1、CNAS-TRL-001： 2012 第 1 页 共 66页 发布日期： 2012 年 11 月 08 日 CNAS 技术报告 医学实验室测量不确定度的评定与表达 中国合格评定国家认可委员会 CNAS-TRL-001： 2012 第 2 页 共 66页 发布日期： 2012 年 11 月 08 日 目录 序 .41 范围 .52 规范性引用文件 .53 术语和定义 .64 测量不确定度的功用 .164.1 概述 .164.2 目标不确定度 .164.3 实验室的应用 .184.4 医师的应用 .184.5 计量溯源的作用 .205 测量 .205.1 概述 .205.2 测量误差和测量不确定度
2、 .215.3 确定被测量 .216 评定测量不确定度概论 .226.1 评定测量过程的测量不确定度 .226.2 医学实验室测量不确定度的评定方法 .226.3 医学实验室中测量不确定度的来源 .236.4 评定测量不确定度数据的主要来源 .236.5 定义不确定度 .256.6 不确定度分布图 .266.7 测量不确定度的复审和再评定 .277 “自上而下”方法评定测量不确定度 .277.1 总则 .277.2 测量不确定度评定步骤 .298 测量不确定度报告 .478.1 术语使用 .478.2 报告被测量的测得的量值（Y）和扩展不确定度（ U=k uc）的方式 .478.3 报告被测量
3、的测得的量值（y）和合成标准不确定度(cu )的方式 .478.4 有效数字位数 .48CNAS-TRL-001： 2012 第 3 页 共 66页 发布日期： 2012 年 11 月 08 日 8.5 补充信息 .48附录 A（资料性附录）本文件中的符号及符号解释 .49附录 B（资料性附录）评定测量不确定度实例 .58附录 C（资料性附录）定义不确定度临床应用实例 .62参考文献 .63CNAS-TRL-001： 2012 第 4 页 共 66页 发布日期： 2012 年 11 月 08 日 序 完整的测量结果应包括表征结果分散性的信息， 即不确定度， 已经成为共识，医学检验结果也不例外。
4、对测量结果及不确定度的了解，可帮助使用者在诊断和治疗疾病时，更恰当地解释测量数值。 由于医学检验的特殊性， 目前国际公布的一些指导不确定度评定的指南文件如“测量不确定度评定指南（Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement, GUM）”等直接用于医学实验室尚缺乏实用性。本文件描述了如何利用自上而下（top-down）的方法评定与测量过程相关的医学检验结果的不确定度，而未涉及到生物学变异、测量前和测量后过程对结果分散性的影响。而这并不意味它们不重要，可以探讨通过其它方法评定。 中国合格评定国家认可委员会（CNAS）一贯重视合格评定与认
5、可基础理论和应用技术的研究，并将其作为实现合格评定认可工作可持续发展的一项重要措施。CNAS通过设立科技研究项目，组织相关机构和专家共同对医学实验室如何评定与表达不确定度进行了系统研究， 本文件即是基于研究成果 （项目编号： 2010- CNAS -05）而制定的。 CNAS技术报告的主要目的是通过合作研发， 对有关认可规范和相关标准与合格评定机构形成一致性理解和认识。 这些技术报告并不打算作为对有关认可规范及相关标准要求的释义，它们仅从操作层面上就实施方法给出指导性建议，所提供的方法和示例并非是唯一可选的。这些技术报告是经过同行专家评审的文件，代表了该领域的技术水平，可为合格评定机构借鉴，也
6、可为认可机构的评审提供参考。 本技术报告的附录A、附录B、附录C为资料性附录。 本技术报告由中国合格评定国家认可委员会提出并归口。 本技术报告主要起草单位：中国合格评定国家认可委员会、卫生部临床检验中心、北京航天总医院、南通大学附属医院、广东省中医院。 本技术报告主要起草人：杨振华、吕京、陈宝荣、陈文祥、周琦、王惠民、黄宪章、丁家华、史光华、胡冬梅、彭明婷、谭爱国、李小鹏、李军燕、贾汝静、李慎安。 CNAS-TRL-001： 2012 第 5 页 共 66页 发布日期： 2012 年 11 月 08 日 医学实验室测量不确定度的评定与表达 1 范围 本文件描述了如何用自上而下（top-down
7、）的方法评定与测量过程相关的医学检验结果的不确定度，而未包括下述来源的不确定度： 测量的生物学变异； 测量前和测量后过程。 本文件适用于常规医学实验室出于客户要求或愿意以具有测量不确定度的测量量值（也称测量结果）提供医疗服务，以及依据相应标准（如ISO 15189）寻求认可的医学实验室。 本文件还可用于期望了解各种证书或检验报告上测量结果的不确定度的意义、用途、如何得到等问题的医护人员、管理人员和评审人员等。 本文件仅适用于定量测量。 2 规范性引用文件 下列文件对于本技术报告的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本技术报告。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所
