应用 Westgard Sigma规则选择常规化学检验项目的质控方法

王棣 文欢

摘要 目的：通过评估检验项目的精密度和正确度性能，计算Sigma（σ）度量值，然后应用Westgard Sigma规则选择本室常规化学检验项目的质控方法。方法：根据《临床实验室室间质量评价要求》定义每个检验项目的质量要求（总允许误差，TEa）。中间精密度（变异系数，CV）来源于常规化学质控物的室内质控数据。对国家卫健委临床检验中心常规化学室间质评样本重复测定5次，计算每个项目的均值，利用均值与室间质评回报结果的相应靶值，计算每个项目的正确度（偏倚，bias），bias%=100×（均值-靶值）/靶值（%）。采用Sigma度量=（TEa-bias）/CV，计算每个项目的Sigma度量，然后，根据Sigma度量大小，应用Westgard Sigma规则选择每个项目的质控方法（每批次2个水平质控物）。结果：ALT、AST、TP、LDH、GGT、ALP、UA、Cr、Glu、K、P、Mg、Fe和AMY的Sigma度量大于6σ，一天1个批次质控，质控规则为单规则13s。TC和TG的Sigma度量为5σ，一天1个批次质控，质控规则为13s/22s/R4s。Alb、TBil、DBil和Ca的Sigma度量为4σ，一天2个批次质控，质控规则为13s/22s/R4s/41s。UN、Na和Cl的Sigma度量小于4σ（>3σ），一天4个批次质控，质控规则为13s/22s/R4s/41s/8x。结论：通过评估每个检验项目的方法性能和计算的Sigma度量，应用Westgard Sigma规则选择检验项目的质控方法，保证检验结果的准确性，真正达到高效质量控制的目的。

关键词：Westgard Sigma规则；Sigma度量；质控方法；质控规则

Application of Westgard Sigma rules to select the quality control method of routine chemical test items

Wang Di，Chen Jian

Department of clinical laboratory，Xuyong people’s hospital，Sichuan Luzhou 646000

Abstract: Objective To estimate the performance of precision and accuracy for each test and calculate the Sigma metric(σ)．Application of Westgard Sigma rules to select the quality control method of routine chemical test items in our laboratory．Methods Define the quality requirement （total allowable error，TEa）of each test that accordance to Requirements of External Quality Assessment of Clinical Laboratories．The intermediate precision (coefficient of variation，CV) was derived from the Internal quality control data for chemical quality control material．It were determined for 5 external quality assessment samples of National Health Committee’s Quality Control Center for Clinical Laboratory by repeated 5 times．Calculate the mean value of each test，the accuracy (bias) of each test was calculated with the corresponding target value of external quality assessment and calculated mean value．Bias%=100×(mean-target)/target（%）．The Sigma metric were calculated for each test to accordance Sigma metric = (TEa-bias)/CV．Then according to the Sigma metric，Application of Westgard Sigma rules to select the quality control method of routine chemical test items (2 control measurements in each run) ．

Results The Sigma metric of ALT，AST，TP，LDH，GGT，ALP，UA，Cr，Glu，K，P，Mg，Fe and AMY are more than 6σ．It requires only a single control rule，13s，with 2 control measurements in each run．The Sigma metric of TC and TG is 5 σ，It requires 3 rules，13s/22s/R4s，with 2 control measurements in each run．The Sigma metric of Alb， TBil，DBil and Ca is 4 σ，It requires 4rules，13s/22s/R4s /41s multirole，with 2 control measurements in each of 2 runs．The Sigma metric of UN，Na and Cl are less than 4 σ（>3σ），It requires a multirule procedure，13s/22s/R4s /41s /8x，with 2 control measurements in each of 4 runs. Conclusion To estimate the performance of precision and accuracy for each test and calculate the Sigma metric．Application of Westgard Sigma rules to select the quality control method of routine chemical test items in our laboratory．To ensure the accuracy of test results and truly achieve the purpose of efficient quality control．

Key words: Westgard Sigma rules；Sigma metric；Quality control method；Quality control rules

