体外诊断仪器的性能指标(生化、免疫等)

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体外诊断仪器能够提供定量和定性的生理分析物的结果,常用的体外诊断仪器包括生化分析仪、化学发光免疫分析仪、血细胞分析仪、凝血分析仪、尿干化学分析仪、尿有形成分分析仪、血糖仪、流式细胞仪分析仪等。

产品技术要求中的性能指标是指可进行客观判定的成品的功能性、安全性指标以及质量控制相关的其他指标。

产品设计开发中的评价性内容(例如生物相容性评价)原则上不在产品技术要求中制定。

产品技术要求中性能指标的制定应参考相关国家标准/行业标准并结合具体产品的设计特性、预期用途和质量控制水平,并且不应低于产品适用的强制性国家标准/行业标准。

以下介绍几种常见的体外诊断仪器性能指标

◆◆全自动生化分析仪性能指标◆◆

全自动生化分析仪性能指标主要包括杂散光,吸光度线性范围,吸光度准确度,吸光度稳定性,吸光度重复性,温度准确度与波动度,样品携带污染率,加样准确度与重复性,临床项目的批内精密度,其他指标如分析效率和临床适用性。


1杂散光
用蒸馏水作参比,在340mm波长处测定50gL亚硝酸钠校准溶液的吸光度;也可用空气作参比,在340nm处测定JB400型截止型滤光片(cut- -off filte)的吸光度,其值应当不小于2.3。

2吸光度线性范围
对分析仪在340mm或者是450~520m波长范围内的任一波长进行线性范围测定,将橘红G色素原液稀释成11个浓度梯度,并在每个浓度下测定5次,计算平均吸光度。

以稀释比例为横坐标,吸光度平均值作为纵坐标,画散点图。首先用最小二乘法对前4个点进行线性拟合,再计算5-11点的相对偏移。

其中吸光度的线性范围应当不小于2.0,各测定值的相对偏移在5%以内。

3吸光度准确性
以蒸馏水作空白,并于340m波长处重复测定3次重铬酸钾标准溶液,计算3次测量值的平均值与标准值的差。

吸光度为0.5的重铬酸钾的允许误差为0.025,吸光度为1的重铬酸钾的允许误差为0.07。

4吸光度稳定性
测定340m和600-700m波长范围内的任一波长下的吸光度稳定性。

以吸光度为0.5的重铬酸钾或者硫酸铜标准溶液作为样本和试剂,将仪器的标本量和试剂量均设为最小量,

反应时间设为最长反应时间,读数间隔为仪器的测定周期,并测定上述溶液的吸光度,计算其最大与最小值之差,其值应小于等于0.01.

5吸光度重复性
以在340m波长处的吸光度为0.5的重铬酸钾标准溶液同时作为标本和试剂,加入量为分析仪的最小反应体积,反应时间为分析仪的最长反应时间,并连续测定20次,计算其吸光度的变异系数CV,应当满足CV≤1.5%.

6温度准确度与波动度
用高精度的测温仪连续测定比色杯中的去离子水的温度20次,计算平均温度与温度波动度(最大测定值减去最小测定值),其中平均温度应当在设定值的±03℃以内,波动度应当在±0.2℃以内。

7样品携带污染率
用人源血清溶解适量橘红G,配置340m波长处吸光度为200的橘红G原液;将橘红G原液准确稀释200倍,

在分析仪上测定稀释液在340m波长处相对于蒸馏水的吸光度,重复测定20次,计算20次吸光度的平均值,乘以稀释倍数,即为橘红G原液的理论吸光度:

以蒸馏水为试剂,以橘红G原液和蒸馏水作为样品,样品的加入量为分析仪标称的最大样品量,按照原液、原液、原液、蒸馏水、蒸馏水、蒸馏水的顺序为一组、在分析仪上测定上述样品反应结束时的吸光度,共进行5组测定。

通过这5组吸光度的变化趋势计算样品携带污染率。样品携带污染率应不大于5%。

8加样准确度与重复性
采用称量法检测。在恒温恒湿的条件下,用最小称量显示值为0.01mg的电子天平,重复称量试剂针或样本针加入的某一体积的蒸馏水20次。

计算加样误差:加样误差=(实际加入量一规定加入量)/规定加入量×100%。加样的准确度误差应当不超过±5%,变异系数不超过±2%。

9临床项目的重复性
采用两个水平的质控血清,按照不同检测项目不同的要求检测,测定并计算不同项目检测结果的平均值、SD、CV,应当满足相应的要求.