8、有的修改单）适用于本技术报告。 JJF1001 通用计量术语及定义 ISO 31 Quantities and units (being updated as ISO/IEC 80000, Quantities and units) ISO 17511 In vitro diagnostic medical devices - Measurement of quantities in biological samples -Metrological traceability of values assigned to calibrators and control material ISO 1
9、8153 In vitro diagnostic medical devices - Measurement of quantities in biological samples -Metrological traceability of values for catalytic concentration of enzymes assigned to calibrators and control CNAS-TRL-001： 2012 第 6 页 共 66页 发布日期： 2012 年 11 月 08 日 materials ISO Guide to the expression of un
10、certainty in measurement (GUM), BIPM, IEC, IFCC, ISO, IUPAC, IUPAP,OIML, First edition, 1993, corrected and amended 2008 JCGM 200 International Vocabulary of Metrology Basic and General Concepts and Associated Terms (VIM),BIPM, IEC, IFCC, ILAC, ISO, IUPAC, IUPAP, OIML, Third edition, ISO/IEC Guide 9
11、9:2007 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本技术报告。 3.1 测得的量值 measured quantity value 又称量的测得值 measured value of a quantity,简称测得值（measured value） 代表测量结果的量值。 注 1：对重复示值的测量，每个示值可提供相应的测得值。用这一组独立的测得值可计算出作为结果的测得值，如平均值或中位值，通常它附有一个已减小了的与其相关联的测量不确定度。 注 2：当认为代表被测量的真值范围与测量不确定度相比小得多时，量的测得值可认为是实际唯一真值的估计值， 通常是通过重复测量获得的各独立测得值的平均值或中位数。
12、 注 3：当认为代表被测量的真值范围与测量不确定度相比不太小时，被测量的测得值通常是一组真值的平均值或中位值的估计值。 注 4：在测量不确定度表示指南（GUM）中，对测得的量值使用的术语有“测量结果”和“被测量的值的估计”或“被测量的估计值”。 【JJF1001 5.2】 3.2 合成标准不确定度 combined standard uncertainty 全称合成标准测量不确定度（combined standard measurement uncertainty） 由在一个测量模型中各输入量的标准测量不确定度获得的输出量的标准测量不确定度。 CNAS-TRL-001： 2012 第 7 页
13、共 66页 发布日期： 2012 年 11 月 08 日 注：在数学模型中的输入量相关的情况下，当计算合成标准不确定度时必须考虑协方差。 【JJF1001 5.22】 3.3 标准物质的互换性 commutability of a reference material 于给定标准物质的规定量， 由两个给定测量程序所得测量结果之间关系与另一个指定物质所得测量结果之间关系一致程度表示的标准物质特性。 注 1：定义中，给定标准物质通常是校准器，而另一指定物质通常是日常用的样品。 注 2：定义中涉及的两个测量程序，依据校准等级关系，通常一个标准物质是校准等级中上一等级的，而另一个是下一等级的标准物质（
14、校准器）。 注 3：可互换标准物质的稳定性要定期监测。 【JJF1001 8.16】 3.4 包含因子 coverage factor 为获得扩展不确定度，对合成标准不确定度所乘的大于1的数。 注：包含因子通常用符号k表示。 【JJF1001 5.30】 3.5 包含区间 coverage interval 基于可获得的信息确定的包含被测量一组值的区间， 被测量值以一定概率落在该区间内。 注 1：包含区间不一定以所选的测得值为中心。 注 2：不应把包含区间称为置信区间，以避免与统计学概念混淆。 注 3：包含区间可由扩展不确定度导出。 【JJF1001 5.28】 3.6 包含概率 covera
