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Standardisierung und Qualitätssicherung quantitativer Bestimmungen

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Standardisierung und Qualitätssicherung quantitativer Bestimmungen

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Standardisierung und Qualitätssicherung quantitativer Bestimmungen

  50 Standardisierung und Qualitätssicherung quantitativer Bestimmungen

Lothar Siekmann, Gerhard Röhle

50.1 Untersuchungsmaterial – Analyt in der Probenmatrix

Das in medizinischen Laboratorien zu untersuchende Material ist auf Grund der unterschiedlichen Herkunft und Beschaffenheit durch eine große Vielfalt gekennzeichnet. Zu untersuchen sind z.B.:

  • Körperflüssigkeiten wie Blut, Liquor cerebrospinalis, Ascites, Pleuraflüssigkeit.
  • Ausscheidungen wie Urin, Speichel, Sputum Stuhl.
  • Gewebeproben.

In der Regel handelt es sich bei dem Untersuchungsmaterial um ein Gemisch verschiedener chemischer Substanzen und mehr oder weniger differenzierter organischer Strukturen.

Die Summe aller Bestandteile und Eigenschaften einer Probe mit Ausnahme des Analyten selbst bezeichnet man als Probenmatrix. Jede Komponente eines Materials kommt als Gegenstand (Analyt) einer laboratoriumsmedizinischen Untersuchung in Frage.

Bei dem Analyten kann es sich um so unterschiedliche Messgrößen handeln wie:

  • Physikalische Eigenschaften.
  • Chemische Elemente, Ionen, anorganische Verbindungen.
  • Nieder molekulare organische Verbindungen.
  • Makromoleküle mit bekannter oder nur annähernd bekannter Struktur.
  • Zellen oder Zellverbände.

50.2 Qualitätsmerkmale von Bestimmungsmethoden

Die Vielfalt der Bestandteile biologischen Materials bedingt, dass die Methoden, die zum Nachweis oder zur quantitativen Bestimmung einzelner Analyte benutzt werden, hohen Anforderungen genügen sollten. Zur Charakterisierung einer quantitativen Analysenmethode unterscheidet man eine Reihe von Qualitätsmerkmalen. Von diesen ist der Spezifität im vorliegenden Zusammenhang eine ganz besondere Bedeutung zuzumessen.

Spezifität (specificity)

Die Spezifität kennzeichnet die Fähigkeit einer Methode, den Analyten ohne Verfälschung durch andere in der Probe vorhandene Komponenten (Probenmatrix) zu erfassen.

Weitere Qualitätsmerkmale (englische Bezeichnung in Klammern) sind z.B.:

  • Richtigkeit (trueness).
  • Präzision (precision).
  • Bestimmungsgrenze (limit of quantitation).
  • Linearität (linearity).
  • Rückführbarkeit (traceability).

Sie werden im Folgenden eingehender behandelt.

50.3 Standardisierung – Rückführbarkeit

Grundlage jeder Standardisierung sollte die Anwendung des Konzeptes Rückführbarkeit sein. Dieses Konzept ist Gegenstand des ISO-Standards 17511 /1/ und wird in Abb. 50-1 – Rückführbarkeit quantitativer klinisch-chemische Analysen-Verfahren nach ISO 17511 erläutert. Das Konzept beschreibt eine hierarchische Struktur von Messverfahren und Kalibratoren von der Patientenprobe als der Rang-niedrigsten Stufe bis hin zum höchsten Level, der Definition der Messgröße in SI-Einheiten /2/.

(a) Definition der Messgröße: Wenn sich eine Messgröße durch eine definierte molekulare Struktur beschreiben lässt, kann sie als Stoffmengen Konzentration (z.B. mol/l) angegeben werden.

(b) Als primäres Referenz Messverfahren ist die Bestimmung der Reinheit (Zertifizierung) eines Primären Referenzmaterials anzusehen. Solche zertifizierten Referenzmaterialien, deren Reinheit durch Metrologie-Institute bestimmt wurde, sind für viele Messgrößen erhältlich.

(c) Primäre Referenzmaterialien können zur Kalibrierung von sekundären Referenzmethoden verwendet werden, wie sie von Referenzlaboratorien entwickelt und angewandt werden.

(d) Sekundäre Referenzmethoden sind Verfahren, die ein hohes Maß an Spezifität aufweisen müssen und daher geeignet sind, in einer komplexen biologischen Matrix Ergebnisse mit höchster Richtigkeit und Präzision zu ermitteln. Von solchen Verfahren kann erwartet werden, dass sie im Rahmen geringer Grenzen der Messunsicherheit den wahren Wert ermitteln. Ein typisches methodisches Prinzip für die Entwicklung eines Referenz-Messverfahrens ist die Massenspektrometrische Isotopenverdünnungsanalyse (IDMS).

Sekundäre Referenzmethoden dienen der Zertifizierung von Kalibratoren der Hersteller, von Kontrollproben für die interne und externe Qualitätssicherung und zum Teil auch zur Zertifizierung von Panels von Patientenproben im Rahmen der Entwicklung und Prüfung diagnostischer Testkits. Auch die Zertifizierung von Matrix Referenzmaterialien, die von Metrologie Instituten bezogen werden können (z.B. Cholesterin in Humanserum), erfolgt mit solchen sekundären Referenz­methoden.

(e) Die Kalibratoren der Hersteller dienen zur Kalibrierung Betriebs interner Messprozeduren.

(f) Mit diesen Herstellerverfahren (Betriebs intern) werden die Kalibratoren der Produkte eingestellt.

(g) Die Kalibratoren der Produkte sind Bestandteil der Testkits, die den Routinelaboratorien für diagnostische Zwecke zur Verfügung stehen.

(h) Mit Routine-Methoden ermitteln diagnostische Laboratorien unter Anwendung der von Herstellern zur Verfügung gestellten Test Kits (Kalibratoren, Reagenzien, Geräte) die Analysenergebnisse in Patienten-Proben.

Die Rückführbarkeit eines Messergebnisses in einer Patientenprobe (i) bis zur höchsten Ebene – der Definition der Messgröße (a) – ist gewährleistet, wenn alle Einzelschritte in diesem hierarchischen Schema rückführbar sind.

Jede Messprozedur (Referenz-, Hersteller- oder Routine-Verfahren) und jeder Wert, der einem Referenzmaterial bzw. Kalibrator zugewiesen wurde, hat eine bestimmte Messunsicherheit [μc(Y)]. Für die Messunsicherheit des Ergebnisses einer Patientenprobe gilt, dass sie sich nach den Regeln für die Berechnung der gesamten Messunsicherheit aus allen einzelnen n [μc(Y)] der hierarchischen Kette zusammensetzt.

In dem hier beschriebenen hierarchischen Schema der Rückführbarkeit können, mit Ausnahme der höchsten Stufen a bis d, einzelne Schritte übersprungen werden. Beispielsweise ist es möglich, mit einer sekundären Referenz-Messprozedur (d) direkt Produkt-Kalibratoren (g) eines Herstellers zu zertifizieren und das Betriebs interne Herstellerverfahren und den Kalibrator des Herstellers zu überspringen.