10分析效率
是指单位时间内完成的测试总数,用测试/小时来表示。分析效率与加样周期长短和测试循环有关。

其中,加样周期是指样本针从采集前一个标本开始到采集下一个标本开始所需要的时间,加样周期越短,分析速度越快。

测试循环是指反应杯从这一次使用开始到下一次使用时所需的时间,这个循环与总反应时间相关,一个项目的总反应时间越短,则其分析速度也就越快.

11临床适用性
影响生化分析仪的临床适用性的因素很多,包括波长范围及个数、样本盘或样本架的样本位、样本量、样本液面传感器、样本的预稀释、试剂盘和试剂位试剂量试剂瓶容量、试剂储存温度、试剂液面传感器、反应杯型式、反应杯光径、反应杯个数、反应时间、反应液量、自动冲洗及搅拌系统、用水量、开放程度、急诊功能、复查功能、软件的交互性等

◆◆全自动化学发光免疫分析仪性能指标◆◆

全自动发光免疫分析仪行业标准中的性能指标主要包括反应区温度控制的准确性和波动度,分析仪稳定性,批内测量重复性,线性相关性,携带污染率等。

01
反应区温度控制的准确性和波动度
将精度不低于0.1℃的温度检测仪的探头,或分析仪生产企业提供的相同精度、且经过标定的专用测温工装,放置于生产企业制定的位置,在温度显示稳定后,每隔30秒测定一次温度值,测定时间为10分钟,计算所有温度值的平均值和最大值与最小值之差。平均值与设定温度值之差为温度准确度,最大值与最小值之差为温度波动。 温度准确性应在设定值的 士0.5℃内,波动度不超过 1.0℃。

02
分析仪稳定性
待分析仪开机处于稳定工作状态时,用生产企业制定的临床测试项目的校准品、试剂,上机测试相应质控品或新鲜病人样本,重复测试3次,计算测定结果的平均值,过4小时,8小时后分别再上机重复测试3次,计算测定结果的平均值,以第1次的测试结果作为基准值,测试结果的相对偏移不超 士 10%。

03
批内重复性
用生产企业制定的临床测试项目的校准品、试剂,上机测试相应质控品或新鲜病人样本,重复测试20次,其变异系数CV≤8%。

04
线性相关性
用生产企业制定的临床测试项目的试剂,并准备浓度比不小于2个数量级的线性上线样品和线性下限样品

用线性下限样品将线性上限样品按比例稀释成至少5个不同浓度的样品,混合均匀后将各个浓度的样品分别重复测定3次

计算三次测量值的均匀值,以稀释浓度为自变量,以测定结果均值为因变量求出线性回归系数,线性相关系数(r)≥0.99。

05
携带污染率
生产企业应指定临床测试项目,准备该临床测试项目的高浓度样品,使用生产企业指定的临床测试项目的试剂,以高浓度样品和零浓度样品作为样品,

按照高浓度样品、高浓度样品、高浓度样品、零浓度样品、零浓度样品,零浓度样品的顺序为一组,在分析仪上进行测定,共进行5组测定,通过这5组测定值的变化趋势计算样品携带污染率。携带污染率≤10-5.

◆◆血细胞分析仪性能指标◆◆

血细胞分析仪的性能指标主要包括空白计数、线性、精密度、准确度、携带污染率、白细胞分类准确性等。


主要验证项目包括:白细胞数目(WBC)、红细胞数目(RBC )血红蛋百浓度( HGB )血小板数目 ( PLT),HCT,平均红细胞体积(MCH).