临床实验室必须根据实验室情况和水平，选择合适的质控方法，包括质控规则和质控物在每个分析批质控物的测定数^[1]。临床实验室检验质控方法的选择对保证检验结果的准确性和可靠性至关重要，但很多实验室为力求简便，仅采用最常用的13s和22s规则，或者采用“传统”的Westgard规则^[2]，而不是根据实验室实际情况进行选择。在国家标准《临床实验室定量测定室内质量控制指南》中明确要求，临床实验室应根据每个检测系统和临床目标去选择合适的质控规则^[3]，包括基于功效函数图、临界误差图和操作过程规范图等选择适当质控规则、质控物的测定数^[4]。在Westgard规则的最佳实践中，Westgard列出了12条Westgard规则的最佳实践方法，其中包括：定义每个检验项目的质量要求、了解你的方法性能（精密度、偏倚）、计算检验过程的Sigma度量、方法的Sigma性能与检验质量控制（quality control，QC）程序的相关性、对于高性能的方法采用单个规则QC程序和最小的质控物测量数量、对于中至低等性能的方法采用多规则QC程序等^[5]，在此基础上，Westgard等^[6]提出了应用Westgard Sigma规则来选择检验项目的质控方法^[6]。本文对我室常规化学检验项目的期间精密度（变异系数，CV）和正确度（偏倚，bias）性能进行评价，计算Sigma度量，然后，应用Westgard Sigma规则选择每个检验项目的质控方法，即质控物测定批次、数量和质控规则。

1 材料和方法

1.1 仪器与试剂 仪器为日本日立7600全自动生化分析仪，检测试剂和校准品为该仪器配套试剂和校准品。常规化学质控物为美国伯乐公司2、3水平化学质控物，批号分别为45772和45773。

1.2 常规化学检验项目 丙氨酸氨基转移酶（ALT）、天门冬氨酸氨基转移酶（AST）、总蛋白（TP）、白蛋白（Alb）、总胆红素（TBil）、直接胆红素（DBil）、乳酸脱氢酶（LDH）、γ-谷氨酰基转移酶（GGT）、碱性磷酸酶（ALP）、尿素（UN）、尿酸（UA）、肌酐（Cr）、总胆固醇（TC）、甘油三酯（TG）、葡萄糖（Glu）、钾（K）、钠（Na）、氯（Cl）、钙（Ca）、磷（P）、镁（Mg）、铁（Fe）和淀粉酶（AMY）。

1.3 定义质量要求 每个检验项目的质量要求（总允许误差，TEa）应满足国家标准《临床实验室室间质量评价要求》的可接受范围

^[7]，其质量要求见表1。

1.4 检测系统的性能评价

1.4.1 中间精密度（变异系数，CV%）性能评价 利用每个检验项目的室内质控数据，采用回顾性的精密度性能评价，观察实验室正在使用的质控物之前3～5月的质控结果，剔除失控结果后，计算每个检验项目的CV%^[1,5]。本文计算2018年10月1日至2019年2月28日期间的常规化学2、3水平质控物的CV%。

1.4.2 正确度（偏倚，bias）性能评价 利用室间质评结果的“靶值”，通过对室间质评物进行多次测定，计算每个检验项目的均值，然后计算bias。2019年3月15日，对本年度国家卫健委临床检验中心常规化学的5个室间质评样本（批号201911-201915）的每个检验项目重复测定5次，计算每个项目的均值，利用均值与室间质评回报结果的相应“靶值”，计算每个项目的bias。bias%=100×（均值-靶值）/靶值（%）。

1.5 Sigma度量计算 Sigma度量=（TEa-观察bias）/观察CV。

1.6 Westgard Sigma规则 Westgard Sigma规则示意图见图1^[6]，N为质控物测定数，R为质控物测定批次。

图1 Westgard Sigma规则示意图

1.6.1 6σ质量，每批次2个质控物测量（N=2，R=1），只需单一控制规则，13s。

1.6.2 5σ质量，每批次2个质控物测量（N=2，R=1），需要3个控制规则，13s/22s/R4s。

1.6.3 4σ质量，每批次4个质控物测量（N=4，R=1），或者使用2批次，每批次2个质控物测量（N=2，R=2），二者选其一，需要4个控制规则，13s/22s/R4s/41s。

1.6.4 ＜4σ质量（>3σ），使用2批次，每批次4个质控物测量（N=4，R=2），或者使用4批次，每批次2个质控物测量（N=2，R=4），二者选其一，需采用Westgard多规则控制程序，13s/22s/R4s/41s/8x。

