體外診斷試劑(免疫法)目測(cè)檢驗(yàn)法與機(jī)器判讀法相關(guān)性研究

馮濤 呂宏光 艾博生物醫(yī)藥(杭州)有限公司 (杭州 310018)

0 背景

目前的體外診斷試劑(免疫層析法)生產(chǎn)企業(yè)，產(chǎn)品檢驗(yàn)主要采用目測(cè)方法，把檢測(cè)結(jié)果與固定的色卡*對(duì)比，將色卡上與線條強(qiáng)度最接近的檔次作為檢測(cè)結(jié)果紀(jì)錄下來(lái)，屬于定性判定。Camera Reader作為新型機(jī)器判讀方法開始應(yīng)用于快診行業(yè)的檢驗(yàn)過程。該系統(tǒng)主要由照相成像(數(shù)碼相機(jī))，圖像處理和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換(計(jì)算機(jī)) 2個(gè)功能模塊構(gòu)成。其工作原理：被測(cè)試劑通過數(shù)碼成像，采用專用軟件截取有效檢測(cè)區(qū)域圖像，將檢測(cè)線條的強(qiáng)度轉(zhuǎn)換成連續(xù)性數(shù)值，作為檢測(cè)結(jié)果輸出在顯示器上，屬于定量判定。與傳統(tǒng)檢測(cè)手段相比，機(jī)器判讀有以下優(yōu)勢(shì)(表1)。

表1 目測(cè)檢驗(yàn)法與機(jī)器判讀法比較

為了使機(jī)器判讀用于產(chǎn)品檢驗(yàn)過程，必須建立Reader讀數(shù)和目測(cè)判讀的相關(guān)性，而目測(cè)判讀的分辨率為0.5檔次，其對(duì)應(yīng)的Reader讀數(shù)對(duì)于檢驗(yàn)有極其重要的意義。

色卡*：用于檢測(cè)強(qiáng)度判定的一種標(biāo)尺，按顏色深淺將檢測(cè)線分為10個(gè)檔次，記為G1，G2，……G10，估讀值0.5/檔次。

2 目的

使用統(tǒng)計(jì)方法分析目測(cè)判讀與Reader讀數(shù)，尋找兩者之間的相關(guān)性。

輸出各目測(cè)水平相差0.5個(gè)檔次所對(duì)應(yīng)的Reader值。

3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案

以金標(biāo)產(chǎn)品早孕試劑條(尿液樣本)為例，通過調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)品濃度，使產(chǎn)品檢測(cè)線呈現(xiàn)不同強(qiáng)度。讓3個(gè)人對(duì)每個(gè)產(chǎn)品都進(jìn)行一次目測(cè)判定，結(jié)果不一致以多數(shù)為準(zhǔn)，立即使用reader判讀，記錄該目測(cè)值和對(duì)應(yīng)的reader讀數(shù)，每個(gè)目測(cè)檔次所收集的Reader讀數(shù)不少于30個(gè)(表2)。

重復(fù)早孕試劑條(血清樣本),鏈球菌A試劑條和鏈球菌試劑盒產(chǎn)品的數(shù)據(jù)收集。

4 數(shù)據(jù)分析方法

4.1. 使用2次擬合回歸分析工具研究目測(cè)和機(jī)器讀數(shù)之間的相關(guān)性。

4.2. 均值分析

本實(shí)驗(yàn)的目的是尋找目測(cè)相差0.5個(gè)檔次所對(duì)應(yīng)的Reader值，以統(tǒng)計(jì)語(yǔ)言來(lái)講，就是求2個(gè)總體間均值差。因此可以使用兩個(gè)正態(tài)總體均值差的區(qū)間估計(jì)這個(gè)工具。置信區(qū)間為99%，α=0.01

公式

X為一組數(shù)據(jù)的均值，是該組數(shù)據(jù)的方差，n1是該組數(shù)據(jù)的數(shù)量

為另一組數(shù)據(jù)的均值，是該組數(shù)據(jù)的方差，n2是該組數(shù)據(jù)的數(shù)量。

za/2是標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布的分位數(shù)，本實(shí)驗(yàn)為2.57

以G2.5和G3為例

目測(cè)檔次 2.5 3數(shù)據(jù)個(gè)數(shù) 64 107平均值 1.53 2.014樣本標(biāo)準(zhǔn)差 0.265 0.299樣本方差 0.070 0.089

計(jì)算：

目測(cè)G3與G2.5對(duì)應(yīng)的READER值之差為(0.372，0.597)，99%置信區(qū)間。

同樣方法計(jì)算出所有目測(cè)相差0.5檔次對(duì)應(yīng)的READER值。

4.3 個(gè)值分析

在以往檢驗(yàn)中個(gè)值差異也作為差異分析的依據(jù)，因此相對(duì)應(yīng)的READER個(gè)值差異也需要分析輸出。分析以G3.5，G4為例，下圖是READER值分布示意圖。

