怎么分析生化质控【论著】流水线自动质控在临床生化免疫检验中的评估与应用

新闻资讯2026-04-21 11:27:24

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文章来源：中华检验医学杂志, 2024, 47(1): 86-93.

作者：侯立安尚雪松马超超夏良裕刘荔张颖苏玉君刘欣邱玲

摘要

目的

评估全自动流水线自动检测室内质控（自动质控）的适用性。

方法

利用自动质控实施方法评估北京协和医院检验科于2019年1月至2022年7月18个生化项目、5个免疫比浊项目、11个化学发光项目的自动质控稳定性、检测效率和实施成本。具体方法：将生化、免疫比浊以及化学发光项目的质控品存储在流水线冰箱中，由中间体软件控制流水线，按设置时间自动调取质控品上机测定并归档保存。生化项目的质控设置为每日和每周更换质控品2种模式，共同运行3个月，通过比较2种模式质控结果的变异系数（ CV）评估质控品在线存储稳定性。分析自动质控和手动质控结果变异、质控失控率、质控品消耗量、员工工作量、首个样本检测时间和自动质控故障率6个指标，评估自动质控应用效果。

结果

（1）质控品在线存储稳定性：每周更换生化在线质控品模式下，总二氧化碳（TCO 2）高低两水平质控的 CV分别为20.24%和21.82%，大于实验室设定的允许变异；丙氨酸转氨酶（ALT）等其他16个项目变异均小于允许变异。（2）自动和手动质控模式下质控结果变异：每日更换生化在线质控品、每周更换免疫比浊和化学发光在线质控品的模式下，硫酸脱氢表雄酮、雌二醇、卵泡刺激素、促黄体生成素、铁蛋白、叶酸、维生素B ₁₂和睾酮 8个化学发光项目，补体3、C反应蛋白和免疫球蛋白G 3个免疫比浊项目和碱性磷酸酶、葡萄糖、钙、氯、钾、乳酸脱氢酶、钠、尿素、低密度脂蛋白胆固醇和腺苷脱氨酶 10个生化项目的低、高水平质控自动质控检测结果的 CV均低于手动质控结果的 CV。2种质控模式的生化、免疫比浊和化学发光项目的失控率均符合临床常规工作需求。（3）质控品消耗量比较：自动质控与手动质控比较，化学发光质控品每周使用量减少37.5%（由8 ml减至5 ml）；免疫比浊质控品每周使用量减少33.3%（由3 ml减至2 ml）。（4）员工工作量和首个样本进样时间比较：自动质控与手动质控比较，员工每周减少手工操作步骤约156步，每日首个样本检测时间平均提前15 min。自动质控开始运行的前期故障率为54.5%（37/64），后期降至10.2%（13/128）。

结论

通过流水线系统自动检测室内质控结果满足实验室质量指标要求，应用自动质控可提高质控水平，节约成本，减轻工作量、提高工作效率。

室内质量控制（质控）是临床实验室质控体系必不可少的组成部分，其目的是通过监控测量结果精密度间接监控准确度 ^［^1 ］。很多临床实验室已经采用全自动流水线检测患者样本，对提高工作效率、规范实验室检测和提升检验质量具有重要作用 ^［^{2 , 3 , 4 ］} 。但室内质控品检测在很多实验室仍然以人工模式进行 ^［^5 , 6 ］，方式效率较低，包括样本准备、分杯、单机上样，检测后封膜保存等。不同人员之间操作存在一定差异，人为因素是影响室内质控结果稳定性的常见原因 ^［^7 ］。应用自动化流水线样本存储冰箱保存室内质控品，并定时分配到不同仪器进行自动检测，以简化质控流程、提高工作效率、减少室内质控人为影响因素、减小质控变异度、缩短样本周转时间（turn around time，TAT） ^［^8 ］，是当前临床实验室自动化工作的一个重要研究方向。

本实验室通过自动化流水线系统在无人值守情况下自动实施室内质控品检测，分析自动质控检测结果的稳定性、检测效率、实施成本、故障率等，进一步分析自动质控在临床生化免疫检验中的应用性能。