2 结果

伯乐2、3水平化学质控物的室内质控期间精密度（CV%）和5个室间质评样本的正确度（bias%）计算结果、每个检验项目的Sigma度量计算和控制批次及控制规则选择结果见表1。ALT、AST、TP、LDH、GGT、ALP、UA、Cr、Glu、K、P、Mg、Fe和AMY的Sigma度量大于6σ，一天1个质控批次，质控规则为单规则13s。TC和TG的Sigma度量为5σ，一天1个质控批次，质控规则为13s/22s/R4s。Alb、TBil、DBil和Ca的Sigma度量为4σ，一天2个质控批次，质控规则为13s/22s/R4s/41s。UN、Na和Cl的Sigma度量小于4σ，一天4个质控批次，质控规则为13s/22s/R4s/41s/8x。

表1 每个检验项目的Sigma度量计算、控制批次及控制规则选择结果

项目	TEa%	bias%		CV%	Sigma度量	质控批次(R)	质控规则
ALT	20	1.46		2.24	8.3	1	13s
AST	20	1.76		1.24	14.7	1	13s
TP	10	2.71		1.20	6.1	1	13s
Alb	10	2.33		1.67	4.6	1	13s/22s/R4s/41s
TBil	20	3.77		4.00	4.1	2	13s/22s/R4s/41s
DBil	20	4.90		3.17	4.8	1	13s/22s/R4s/41s
LDH	20	1.01		2.05	9.3	1	13s
GGT	20	5.62		2.16	6.7	1	13s
ALP	30	6.01		2.30	10.1	1	13s
UN	9	2.63		1.72	3.7	2	13s/22s/R4s/41s/8x
UA	17	5.43		1.31	8.8	1	13s
Cr	15	1.07		2.18	6.4	1	13s
TC	10	1.97		1.55	5.2	1	13s/22s/R4s
TG	25	4.86		3.48	5.8	1	13s/22s/R4s
Glu	10	0.21		0.86	11.4	1	13s
K	0.5mmol/L	3.65		0.70	12.6	1	13s
Na	4mmol/L	0.68		0.66	3.3	4	13s/22s/R4s/41s/8x
Cl	5	1.36		1.07	3.4	4	13s/22s/R4s/41s/8x
Ca	0.25mmol/L	2.44		1.57	4.8	1	13s/22s/R4s/41s
P	11	3.64		1.16	6.3	1	13s
Mg	25	4.96		2.52	8.0	1	13s
Fe	20	6.10		0.90	15.4	1	13s
AMY	30	2.10	1.94		14.4	1	13s

注：每批次测定2个质控物水平（N=2）。

3 讨论

1951年Levey和Jennings将Shewhart质控图引入实验室用于临床实验室室内质量控制，1952年经Henry和Segalove进行修改，建议以病人混合血清为控制物，仅做单次检测，并应用2倍标准差（2s）为控制限值，此即闻名的Levey-Jennings质控图，也是第一代QC^[8]。Levey-Jennings质控方法的优点是简单明了，缺点是以±2s为失控限，对误差捕获的灵敏度较高，但对误差识别的特异性较差，假失控的概率太高（5%），通常不能接受。以±3s为失控限，对误差捕获的灵敏度低，但对误差识别的特异性较高，假失控的概率低（0.3%），误差检出能力不强。1981年，Westgard等^[2]在详述使用“休哈特多规则控制图”中，提出了以12s为警告规则，13s/22s/R4s/41s/10x为失控规则的“Westgard规则”，亦即第二代QC。Westgard将±2s和±3s巧妙地结合起来，并且引进其它控制规则，组成了多规则控制方法，目的是提高控制效率，既对误差检出具有较好的灵敏度，又对失控误差的识别具有较好的特异性。随着分析系统检测技术的改善，其稳定性大大提高，需要较少频率的控制，这就是选择或设计QC程序的开始，去适应不同分析系统和技术的性能特征，这是第三代QC^[8]。在90年代，随着高稳定性、高精密度和高测试速度生化分析仪的出现，全面质量管理就要求，应依据该项目预期用途要求的质量（TEa）、该特定方法观察到的精密度和偏倚，使QC程序性能最佳化，在日常工作中，选择合适的、宽松得多的规则，节约控制费用，真正提高了QC的效率，此即高效QC，亦即第四代QC^[8,9]，比如基于功效函数图、临界误差图和操作过程规范图等。Westgard Sigma规则通过定义检验项目的质量目标、观察方法的精密度和偏倚，根据Sigma度量值选择质控规则的方法，属于第四代QC，在实际应用中，它比功效函数图、临界误差图和操作过程规范图等操作简便。

