第四篇 互换性在计量溯源性中的演进作用

这一篇继续介绍W. Greg Miller教授2021年在《Clinica Chimica Acta 》发表的《The evolving role of commutability in metrological traceability（互换性对计量溯源性不断发展的作用）》。这篇文章非常重要，Miller对互换性的发展做了一个全面的分析总结，下面我将文中的主要观点列出来。

1、背景

互换性是参考物质(RM)的一种特性，它表示RM对测量程序(MPs)的分析响应，与临床样品相同。在图1中，具有互换性的RM(绿色)与临床样本具有相同的响应，即在可接受的标准内，两种不同的MPs测量临床样品与测量RM，在偏倚上没有差异。不具有互换性的RM(红色)与临床样品观察到的反应不同，表现为偏倚有差异。当RM(蓝色)偏倚的不确定度与可接受标准重叠时，将会无法得出互换性的结论。几十年来，测量程序测量结果的标准化一直是临床实验室的重要目标，用于测量程序标准化的校准参照的参考物质应具备互换性，这一要求现在已得到一致认同。 

2、计量溯源性中的互换性

新版ISO 17511描述了临床实验室检验结果的计量溯源。如图2所示：

互换性不适用于一级纯物质的RM (m.1)，但可适用于m.2位置的一级校准品，这取决于p.3位置的参考测量程序的分析选择性。在本报告中，我们关注位置m.3的二次校准品，它应是一个具有互换性的基体参考物质，用于校准制造商选定的测量程序（p.4）。p.4和p.5中使用的MPs是IVD生产制造过程的一部分，用于为位于位置m.5的终端用户校准品赋值，而该校准品又用于校准最终用户的测量程序（p.6）。p.4和p.5所使用的MPs通常与p.6所使用的最终用户MP相同，但更为严格进行校准和精密度测量，以减少结果的不确定度。RM的互换性主要取决于试剂配方以及其他测量参数。因此，m.3的基体参考物质必须与最终用户使用的测量程序（p.6）所测量的临床样本可互换。如果m.3位置的基体参考物质与临床样本不互换，那么校准等级将引入一个偏倚，导致m.6位置的临床样本结果不正确，且不能适当溯源到m.1位置的一级参考物质。m.4位置的制造商工作校准品和m.5位置的终端用户校准品在校准等级中用于特定的某个IVD制造商测量程序，即是专用的，不是共用的，因此不要求必须具备互换性，m.4和m.5的赋值可以通过一个已知的、恒定的互换性偏倚予以纠正，当然这种工作校准品或终端用户校准品不能用于校准其他IVD试剂。

3、现有参考物质普遍缺乏充分的互换性确认

在2000年，由美国国家标准与技术研究所(NIST)举办的关于临床实验室溯源性的研讨会上，大家高度关注多个案例，这些案例各种测量的不充分直接或间接地与在校准等级中使用的参考物质不具备互换性有关。“互换性”一词在这次NIST研讨会的会议记录中出现了50多次。

在20世纪80年代和90年代初，多个报告强调了血清胆固醇的不同临床实验室MPs的标准化进展，当时的实验室受益于新开发的国家胆固醇参考系统，该系统包括高等级的RM和参考测量程序。然而，关于血清胆固醇的校准等级的现状仍然存在问题，特别是仍然缺乏能够传递正确度的、具有互换性、基体二级参考物质。图3示意了不具备互换性的RM如何将偏差引入临床实验室最终用户MP。

除了基质的影响，互换性还受到实际所测量的分子形式的影响。例如ERM-DA470k/IFCC中的c反应蛋白不具备互换性。c反应蛋白在天然样品中是五聚体，而470k在冻干过程中会引起五聚体的解离成单体亚基。免疫测定针对的是五聚体，而质谱测的是五聚体或单体消化而成的肽段，这样，免疫分析方法和质谱方法中对470k就有不同的测量反应。新的参考物质ERM-DA474/IFCC为冰冻人血清，解决了上述问题，具有很好的互换性。

4、具备互换性的CRM，超出预期用途使用或稀释使用时应重新进行互换性评估

举例，ERM-DA470k/IFCC的各种血清蛋白，如果用户决定使用这个参考物质对除血清以外的其他体液（例如尿液、脑脊液）的测量程序进行校准，例如对尿白蛋白的测量程序进行校准，则用户有义务验证该材料在新测量系统中的互换性。这一原则适用于任何偏离参考物质提供者使用说明的情况，如用户对参考物质进行进一步稀释。