材料与方法

一、材料

本研究分析数据来源于2019年1月至2022年7月北京协和医院检验科室内质控结果。

1.仪器：贝克曼库尔特Power Express全自动流水线系统，包括自动样本处理系统（进样、离心、去帽、盖帽单元）、3台全自动生化分析仪AU5821、3台全自动免疫分析仪DXI800、2个样本存储冰箱。

2.试剂：白蛋白（albumin，Alb）、碱性磷酸酶（alkaline phosphatase，ALP）、丙氨酸转氨酶（alanine aminotransferase，ALT）、钙（calcium，Ca）、氯（chloride，Cl）、葡萄糖、钾（potassium，K）、乳酸脱氢酶（lactate dehydrogenase，LD）、钠（sodium，Na）、总二氧化碳（total carbon dioxide，TCO ₂）、总蛋白（total protein，TP）、尿素、C反应蛋白（C reactive protein，CRP）、铁蛋白、叶酸、维生素B ₁₂（vitamin B ₁₂，VB ₁₂）、雌二醇（estradiol，E ₂）、睾酮、孕酮、促黄体生成素（luteinizing hormone，LH）、卵泡刺激素（follicle stimulating hormone，FSH）、泌乳素（prolactin，PRL）、β人绒毛膜促性腺激素（β-human chorionic gonadotropin，β-HCG）、硫酸脱氢表雄酮（dehydroepiandrosterone sulfate，DS）为美国贝克曼检测系统的配套试剂和校准品；肌酐（creatinine，Cr）为四川迈克生物肌酐试剂与配套校准品；总胆固醇（total cholesterol，TC）、低密度脂蛋白胆固醇（low density liporotein cholesterol，LDL-C）为日本积水公司试剂与配套校准品；总胆红素（total bilirubin，TBil）、直接胆红素（direct billirubin，DBil）为日本和光公司试剂和配套校准品；补体3（complement 3，C3）、类风湿因子（rheumatoid factor，RF）、免疫球蛋白G（immunoglobulin G，IgG）、抗链球菌溶血素“O”（anti-streptolysin，ASO）为德国德赛公司试剂和配套校准品；腺苷脱氨酶（adenosine deaminase，ADA）为九强公司试剂和配套校准品。

所有试剂的稳定性均符合实验室要求。因实验室样本量较大，试剂基本为每日更换，不存在开瓶稳定性过期问题。每次定标后均进行样本和质控比对，以排除定标对检测结果的影响。

3.质控品：伯乐Multiqual 694/696低、高水平常规生化液体质控品，检测项目包括：Alb、ALP、ALT、Ca、Cl、葡萄糖、K、LD、Na、TCO ₂、TP、尿素、Cr、TC、LDL-C、TBil、DBil。九强公司ADA低、高水平的液体质控品。以上检测项目在本研究中称为生化项目。

伯乐Liquichek594/596低、高水平免疫液体质控品，检测项目包括CRP、C3、RF、IgG、ASO，以上项目在本研究中称为免疫比浊项目。

伯乐Lyphochek371/372/373低、中、高水平3个水平干粉质控品，检测项目包括铁蛋白、叶酸、VB ₁₂、E ₂、睾酮、孕酮、LH、FSH、PRL、β-HCG、DS，以上项目在本研究中称为化学发光项目。

二、方法

手动质控和自动质控2种质控模式质控品的复溶和复融方式相同，液体化学质控品均为未开封前按照说明书要求保存，使用的前1 d下午取出于2~8 ℃复融，开瓶后当日用尽。干粉质控品为每周五复溶1周的量。

1.手动质控流程：工作日7：30，校准生化分析仪的电解质项目并测定试剂空白。分装6台仪器的质控品，放到专用质控架分别推入仪器进行测定。免疫项目和ADA项目质控品检测后封膜冷藏保存，重复使用1周。其余质控品仅供当天复融1次使用，每次使用时需重新分装。