15、ge probability 在规定的包含区间内包含被测量的一组值的概率。 注 1：为避免与统计学概念混淆，不应把包含概率成为置信水平。 注 2：在GUM中包含概率又称“置信的水平(level of confidence)”。 注 3：包含概率替代了曾经使用过的“置信水准”。 【JJF1001 5.29】 3.7 扩展不确定度 expanded uncertainty CNAS-TRL-001： 2012 第 8 页 共 66页 发布日期： 2012 年 11 月 08 日 全称扩展测量不确定度（expanded measurement uncertainty） 合成标准不确定度与一个大于1的
16、数字因子的乘积。 注 1：该因子取决于测量模型中输出量的概率分布类型及所选取的包含概率。 注 2：本定义中术语“因子”是指包含因子。 【JJF1001 5.27】 3.8 示值 indication 由测量仪器或测量系统给出的量值。 注 1：示值可用可视形式或声响形式表示，也可传输到其它装置。示值通常由模拟输出显示器上指示的位置、数字输出所显示或打印的数字、编码输出的码形图、实物量具的赋值给出。 注 2：示值与相应的被测量值不必是同类量的值。 【JJF1001 7.1】 3.9 期间测量精密度 intermediate measurement precision 简称期间精密度（interme
17、diate precision） 在一组期间精密度测量条件下的测量精密度。 【JJF1001 5.12】 3.10 期间测量精密度测量条件intermediate precision condition of measurement 简称期间精密度条件（intermediate precision condition） 除了相同测量程序、相同地点，以及在一个较长时间内对同一或相类似的被测对象重复测量的一组测量条件外，还可包括涉及改变的其他条件。 注 1：改变可包括新的校准、测量标准器、操作者和测量系统。 注 2：对条件的说明应包括改变和未变的条件以及实际改变到什么程度。 注 3： 在化学中，术
18、语 “序列间精密度测量条件”有时用于指“期间精密度测量条件”。 【JJF1001 5.11】 3.11 被测量 measurand 拟测量的量。 注 1：对被测量的说明要求了解量的种类，以及含有该量的现象、物体或物CNAS-TRL-001： 2012 第 9 页 共 66页 发布日期： 2012 年 11 月 08 日 质状态的描述，包括有关成分及所涉及的化学实体。 注 2：在VIM第二版和IEC 60050-300：2001中，被测量定义为受到测量的量。 注 3： 测量包括测量系统和实施测量的条件，它可能会改变研究中的现象、物体或物质，使被测量的量可能不同于定义的被测量。在这种情况下，需要进
19、行必要的修正。 示例 1：用内阻不够大的电压表测量时，电池两端间的电位差会降低，开路电位差可根据电池和电压表的内阻计算得到。 示例 2：钢棒在与环境温度23平衡时的长度不同于拟测量的规定温度为20时的长度，这种情况下必须修正。 示例 3：在化学中，“分析物”或者物质或化合物的名称有时被称作“被测量”。这种用法是错误的，因为这些术语并不涉及到量。 【JJF1001 4.7】 3.12 测量 measurement 通过实验获得并可合理赋予某量一个或多个量值的过程。 注 1：测量不适用于标称特性(见JJF 1001 3.32条)。 注 2：测量意味着量的比较并包括实体的计数。 注 3： 测量的先决
20、条件是对测量结果预期用途相适应的量的描述、测量程序以及根据规定测量程序（包括测量条件）进行操作的经校准的测量系统。 【JJF1001 4.1】 3.13 测量准确度 measurement accuracy , accuracy of measurement 简称准确度（accuracy） 被测量的测得值与其真值间的一致程度。 注 1：概念“测量准确度”不是一个量，不给出有数字的量值。当测量提供较小的测量误差时就说该测量是较准确的。 注 2：术语“测量准确度”不应与“测量正确度”、“测量精密度”相混淆，尽管它与这两个概念有关。 注 3：测量准确度有时被理解为赋予被测量的测得值之间的一致程度。
21、【JJF1001 5.8】 3.14 测量偏移 measurement bias 简称偏移（bias） CNAS-TRL-001： 2012 第 10 页 共 66页 发布日期： 2012 年 11 月 08 日 系统测量误差的估计值。 【JJF1001 5.5】 3.15 测量误差 measurement error , error of measurement 简称误差（error） 测得的量值减去参考量值。 注 1：测量误差的概念在以下两种情况均可使用： a) 当涉及存在单个参考量值， 如果用测得值的测量不确定度可忽略的 测量标准进行校准，或约定量值给定时，测量误差是已知的； b) 假设