Theoretisch ist es denkbar, beispielsweise mit einer sekundären Referenzmess-Prozedur (d) direkt Patienten-Proben (i) zu vermessen. Dies erscheint jedoch wegen des immensen ökonomischen und zeitlichen Aufwandes nicht sinnvoll.

Voraussetzung für eine Rückführbarkeit bis zur höchsten Ebene ist die Verfügbarkeit von primären bzw. sekundären Referenzmess-Prozeduren bzw. primären Kalibratoren. Sind diese nicht vorhanden, endet die Rückführbarkeit auf der Ebene des Kalibrators des Herstellers bzw. dessen Verfahrens. Eine Standardisierung im Sinne einer Übereinstimmung der Mess­ergebnisse verschiedener Hersteller ist dann nicht zu erreichen.

50.4 Anwendung des Konzeptes der Rückführbarkeit zur Standardisierung

Die Umsetzung des Konzeptes Rückführbarkeit wird seit 2002 auf globaler Ebene durch ein Komitee (Joint Committee for Traceability in Laboratory Medicine, JCTLM, www.bipm.org/jctlm/) begleitet. An diesem sind das Meter-Institut in Paris (Bureau International of Weights and Measures), die International Federation of Clinical Chemistry and Laboratory Medicine (IFCC) und die International Laboratory Accreditation Cooperation (ILAC) federführend beteiligt.

Das JCTLM nimmt Anträge zur Auflistung von Referenz-Messverfahren, Referenzmaterialien, und Dienstleistungen von Referenzlaboratorien entgegen. Nach Prüfung durch Fach spezifische Unterkomitees auf der Basis der Anforderungen der ISO-Standards 15193 /3/, 15194 /4/ und 15195 /5/ erscheint jährlich eine aktualisierte Auflistung auf der Internet-Seite des JCTLM. Für Laboratorien, die eine Auflistung entsprechend der angebotenen Dienstleistungen (Messgrößen) beantragen, ist eine wichtige Voraussetzung die Akkreditierung nach ISO 15195. Darüber hinaus ist eine regelmäßige Teilnahme an einem Externen Programm der Qualitätssicherungs für Referenzlaboratorien (www.dgkl-rfb.de:81) verpflichtend.

Die In-vitro Diagnostica Direktive der EU-Kommission (Richtlinie 98/79/EG) schreibt vor: Die Rückverfolgbarkeit der dem Kalibriermaterial und/oder dem Kontrollmaterial zugeschriebenen Werte muss durch verfügbare Referenzmessverfahren und/oder übergeordnete Referenzmaterialien gewährleistet sein.

Dies ist eine Forderung, die zwei beteiligte Gruppen im Bereich der In-vitro Diagnostika gleichermaßen betrifft:

  • Die Hersteller von In-vitro Diagnostika.
  • Die Organisatoren von Externen Qualitätskontroll-Programmen.

Die Richtlinie der Bundesärztekammer /6/ schreibt für eine Vielzahl von Messgrößen schon seit 1987 die Anwendung von Referenzmethoden Werten als Zielparameter in der Externen Qualitätskontrolle vor. Seitdem kann eine kontinuierliche Verbesserung der Übereinstimmung der Resultate beobachtet werden, die aus der Anwendung von Testverfahren verschiedener Hersteller stammen.

Dies ist als ein Erfolg der Anwendung des Konzeptes Rückführbarkeit zur Standardisierung von klinisch-chemischen Analysenverfahren anzusehen.

50.5 Qualitätssicherung mit Kontrollproben

Bei der internen Qualitätssicherung quantitativer Bestimmungen fügt man Kontrollproben als „Stichproben“ in die Serie von Patientenproben ein.

Wenn für ein Kontrollmaterial die richtigen Zielwerte vorliegen, kann man das Routineergebnis für einen in der Kontrollprobe enthaltenen Analyten mit essen Zielwert vergleichen (Richtigkeitskontrolle). Bei wiederholter Bestimmung des Analyten in Proben des selben Kontrollmaterials, z.B. in jeder Analysenserie, lässt sich bei einer ausreichend großen Zahl von Einzelergebnissen deren Streuung berechnen (Präzisionskontrolle). Liegen die Unrichtigkeit und die Unpräzision der Kontrollmessungen innerhalb vorgegebener Grenzen, dann kann unterstellt werden, dass auch die für die Patientenproben ermittelten Ergebnisse den Anforderungen der Qualitätssicherung genügen.

Biologisches Material, das im Rahmen der Qualitätssicherung als Kontrollprobe benutzt wird, sollte möglichst folgenden Anforderungen genügen:

  • Es muss innerhalb einer Charge homogen sein, damit Unterschiede von Probe zu Probe ausgeschlossen sind.
  • Eine Charge sollte so groß sein, dass einmalige Aufwendungen, z.B. Ermittlung von Zielwerten, Stabilitätsprüfungen, relativ gering ins Gewicht fallen.
  • Das Material sollte so stabil sein, dass es ohne Veränderungen über einen längeren Zeitraum haltbar ist.
  • Die allgemeinen Eigenschaften von Kontrollmaterial und diejenigen von Patientenproben sollten sich möglichst nicht voneinander unterscheiden (Commutability).

Die Kombination der letzten beiden Forderungen stellt ein grundsätzliches Problem des Kontrollprobensystems dar. Die nahezu unverzichtbare Stabilität von Kontrollmaterial bedingt in der Regel, dass es gegenüber dem meist instabilen nativen Material mehr oder weniger verändert werden muss. Die aus diesem Dilemma resultierenden Probleme halten sich bei einigen Kontrollmaterialien, z.B. Serum, in vertretbaren Grenzen.

Bei anderen Kontrollmaterialien können sich beim derzeitigen Stand der Präparation von Kontrollproben kaum überwindbare Schwierigkeiten ergeben. So werden z.B. hoch differenzierte Analysensysteme, die dafür konzipiert sind, denaturierte Blutzellen von normalen zu unterscheiden, kaum in der Lage sein, fixierte Blutzellen eines Kontrollblutes richtig zu zählen.

50.6 Lageparameter – Zielwerte

In der externen und internen Qualitätssicherung werden die in Tab. 50-1 – Begriffe im Zusammenhang mit Lageparametern und Zielwerten aufgeführten Begriffe im Zusammenhang mit Zielwerten und Lageparametern verwendet. Aus den Forderungen der In-Vitro-Diagnostika-Direktive und den in der Richtlinie der Bundesärztekammer festgelegten Anforderungen ergibt sich, dass wenn immer möglich, Referenzmethodenwerte als Sollwerte in der internen und externen Qualitätskontrolle angewandt werden sollen /7/.

50.7 Zuverlässigkeit – Messunsicherheit

Jedes Messergebnis weist eine mehr oder weniger große Messunsicherheit auf (Abb. 50-2 – Messwerte von zwei Labratorien von einem Parameter unter Anwendung von zwei Routinemethoden). Die Berechnung der Mess­unsicherheit sollte nach dem Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement (www.bipm.org/en/publications/guides/gum.html) erfolgen.

Grundsätzlich kann man bei den Fehlerquellen zwischen systematischen und zufälligen Fehlern unterscheiden (Tab. 50-2 – Fehlerarten).

