實驗室內(nèi)精密度中間度量數(shù)據(jù)的Excel快速分析

摘要：目的 建立用Excel對實驗室內(nèi)精密度中間度量數(shù)據(jù)快速進行統(tǒng)計分析的方法。方法 利用Excel中數(shù)據(jù)的\"聯(lián)動\"特點以及INDEX（）、VLOOKUP（）等函數(shù)，合理布置原始數(shù)據(jù)、計算數(shù)據(jù)于工作表的各單元格中，自動多次對原始數(shù)據(jù)進行格拉布斯/柯克倫檢驗以剔除離群值，直至無離群值。最終實現(xiàn)對實驗室內(nèi)精密度中間度量數(shù)據(jù)的快速分析。結(jié)果 建立好Excel工作表后，對實驗室內(nèi)精密度中間度量數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析時，僅僅錄入原始測量數(shù)據(jù)，不需要再錄入任何統(tǒng)計公式和命令，Excel自動對原始數(shù)據(jù)進行格拉布斯/柯克倫檢驗。最終可得到實驗室內(nèi)中間精密度SI（）、測量數(shù)據(jù)范圍、離群值個數(shù)、歧離值個數(shù)等統(tǒng)計分析結(jié)論，并對離群值、歧離值作出星號標記。結(jié)論 建立的Excel文件能快速進行實驗室內(nèi)精密度中間度量的估計值的統(tǒng)計分析。

關鍵詞：中間精密度；Excel

中國合格評定國家認可委員會于2012年9月13日發(fā)布了一批醫(yī)學實驗室質(zhì)量和能力認可準則在各專業(yè)檢驗領域的應用說明。其中有3個專業(yè)對中間精密度（intermediate precision）提出了要求[1-3]：基因擴增檢驗項目分析性能標準中的中間精密度<4/5TEa、臨床化學檢驗分析性能要求中的中間（室內(nèi)）精密度<1/3TEa、臨床免疫學檢驗方法和程序的分析性能驗證內(nèi)容至少應包括：檢出限，精密度（包括重復性和中間精密度）。對如何獲得精密度中間度量的估計值，各專業(yè)的應用說明都沒有涉及。

國家標準化管理委員會于2012年11月5日發(fā)布了《GB/T 6379.3-2012/ISO 5725-3：1994測量方法與結(jié)果的準確度（正確度與精密度） 第3部分：標準測量方法精密度的中間度量》[4]。為實驗室內(nèi)獲得精密度中間度量的估計值提供了模型和方法。我們依此建立了對實驗室內(nèi)精密度中間度量數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析的Excel工作表，錄入原始數(shù)據(jù)后立即可得到統(tǒng)計結(jié)論，現(xiàn)報道如下。

1統(tǒng)計學原理和材料

GB/T 6379.3-2012提供了兩種估計實驗室內(nèi)中間精密度標準差的模型和方法。

1.1最簡單的方法 抽取一個樣本，對其進行次數(shù)為n的重復測量，在不同次測量之間因素發(fā)生改變。采用GB/T 6379.2[5]中7.3.4給出的格拉布斯檢驗剔除離群值。按下式計算中間精密度標準差的估計值：

S■=■

例1：在某實驗室內(nèi)，每天對同一樣本測量一次，同樣的測量連續(xù)進行29 d，得到29個數(shù)據(jù)，見圖1的B列。計算得到某一特定測試水平下\"時間\"不同的中間精密度標準差SI（T）。

圖1 實驗室內(nèi)n次重復的方法中精密度分析

1.2可供選擇的方法 在一個實驗室內(nèi)，t組測量，每組測量包括n個重復測試結(jié)果。例如每一組測量后改變中間精密度因素，對t組物料進行重復測量，直到每一種物料得到n個測試結(jié)果。剔除離群值后按下式計算中間精密度標準差的估計值：

S■=■

例2：在某實驗室內(nèi)，由兩個分析員在前后連續(xù)的兩天，每天由一人對樣本進行測試，按此程序，在一個月內(nèi)得到了29對數(shù)據(jù)，見圖2的B、C兩列。計算得到某一特定測試水平下\"時間-操作員\"不同的中間精密度標準差SI（TO）。