22、被测量使用唯一的真值或范围可忽略的一组真值表征时， 测量 误差是未知的。 注 2：测量误差不应与出现的错误或过失相混淆。 【JJF1001 5.3】 3.16 测量精密度 measurement precision 简称精密度（precision） 在规定条件下， 对同一或类似被测对象重复测量所得示值或测得值间的一致程度。 注 1：测量精密度通常用不精密程度以数字形式表示，如在规定测量条件下的标准偏差、方差或变异系数。 注 2：规定条件可以是重复性测量条件，期间精密度测量条件或复现性测量条件。 注 3：测量精密度用于定义测量重复性，期间测量精密度或测量复现性。 注 4：术语“测量精密度” 有时
23、用于指“测量准确度”，这是错误的。 【JJF1001 5.10】 3.17 测量程序 measurement procedure 根据一种或多种测量原理及给定的测量方法， 在测量模型和获得测量结果所需计算的基础上，对测量所做的详细描述。 注 1：测量程序通常要写成充分而详尽的文件，以便操作者能进行测量。 注 2：测量程序可包括有关目标测量不确定度的陈述。 注 3：测量程序有时被称作标准操作程序，缩写为SOP。 注 4：参考测量程序（reference measurement procedure）【VIM 2.7】是CNAS-TRL-001： 2012 第 11 页 共 66页 发布日期： 20
24、12 年 11 月 08 日 在校准或表征标准物质时为提供测量结果所采用的测量程序， 它适用于评定由同类量的其它测量程序获得的被测量量值的测量正确度。 注 5：原级参考测量程序(primary reference measurement procedure)或原级参考程序 (primary reference procedure) 【VIM 2.8】是用于获得与同类量测量标准没有关系的测量结果所用的参考测量程序。物质的量咨询委员会-化学计量(CCQM)对于这个概念使用术语 “原级测量方法” 。 两个下级概念的术语 “直接原级测量程序”和“比例原级参考测量程序”的定义由CCGM给出(第五次大 会
25、，1999)。 示例：测量在20时从50mL吸液管放出的水量，对由吸液管流到杯中的水称重， 取加水后杯子的质量减去起始空杯的质量， 并按实际水温对质量差进行修正，用体积质量(质量密度)得到被测的水量。 【JJF1001 4.6】 3.18 测量重复性 measurement repeatability 简称重复性（repeatability） 在一组重复性测量条件下的测量精密度。 【JJF1001 5.13】 3.19 测量复现性 measurement reproducibility 简称复现性（reproducibility） 在复现性测量条件下的测量精密度。 【JJF1001 5.16】
26、 3.20 测量正确度 measurement trueness，trueness of measurement 简称正确度（trueness） 无穷多次重复测量所得量值的平均值与一个参考量值间的一致程度。 注 1：测量正确度不是一个量，不能用数值表示。 注 2：测量正确度与系统测量误差有关，与随机测量误差无关。 注 3：术语“测量正确度”不能用“测量准确度”表示。反之亦然。 【JJF1001 5.9】 3.21 测量不确定度measurement uncertainty 简称不确定度（uncertainty） 根据所用到的信息，表征赋予被测量量值分散性的非负参数。 CNAS-TRL-001：
27、 2012 第 12 页 共 66页 发布日期： 2012 年 11 月 08 日 注 1：测量不确定度包括由系统影响引起的分量，如与修正量和测量标准所赋量值有关的分量及定义的不确定度。有时对估计的系统影响未作修正，而是当作不确定度分量处理。 注 2： 此参数可以是诸如称为标准不确定度的标准偏差（或其特定倍数），或是说明了包含概率的区间半宽度。 注 3：测量不确定度一般由若干分量组成。其中一些分量可根据一系列测量值的统计分布，按测量不确定度的A类评定进行评定，并可用标准差表征。而另一些分量则可根据基于经验或其他信息所获得的概率密度函数， 按测量不确定度的B类评定进行评定，也用标准偏差表示。 注
28、 4：通常，对于一组给定的信息，测量不确定度是相应于所赋予被测量的值的。该值的改变将导致相应的不确定度的改变。 注 5：本定义是按2008版VIM给出的。而在GUM中的定义是：表征合理地赋予被测量之值的分散性，与测量结果相联系的参数。 【JJF1001 5.18】 3.22 测量区间measuring interval 又称工作区间（working interval） 在规定条件下， 由具有一定的仪器不确定度的测量仪器或测量系统能够测量出的一组同类量的量值。 注 1：在某些领域，此术语也称“测量范围 （measuring range）或工作范围(working range)”。 注 2：测量区