Die Messabweichung eines Analysenergebnisses setzt sich zusammen aus systematischen und aus zufälligen Fehlerkomponenten (Abb. 50-3 – Beziehungen zwischen Ungenauigkeit, Unrichtigkeit und Unpräzision sowie Genauigkeit, Richtigkeit und Präzision). Sowohl der Messabweichung als auch den systematischen und zufälligen Fehlerkomponenten können zahlenmäßige Werte zugeordnet werden.

Die Genauigkeit eines Messwertes hängt einerseits von der Richtigkeit und andererseits von der Präzision der Messmethode ab. Diesen Begriffen können keine numerischen Werte zugeordnet werden.

Genauigkeit, Richtigkeit und Präzision stehen in ähnlicher Beziehung zueinander wie Ungenauigkeit (Messabweichung), Unrichtigkeit (systematischer Fehler) und Unpräzision (zufälliger Fehler). Es handelt sich um die entsprechenden Begriffe mit antithetischer Bedeutung. Siehe Tab. 50-4 – Charakterisierung analytischer Zuverlässigkeit.

Da der wahre Wert nicht bestimmbar ist, wird er in der Praxis der Qualitätssicherung durch einen vereinbarten richtigen Wert (Zielwert), z.B. durch einen Referenzmethodenwert oder, falls auch der nicht verfügbar ist, durch einen Methoden-abhängigen Sollwert ersetzt. Man spricht dann von einem konventionell richtigen Wert (Conventional true value). Daraus sind im vorliegenden Zusammenhang die Begriffe konventionelle Unrichtigkeit und konventionelle Ungenauigkeit ableitbar.

Die Beziehungen zwischen Messwerten, Erwartungswerten und Zielwerten (Referenzmethoden- bzw. Methoden-abhängigen Sollwerten) sind dargestellt in

Zur Erläuterung ist die Bedeutung der dargestellten Differenzen zusammengefasst in Tab. 50-1 – Begriffe im Zusammenhang mit Lageparametern und Zielwerten.

50.8 Statistische Hilfsmittel

Die statistischen Hilfsmittel zur Qualitätssicherung quantitativer Bestimmungen und ihre Bedeutung sind aufgeführt in Tab. 50-5 – Statistische Hilfsmittel zur Qualitätssicherung quantitativer Bestimmungen.

50.9 Praxis der Qualitätssicherung

Das Ziel der Qualitätssicherung quantitativer Bestimmungen in der Laboratoriumsmedizin ist einerseits festzustellen, wie stark die Messwerte auf Grund zufälliger Fehler streuen (Präzisionskontrolle); andererseits soll das Ausmaß der systematischen Fehler überprüft werden, soweit die Voraussetzungen dazu gegeben sind (Richtigkeitskontrolle).

Soweit hier die Begriffe Richtigkeit und Genauigkeit im Zusammenhang mit der Praxis der Qualitätssicherung behandelt werden, ist damit immer die konventionelle Richtigkeit bzw. Genauigkeit gemeint.

Wesentliche Bestandteile der Qualitätssicherung sind die laborinterne Präzisions- und Richtigkeitskontrolle, sowie die externe Qualitätssicherung durch Ringversuche.

Maßnahmen zur Qualitätssicherung sind aufgeführt in Tab. 50-7 – Maßnahmen zur Qualitätssicherung.

50.10 Auswertung von Ringversuchs­ergebnissen

Bei Ringversuchen werden in der Regel zwei Proben mit unterschiedlicher Konzentration der Analyte an die Ringversuchsteilnehmer versandt. Die Ringversuchsergebnisse aller teilnehmenden Laboratorien können dann in Youden-Diagrammen zusammenfassend dargestellt werden (Abb. 50-7 – Youden-Diagramm der Ergebnisse für Serum-Creatinin eines Ringversuchs des Referenzinstituts für Bioanalytik).

Jeder Punkt in einem Youden-Diagramm stellt die beiden Ergebnisse eines Laboratoriums dar: Der Wert für die Probe A wird auf der Abszisse, der für die Probe B auf der Ordinate abgelesen. Ein Labor, das mit beiden Messergebnissen die Zielwerte getroffen hat, liegt mit seinem Punkt genau in der Mitte der Graphik. Häufig sind die Ergebnisse in Form einer eliptischen Wolke um die von links unten nach rechts oben verlaufende Diagonale verteilt. Dies entspricht dann einer überwiegend systematischen Abweichung beider Ergebnisse entweder zu höheren oder niedrigeren Werten.

Die Abb. 50-7 gibt ein Ringversuchsergebnis für Creatinin im Serum wieder, dessen richtige Bestimung it den derzeit verfügbaren Routinemethoden immer noch Probleme verursacht. Für die Darstellung wurden auf der linken Seite (hervorgehoben durch die schwarz markierten Punkte) alle Ergebnisse, die mit der Methode nach Jaffé ermittelt wurden, auf der rechten Seite der Grafik alle Resultate der enzymatischen Methoden (hervorgehoben durch die schwarzen Punkte) dargestellt. Entsprechend den Richtlinien der Bundesärztekammer ist die Anwendung eines Referenzmethodenwertes (RMW) als Zielwert vorgeschrieben.

Die Auswertung zeigt, dass die Einzelergebnisse

  • Bei der Anwendung der Jaffé-Methode stark streuen und zum Teil außerhalb der Bewertungsgrenzen liegen.
  • Bei der Anwendung der enzymatischen Testverfahren deutlich besser mit den Referenzmethoden-Zielwerten übereinstimmen und nur wenige Resultate außerhalb der Bewertungsgrenzen zu finden sind.

Ähnlich können auf der Internetseite des Referenzinstituts für Bioanalytik (www.rbf.bio) Teilnehmerkollektive sowohl in Bezug auf die Methoden-Prinzipien als auch in Gruppen verschiedener angewandter Testkits der Hersteller dargestellt werden.

Auf diese Weise lässt sich die Zuverlässigkeit von kommerziellen Test-Verfahren darstellen (Übereinstimmung mit den Zielwert, Streuung der Ergebnisse verschiedener Laboratorien).

50.11 Akzeptanzkriterien

Der Messwert einer analytischen Bestimmung weist, von zufälligen Übereinstimmungen abgesehen, immer eine mehr oder weniger große zufällige und systematische Abweichung vom Zielwert auf.

Das Ausmaß der zufälligen Messabweichungen eines Analysensystems lässt sich im Rahmen der Präzisionskontrolle berechnen. Das Ausmaß der systematischen Messabweichung vom Zielwert vermitteln nur die Maßnahmen der Richtigkeitskontrolle. Die unbekannten Differenzen zwischen einem Zielwert und dem wahren Wert müssen dabei unberücksichtigt bleiben. Es ist das selbstverständliche Ziel der Analytik, dass diese Messabweichungen innerhalb akzeptabler Grenzen liegen.

Die Festlegung von Grenzen für eine akzeptable Streuung und akzeptable systematische Messabweichungen von Analysenergebnissen ist nur durch Vereinbarungen möglich. Für eine solche Vereinbarung sind zwei Schritte erforderlich:

  • Es muss ein Basismaß ausgewählt werden, das mit der anzustrebenden analytischen Präzision und Richtigkeit in einem sinnvollen Zusammenhang steht.
  • Das Basismaß muss durch vereinbarte Faktoren oder Formeln in sachgerechte Akzeptanzkriterien umgesetzt werden.