圖2 實驗室內(nèi)t組n次重復的方法中間精密度分析

2對實驗室內(nèi)精密度中間度量數(shù)據(jù)快速分析的Excel實現(xiàn)方法

新建一個Excel文件，命名為\"標準測量方法精密度的中間度量\"。插入一個工作表，將四個工作表分別重命名為\"實驗室內(nèi)1組n次重復的方法\"、\"實驗室內(nèi)t組n次重復的方法\"、\"格拉布斯檢驗的臨界值\"和\"柯克倫檢驗的臨界值\"。將GB/T 6379.2中臨界值錄入對應的工作表中。其余兩工作表按以下方法在單元格中錄入計算公式。

2.1最簡單的方法 打開工作表\"實驗室內(nèi)1組n次重復的方法\"。

雙擊E13格，錄入=COUNT（B2：B41）。此過程用E13=COUNT（B2：B41）表示，其余格公式錄入依此表示如下：

C2=IF（（COUNT（G2）+COUNT（L2）+COUNT（Q2）+COUNT（V2）+COUNT（AA2）+COUNT（AF2））>0，\"**\"，\"\"）

D2=IF（AG2=1，\"*\"，\"\"） E15=AVERAGE（B2：B41） E17=STDEV（B2：B41）

G1=VLOOKUP（E13，格拉布斯檢驗的臨界值！$A3：$B40，2）

H1=VLOOKUP（E13，格拉布斯檢驗的臨界值！$A3：$C40，3）

F2=IF（B2<>\"\"，ABS（B2-E$15）/E$17，\"\"） G2=IF（B2<>\"\"，IF（F2>G$1，1，\"\"），\"\"） H2=IF（B2<>\"\"，IF（F2>H$1，1，\"\"），\"\"）

I2=IF（B2<>\"\"，IF（G2<>\"\"，\"\"，B2），\"\"）

將C2格至D2格、F2格至I2格的公式向下復制至第41行，選取E1：I41區(qū)域，復制。單擊J1，粘貼；單擊O1，粘貼；單擊T1，粘貼；單擊Y1，粘貼；單擊AD1，粘貼。

E3=IF（COUNTBLANK（AF2：AF41）=40，AD17，\"離群值太多，試驗失敗，優(yōu)化條件后重試.\"）

E5=MIN（AC2：AC41） E7=MAX（AC2：AC41） E9=E13-AD13

E11=40-COUNTBLANK（AG2：AG41）

2.2可供選擇的方法 打開工作表\"實驗室內(nèi)t組n次重復的方法\"。

K1=INT（AVERAGE（K3：K42）+0.5） L1=40-COUNTBLANK（L3：L42）

M1=SQRT（SUM（L3：L42）/（K1-1）/L1）

O2=INDEX（柯克倫檢驗的臨界值！$A$1：$K$41，L$1+1，2*K$1-2）

P2=INDEX（柯克倫檢驗的臨界值！$A$1：$K$41，L$1+1，2*K$1-1）

H3 =IF（（COUNT（O3）+COUNT（AD3）+COUNT（AS3）+COUNT（BH3）+

COUNT（BW3）+COUNT（CL3））>0，\"**\"，\"\"）

I3=IF（CM3=1，\"*\"，\"\"） K3=IF（B3<>\"\"，COUNT（B3：G3），\"\"）

L3=IF（B3<>\"\"，STDEV（B3：G3）^2*（K3-1），\"\"）

M3=IF（B3<>\"\"，STDEV（B3：G3）^2，\"\"）

N3=IF（B3<>\"\"，M3/SUM（M$3：M$42），\"\"） O3=IF（N3<>\"\"，IF（N3>O$2，1，\"\"），\"\"）

P3 =IF（N3<>\"\"，IF（N3>P$2，1，\"\"），\"\"） Q3=IF（B3<>\"\"，IF（O3<>\"\"，\"\"，B3），\"\"）

將Q3格公式向右復復制至V3格；將K3格至V3格的公式向下復制至第42行。選取K1：V42區(qū)域，復制。單擊Z1，粘貼；單擊AO1，粘貼；單擊BD1，粘貼；單擊BS1，粘貼；單擊CH1，粘貼。

J4=IF（COUNTBLANK（CL3：CL42）=40，CJ1，\"離群值太多， 試驗失敗，優(yōu)化條件后重試.\"）

J6=MIN（BY3：CD42） J8=MAX（BY3：CD42） J10=L1-CI1

J12=40-COUNTBLANK（CM3：CM42）

3結(jié)果

應用實例Excel快速分析如下。

例1：如圖1所示，從B2格往下錄入29個重復測量的數(shù)據(jù)，錄入完成后立即在E列得到分析結(jié)論：試驗條件下中間精密度sI（T）為0.00387，測量數(shù)據(jù)范圍從-0.007～0.01，在分析中剔除了2個離群值（見C列的**標記），沒有歧離值。