5、在多个测量程序间具备互换性是一个有用的参考物质的先决条件

IFCC最近描述了两种评估参考物质在多个测量程序间互换性的方法。对于这两种方法，MPs都必须具有足够的精密度和选择性，以能准确测量RM和CSs（clinical samples）之间的互换性偏差（commutability bias）。第一种方法见IFCC Working Group Recommendations for Assessing Commutability Part2: Using the Difference in Bias Between a Reference Material and Clinical Samples, Clin. Chem. 64 (2018)，这种方法对MPs进行一对一比较研究，在每对比较中，每个RM的互换性都是独立评估的。第二种方法见 IFCC Working Group Recommendations for Assessing Commutability Part 3: Using the Calibration Effectiveness of a Reference Material, Clin. Chem. 64 (2018)。参考物质用于校准每一个MP，然后测试CSs（clinical samples），临床样本结果在所有MP之间进行比较。如果RM具有互换性，则所有MPs的临床样本结果将相似，若RM不互换，则某个或某些MP将产生与其他MP明显不同的临床样本结果，当然这取决于预先设定的可接受标准。这两种方法各有其优先使用范围，如果想要评价一个RM的互换性偏差（commutability bias）大小，可用第一种方法，如果想评价一个RM是否适用于溯源链，则优先选用第二种方法。

注意，可能会有不同的结果，包括RM与一个或几个mp不互换，但这也可能被认为是一个有用的RM，因为它适合与其他多个mp。还有一种情况是，有两组或更多的MPs，在一组MPs中RM显示具有互换性，但在其他MPs组中RM显示不具备互换性，这种情况可能是由于用于测量的不同技术，例如针对分析物不同表位的不同免疫分析方法。

如果RM对某个MP与其他MP存在互换性偏差，则这个MP不能在其校准等级中直接使用RM的指定值。可以这样处理，RM不互换的MP可以在其校准等级中使用该RM，使用互换性偏差的大小来调整RM的赋值，注意互换性偏差的不确定度要尽可能控制，这样才能使最终临床样本结果的合成不确定度保持在分析性能允许范围内。

6、研制具有互换性的RM的挑战

在研制具有互换性的RM时，通常会考虑如下问题，比如:材料应该冷冻还是冻干？能否将外源性物质添加到材料中以达到通常在患病患者身上观察到的高浓度？RM可以稀释吗？如果可以，稀释到什么程度，使用什么缓冲液或基质？是否可以使用添加剂或防腐剂来提高RM的稳定性而不影响材料的互换性？

7、进行互换性评估实验的挑战

互换性研究实验面临许多实际的挑战。首先，就是临床样本，理想的样本应该是真实的临床样本，并且最好是新鲜的，通常是25～50个样本，每一份样本来源于一个单一的donation，还要考虑足够的量，浓度应与候选RM的浓度相匹配，有可能需要的浓度很低或很高。

8、设定互换性可接受标准

判断一个参考物质是否具有互换性，应该有一定的标准。以用作校准的校准品举例，校准品具有互换性的可接受标准，是基于校准品校准的测量程序在临床使用的可接受的分析性能而定的，互换性引入的偏差不能超过测量程序最大允许误差。

9、后续工作

IFCC的互换性工作组正在研究制定对有证参考物质、正确度质控物以及能力验证样本进行互换性评价的更详细、更具有实操性的技术文件。

Miller的三篇文章就介绍完了，各位同仁，到这儿是不是更清楚了一些。这三篇文章是Miller同时也是国际检验医学领域对互换性认识逐渐发展过程。人们对于一个具体事物的正确认识，一般说来经过在实践的基础上从感性认识到理性认识，再从理性认识到实践的多次反复，才能完成。“实践、认识、再实践、再认识，这种形式，循环往复以至无穷，而实践和认识之每一循环的内容，都比较地进到了高一级的程度。”

作者：王军，北京中关村水木医疗科技有限公司副总经理，第三、四届全国卫生产业企业管理协会医学检验产业分会副会长，曾任北京市医疗器械检验所室主任。