1空白计数
用稀释液作为样本在分析仪上连续进行三次测试,取三次测试结果中的最大值。
应当满足以下求:WBC<0.5x109/L;RBC<0.05x1012/L;HGB<2g/L;PLT<10x109/L

2线性
线性验证时,可以使用商业化的线性质控品,也可以使用高值样本。

当使用高值样本时,取抗凝全血,离心去血浆,使之成浓缩的血细胞,冉将浓缩的血细胞用自身的泛血小板血浆/稀释液进行梯度稀释,至少稀释为5个浓度,使高浓度值接近线性范围上限,使低浓度值接近线性范围的下限。

以各浓度梯度的血样品上机测定,每份标本测定3次,各取测量平均值。

然后以稀释的倍数为X轴,测量值的平均值为 Y轴,作散点图,计算回归方程。 并由回归方程求出各稀释浓度点对应的理论值,计算测量平均值与理论值的偏移。 血细胞分析仪线性要求见下表。



3精密度
取规定范围内的1份样本，按常规方法重复测定10次，计算平均值，标准偏差，以及变异系数。精密度要求应满足下表。



4准确度
按照血液分析仪的操作说明书进行系统校准后,以参考方法赋值的新鲜血为样本,测定3次,分别计算相对偏差,如果3次结果都符合要求,即判为合格。

如果大于等于2次的结果不符合,即判为不合格。如果有1次结果不符合要求,则应重新连续测试20次,并分别计算相对偏差,如果大于等于19次测试的结果符合要求,则准确度符合要求。

准确度的允许偏移范围为:WBC≤±5.0%,RBC≤±2.0%,HGB≤±2.0%,PLT≤<±9.0%,HCT/MCV≤±2.0%。

5携带污染率
取一份高浓度的临床样本,混合均匀后连续测定3次,再取一份低浓度的临床
样本,混合均匀后连续测定3次,按以下公式计算携带污染率:携带污染率=|L1-L3|/H3-L3。L1为低浓度临床样本的第一次测定值,L3为低浓度临床样本的第三次测定值,H3为高浓度临床样本的第三次测定值。

携带污染率应当满足以下要求:WBC≤1.5%; RBC≤1.0%;HGB≤1.0%;PLT≤3.0%。

6白细胞分类准确性
取20份正常样本,每份正常样本分为2份,分别用于参考方法和仪器法的测试。 仪器法应对20份样本进行双份测定。

按照99%可信区间计算方法,得到参考方法结果的可信范围。 将仪器法测量结果平均值与可信范围比较,≥99%可信范围下限或≤99%可信范围上限的判定为合格,超出此范围的判定为不合格。

◆◆凝血分析仪性能指标◆◆
凝血分析仪的主要性能指标包括预温时间、温度控制、携带污染率、测试速度、测量重复性、测量准确度、线性、连续工作时间等。


主要验证项目包括: 纤维蛋白原(FIB)凝血酶原时间(PT)活化部分凝血活酶时间(APTT)凝血酶时间(TT).

1预温时间
开机预温时间应不超过30分钟。

2温度控制
检测部和温育恒温装置部的反应体系温度控制在37℃ ±1.0℃范围内。

3携带污染率
采用对倍稀释的血浆连续测定三次后,立即连续测定原浓度血浆三次,再连续测定对倍稀释的血浆三次，计算FIB携带污染率

4测试速度
检测1小时内单个项目的测试数，测试速度或恒定测试速度应不小于仪器说明书标称的测试速度。

5测量重复性
采用全自动凝血分析仪配套的试剂、质控品及响应的测定程序，检测不同的项目，每个项目重复测定10次，计算平均值，标准差，以及变异系数CV。应当满足下表。



6测量准确度
使用FIB的定值血浆，连续测定3次，计酸平均值。其应当满足相对偏移不超过±10%。

7线性
测试FIB5个浓度水平(涵盖高 中 低水平) 计算相关系数,FIB的线性范围必须达到仪器标称的要求,r≥0.975。

8连续工作时间
开机后测质控血浆的PT,APTT, FIB.TT各三次,求各自平均值,将全自动凝血分析仪连续保持开机或待机状态24小时，再次测定PT,APTT, FIB.TT各三次，求平均值，两次测定结果均应在质控血浆规定的范围内。