圖1 Reader值分布示意圖

表2 計(jì)劃表

表3 原始數(shù)據(jù)匯總表

分別計(jì)算G3.5檔次0.5%累積概率對(duì)應(yīng)的READER值和G4檔次99.5%累積概率對(duì)應(yīng)的READER值，2者之差即個(gè)值最大差異(99%置信限)。

同理可以計(jì)算G3.5，G4.5個(gè)值的最大差異(99%置信限)。

5 分析結(jié)果

5.1 相關(guān)性研究

表3為原始數(shù)據(jù)匯總表。

使用Minitab軟件，以目測(cè)檔次為因變量，機(jī)讀均值為輸出變量進(jìn)行2次回歸擬合，得以下擬合圖，及相應(yīng)的方差分析報(bào)告。

圖2 金標(biāo)產(chǎn)品(尿液樣本) 回歸擬合圖

擬合線：金標(biāo)尿液目測(cè)檔次 與 平均值1

多項(xiàng)式回歸分析：平均值1 與 金標(biāo)尿液目測(cè)檔次

回歸方程為

平均值1 = 11.33 – 5.639 金標(biāo)尿液目測(cè)檔次 + 0.8554金標(biāo)尿液目測(cè)檔次**2

圖3 金標(biāo)產(chǎn)品(血清樣本) 回歸擬合圖

多項(xiàng)式回歸分析：平均值2 與 金標(biāo)血清目測(cè)檔次

回歸方程為

平均值2 = 9.814 – 4.916 金標(biāo)血清目測(cè)檔次 + 0.7836金標(biāo)血清目測(cè)檔次**2

圖4 乳膠試劑條產(chǎn)品 回歸擬合圖

多項(xiàng)式回歸分析：機(jī)讀均值3 與 乳膠條目測(cè)檔次

回歸方程為

機(jī)讀均值3 = 13.41 – 6.659 乳膠條目測(cè)檔次 + 0.9153乳膠條目測(cè)檔次**2

多項(xiàng)式回歸分析:機(jī)讀均值4 與 乳膠盒目測(cè)檔次

回歸方程為

機(jī)讀均值4 = 10.47 – 5.291 乳膠盒目測(cè)檔次 + 0.7857

圖5 乳膠試劑盒產(chǎn)品 回歸擬合圖

乳膠盒目測(cè)檔次**2

結(jié)論：根據(jù)方差分析結(jié)果，p值均小于0.05，回歸系數(shù)均具有顯著意義，故4個(gè)回歸方程具有顯著意義。

5.2 均值分析結(jié)果

5.2.1 金標(biāo)系列產(chǎn)品Urine (表4)

表4

5.2.2 金標(biāo)系列產(chǎn)品Serum (表5)

5.2.4 乳膠系列Device產(chǎn)品(表7)

5.2.3 乳膠系列Strip類產(chǎn)品(表6)

5.3 個(gè)值分析結(jié)果

5.3.1 金標(biāo)系列產(chǎn)品(尿液樣本)(表8)

5.3.2 金標(biāo)系列產(chǎn)品(血清樣本) (表9)

5.3.3 乳膠試劑條產(chǎn)品(表10)

5.3.4 乳膠試劑盒產(chǎn)品(表11)

6 結(jié)論

綜上所述，我們可以得到2個(gè)結(jié)果

6.1 輸出目測(cè)和機(jī)讀數(shù)據(jù)的相關(guān)方程，為進(jìn)一步建立機(jī)

表5

表6

表7

表8

表9

表10

表11

器判讀標(biāo)準(zhǔn)提供基礎(chǔ)。根據(jù)產(chǎn)品類型和加樣形式輸出以下4個(gè)方程：

金標(biāo)產(chǎn)品，使用尿樣本：

機(jī)讀均值

= 11.33 - 5.639×目測(cè)檔次 + 0.8554×目測(cè)檔次2金標(biāo)產(chǎn)品，使用血清樣本：

機(jī)讀均值

= 9.814 - 4.916×目測(cè)檔次 + 0.7836×目測(cè)檔次2乳膠試劑條產(chǎn)品：

機(jī)讀均值

= 13.41 - 6.659×目測(cè)檔次 + 0.9153×目測(cè)檔次2乳膠試劑盒產(chǎn)品：

機(jī)讀均值

= 10.47 - 5.291×目測(cè)檔次 + 0.7857×目測(cè)檔次2 6.2 根據(jù)5.2.1-5.2.4和5.3.1-5.3.4輸出的參數(shù)對(duì)照表，可以判斷2組樣本間的機(jī)讀差異是否超過目測(cè)方法所允許的范圍(通常為0.5個(gè)檔次)，做出客觀的質(zhì)量判定。 參數(shù)對(duì)照表的使用見附件。

附件：對(duì)照表使用方法