2.自动质控流程：每周五上午化学发光质控品加至专用试管（北京魔通公司）内，粘贴条码（记录时间、等级、批号和其他信息），加盖专用密封盖，通过流水线归档至样本储存冰箱2~8 ℃保存。每周日由值班人员将生化、免疫比浊、ADA项目质控品和试剂空白样本分装到专用试管中，每种质控品用1个试管，样本量满足所有仪器1周的检测用量，粘贴条形码，加盖专用密封盖，通过流水线归档功能进入样本存储冰箱保存。工作日下午完成工作后进行电解质项目的定标。每天早上5：30，流水线上6台分析仪自动开机自检进入待机状态。由SMART QC（北京魔通公司）软件自动从冰箱调取试剂空白样本和质控品，通过轨道依次运送到指定仪器，自动检测。完成所有仪器的试剂空白和质控检测后，试剂空白和质控品通过轨道传送到盖帽单元，盖帽后进入流水线样本储存冰箱保存。质控结果自动传入实验室信息管理系统的质控管理系统并绘制Levy-Jennings质控图；1-3s、2-2s、R-4s作为质控失控规则。早班人员根据质控图和规则判断并处理失控。

3.质控品在线储存稳定性评估：在流水线上同时设置每日和每周更换生化质控品2种模式运行3个月，计算2种模式下各生化项目的均值、变异系数（coefficient of variation， CV）；统计各检测项目的失控数，计算失控率。比较2种模式以上指标的差异，确定生化质控品的更换模式。免疫比浊质控品和化学发光质控品自动和手动2种质控模式的处理方式基本相同，不再另行评价自动质控时的稳定性，均为每周更换1次。

4.自动质控结果稳定性评估：确定质控更换模式后，在线运行自动质控 6个月，计算自动质控结果变异，与手动质控结果的变异进行比较，并判断自动质控变异是否满足实验室允许变异。

5.每日首个样本进样时间、质控成本和工作量评估：比较自动质控与手动质控在每日首个样本进样时间、质控成本和员工质控检测工作量方面的差异。

6.自动质控故障率及故障原因：导致自动质控未能正常检测的故障有仪器设备、人为和软件因素，统计自动质控运行的前3个月故障率和故障原因。

三、数据分析

应用EXCEL 2016分析在流水线冰箱存储质控品检测结果的趋势性变化，计算各项目质控检测结果的均值和 CV。非正态分布计量资料用 M（ Q ₁， Q ₃）表示。应用R语言（4.2.1版本）对每日和每周更换质控品模式以及手动和自动质控模式的变异系数进行比较，判断质控品在线稳定性、自动和手动质控模式的 CV差异是否有统计学意义。具体方法：在数据集中随机抽样50个样本计算1个抽样 CV值，该过程循环100次，然后计算这100个抽样 CV值的95%置信区间（confidence interval， CI），不同质控模式95% CI重合则为差异无统计学意义。

结果

一、质控品在线储存稳定性

自动质控每日更换和每周更换生化质控2种方式同时运行3个月，除每周更换质控模式时TCO ₂（ CV分别为20.24%和21.82%）、Cl（低水平质控 CV为1.99%）和Na（低水平质控 CV为1.51%）外，其他项目的 CV均满足实验室允许变异的要求（表1 ）。每周更换质控时，TBil、DBil、K、Na、Cl、TCO ₂检测结果的 CV较每日更换质控品的 CV高，TBil高水平质控每周和每日更换质控品模式抽样 CV的95% CI为（2.93~3.55）%和（1.22~1.91）%，TCO ₂分别为（17.31~25.41）%和（2.89~3.72）%，DBil、K、Na、Cl、TCO ₂低水平质控每周和每日更换质控品模式抽样 CV的95% CI分别为（3.85~4.03）%和（3.50~3.79）%、（1.33~2.24）%和（0.70~1.24）%、（1.16~2.07）%和（0.60~1.03）%、（1.40~2.37）%和（0.71~1.19）%、（13.61~27.94）%和（3.35~7.10）%。以上项目的每周和每日更换质控品模式抽样 CV的95% CI无重叠，差异有统计学意义。其他项目每周与每日更换质控品模式下两水平质控抽样 CV的95% CI均存在重叠，差异无统计学意义。每周更换质控品时TCO ₂、K、Na、Cl各94个测试，4个项目的失控测试数分别为6、2、5和5个，失控率分别为6.38%、2.13%、5.32%和5.32%，每日更换时除TCO ₂外（84个测试，2个失控，失控率为2.38%），K、Na、Cl项目均无失控。每周更换质控品时，TCO ₂两水平质控品均随使用时间延长检测结果有明显的下降趋势（图1 ），每日更换时无趋势变化。因此确定生化质控品的更换模式为每日工作结束后更换。