Die Literatur zu diesem Problem ist sehr umfangreich, Übersicht z.B. Lit. /9/. Einer der frühesten Vorschläge für ein Basismaß ist das Referenzintervall einer Messgröße /10/.

Die Überlegungen, die zu diesem Vorschlag führten, seien an zwei Beispielen erläutert:

1. Das Referenzintervall für Chlorid im Serum sei 98–108 mmol/l (103 mmol/l ± 5 %). Eine zulässige relative Messabweichung von z.B. 6 % würde bedeuten, dass ein Messergebnis im pathologisch niedrigen Bereich, z.B. 97 mmol/l, ebenso wie eines im pathologisch hohen Bereich, z.B. 109 mmol/l, als ausreichend richtig zu gelten hätte, wenn die tatsächlich vorliegende Konzentration bei 103 mmol/l liegt. Die zulässige Messabweichung für Chlorid müsste also niedriger angesetzt werden.

2. Das Referenzintervall für Harnstoff im Serum sei 10–50 mg/dl (30 mg/dl ± 67 %). Unter dieser Voraussetzung können selbst Messergebnisse mit einer Abweichung von z.B. 20 % nur dann zu Fehlbeurteilungen führen, wenn die tatsächliche Harnstoff-Konzentration in der Nähe der Grenzen des Referenzintervalls liegt. Die zulässige Messabweichung für Harnstoff kann deshalb großzügiger als für Chlorid angesetzt werden.

Die Beispiele zeigen, dass es sinnvoll sein kann, das Referenzintervall einer Messgröße als Basismaß für Akzeptanzkriterien für die Qualitätssicherung zu verwenden.

Zur Umsetzung dieses Basismaßes in anwendbare Akzeptanzkriterien wurde postuliert, dass:

  • Die analytische Streuung bei der Präzisionskontrolle, ausgedrückt als Variationskoeffizient, maximal 1/12 der Breite des Referenzintervalls, ausgedrückt in Prozent seines Mittelwertes, betragen dürfe.
  • Bei der Richtigkeitskontrolle (zutreffender Genauig-keitskontrolle) die relative Abweichung eines Messwertes vom Zielwert maximal 1/4 des Referenzintervalls, ausgedrückt in Prozent seines Mittelwertes, betragen dürfe.

Für Serum-Chlorid, dessen Breite des Referenzintervalls etwa 10 % seines Mittelwertes ausmacht, folgt daraus, dass:

  • Der VK der Präzisionskontroll-Messwerte kleiner als 0,85 % sein müsste.
  • Ein Messwert der Richtigkeitskontrolle maximal 2,5 % vom Zielwert abweichen dürfte.

Dieses Konzept bildete die Grundlage für die Akzeptanzkriterien, die nach einigen Zugeständnissen an den noch nicht optimalen Stand der Analytik, in Teil B1 der deutschen Richtlinie der Bundeärztekammer festgelegt wurden /6/.

Neben dem Referenzintervall wurden auch andere Ansätze zur Festlegung eines Basismaßes für Akzeptanzkriterien diskutiert, z.B.:

  • Die Ansprüche, die Kliniker an die Zuverlässigkeit von Analysenergebnissen stellen.
  • Die (begrenzte) Leistungsfähigkeit der aktuellen Analytik.
  • Die intra- und interindividuelle biologische Streuung einer Messgröße.

Im Rahmen der intensiven Bemühungen, in der wichtigen Frage der Akzeptanzkriterien zu einer international tragfähigen Vereinbarung zu gelangen, spielt derzeit fast nur noch die biologische Streuung eine wesentliche Rolle.

Trotz dieses Einvernehmens hinsichtlich des Basismaßes ist eine abschließende Übereinkunft kurzfristig nicht zu erwarten.

Wesentliche Aspekte der Akzeptanzkriterien für die Richtigkeitskontrolle blieben in der bisherigen Diskussion weitgehend unberücksichtigt, z.B.:

  • Die unterschiedliche Qualität der Zielwerte. Wenn der Zielwert ein Referenzmethodenwert ist, kann das Einhalten einer vorgegebenen zulässigen Messabweichung viel problematischer sein, als wenn es sich bei dem Zielwert um einen für die benutzte Routinemethode spezifischen Zielwert handelt (Abb. 50-7 – Youden-Diagramm der Ergebnisse für Serum-Creatinin eines Ringversuchs des Referenzinstituts für Bioanalytik).
  • Die Konzentrationsabhängigkeit von Messabweichungen. Bei vielen Messgrößen werden relative Messabweichungen mit abnehmender Konzentration signifikant größer. So ist es bei der Glucosebestimmung im hypoglykämischen Bereich mit gebräuchlichen Routinemethoden nicht möglich, die zulässige Messabweichung einzuhalten, wenn diese über den ganzen Messbereich als ein bestimmter Prozentsatz festgelegt ist.

50.12 Regelung der Qualitätssicherung in Deutschland

Grundsätzlich ist von einem Laborleiter zu erwarten, dass er alle gegebenen Möglichkeiten der Qualitätssicherung nutzt, um die Zuverlässigkeit seiner Untersuchungsergebnisse zu gewährleisten und den medizinischen Erfordernissen gerecht zu werden. Vorschriften, wie weit die Maßnahmen im Einzelfall gehen müssen, existieren für die meisten Untersuchungen nicht.

Für einige Bereiche der Laboratoriumsmedizin hat die Bundesärztekammer eine Richtlinie veröffentlicht, mit der für eine Reihe von Untersuchungen ein Minimalprogramm zur Qualitätssicherung festgelegt wird.

Die Richtlinie der Bundesärztekammer zur Qualitätssicherung quantitativer labormedizinische Untersuchungen (2008) /6/ enthält:

  • Einen Teil A, in dem die „Grundlegenden Anforderungen an die Qualitätssicherung laboratoriumsmedizinischer Untersuchungen“ beschrieben sind. Viele der dort formulierten Forderungen entsprechen denen des ISO-Standards 15189 /10/.
  • Einen speziellen Teil B1, der sich mit „Quantitativen laboratoriumsmedizinischen Untersuchungen“ befasst. Hierin sind exakte Regeln für die interne und externe Qualitätssicherung beschrieben, einschließlich einer tabellarischen Auflistung von Bewertungsgrenzen für zahlreiche Messgrößen. Die Anforderungen sind in der Tab. 50-8 – Vorgaben der Bundesärztekammer zusammengestellt.

Weitere spezielle Teile B2 bis Bx sollen folgen, die Anforderungen im Bereich der qualitativen Analytik, der Krankheitserreger und spermatologischer Untersuchungen umfassen.

Literatur

1. International Organisation for Standardization. ISO 17511. In vitro diagnostic medical devices – Measurement of quantities in biological samples – Metrological traceability of values assigned to calibrators and control materials, ISO, 2003.

2. Beastall GH. Traceability in laboratory medicine: what is it and why is it important for patients? eIFCC 2018; 29 (4) 242–7.

