分析灵敏度和功能灵敏度课件.ppt

1、分析灵敏度（检测限）分析灵敏度（检测限）上海市临床检验中心上海市临床检验中心 冯仁丰冯仁丰 1. 1.可检测的最低分析物浓可检测的最低分析物浓度为检测系统的分析灵敏度度为检测系统的分析灵敏度或称检测限。或称检测限。 分析灵敏度（检测限）分析灵敏度（检测限） 毒品检验毒品检验; ;肿瘤标志物肿瘤标志物; ;特定蛋白特定蛋白; ;核酸核酸; ;激素激素; ;某些常某些常用项目等。需要有可检出的用项目等。需要有可检出的最低浓度或某个量最低浓度或某个量. .分析灵敏度（检测限）分析灵敏度（检测限）2 2检测限术语混乱。厂商使用各种词语，检测限术语混乱。厂商使用各种词语，如：如： 灵敏度灵敏度 ( (S

2、ensitivity)Sensitivity)，分析灵敏度分析灵敏度( (Analytical sensitivity)Analytical sensitivity)，最小检测限最小检测限( (Minimum detection limit)Minimum detection limit)，功能灵敏度功能灵敏度( (Functional sensitivity)Functional sensitivity)，检测限度检测限度( (Limit of detection)Limit of detection)，定量限度定量限度( (Limit of Limit of quantitationqua

3、ntitation) )等。等。 分析灵敏度（检测限）分析灵敏度（检测限）以下介绍的分析灵敏度分为以下介绍的分析灵敏度分为具定性含义的检测低限；具定性含义的检测低限；具定量含义的生物检测限；具定量含义的生物检测限；及功能灵敏度。及功能灵敏度。L分析灵敏度（检测限）分析灵敏度（检测限） 二检测低限二检测低限( (LLD,Lower Limit LLD,Lower Limit of Detection)of Detection) 每次检测，总是做一个空白样每次检测，总是做一个空白样品。检测方法常以空白响应量校品。检测方法常以空白响应量校准至零点，再检测各个检测样品准至零点，再检测各个检测样品的反应

4、响应量。的反应响应量。分析灵敏度（检测限）分析灵敏度（检测限） 但是，空白响应量也有波动但是，空白响应量也有波动. .若若重复多次作空白检测重复多次作空白检测, ,，以空白，以空白（响应量）均值和标准差表示这（响应量）均值和标准差表示这些空白响应量的平均水平和所有些空白响应量的平均水平和所有空白响应量对于空白均值的离散空白响应量对于空白均值的离散程度指标。程度指标。分析灵敏度（检测限）分析灵敏度（检测限） 在确定方法性能或绘制标准曲在确定方法性能或绘制标准曲线时，常常以空白均值表示空白线时，常常以空白均值表示空白响应量。实际工作时，每次只做响应量。实际工作时，每次只做一个空白，各有一个空白，各

5、有50%50%的可能性，这的可能性，这个空白响应量大于或小于空白均个空白响应量大于或小于空白均值。值。 分析灵敏度（检测限）分析灵敏度（检测限） 当空白响应量小于空白均值，当空白响应量小于空白均值，对同一个样品检测响应量（未对同一个样品检测响应量（未扣除空白响应量），似乎反映扣除空白响应量），似乎反映分析物要多一点，检测方法好分析物要多一点，检测方法好象灵敏些。象灵敏些。 分析灵敏度（检测限）分析灵敏度（检测限） 当空白响应量大于空白均当空白响应量大于空白均值，似乎原先可以检测出来值，似乎原先可以检测出来的分析物现在测不出了。的分析物现在测不出了。分析灵敏度（检测限）分析灵敏度（检测限）因此，

