检索了关于产品说明书、注册备案的一些要求。产品说明书、标签应符合《医疗器械管理条例》第三十九条的要求及相关规定，细节特别提到了产品性能、主要结构、适用范围；另外要求产品上市之前应该进行临床试验的评价，比如二类产品应该不少于两家临床试验机构，三类应该不少于三家，评价内容主要包括准确度、精密度、可报告范围、线性范围、生物参考区间。注册资料及一些注册说明可以看到如果申报产品适用不同机型的时候，需要提交不同机型上进行评估的材料，这个评估笔者理解也应该是检测系统的一个评价，并没有明确提到需要提交检测系统的计量学溯源的一些证据。关于校准品的量值溯源的要求，里面提到了产品应该明确适用的校准品和质控品，如果申报的产品包括标准品，应该提交溯源性材料。如果申报的试剂和校准品捆绑在一起进行注册，只有一个注册证号的校准品是内部校准品，不能够独立上市，只能跟试剂一起出售，这种情况下校准品要提交相应的溯源资料。以上可以看出，主管部门对于试剂上市的注册要求并没有明确要求提交不同检测系统的溯源性材料，所以产品说明书声称适用二三十个机型，那么不同机型组成的检测系统的量值溯源的一些证据材料究竟厂家或企业有没有，还是个疑问。关于企业和厂家具不具备溯源性能力笔者也检索了一些相关的资料，比如2017年有文献提到国内生产体外诊断产品的企业超过了400多家，有人说至今可能达到了上千家，这些IVD企业生产出来的试剂说明如果覆盖很多不同的机型，那么他们有没有能力对于不同机型组成的检测系统来进行溯源？目前国内IVD企业或者医疗器械企业，建立有参考实验室的可能全国范围内只有18家，通过独立的参考实验室，建立参考方法，在计量学溯源方面具有比较大的优势。

  CNAS-CL02 5.3.1.4明确要求，计量学溯源性应追溯到可获得的较高计量学级别的参考物质或参考程序。注：追溯到高级别参考物质和参考测量程序的校准溯源文件可以由检测系统的制造商提供，只要使用未经修改的厂家的检测系统和校准程序，该份文件即可接受。当计量学溯源不可能或无关时，应用其他方法提供结果可信度，包括但不限于以下方法：使用有证标准物质、经另一程序检验或者校准、使用明确建立、规定、确定了特性的并由各方协商一致的协议标准或方法。

  对于配套系统，需要厂家提供溯源性声明/校准品不确定度；对于非配套系统，如ABB或者ABC系统，除溯源性声明/校准品不确定度外，可索要溯源性程序和证据材料（非强制），如无法获得，可自行校准；当计量学溯源不可能，应用其他方式提供结果可信度。

  检测系统用于临床检验前，实验室应做出评价，评价包括两个方面，检测系统的验证或检验程序的确认。什么情况做确认、什么情况做验证，CNAS-CL02：2012中有明确要求，实验室使用的是未加修改的厂家已确认过的检验程序，做性能验证就可以，如配套系统；ABB系统，对于修改过的确认方法，需要做性能确认。有一点需要注意，关于ABB系统，如果厂家试剂说明书声明了适用机型，包括现在检测系统机型，这种情况下，有些专家认为可以把它当做一个变相的配套系统，实验室只需要进行性能验证即可，有一种观点，有没有完整的确认实验材料或者有没有完整的计量学溯源资料应该是药监部门负责进行审核，实验室用于临床前做验证即可；对于ABC系统，厂家只生产试剂，没有校准品，这种情况下溯源无法获得，可自行校准，跟以前的检测系统进行比较，比较线性关系，看有没有必要调整校准系数，这种检测系统进行性能确认。性能验证和性能确认的方法、要求不一样，性能验证可以参照《临床化学定量检验程序性能验证指南》的要求做，性能确认可以参照EP系列文件，还可以参照国家卫健委临床检验中心王治国研究员的参考书《临床检验方法性能确认与性能验证》。

  项目校准应该遵循制造商的建议实施，重点关注校准频率，根据方法和试剂稳定性制定大多数的生化项目校准周期，免疫项目校准周期一般规定为28天。一些进口试剂说明书查不到校准周期的建议，有的只是建议在更换试剂批号/仪器大保养/更换重要零部件/室内质控失控时进行校准，这样的一种情况下可以参考YY/T 0490-2016《临床化学测量系统校准指南》制定适合自己实验室的校准频率或校准周期。还要注意校准后的检验结果应设防，因为好多教学医院由于进修生实习生比较多，另外新进员工在熟悉操作，容易不小心篡改校准以后的校准结果，一旦篡改会导致出现大量的错误报告，这样的一种情况下的错误原因不好找，所以校准后的检验结果应设防，由用户名和密码登录界面，在指导老师的监督和指导下进入界面熟悉操作。常见的校准问题比较多，如该校准的没有校准、校准超期、校准结果达不到要求等等。