3. International Organisation for Standardization. ISO 15193. In vitro diagnostic medical devices – Measurement of quantities in samples of biological origin – Requirements for content and presentation of reference measurement procedures, ISO, 2009.

4. International Organisation for Standardization. ISO 15194. In vitro diagnostic medical devices – Measurement of quantities in samples of biological origin – Requirements for certified reference materials and the content of supporting documentation, ISO, 2009.

5. International Organisation for Standardization. ISO 15195. Laboratory medicine – Requirements for reference measurement laboratories, ISO, 2003.

6. Fraser CG, Hyltoft Petersen P. Desirable standards for laboratory tests if they are to fulfill medical needs. Clin Chem 1993; 39: 1447–55.

7. Haeckel R, Gurr E, Hoff T, on behalf of the working group Guide Limits on the German Society of Clinical Chemistry and Laboratory Medicine (DGKL). J Lab Med 2016; 40 (4): 263–70.

8. Tonks DB. A study of the accuracy and precision of clinical chemistry determinations in 170 Canadian laboratories. Clin Chem 1963; 9: 217–33.

9. Bundesärztekammer. Richtlinie der Bundesärztekammer zur Qualitätssicherung laboratoriumsmedizinischer Untersuchungen. Dt Ärztebl 2008; 105: A341–A355.

10. International Organisation for Standardization. ISO 15189. Medical laboratories – Particular requirements for quality and competence, ISO, 2003.

Tabelle 50-1 Begriffe im Zusammenhang mit Lageparametern und Zielwerten

Begriff

Erklärung

Wahrer Wert

Der wahre Wert einer Messgröße ist ein theoretischer Lageparameter; der im strengen Sinn richtige Wert. Er kann mit keinem realen Messverfahren ganz exakt bestimmt werden, allenfalls mit einer weitgehenden Annäherung, z.B. mit einer Referenzmethode.

Erwartungswert

Der Erwartungswert ist der Mittelwert der Wahrscheinlichkeitsverteilung der Messwerte, die zu einer bestimmten Messmethode (individuelle Analysenmethode eines individuellen Labors) gehört. Je größer die Zahl der Einzelwerte für eine Messgröße einer gegebenen Probe ist, desto besser repräsentiert deren Mittelwert den theoretischen Erwartungswert. Ein meist gegebener systematischer Fehler verursacht eine Differenz zwischen dem Erwartungswert und dem Zielwert.

Zielwert

Zielwert wird bei der praktischen Qualitätssicherung im medizinischen Laboratorium als Sammelbegriff für konventionell richtige Werte für Messgrößen, z.B. in Kontrollproben benutzt. Konventionell richtige Werte können in einem unbekannten Ausmaß vom wahren Wert abweichen. Sie sind also im strengen Sinn mehr oder weniger unrichtig. Da aber der wahre Wert einer Messgröße nicht bekannt ist, wird jeweils, in Abhängigkeit von den gegebenen Voraussetzungen, ein Referenzmethodenwert, ein Bezugsmethodenwert oder auch nur ein methodenabhängiger Sollwert als Zielwert für die Praxis der Richtigkeitskontrolle vereinbart.

Referenzmethodenwert

Ein Referenzmethodenwert ist das Ergebnis einer Zielwertermittlung mit einer Referenzmethode. Er ist die beste verfügbare Schätzung des wahren Wertes.

Sollwert

Ein Sollwert ist ein methodenabhängiger Zielwert für eine definierte Routinemethode. Er ist das Ergebnis einer Zielwertermittlung, die nach einem vorgeschriebenen Versuchsplan mit einer bestimmten Methode durchgeführt wird. Unspezifitäten der Methode können, bedingt durch die jeweilige Probenmatrix, zu mehr oder weniger großen Differenzen zwischen dem wahren Wert und dem Sollwert führen. In der Qualitätssicherung ermöglicht der Vergleich des methodenabhängigen Sollwertes mit dem Erwartungswert der eigenen gleichen Methode die Feststellung, inwieweit die Methode einwandfrei angewendet wird.

Consensus value

Der aus dem Englischen übernommene (inoffizielle) Begriff wird im Zusammenhang mit Ergebnissen verwendet, die verschiedene Laboratorien für eine gegebene Messgröße in Proben desselben Kontrollmaterials ermittelt haben, z.B. in einem Ringversuch. Als Consensus value wird der Mittelwert (oder Median)

  • aller vorliegenden Werte (total mean) aber auch
  • eines Unterkollektivs von mit derselben Methode ermittelten Werten (Method mean) bezeichnet.

Die Lage des Consensus value aller Werte ist stark abhängig von der Lage und der Größe der beteiligten Unterkollektive. Sein Informationswert ist sehr begrenzt. Die Lage des Consensus value eines Unterkollektivs wird beeinflusst von der Zahl der Einzelwerte und von den schwer kontrollierbaren Umständen ihrer Messungen.

Tabelle 50-2 Fehlerarten

Fehlerarten

Erklärung

Systematische Fehler

An den systematischen Fehlern quantitativer Bestimmungen mit Routinemethoden sind im wesentlichen zwei Faktoren beteiligt

  • Ein konstanter systematischer Fehler (systemabhängiger Bias) kann z.B. in einer fehlerhaften Kalibration des Analysensystems begründet sein. Er bewirkt bei allen durchgeführten Bestimmungen eine gleichbleibende Messabweichung.
  • Ein variabler systematischer Fehler (probenabhängiger Bias) wird z.B. durch die Unspezifität einer Methode verursacht. Sein Ausmaß kann sich von Probe zu Probe ändern, je nachdem, wie sich die Einflussgrößen der jeweiligen Probenmatrix auf die angewendete Methode auswirken.

Zufällige Fehler

Zufällige Fehler werden durch unkontrollierbare Schwankungen, einerseits innerhalb eines Messsystems und andererseits bei seiner Bedienung, verursacht. Bei Vielfachbestimmungen eines Analyten in demselben Material bewirken sie eine mehr oder weniger ausgeprägte Streuung der Einzelergebnisse um ihren Mittelwert. Zufällige Fehler sind grundsätzlich unvermeidbar; ihr Ausmaß lässt sich aber durch analytische Sorgfalt auf ein für die jeweilige Methode charakteristisches Minimum reduzieren.

Tabelle 50-3 Relationen zwischen Lageparametern, Zielwerten und Messwerten*

Differenz

Bedeutung

A–E

Messwert – wahrer Wert

Die Ungenauigkeit eines Messwertes (MWx)

Die Ungenauigkeit wird mit einer bestimmten Methode ermittelt, z.B. Methode 1, in einem individuellen Laboratorium, z.B. Labor 1. Verschiedene Fehlerarten verursachen die Ungenauigkeit:

  • Ein zufälliger Fehler bewirkt eine mehr oder weniger große Abweichung vom Erwartungswert. Ihr Ausmaß hängt zwar von der Präzision der Methode ab, ist aber im Einzelfall unvorhersehbar.
  • Ein konstanter systematischer Fehler (Bias), z.B. bedingt durch Fehlkalibration, bewirkt eine auch bei verschiedenen Proben gleich bleibende Abweichung vom für diese Methode und für das gegebene Probenmaterial optimalen Wert (Sollwert).
  • Eine Unspezifität der Analysenmethode verfälscht den Messwert durch die Matrix der gegebenen Probe zusätzlich; und zwar bei Wiederholungsmessungen systematisch um denselben Betrag. Die Matrices anderer Proben verursachen davon abweichende, variable systematische Fehler.