6、检测方法必须要说清楚：因此，检测方法必须要说清楚：究竟怎样才算是可检测出来的分析究竟怎样才算是可检测出来的分析物量？物量？标准曲线是从零开始的，是不是分标准曲线是从零开始的，是不是分析物量可以从零开始析物量可以从零开始？这就检测低限要回答的问题。这就检测低限要回答的问题。分析灵敏度（检测限）分析灵敏度（检测限） 统计说明，如果服从正态分布规律：统计说明，如果服从正态分布规律：各个单次检测的空白响应量有各个单次检测的空白响应量有95%95%的的可能性为：可能性为： 2 2S S空白空白X X空白空白 +2 +2S S空白空白 即：即： X X空白空白 |2S|2S空白空白空白X空白X空白X分析灵

7、敏度（检测限）分析灵敏度（检测限） 检测响应量较空白响应量均值检测响应量较空白响应量均值大大 ，仍然认为是空白响应，仍然认为是空白响应量的可能性只有量的可能性只有5%5%；有；有95%95%的可的可能性属于样品内有分析物形成的能性属于样品内有分析物形成的检测响应量，它较空白均值差检测响应量，它较空白均值差 以上。以上。 空白S2空白S2分析灵敏度（检测限）分析灵敏度（检测限） 响应量较空白均值相差响应量较空白均值相差 以上的，还认为是空白响应以上的，还认为是空白响应 量的可能性仅量的可能性仅0.3 %0.3 %；而有；而有 99.7% 99.7%的可能性是样品内有的可能性是样品内有 分析物形成

8、的响应量。分析物形成的响应量。空白S3分析灵敏度（检测限）分析灵敏度（检测限）BX样品检测响应信号样品检测响应信号95%BX检测低限99.7%样品检测响应信号样品检测响应信号无分析物无分析物有分析物有分析物Bs 3B BX XBs3B BX X有分析物有分析物无分析物无分析物B BB B2 2s sX XB BB B2s2s- -X X 所以若检测样品的反应响应量所以若检测样品的反应响应量 较空白均值大，但相差较空白均值大，但相差2 2或或 以下的，只能说这些以下的，只能说这些 响应量是空白样品单次检测的响应量是空白样品单次检测的 响应量，响应量，样品内没有分析物，样品内没有分析物， 或者表示

9、：分析物量为零或者表示：分析物量为零。空白S3分析灵敏度（检测限）分析灵敏度（检测限）检测低限定义为样品单次检检测低限定义为样品单次检测可以达到超过测可以达到超过2 2或或的检测响应量对应的分析物的检测响应量对应的分析物量。量。检测系统或方法对小于检测系统或方法对小于 或等于检测低限的分析物量或等于检测低限的分析物量只能报告只能报告“无分析物检出无分析物检出”。空白S3分析灵敏度（检测限）分析灵敏度（检测限）通常估计通常估计95%95%或或99.7%99.7%的两种可能性：的两种可能性： 95% 95%可能性：可能性： LLD= X LLD= X空白空白+2+2S S空白空白 99.7% 99

10、.7%可能性：可能性： LLD= X LLD= X空白空白+3+3S S空白空白分析灵敏度（检测限）分析灵敏度（检测限） 注意注意: :直接读出浓度单位的检直接读出浓度单位的检测系统对低于零的检测将报告测系统对低于零的检测将报告零，其分布不是正态的，因此零，其分布不是正态的，因此计算的均值和标准差不能如实计算的均值和标准差不能如实表达检测低限的真实情况。表达检测低限的真实情况。 分析灵敏度（检测限）分析灵敏度（检测限） 检测响应须以初始值表示，如：检测响应须以初始值表示，如：吸光度、荧光、等，此时吸光度、荧光、等，此时S S空白空白是是有效的。有效的。 由初始值计算均值和由初始值计算均值和标准

11、差，然差，然后再转换成浓度单位。后再转换成浓度单位。分析灵敏度（检测限）分析灵敏度（检测限）三检测生物限（三检测生物限（BLD,Biologic BLD,Biologic Limit of Detection,Limit of Detection,） 大于检测低限的响应信号，方法还大于检测低限的响应信号，方法还不能正确报告定量结果。因为在这不能正确报告定量结果。因为在这样低的浓度或其他量值的范围内，样低的浓度或其他量值的范围内，单次检测样品的反应响应量单次检测样品的反应响应量重复性重复性较差较差。那么在多少检测响应量时才。那么在多少检测响应量时才能较好地报告定量结果呢？能较好地报告定量结果呢？