◆◆流式细胞仪性能指标◆◆
流式细胞仪的性能指标主要包括荧光灵敏度.荧光线性前角度散射光检测灵敏度、仪器分辨率、前向角散射光和侧向角散色光分辨率、倍体分析线性、表面标志物检测准确性、表面标记物检测的重复性、携带污染率、仪器稳定性等。

1荧光灵敏度
在装有1ml鞘液的试管中加入话量的标准微球,并充分混匀后上机进行试验,
可对电压设置值进行调节,确保所有的峰信都可以在直方图上识别和分布。

2荧光线性
在装有1ml鞘液的试管中加人适量的标准微球,并充分混匀后上机进行试验,流
式细胞仪运用直方图对试验结果进行分析,得到各个峰的平均荧光强度;

根据标准微球说明书提供的各个峰的MESF数,以及分析得到的各个峰的平均荧光强度,以MESF数(y)和平均荧光强度(x)的线性回归,计算相关系数(r)。流式细胞仪荧光强度的线性相关系数(r)应当不低于0.98。

3前角度散射光检测灵敏度
在装有1ml鞘液的试管中加入适量直径不大于1pm 的标准微球,并充分混匀后上机进行检测,检查直方图上显示的峰值信号,以及显示峰值信号的标准微球直径。 流式细胞仪前向角散射光检测灵敏度应当不大于1um。

4仪器分辨率
在装有1ml经过0.2um滤膜过滤的磷酸盐缓冲液的试管中加入厂家提供的标准微球, 并充分混匀后上机进行试验。 重复测试 10次,利用直方图分析试验结果。

流式细胞仪前向角散射光和荧光信号的荧光通道全峰宽或半峰宽 CV值应不大于2%。

5前向角散射光和侧向角散色光分辨率
在装有1ml鞘液的试管中加人5ul枸椽酸钠抗凝全血,混匀后并上机检测,检查前向角散射光和侧向角散射光点图是否可以将血小板和红细胞
分开。

6倍体分析线性
使用经过荧光染色的标准细胞株或者标准细胞核,上机检测G0/G1期及G2/M期的平均荧光强度,并计算两个平均荧光强度的比值。

流式细胞仪进行二倍体细胞周期分析时,G2/M与G0/G1的平均荧光强度比值应当在1.95~2.05。

7表面标志物检测准确性
使用已标记好CD3,CD4,CD8的质控细胞,上机测试,分别重复测定5次,依次记录每次检测的CD4和CD8,CD3阳性值的百分比,分别计算平均值。

流式细胸仪检测质控血时,淋巴细胞表面表达的CD3,CD4和CD8阳性百分比结果应在给定范围内。

8表面标记物检测的重复性
使用巴标记好CD3,CD4,CD8印质控细胞,上机测试。分别重复测定20次,分别计算 CD4和CD8,CD3阳性百分比的变异系数(CV) 重复检测样样品CD3、CD4、CD8阳性百分比结果的变异系数应不大于10%。

9携带污梁率
首先使用标准微球上机进行测试,连续测试3次,计算标定区域的颗粒数,分别记为H1-1、H1-2、H1-3;进行一次样品管反冲循环后,再进行空白数量测试,连续测试3次,计算标定区域的颗粒数,分别记为L1-1,L1-2,L1-3;按照此程序循环3次,再计算携带污染率值(Ci),取最大值。


10仪器稳定性
将周围环境温度控制在允许范围内,取一支试管加入1ml经过0.2μm 滤膜过滤的磷酸盐缓冲液和适量经过振荡混匀的标准微球,并充分混匀后上机进行试验

测试完成后,利用直方图分析试验结果,计算标准微球的平均荧光强度值(FL1);连续开机8小时后,在相同流式细胞仪设置和荧光道数的条件下重复前述试验步骤,得到标准微球的平均荧光强度值(FL2),按以下公式计算FL1,FL,的偏差值(B)。

当环境温度的变化不超过设定温度5%时,在8小时内检测前向散射光(forward scatter,FSC)及所有荧光通道(FL1,FL2,FL3及FL4)峰值荧光道数的波动范围应当不超过±10%。
参考资料：夏宁邵 郑铁生 《体外诊断产业技术》人民卫生出版社



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