Eine andere Analysenmethode für dieselbe Messgröße in dem gleichen Probenmaterial hat eine andere Präzision, einen anderen Bias und andere Quellen der Unspezifität (Methode 2). Deshalb wirken sich die verschiedenen Fehlerarten auch unterschiedlich auf die Genauigkeit des Messwertes aus.

A–D

Wahrer Wert – Erwartungswert

Unrichtigkeit

Mit zunehmender Zahl von wiederholten Messungen wird deren Mittelwert immer weniger von zufälligen Fehlern beeinflusst. Bei unendlich vielen Einzelwerten ist der Mittelwert der Erwartungswert und dessen zufälliger Fehler gleich Null.

C–D

Sollwert – Erwartungswert

Konventionelle Unrichtigkeit, bezogen auf den Sollwert

An einer Sollwertermittlung sind mehrere Sollwertlaboratorien mit Vielfachmessungen beteiligt. Durch dieses Vorgehen heben sich die konstanten systematischen Fehler (Bias) der einzelnen Messsysteme im Idealfall völlig auf. Die Differenz C–D wird also durch den Bias des individuellen Messsystems verursacht. Wenn kein Referenzmethodenwert für eine Messgröße vorliegt, bietet ein zuverlässiger Sollwert die zweitbeste Möglichkeit zur Berechnung des konventionellen systematischen Fehlers.

C–E

Sollwert – Messwert

Konventionelle Ungenauigkeit, bezogen auf den Sollwert

Die Differenz C–E enthält zusätzlich zu C–D den zufälligen Fehler einer Einzelmessung.

A–C

Wahrer Wert – Sollwert

Unrichtigkeit des Sollwertes

Das Ausmaß der Unrichtigkeit bleibt unbekannt, weil der wahre Wert nicht bestimmbar ist. Die Unrichtigkeit des Sollwertes wird durch die Unspezifität der Methode verursacht. Bei demselben Probenmaterial wirkt sie sich aber bei allen Messungen mit dieser Methode, Sollwertermittlung oder Einzelmessung, in demselben Maße aus.

A–B

Wahrer Wert – Referenzmethodenwert

Unrichtigkeit des Referenzmethodenwertes

Das genaue Ausmaß der Unrichtigkeit des Referenzmethodenwertes bleibt zwar wegen der Unbestimmbarkeit des wahren Wertes unbekannt, es ist aber nach dem aktuellen Stand des Wissens sehr gering.

B–D

Referenzmethodenwert – Erwartungswert

Konventionelle Unrichtigkeit, bezogen auf den Referenzmethodenwert

Wegen der geringen Unrichtigkeit eines Referenzmethodenwertes ist die messbare konventionelle Unrichtigkeit, bezogen auf den Referenzmethodenwert, die beste verfügbare Schätzung der absoluten Unrichtigkeit (A–D).

B–E

Referenzmethodenwert – Messwert

Konventionelle Ungenauigkeit, bezogen auf den Referenzmethodenwert

Die Differenz B–E enthält zusätzlich den zufälligen Fehler eines Messwertes.

*Zur Erklärung siehe Abb. 50-2

Tabelle 50-4 Charakterisierung analytischer Zuverlässigkeit

Genauigkeit

Übereinstimmung eines Messwertes (einschließlich seines zufälligen Fehlers) mit dem wahren Wert. Die Genauigkeit hat keinen numerischen Wert.

Ungenauigkeit (Messabweichung)

Differenz zwischen einem Messwert und dem wahren Wert, bedingt durch systematische (systematic error) und zufällige Fehler (random error).

Richtigkeit

Übereinstimmung zwischen dem Erwartungswert (Mittelwert von Wiederholungsmessungen) und dem wahren Wert. Die Richtigkeit hat keinen numerischen Wert.

Unrichtigkeit (systematische Fehler)

Differenz zwischen dem Erwartungswert (Mittelwert von Wiederholungsmessungen) und dem wahren Wert, bedingt durch systematische Fehler.

Präzision

Übereinstimmung zwischen Wiederholungsmessungen. Die Präzision hat keinen numerischen Wert.

Unpräzision (zufällige Fehler)

Quantifizierbares Ausmaß der Streuung von Wiederholungsmessungen, bedingt durch zufällige Fehler.

Tabelle 50-5 Statistische Hilfsmittel zur Qualitätssicherung quantitativer Bestimmungen

Hilfsmittel

Bedeutung

Wertekollektiv

Ein Wertekollektiv enthält alle Ergebnisse, die unter denselben vorgegebenen Bedingungen, z.B. Bestimmung desselben Analyten in dem gleichen Probenmaterial mit derselben Methode, ermittelt wurden und deshalb zusammengefasst werden können.

Mittelwert

x = Σ x i n

Ein Mittelwert ergibt sich aus der Summe der Einzelergebnisse xi (x1 + x2 ... + xn) eines Kollektivs, geteilt durch die Anzahl n der Ergebnisse (arithmetisches Mittel).

Der Mittelwert x kennzeichnet die Lage des Wertekollektivs, vorausgesetzt, die Werte entstammen einer symmetrischen Verteilung, also z.B. der Normalverteilung (Gauß’sche Glockenkurve, Abb. 50-4 – Gauß’sche Glockenkurve und Abb. 50-5 – Beispiel einer empirischen Häufigkeitsverteilung; normalverteiltes Wertekollektiv).

Standardabweichung

s = Σ (x – x i ) 2 x

Eine Standardabweichung ist die Differenz zwischen dem Mittelwert x eines Wertekollektivs und dem x-Wert einer der beiden Wendepunkte der Glockenkurve (Abb. 50-4). Die Standardabweichung ist ein Maß für die Breite der Glockenkurve und damit für die Streuung der Werte eines Kollektivs. Sie lässt sich rechnerisch bereits aus sehr wenigen Werten ermitteln.

Innerhalb des Bereichs x – 1s und x + 1s sind bei einer zugrundeliegenden Normalverteilung 68 % aller Werte eines Kollektivs. Die Beschreibung der Streuung der Werte durch die Standardabweichung ist nur dann zuverlässig, wenn die Werte normalverteilt sind (Abb. 50-4).

Variationskoeffizient

VK = S × 100 x

Als Variationskoeffizient VK bezeichnet man die Standardabweichung s relativ zum Mittelwert x in Prozent.

Zutreffender ist die Bezeichnung relative Standardabweichung, weil es sich tatsächlich nicht um einen Koeffizienten handelt. Der Ausdruck Variationskoeffizient hat sich jedoch international durchgesetzt.

Variationskoeffizienten erleichtern den Vergleich der Streuungen von Wertekollektiven mit unterschiedlichen Mittelwerten und sind unabhängig von der jeweiligen Maßeinheit.