12、分析灵敏度（检测限）分析灵敏度（检测限）检测低限BX+2SUX-2S生物检测限示意图介绍两种方式介绍两种方式: :检测生物限度检测生物限度和功能灵敏度。和功能灵敏度。分析灵敏度（检测限）分析灵敏度（检测限）对多个近于检测限浓度的样品对多个近于检测限浓度的样品（肯定不是空白样品）作重复检（肯定不是空白样品）作重复检测，扣除了空白响应量后的样品测，扣除了空白响应量后的样品检测响应量以均值和标准差归纳。检测响应量以均值和标准差归纳。分析灵敏度（检测限）分析灵敏度（检测限）按正态分布规律，单次检测样品按正态分布规律，单次检测样品具有的响应量有具有的响应量有95%95%或或99.7%99.7%的可的可能

13、性和检测响应量均值相差能性和检测响应量均值相差2 2或或3 3倍的响应量标准差。较倍的响应量标准差。较均值大的大的单次响应量肯定没问题；单次响应量肯定没问题；分析灵敏度（检测限）分析灵敏度（检测限）但是较均值小的那些单次响应量，但是较均值小的那些单次响应量，若和检测低限（空白响应量上限）若和检测低限（空白响应量上限）交叉，说明检测方法还不能单凭一交叉，说明检测方法还不能单凭一次检测区分出这是空白还是有分析次检测区分出这是空白还是有分析物。物。分析灵敏度（检测限）分析灵敏度（检测限）只有样品检测响应量的只有样品检测响应量的95%95%或或99.7%99.7%单次检测量最低值也较单次检测量最低值也

14、较检测低限检测低限( (LLD)LLD)大，这样就可大，这样就可保证样品在任何情况下，单次保证样品在任何情况下，单次检测响应量一定不是空白的检测响应量一定不是空白的响应量；样品的分析物浓度响应量；样品的分析物浓度可以定量地报告出来。可以定量地报告出来。 分析灵敏度（检测限）分析灵敏度（检测限） 在多个近于检测限的样品中，符合在多个近于检测限的样品中，符合这样条件的最低分析物浓度（或其这样条件的最低分析物浓度（或其他量值）就是检测系统方法的生物他量值）就是检测系统方法的生物检测低限。检测低限。分析灵敏度（检测限）分析灵敏度（检测限）生物检测低限定义为：以检测低生物检测低限定义为：以检测低限加限加

15、2 2或或3 3倍检测限样品标准差的响倍检测限样品标准差的响应量所对应的分析物量，为检测系应量所对应的分析物量，为检测系统或方法可定量报告分析物的最低统或方法可定量报告分析物的最低浓度或其他量值的限值。浓度或其他量值的限值。分析灵敏度（检测限）分析灵敏度（检测限）生物检测低限（生物检测低限（BLDBLD）的具体的具体 度量方式为：度量方式为：95%95%的可能性：的可能性：BLD = LLD +2SBLD = LLD +2S检测限样品检测限样品99.7%99.7%的可能性：的可能性： BLD = LLD +3SBLD = LLD +3S检测限样品检测限样品分析灵敏度（检测限）分析灵敏度（检测限

16、）本词语较完善地表示实际样品的本词语较完善地表示实际样品的定量检测限度。在证实厂商的定量检测限度。在证实厂商的BLDBLD说明时，应使检测限样品的浓度说明时，应使检测限样品的浓度和厂商的说明相同。和厂商的说明相同。分析灵敏度（检测限）分析灵敏度（检测限）三三. .功能灵敏度（功能灵敏度（Functional Functional Sensitivity,FSSensitivity,FS）功能灵敏度定功能灵敏度定义为：以天间重复义为：以天间重复CVCV为为20%20%时对应时对应检测限样品具有的平均浓度，确检测限样品具有的平均浓度，确定检测系统或方法可定量报告分定检测系统或方法可定量报告分析物的