图1 每周和每日更换生化质控品的2种模式下每日TCO ₂的浓度变化趋势

二、自动质控结果稳定性评估

1.化学发光项目质控结果变异：自动质控模式下除孕酮低水平质控外，其他化学发光项目的低、中、高水平质控的 CV均在4.26%~7.94%；所有项目自动质控 CV均低于室内质控设定的允许 CV（表2 ），其中DS、E ₂、FSH、LH、铁蛋白、叶酸、睾酮和VB ₁₂ 的自动质控 CV低于手动质控。化学发光项目自动和手动2种模式各水平质控抽样 CV的95% CI区间均存在重叠，差异无统计学意义。自动和手动2种质控模式各项目的失控率均在0~0.08%。

2.生化、免疫比浊项目质控 CV：生化项目每日更换质控品，免疫比浊项目每周更换质控品，生化和免疫比浊项目自动质控和手动质控的 CV均低于实验室允许 CV，C3、CRP和IgG 3个免疫比浊项目和ALP、葡萄糖、Ca、Cl、K、LD、Na、尿素、LDL-C和ADA 10个生化项目的低、高水平自动质控的 CV均低于手动质控（表3 、 4 ），免疫比浊项目与生化项目的失控率均低于1%，满足临床常规需求。ADA在手动质控模式时，低、高水平质控的 CV分别为3.83%和3.62%，手工分装质控品（质控品更换日期为02-13、02-19、02-25、03-04、03-08）1周内反复检测和加盖封口膜，ADA检测结果（Z分数）有明显上升趋势（图2 ），而自动质控模式时无上升趋势变化，其低、高水平质控的 CV分别为3.42%和3.48%。

图2 腺苷脱氨酶手动分装质控（2A）与自动质控（2B）检测结果Z分数图

三、对每日首个样本进样时间的影响

自动质控模式每日首个样本进样时间在7：39~8：32［8：01（7：57，8：07）］（图3 ）；而手动质控模式首个样本进样时间在8：02~8：35［8：16（8：09，8：21）］。自动质控与手动质控比较，每日首个样本检测时间平均提前15 min。

图3 自动质控与手动质控模式下第一个样本进样时间比较

四、质控品消耗量

化学发光质控品由原来每个水平质控需消耗8 ml/周，减少为5 ml/周，使用量减少37.5%；免疫比浊项目质控品由每个水平3 ml/周，减少为2 ml/周，使用量减少33.3%。

五、员工工作量比较

自动质控与手动质控相比：（1）质控品和试剂空白样品的分装量每周减少47管。（2）自动质控每周分装生化质控品及归档共计15步，手工质控每周质控分装上机、回收质控以及检测完成后手工加盖封口膜共计171步，因此自动质控相对于手动质控手工操作步骤共计减少约156步。

六、自动质控失败原因统计

自动质控开始运行的前期，66次自动质控中共计36次质控未能成功检测，发生37种故障，故障率为54.5%。故障主要原因：（1）设备耗材因素19次，占总故障数的51.4%；故障主要为：样本存储冰箱传感器或标本位置报警；流水线轨道传感器故障；后处理脱帽机故障。（2）人为因素14次，占故障总数的37.8%；故障主要为：后处理冰箱垃圾箱更换后未将暂停状态更改为运行状态；获取标本后，后处理标本区的暂停状态未切换；质控品所在冰箱的标本存储架被卸载。（3）软件因素4次，占总故障数的10.8%；主要为自动质控指令未执行。针对这些问题进行人员培训和仪器保养维护，统计6个月128次质控中，故障数为13次，故障率为10.2%。