Perzentile

Eine Perzentile beschreibt die Position eines Wertes innerhalb einer in aufsteigender Folge sortierten Reihe von Werten eines Kollektivs. Beispiele siehe Tab. 50-6 – Beschreibung der Perzentile (zum besseren Verständnis werden Feinheiten vernachlässigt).

Median

Median ist eine andere Bezeichnung für die 50. Perzentile. Der Median liegt in der Mitte eines in aufsteigender Reihenfolge sortierten Wertekollektivs: Eine Hälfte der Werte liegt unterhalb, die andere oberhalb des Medians.

Aus den Werten der Abb. 50-6 – Beispiel einer empirischen Häufigkeitsverteilung lassen sich selbstverständlich Mittelwert und Standardabweichung berechnen. Rekonstruiert man aber aus diesen Daten die zugehörige Glockenkurve, so beschreibt diese die tatsächliche Verteilung der Werte nicht einmal angenähert: Der Mittelwert x liegt deutlich oberhalb des Schwerpunktes der Werte, und in dem Bereich x ± 1s liegen fast alle Werte, obwohl dies nur für 68 % von ihnen der Fall sein dürfte. Der Median markiert hingegen eindeutig den Lageschwerpunkt der Werte. Ebenso vermitteln die 16. (%) und 84. (%) Perzentile eine realistische Information über die Streuung: Sowohl hinsichtlich ihres Ausmaßes als auch ihrer Asymmetrie, die durch die stärkere Tendenz zu höheren Werten bedingt ist.

Tabelle 50-6 Beschreibung der Perzentile

Anzahl (N) der Werte

N = 50

N = 100

N = 150

N = 287

Perzentile (Abkürzung)

Position des der Perzentile entsprechenden Wertes in der Reihe

1. (1 %)

1.

1.

1.

3.

16. (16 %)

8.

16.

24.

46.

50. (50 %)

25.

50.

75.

144.

84. (84 %)

42.

84.

126.

241.

100. (100 %)

50.

100.

150.

287.

Anmerkung: Die bevorzugte Angabe der 16. (16 %) und 84. Perzentile (84 %) beruht auf der Analogie des (84 % – 16 %)-Bereichs zum Bereich x ± 1s bei normalverteilten Werten, der ebenfalls 68 % der Werte umfasst.

Tabelle 50-7 Maßnahmen zur Qualitätssicherung

Maßnahmen

Erklärung

Präzisionskontrolle

In den Proben eines geeigneten Kontrollmaterials wird eine gegebene Messgröße mit einem individuellen Messsystem eines individuellen Laboratoriums in regelmäßigen Abständen, z.B. in jeder Analysenserie, bestimmt. Wenn eine größere Zahl, z.B. 20 Messwerte dieser Wiederholungsbestimmungen vorliegt, wird deren Lage, z.B. als Mittelwert und Streuung, als Standardabweichung und Variationskoeffizient, berechnet. Die Streuung sollte ein vorgegebenes Maß (Akzeptanzkriterium) nicht überschreiten.

Damit ein Kontrollmaterial für die Präzisionskontrolle geeignet ist, muss es den Analyten in einer relevanten Konzentration enthalten, und es muss homogen und stabil sein. Außerdem sollte es in so großer Menge vorliegen, dass es für möglichst viele Wiederholungsbestimmungen benutzt werden kann. Diese Voraussetzungen dürften sich für die meisten Messgrößen der Laboratoriumsmedizin realisieren lassen. Zielwerte werden für die Präzisionskontrolle nicht benötigt.

Richtigkeitskontrolle bzw. Genauigkeitskontrolle

In den Proben eines geeigneten Kontrollmaterials wird eine gegebene Messgröße mit einem individuellen Messsystem in einem individuellen Laboratorium in regelmäßigen Abständen bestimmt. Die Differenz eines einzelnen Messwertes zum Zielwert gilt als Messabweichung. Die Differenz des Mittelwertes von Wiederholungsmessungen (Erwartungswert) zum Zielwert gibt den systematischen Fehler wieder. Die Differenzen zum Zielwert können absolut angegeben werden; häufig ist aber die relative Abweichung vom Zielwert von größerem praktischen Nutzen. Die Ungenauigkeit bzw. Unrichtigkeit sollte ein vorgegebenes Maß (Akzeptanzkriterium) nicht überschreiten.

Eine unverzichtbare Voraussetzung eines für die Richtigkeitskontrolle geeigneten Materials ist, dass für die Messgröße ein Zielwert vorliegt. Für die Beurteilung der Richtigkeit hat ein Referenzmethodenwert bzw. Bezugsmethodenwert die stärkste Aussagekraft (Abb. 50-2 – Messwerte (MW) zweier Laboratorien für eine Messgröße eines gegebenen Probenmaterials mit zwei verschiedenen Routinemethoden). Geringer ist die Aussagekraft eines methodenabhängigen Sollwertes, der nach einem festgelegten Versuchsplan ermittelt wurde. Noch geringer ist diejenige eines methodenabhängigen Zielwertes, der ohne standardisierten Versuchsplan festgelegt wurde.

Ringversuche

Das wesentliche Merkmal eines Ringversuchs ist, dass Proben desselben Untersuchungsmaterials in verschiedenen Laboratorien analysiert werden und, dass deren Ergebnisse für einen oder mehrere Analyte miteinander und gegebenenfalls mit einem Zielwert verglichen werden. Bei einer größeren Zahl von teilnehmenden Laboratorien ist es zweckmäßig, wenn ein Ringversuchsleiter die Organisation und Auswertung übernimmt.

Wird bei der Auswertung eines Ringversuchs das Ergebnis einer Einzelmessung mit einem Zielwert verglichen, dann gibt die Differenz zwischen beiden die konventionelle Ungenauigkeit des Messwertes an (siehe Abb. 50-2). Als Zielwerte für Messgrößen in den Kontrollproben eines Ringversuchs kommen, wie bei der laborinternen Richtigkeitskontrolle, Referenzmethodenwerte, Bezugsmethodenwerte und die verschiedenen Sollwerte in Frage.

Steht für eine Messgröße keiner dieser Zielwerte zur Verfügung, dann bieten sich bei einem Ringversuch Consensus values Mittelwert bzw. Median aller Ergebnisse für eine Messgröße oder, besser, derjenigen Ergebnisse, die mit der selben Methode gemessen wurden, als orientierende Zielwerte an. Der Aussagewert eines Consensus value hängt stark von der Anzahl der Messwerte ab, aus denen er berechnet wird.

Tabelle 50-8 Vorgaben der Bundesärztekammer

Vorgaben

Erklärung

Interne Qualitätssicherung

  • Messgrößen

Alle vom medizinischen Laboratorium durchgeführten quantitativen Untersuchungen unterliegen nach den Richtlinien der Bundesärztekammer /9/ einer internen Qualitätssicherung. Für etwa 100 verschiedene Messgrößen in Blut, Serum, Plasma, Urin und Liquor cerebrospinalis sind in den Tabellen B 1a bis c Bewertungsgrenzen für die maximal zulässigen Abweichungen für die Beurteilung von Kontrollproben-Einzelmessungen festgelegt. Für alle anderen Messgrößen wird ein Verfahren zur Ermittlung der Laboratoriums-internen Fehlergrenzen vorgeschrieben.