17、最低浓度或其他量值的限析物的最低浓度或其他量值的限值。值。分析灵敏度（检测限）分析灵敏度（检测限）为了估计为了估计FSFS，须用多个检测限浓度须用多个检测限浓度来确定在低浓度处的精密度表现，来确定在低浓度处的精密度表现，从中选择具有或近似从中选择具有或近似20% CV20% CV的某检的某检测限浓度，确定为方法的功能灵敏测限浓度，确定为方法的功能灵敏度。在证实厂商的度。在证实厂商的 FSFS的说明时，的说明时，使用的检测限样品浓度应和厂商的使用的检测限样品浓度应和厂商的说明相同。说明相同。分析灵敏度（检测限）分析灵敏度（检测限）四实验须考虑的因素四实验须考虑的因素一般制备两种不同类型的样品。一

18、般制备两种不同类型的样品。一个是一个是“空白空白”样品，即不含有分样品，即不含有分析物，分析物浓度为零。析物，分析物浓度为零。第二个是第二个是”检测限检测限”样品，即含有样品，即含有低浓度的分析物。低浓度的分析物。 分析灵敏度（检测限）分析灵敏度（检测限）在有些场合下，需要备几份在有些场合下，需要备几份”检检测限测限”样品。空白和检测限样品样品。空白和检测限样品由检验方法作重复检测，计算各由检验方法作重复检测，计算各自的均值和标准差。不同的检测自的均值和标准差。不同的检测限由空白和检测限样品数据计算限由空白和检测限样品数据计算出来。出来。分析灵敏度（检测限）分析灵敏度（检测限） 1. 1. 空

19、白液：一份空白液用作空空白液：一份空白液用作空白检测，其他用于制备检测限样品。白检测，其他用于制备检测限样品。理想的空白液应具有和检验的病人理想的空白液应具有和检验的病人样品相同的基体。样品相同的基体。分析灵敏度（检测限）分析灵敏度（检测限）理想的空白液应具有和检验的病理想的空白液应具有和检验的病人样品相同的基体。常使用检测人样品相同的基体。常使用检测系统的系列校准品中的系统的系列校准品中的“零标准零标准”作为空白。对某些项目，可使用作为空白。对某些项目，可使用术后已无某疾病的病人样品（如：术后已无某疾病的病人样品（如：前列腺瘤术后病人的前列腺瘤术后病人的PSAPSA血清）血清）为空白样品。为

20、空白样品。分析灵敏度（检测限）分析灵敏度（检测限）2.2.检测限样品：在证实某方法的检测限样品：在证实某方法的灵敏度性能时，对空白液加入分灵敏度性能时，对空白液加入分析物配制成检测样品。加入的分析物配制成检测样品。加入的分析物量应是厂商说明的检测浓度。析物量应是厂商说明的检测浓度。在建立检测限度时，应制备几份在建立检测限度时，应制备几份检测限样品，浓度在预期检测限检测限样品，浓度在预期检测限度的高低一些的范围内。度的高低一些的范围内。分析灵敏度（检测限）分析灵敏度（检测限）重复检测数：没有具体规定，但重复检测数：没有具体规定，但常推荐做常推荐做2020次。这对检测限度实验次。这对检测限度实验也

21、是合理的。也是合理的。厂商常推荐厂商常推荐1010次，是减少开支。次，是减少开支。实验室常采纳作实验室常采纳作1010次。次。分析灵敏度（检测限）分析灵敏度（检测限） 3.3.实验需要的时间：如果主要从实验需要的时间：如果主要从空白液的重复性了解检测低限，空白液的重复性了解检测低限，常常就做批内或短期实验。如果常常就做批内或短期实验。如果主要从主要从“检测限检测限”样品的重复性样品的重复性了解定量的检测限，推荐作较长了解定量的检测限，推荐作较长时间的实验，代表天间测定性能。时间的实验，代表天间测定性能。实际就做实际就做1010次检测（次检测（1010天）。天）。分析灵敏度（检测限）分析灵敏度（