例2：如圖2所示，在B列至G列的第三行起往下依次錄入第1組、第2組…的數(shù)據(jù)，每組重復n次（最多可為6次）測量數(shù)據(jù)錄入同一行。錄入完成后立即在J列得到分析結(jié)論：試驗條件下中間精密度sI（TO）為0.00287，測量數(shù)據(jù)范圍從0.03至0.173，在分析中剔除了2個離群值（見H列的**標記），沒有歧離值。

以上實例說明實驗室內(nèi)精密度中間度量數(shù)據(jù)能利用Excel直觀快速地得到統(tǒng)計結(jié)論。

4討論

Excel因其單元格內(nèi)數(shù)據(jù)獨特的\"聯(lián)動\"特點而廣泛應用于實時數(shù)據(jù)處理，如R H Taylor等[6]在Excel中編輯公式后計算屈光不正的誤差、McCoy AT等[7]以Excel為基礎建立了毒代動力學預測模型。徐建平[8]也用Excel對測量方法的重復性與再現(xiàn)性數(shù)據(jù)進行了分析。對于標準測量方法精密度的中間度量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析也以使用Excel較為簡捷。

檢測數(shù)據(jù)中潛在的離群值有多種統(tǒng)計判別法，GB/T 6379.3-2012推薦采用格拉布斯檢驗最簡單的方法得到的數(shù)據(jù)；推薦采用柯克倫檢驗可供選擇的方法得到的數(shù)據(jù)。杜英 秋[9]和胡修偉等[10]在其應用Excel處理數(shù)據(jù)的研究報告中也采用這兩種統(tǒng)計判別法剔除離群值，但出現(xiàn)離群值后要手動刪除數(shù)據(jù)。我們建立的Excel文件\"標準測量方法精密度的中間度量\"，將原始數(shù)據(jù)與最終統(tǒng)計分析結(jié)論部署在同一界面，將中間計算數(shù)據(jù)的單元格隱藏。使用時只需在指定單元格錄入原始數(shù)據(jù)后，立即可得到統(tǒng)計結(jié)論。Excel對原始數(shù)據(jù)進行格拉布斯/柯克倫檢驗，自動剔除離群值后重新分析，直至無離群值。最終可得到實驗室內(nèi)中間精密度SI（ ）、測量數(shù)據(jù)范圍、離群值個數(shù)、歧離值個數(shù)等統(tǒng)計分析結(jié)論，并對離群值、歧離值作出星號標記，使統(tǒng)計分析變得直觀、快速。

參考文獻：

[1]CNAS-CL36：2012醫(yī)學實驗室質(zhì)量和能力認可準則在基因擴增檢驗領域的應用說明[S].

[2]CNAS-CL38：2012醫(yī)學實驗室質(zhì)量和能力認可準則在臨床化學檢驗領域的應用說明[S].

[3]CNAS-CL39：2012醫(yī)學實驗室質(zhì)量和能力認可準則在臨床免疫學檢驗領域的應用說明[S].

[4]GB/T 6379.3-2012，測量方法與結(jié)果的準確度（正確度與精密度） 第3部分：標準測量方法精密度的中間度量[S].

[5]GB/T 6379.2-2004，測量方法與結(jié)果的準確度（正確度與精密度）第2部分：確定標準測量方法重復性與再現(xiàn)性的基本方法[S].

[6]Taylor R H，Ellingham R B，Subramaniam S，et al. Calculating the error in refractive error[J]. Eye （Lond），2011，25（10）：1333-1336.

[7]McCoy AT， Bartels MJ， Rick DL， et al.TK Modeler version 1.0， a Microsoft？ Excel？-based modeling software for the prediction of diurnal blood/plasma concentration for toxicokinetic use[J]. Regul Toxicol Pharmacol，2012，63（2）：333-343.

[8]徐建平.Excel在確定監(jiān)測方法重復性與再現(xiàn)性中的運用[J].環(huán)境監(jiān)測管理與技術.2010，22（1）：54-55.

[9]杜英秋.對田間試驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計處理方法--格拉布斯準則和應用EXCEL進行方差分析、多重比較（LSD）[J].中國西部科技，2009，（4）：23-25.

[10]胡修偉，張翠敏，彭霞，等.Excel軟件在標準樣品定值統(tǒng)計運算中的應用[J].理化檢驗-化學分冊，2010，46（7）：834-836.

編輯/張燕