  • Kontrollproben-Einzelmessungen

Mit jedem Start des Messverfahrens ist eine Kontrollproben-Einzelmessung durchzuführen. Es sollen täglich Kontrollproben in mindestens zwei unterschiedlichen Konzentrationsbereichen eingesetzt werden.

Die Bewertung der Ergebnisse der Kontrollproben-Einzelmessungen erfolgt vor der Freigabe von Ergebnissen für Patientenproben.

  • Beurteilung der Kontrollproben-Einzelmessungen

Am Ende eines jeden Kontrollzyklus wird aus den Ergebnissen der Kontrollproben-Einzelmessungen der relative quadratische Mittelwert der Messabweichung errechnet. Das Ergebnis darf die in der Tabelle B 1a bis c der Richtlinie festgelegten Grenzwerte nicht überschreiten.

Externe Qualitätssicherung

  • Teilnahmepflicht

Eine Pflicht zur Teilnahme an Ringversuchen, die von Referenzinstitutionen durchgeführt werden, besteht für alle Messgrößen, die in der Richtlinie (Tabelle B 1a bis c) aufgelistet sind, für alle in der Heilkunde tätigen Laboratorien, die quantitative labormedizinische Untersuchungen durchführen.

  • Häufigkeit

Jedes Labor hat mindestens einmal in jedem Quartal an einem Ringversuch teilzunehmen. Ein ausgestelltes Zertifikat der Referenzinstitution für einen erfolgreich bestandenen Ringversuch hat eine Gültigkeitsdauer von 6 Monaten.

  • Probenzahl

Es werden jeweils zwei unterschiedliche Proben mit verschiedenen Konzentrationen an die teilnehmenden Laboratorien gesandt.

  • Beurteilung

Die Beurteilung der Ergebnisse für die beiden Kontrollproben-Einzelmessungen durch die Referenz­institution erfolgt anhand von Bewertungsgrenzen, die als maximal zulässige Abweichungen bei Ringversuchen in der Richtlinie (Tabelle B 1a bis c) aufgelistet sind.

(a) Definition der MessgrößeSI-Einheit BIPM, CGPM (c) Primäres Referenz-material, Primärer Kalibrator (e) Hersteller-Kalibrator Rückführbarkeit (g) Produkt-Kalibrator(Hersteller) (d) Sekundäre Referenz-mess-Prozedur NMI, ARML NMI (h) Routine-MethodeDiagnostisches Labor (i) Patienten-Probe NMI ARML, HL HL HL/DL HL DL DL (b) Primäres Referenzmess-VerfahrenZertifizierung eines primären Referenz-materials (Reinheitsbestimmung) μ c (y) μ c (y): Messunsicherheit BIPM: Bureau International of Weights and Measures CGPM: General Conference on Weights and Measures NMI: National Metrology Institute ARML: Akkreditierte Referenz- Mess-Laboratorien HL: Hersteller-Laboratorien DL: Diagnostisches Laboratorium (f) Hersteller-Verfahren Ergebnis

Abbildung 50-1 Rückführbarkeit quantitativer klinisch-chemische Analysen-Verfahren nach ISO 17511 /1/

Messabweichung Proben-abhängiger Bias System-abhängiger Bias Proben-abhängiger Bias System-abh. Bias Routine-methode 1Labor 1 Referenz-methode Routine-methode 2Labor 2 RMW (RMW) (SW 1 ) (EW 1 ) (WW) (SW 2 ) (EW 2 ) MW x1 MW x2 A B C E D A B C‘ E‘ D‘

Abbildung 50-2 Messwerte (MW) zweier Laboratorien für eine Messgröße eines gegebenen Probenmaterials mit zwei verschiedenen Routinemethoden. Die Relationen zwischen Lageparametern, Zielwerten und Messwerten zeigt Tab. 50-3 – Relationen zwischen Lageparametern, Zielwerten und Messwerten.

WW = Wahrer Wert (unbestimmbar); RMW = Referenzmethodenwert; SW = (methodenabhängiger) Sollwert; EW = Erwartungswert; MWX = Einzel-Messwert mit zufälligen Fehlern

Differenzen: A–D = Absolute Unrichtigkeit (unbestimmbar); A–E = Absolute Ungenauigkeit (unbestimmbar); B–D bzw. C–D = Konventionelle Unrichtigkeit zum Zielwert (RMW bzw. SW); B–E bzw. C–E = Konventionelle Ungenauigkeit bezogen auf den Zielwert (RMW bzw. SW).

Jede Komponente der Messabweichung kann ein positives oder negatives Vorzeichen haben.

Genauigkeit Richtigkeit Präzision Unpräzision(Zufälliger Fehler) Unrichtigkeit(Systematischer Fehler) Ungenauigkeit(Messunsicherheit)

Abbildung 50-3 Beziehungen zwischen Ungenauigkeit, Unrichtigkeit und Unpräzision sowie Genauigkeit, Richtigkeit und Präzision.

N ss 34 % 34 % 16% 16 % x x + 1s – 1s

Abbildung 50-4 Gauß’sche Glockenkurve.

Ideale Form der Häufigkeitsverteilung (Dichtefunktion) eines normal verteilten Wertekollektivs mit Angabe des relativen Anteils (%) aller Werte, die in den Segmenten –1 s bis +1 s sowie unterhalb –1 s und oberhalb +1 s liegen.

x = Größe der Werte, z.B. von Konzentrationen; x = Mittelwert; s = Standardabweichung; N = Anzahl der Werte

N x x + 1s – 1s 16 % 50 % 84 % M (Perzentilen)

Abbildung 50-5 Beispiel einer empirischen Häufigkeitsverteilung; normal verteiltes Wertekollektiv.

N x x + 1s – 1s 16 % 84 % M

Abbildung 50-6 Beispiel einer empirischen Häufigkeitsverteilung; nicht normal verteiltes Wertekollektiv mit Angabe der Lage des Mittelwertes (x) und der Standardabweichung (s) sowie des Medians (M) und der 16. und der 84. Perzentile (%).

x = Größe der Werte, z.B. von Konzentrationen; N = Anzahl der Werte

Methode: Jaffe; Teilnehmer: 538 (711) B2,521,510,5mg/dl 0,5 1 1,5 A B2,521,510,5mg/dl 0,5 1 1,5 A Methode: Enzymatisch; Teilnehmer: 59 (711)

Abbildung 50-7 Youden-Diagramm der Ergebnisse für Creatinin im Serum eines Ringversuchs des Referenzinstituts für Bioanalytik. Jeder Punkt in diesen Diagrammen stellt die beiden Ergebnisse für einen Teilnehmer dar, wobei auf der Abszisse das Resultat für die Probe A und auf der Ordinate das Ergebnis für die Probe B abzulesen ist. Im Diagramm auf der linken Seite sind alle Ergebnisse (538 von 711) von Teilnehmern, die die Jaffé-Methode angewandt haben, durch dunkle Punkte hervorgehoben. Auf der rechten Seite sind alle Ergebnisse von Anwendern enzymatischer Testverfahren (59 von 711) durch dunkle Punkte dargestellt.

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