22、检测限）计算示例计算示例: :某酶标法的甲状腺球某酶标法的甲状腺球蛋白试剂盒的实验结果如下：蛋白试剂盒的实验结果如下：分析灵敏度（检测限）分析灵敏度（检测限）1.1.使用甲状腺切除后恢复健康的使用甲状腺切除后恢复健康的病人血清为无甲状腺球蛋白的空病人血清为无甲状腺球蛋白的空白血清。将纯化的甲状腺球蛋白白血清。将纯化的甲状腺球蛋白加入该血清，并用空白血清作系加入该血清，并用空白血清作系列稀释，组成列稀释，组成0 0、0.250.25、0.500.50、1.01.0、2.02.0、4.04.0、8.0 8.0 g/Lg/L的甲的甲状腺球蛋白样品。状腺球蛋白样品。分析灵敏度（检测限）分析灵敏度（检测

23、限）2.2.对空白血清作对空白血清作1212次批内重复测次批内重复测定；对其它系列样品天间重复测定；对其它系列样品天间重复测定，做了定，做了1212天。天。记录所有结果，列表如下：记录所有结果，列表如下：分析灵敏度（检测限）分析灵敏度（检测限）甲球(g/L)吸光度 (A)CV(%)00.0870.1280.09800.01370.250.1450.2230.1740.0760.025333.20.50.1650.2390.1980.1000.025025.0A0AA AS分析灵敏度实验数据(1)A0AAAS甲球(g/L)吸光度(A)1.00.1890.2590.2210.1230.02372.

24、00.2490.3200.2710.1780.03044.00.3210.4230.3580.2600.02798.00.4320.5040.4830.3850.0315分析灵敏度实验数据(2)CV(%)19.317.210.78.2 1. 1.检测低限检测低限 空白空白“0”“0”组的均值为组的均值为0.0980.098，标准差为，标准差为0.01370.0137。这里采用。这里采用99.7%99.7%的可能性来计算检测低限。的可能性来计算检测低限。LLD LLD = A= A0 0 + 3S+ 3S0 0，现现 A A0 0 = 0.098 = 0.098，S S0 0 = 0.0137

25、= 0.0137， LLD = A LLD = A0 0 + 3S+ 3S0 0= 0.098 + 3 = 0.098 + 3 0.0137 = 0.139 0.0137 = 0.139分析灵敏度（检测限）分析灵敏度（检测限）实际上，若以空白吸光度均值为检测实际上，若以空白吸光度均值为检测的起点的起点0 0，那么有，那么有99.7%99.7%的可能性，每的可能性，每次只做一个空白时，出现最高的空白次只做一个空白时，出现最高的空白吸光度较该空白吸光度均值高吸光度较该空白吸光度均值高0.01370.0137的的3 3倍倍 , ,即即0.041A0.041A。这些吸光度相当于这些吸光度相当于样品中具

26、有的甲状腺球蛋白量即为本样品中具有的甲状腺球蛋白量即为本法的检测低限。法的检测低限。分析灵敏度（检测限）分析灵敏度（检测限）现在现在0.250.25g/Lg/L组减去空白后的吸光组减去空白后的吸光度均值为度均值为0.076250.07625A A。假定这段范围内假定这段范围内甲状腺球蛋白量和吸光度间呈线性，甲状腺球蛋白量和吸光度间呈线性，因此因此0.0410.041A A 相于相于0.250.250.041/0.07625=0.130.041/0.07625=0.13g/Lg/L所以本法的检测低限为所以本法的检测低限为0.130.13g/Lg/L。分析灵敏度（检测限）分析灵敏度（检测限） 1.