讨论

实验室自动化流水线系统通过流水线将信息系统与检验分析设备进行系统化整合，实现仪器对样本上样、离心、检测、归档的全过程自动化。而室内质控的检测方式是模拟患者样本检测，因此可应用于流水线自动运行。应用自动质控前应对质控品的稳定性进行评估 ^［^{8 , 9 , 10 , 11 ］}。基于这一理论，本次研究根据质控品稳定性，确定自动质控模式，并对自动质控结果变异程度、实施成本进行了评价。根据质控品稳定性结果，我们建立本实验室生化免疫流水线的自动质控模式：将质控品分装至试管内并张贴对应编号的条码，储存于流水线的样本存储冰箱，由流水线配备的SMART QC软件控制，工作日早上检测样本前进行线上质控检测 ^［^8 ］：生化质控品每日更换，免疫比浊和化学发光质控品每周更换。

自动质控相比于传统的手动质控存在以下明显优点：（1）自动质控减少了人工干预对质控的影响，提高质控结果稳定性。38个项目自动质控的变异均小于实验室的允许变异。ADA质控品分装后2种模式均使用1周，手动质控手工封膜，质控品随使用时间的延长，检测结果有明显的升高趋势；而自动质控为自动盖帽，检测结果无该趋势变化。此外不同的分析仪采用同一管质控品，对质控品问题导致的失控更加一目了然。（2）降低假失控率：自动质控相比于手动质控环节降低了质控品水平放反、质控品添加错误等假失控的发生，降低了假失控率。（3）减少简单劳动，减轻工作量：与手动质控模式比较，自动质控减少了质控品分装、加载、回收环节的大量步骤。（4）工作时间提前，缩短样本检测TAT时间：每日首个样本开始检测的时间平均提前15 min。（5）节省质控品，降低经济成本：质控品分装数量减少，减少了质控品的浪费。目前自动质控的运行与样本的运行模式仍存在差异：质控品的包装瓶为非标准试管模式，所以需要手工转移至标准试管后再进入流水线运行，此问题的解决需依赖质控生产厂家进行后续包装改进。

前期自动质控模式运行中存在比较突出的3个问题：（1）离子模块需每日定标。因此更改离子定标时间，由原来的每日早晨定标更改为每日下午加完试剂后定标。更改后2种质控模式的K、Na、Cl的 CV均低于实验室允许 CV，满足实验室需求。（2）TCO ₂、总胆红素、直接胆红素质控品保存稳定性问题：TCO ₂在分装管密封不好时出现明显下降趋势，胆红素也需要提供避光环境，为此我们更换质控品分装管，采用特制的棕色避光分装试管和特制密封盖进行质控品的分装保存，提高TCO ₂和胆红素的储存稳定性。（3）流水线故障问题：自动质控开始运行的前3个月，故障率高，为54.5%。故障导致质控品出流水线样本存储冰箱后无法按时检测，质控品在室温暴露时间长，这可能也是导致部分项目自动质控 CV偏高的一个重要原因。针对这一问题我们增加流水线的维护保养频率，调试流水线部件位置，安排急诊夜班人员早上协助处理简单的流水线故障；加强员工培训，卸载样本架时避免同时卸载质控品，调整后故障频率降至10.2%。不同型号流水线的模块（如盖帽系统、流水线样本存储冰箱、传感器的数量）设置或工作原理不同，故障率也会不同，但员工规范操作、流水线定期维护保养对于降低故障率是非常重要的。

综上所述，自动质控检测与传统手动质控检测相比，样本保存稳定性满足要求，质控工作步骤简单，可减少质控工作量，提高工作质量，缩短TAT，提高工作效率，满足本实验室室内质控检测需求。