我们对我室常规生化检验项目的精密度和正确度性能进行评估，每个项目的质量要求（TEa）应满足国家标准《临床实验室室间质量评价要求》的可接受范围，计算每个项目检验过程的Sigma度量值，根据Sigma度量值大小，然后应用Westgard Sigma规则选择其质控方法。ALT、AST、TP、LDH、GGT、ALP、UA、Cr、Glu、K、P、Mg、Fe和AMY的Sigma度量大于6σ，一天1个质控批次，质控规则为单规则13s；TC和TG的Sigma度量为5σ，一天1个质控批次，质控规则为13s/22s/R4s；Alb、TBil、DBil和Ca的Sigma度量为4σ，一天2个质控批次，质控规则为13s/22s/R4s/41s；UN、Na和Cl的Sigma度量小于4σ（≥3σ），一天4个质控批次，质控规则为13s/22s/R4s/41s/8x。σ≥6、5≤σ＜6、4≤σ＜5、3≤σ＜4分别代表检验项目的性能属于世界级质量、优秀、良好和临界水平^[10]。从选择控制规则的原则看，只要达到误差控制在允许范围内，尽可能选择简单规则，尽可能少用控制品^[9]，因此，对于世界级质量项目仅选择单一规则13s，随着Sigma度量值的减小，质控规则和质控批次逐渐增加。本次评估的23个项目中，有14个项目为世界级、2个项目为优秀、4个项目为良好和3个项目为临界水平，与李婷婷等^[10]报道的贵州省人民医院和中山医院的世界级质量水平（分别为20/22、16/20）有一定的差距，其原因可能为：一是本室的生化分析仪使用时间较长（已近10年），精密度性能有所下降；二是电极在使用过程中性能降低，由于电极价格昂贵，未及时更换，导致Na和Cl的性能降低；三是某些项目的TEa定义太小（Ca、UN、Na和Cl），实际工作中难以达到世界级质量或优秀水平。

综述所述，通过评估每个检验项目的方法性能和计算的Sigma度量，应用Westgard Sigma规则选择检验项目合适的质控方法，不仅能保障实验室检测结果的准确性和可靠性，更能降低实验室的运行成本，真正达到高效质量控制的目的。

参考文献

[1] 尚红，王毓三，申子瑜.全国临床检验操作规程[M].第4版.北京：人民卫生出版社，2015：1015-1037.

[2] JO.Westgard，PL.Barry，MR.Hunt. A Multi-Rule Shewhart Chart for Quality Control in Clinical Chemistry[J]. Clin Chem，1981，27（3）：493-501.

[3] GB/T 20468-2006.临床实验室定量测定室内质量控制指南[S]. 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会，2006.

[4] 王治国.临床检验6σ质量设计与控制[M].北京：人民卫生出版社，2012：151-153.

[5] JO.Westgard. Best Practices for “Westgard Rules”. http://www.westgard.com/lesson74.htm.

[6] JO.Westgard，SA.Westgard. Introducing Westgard Sigma Rules^TM. http://www.westgard.com/ westgard-sigma-rules.htm.

[7] GB/T 20470-2006.临床实验室室间质量评价要求[S]. 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会，2006.

[8] JO.Westgard，冯仁丰译.实验室QC的历史观点：我们的现状及今后怎么办！[J].临床实验室，2012；6（1）：48-51.

[9] 彭黎明，王兰兰主编.检验医学自动化及临床应用[M].第1版. 北京：人民卫生出版社，2003：798-799.

[10]李婷婷，王治国.标准化西格玛性能验证图在常规化学检测项目性能评价中应注意的事项[J].临床实验室，2017，11（1）：53-57.

作者简介：王棣（1972-10月-31日），民族：汉，性别：男，籍贯：四川叙永，工作单位：叙永县人民医院，学历：大专，职称：主管检验师