27、 1. 求生物检测限求生物检测限 由前述，空白由前述，空白血清如以现有的吸光度均值为准，有血清如以现有的吸光度均值为准，有99.7%99.7%的可能性出现的空白吸光度可高的可能性出现的空白吸光度可高到到0.1390.139A A。0.25g/L0.25g/L甲状腺球蛋白组甲状腺球蛋白组减去空白后的吸光度均值为减去空白后的吸光度均值为0.076250.07625A A，标准差为标准差为0.02530.0253A A； 分析灵敏度（检测限）分析灵敏度（检测限） 可推测，有可推测，有99.7%99.7%的可能性出现的可能性出现最小的吸光度为最小的吸光度为0.076250.07625A A3 30.0

28、253A0.0253A，即即0.00040.0004A A；而空白吸光度减去空而空白吸光度减去空白吸光度均值可能具有的最高值为白吸光度均值可能具有的最高值为0.04110.0411A A 。这这0.00040.0004A A在空白吸光在空白吸光度涉及的范围内。度涉及的范围内。 分析灵敏度（检测限）分析灵敏度（检测限）0.250.25g/Lg/L不是本法的生物检测限。不是本法的生物检测限。0.50.5g/Lg/L的的99.7%99.7%的最低吸光度为的最低吸光度为0.02510.0251A A（已减去空白），也在空白涉已减去空白），也在空白涉及的范围内。及的范围内。1.01.0g/Lg/L的的9

29、9.7%99.7%的最低的最低吸光度为吸光度为0.05180.0518A A（已减去空白），在已减去空白），在0.04110.0411A A 之外，说明之外，说明1.01.0g/Lg/L的样品的样品的吸光度有的吸光度有99.7%99.7%的可能性，一定大于的可能性，一定大于空白。空白。1.01.0g/Lg/L为本法的生物检测限。为本法的生物检测限。 分析灵敏度（检测限）分析灵敏度（检测限）甲球生物检测限计算示意图B+3SB(0.098)(0.098) 0 00.04110.0411-3-3S S0.250.250.00040.00040.0760.07625. 0A+3+3S S0.250.2

30、50.0250.0250.1000.100-3-3S S0.50.55 . 0A+3+3S S0.50.50.1750.1750.0520.0520.1230.123-3-3S S1.01.00 . 1A0.1940.194+3+3S S1.01.00.1520.152甲球生物检测限计算归纳甲球生物检测限计算归纳甲球甲球（ g/L)0.250.51.02.04.08.00.07630.1000.1230.1780.2600.385 SA0.02530.0250.0240.0300.0280.032CV(%) 33.225.019.317.210.78.20.00190.04110.0250.0

31、410.0860.1760.291AASA 31.1.功能灵敏度功能灵敏度从上面的表中可知，从上面的表中可知，1.01.0g/Lg/L组组的重复检测变异系数的重复检测变异系数CVCV为为19.3%19.3%，最，最接近接近20%20%。所以，本法的功能灵敏度。所以，本法的功能灵敏度为为1.01.0g/Lg/L。它也正好等于生物检它也正好等于生物检测限估计的限值。测限估计的限值。分析灵敏度（检测限）分析灵敏度（检测限）1.1.功能灵敏度功能灵敏度从上面的表中可知，从上面的表中可知，1.01.0g/Lg/L组组的重复检测变异系数的重复检测变异系数CVCV为为19.3%19.3%，最接近最接近20%

32、20%。所以，本法的功能灵。所以，本法的功能灵敏度为敏度为1.01.0g/Lg/L。它也正好等于它也正好等于生物检测限估计的限值。生物检测限估计的限值。分析灵敏度（检测限）分析灵敏度（检测限）00.010.020.030.040.05ArchitectImmuliteAxSYM 3rd gen TSHCentaur TSH-3ACS 180Centaur TSHElecsys 2010TSH Functional Sensitivity (mIU/mL)定量功能灵敏度限值定量功能灵敏度限值酸性磷酸酶的定量限值为0.51 U/L直接胆红素的性能特性直接胆红素的性能特性 线性 线性上限为599 mol/L 检测限 为0.17 mol/L（0.01 mg/dl） 定量限值（功能灵敏度） 1.88 mol/L(0.11 mg/dl)1.88 mol/L（0.11 mg/dl）ALTALT检测的性能特性检测的性能特性 线性线性 上限达943.7 U/L 检测限检测限 1.8 U/L 定量限值（功能灵敏度）定量限值（功能灵敏度） 4.5 U/L4.5 U/L