29、间的下限不应与检测限相混淆。 【JJF1001 7.7】 3.23 测量系统 measuring system 一套组装的并适用于特定量在规定区间内给出测得值信息的一台或多台测量仪器，通常还包括其他装置，诸如试剂和电源。 注：一个测量系统可以仅包括一台测量仪器。 【JJF1001 6.2】 3.24 计量溯源性 metrological traceability 通过文件规定的不间断的校准链，测量结果与参照对象联系起来的特性，校准链中的每项校准均会引入测量不确定度。 CNAS-TRL-001： 2012 第 13 页 共 66页 发布日期： 2012 年 11 月 08 日 注 1：本定义中的
30、参照对象可以是实际实现的测量单位的定义、或包括无序量测量单位的测量程序、或测量标准。 注 2：计量溯源性要求建立校准等级序列。 注 3： 参照对象的技术规范必须包括在建立等级序列时所使用该参照对象的时间，以及关于该参照对象的任何计量信息，如在这个校准等级序列中进行第一次校准的时间。 注 4：对于在测量模型中具有一个以上输入量的测量，每个输入量本身应该是经过计量溯源的，并且校准等级序列可形成一个分支结构或网络。为每个输入量建立计量溯源性所作的努力应与对测量结果的贡献相适应。 注 5：测量结果的计量溯源性不能保证其测量不确定度满足给定的目的，也不能保证不发生错误。 注 6：如果两个测量标准的比较用
31、于检查，必要时用于对量值进行修正，以及对其中一个测量标准赋予测量不确定度时，测量标准间的比较可看作一种校准。 注 7：两台测量标准之间的比较，如果用于对其中一台测量标准进行核查以及必要时修正量值并给出测量不确定度，则可视为一次校准。 注 8：国际实验室认可合作组织（ILAC）认为确认计量溯源性的要素是向国际测量标准或国家测量标准的不间断的溯源链、文件规定的测量不确定度、文件规定的测量程序、认可的技术能力、向SI的计量溯源性以及校准间隔。 注 9：“溯源性”有时是指“计量溯源性”，有时也用于其他概念，诸如“样品可追溯性”、“文件可追溯性”或“仪器可追溯性”等，其含义是指某项目的历程（“轨迹”）。
32、所以， 当有产生混淆的风险时，最好使用全称“计量溯源性”。 【JJF1001 4.14】 3.25 随机测量误差 random measurement error 简称随机误差（random error） 在重复测量中按不可预见方式变化的测量误差的分量。 注 1： 随机测量误差的参考量值是对同一被测量由无穷多次重复测量得到的平均值。 注 2：一组重复测量的随机测量误差形成一种分布，该分布可用期望和方差描述，其期望通常可假设为零。 CNAS-TRL-001： 2012 第 14 页 共 66页 发布日期： 2012 年 11 月 08 日 注 3：随机误差等于测量误差减系统测量误差。 【JJF1
33、001 5.6】 3.26 相对标准不确定度relative standard uncertainty 全称相对标准测量不确定度（relative standard measurement uncertainty） 标准不确定度除以测得值的绝对值。 【JJF1001 5.23】 3.27 重复性测量条件repeatability condition of measurement 简称重复性条件（repeatability condition） 相同测量程序、 相同操作者、 相同测量系统、 相同操作条件和相同地点，并在短时间内对同一或相类似被测对象重复测量的一组测量条件。 注：在化学中，术语“序
34、列内精密度测量条件”有时用于指“重复性测量条件”。 【JJF1001 5.14】 3.28 复现性测量条件reproducibility condition of measurement 简称复现性条件（reproducibility condition） 不同地点、不同操作者、不同测量系统，对同一或相类似被测对象重复测量的一组测量条件。 注 1：不同的测量系统可采用不同的测量程序。 注 2：在给出复现性时应说明改变和未变的条件及实际改变到什么程度。 【JJF1001 5.15】 3.29 样本 sample 从某系统中抽取的一个部件或较多部件，对其分析可获取该系统的信息，通常为系统属性的判定
35、和系统形成提供参考。 示例：来源于较大量血清的一定量的血清样本。 【CLSI C51-P】 3.30 标准不确定度 standard uncertainty 全称标准测量不确定度（standard measurement uncertainty，standard uncertainty of measurement） 以标准偏差表示的测量不确定度。 CNAS-TRL-001： 2012 第 15 页 共 66页 发布日期： 2012 年 11 月 08 日 【JJF1001 5.19】 3.31 系统 system 世界上可感知和想象的所包含的要素和现象，而且能够区分，界定这一系列的要素和系列的关系或者其间的进程。
