三、使用可信区间判断指标判断
可信区间判断指标比较复杂,但能对方法性能提供更客观的决定,起最后判断作用。
[b]⒈90%可信区间,可信上限及可信下限[/b]统计学的规律说明,每种测定结果的可靠性与测定次数有关,次数愈多,结果反映真实性愈强;但实际上,不可能进行大量的测定。在统计学中为了估量分析误差的不确定性,对于每一误差可计算其可信区间,用可信上限与可信下限代替单值的估量,E[XB]U[/XB]为误差的可信上限,E[XB]L[/XB]为误差的可信下限。West-gard推荐用90%的可信区间,这样,E[XB]U[/XB]将是误差单侧的95%上限,用此判断候选方法的可接受性比较可靠。假如,E[XB]U[/XB]<E[XB]A[/XB],则方法性能为可接受;假如E[XB]L[/XB]>E[XB]A[/XB],则方法必须改进,以减少误差,否则排除。假如E[XB]U[/XB]>E[XB]A[/XB],但E[XB]L[/XB]<E[XB]A[/XB],说明仅有的数据不足以作出任何有关可接受性的结论,还需继续实验以收集更多的数据,以便对分析误差作出较好的估量。可信区间判断指标见表20-4
表20-4 可信区间判断指标
[img]https://baike.zhuayao.net/Uploads/zyzy/lilunshuji/linchuangshengwuhuaxue/linchuangshengwuhuaxue228.jpg[alt]可信区间判断指标[/alt][/img]
这些指标在形式上与表20-3的单值判断指标相似,最明显的差别是对每一类型误差用两个判断指标,其一是判断可接受性,其二是判断排除。对RE、PE及CE的判断指标,仅用了误差估量的上限和下限。SE和TE的判断指标较为复杂,引入了一个新的术语“W”。
W是回归线可信区间的宽度(与给定的Xc相对应的Yc值范围),对于一给定的Xc,Yc的上下可信限由方程(a+bXc)±W计算得到。W计算式如下:
W=t(S[XB]Y[/XB]/X)〔1/N+(Xc-X)[SB]2[/SB]/∑(X[XB]i[/XB]-X)[SB]2[/SB]〕[SB]1/2[/SB]
W的大小取决于选择的百分区间(这里是90%),即和选择的值有关(这里选双侧)。W也和回归线标准差S[XB]Y[/XB]/x成正比关系,S[XB]Y[/XB]/x直接反应方法对比数据的不确定性。中括号内的式子表明,在N很大,Xc=X,W很小,若Xc无论在哪一方向逐渐偏高X,则(Xc-X)之差增大,W也增大。如图20-3表示。
[img]https://baike.zhuayao.net/Uploads/zyzy/lilunshuji/linchuangshengwuhuaxue/linchuangshengwuhuaxue229.jpg[alt]回归线的可信区间[/alt][/img]
图20-3 回归线的可信区间
[b]⒉计算举例[/b]这里介绍某血清钙测定方法的各种评价实验数据,用五个例子概括说明。需指出的是,作为误差估量的上下限,必须具有相同的代数符号,否则下限应取作零。
[b]例一[/b] 用可信区间判断指标确定偶然误差(RE)是否为可接受。
由重复性试验获得:N=21,Y=11.0mmol/L,S[XB]TM[/XB]=0.08mmol/L
假设Xc=11.0mmol/L时,E[XB]A[/XB]=0.5mmol/L,
⑴计算STN的95%可信限
S[XB]TMU[/XB]=S[XB]TM[/XB]×fu S[XB]TML[/XB]=S[XB]TM[/XB]×f[XB]L[/XB]
由表20-5查自由度
df=(N-1)f[XB]U[/XB][XB]、[/XB]f[XB]L[/XB]的值(f为计算因素)
现N=21,df=20,f[XB]U[/XB]=1.358,f[XB]L[/XB]=0.7979
则:S[XB]TMU[/XB]=0.08×1.358=0.11mmol/L
S[XB]TML[/XB]=0.08×0.7979=0.06mmol/L
表20-5计算单侧可信限(95%)的f值
df | fu | fl |
10 | 1.593 | 0.7391 |
20 | 1.358 | 0.7979 |
30 | 1.274 | 0.8279 |
40 | 1.228 | 0.8480 |
60 | 1.179 | 0.8710 |
80 | 1.151 | 0.8860 |
100 | 1.133 | 0.8968 |
⑵计算REU和RE[XB]L[/XB]
RE[XB]U[/XB]=1.96S[XB]TMU[/XB]=1.96×0.11=0.22mmol/L
RE[XB]L[/XB]=1.96S[XB]TML[/XB]=1.96×0.06=0.12mmol/L
⑶将以上估量值与EA比较
RE[XB]U[/XB]<E[XB]A[/XB]即0.22<0.5。因此,由重复性试验所得的RE是在可接受的低水平上。
[b]例二[/b] 由可信区间判断指标判断比例误差(PE)是否为可接受。
回收试验的数据:N=9,R=99、98、98、99、100、98、99、100(%)
设:Xc=11.0mmol/L,E[XB]A[/XB]=0.5mmol/L
⑴计算平均回收率R及标准误S[XB]R[/XB]:
R=98.9% S[XB]R[/XB]=0.78%
⑵计算平均回收率的标准误S[XB]R[/XB]:
[img]https://baike.zhuayao.net/Uploads/zyzy/lilunshuji/linchuangshengwuhuaxue/linchuangshengwuhuaxue230.jpg[alt][/alt][/img]
表20-6 90%可信区间或95%可信限的t值
df | T | df | t |
3 | 2.35 | 12 | 1.78 |
4 | 2.13 | 14 | 1.76 |
5 | 2.02 | 16 | 1.75 |
6 | 1.94 | 20 | 1.72 |
7 | 1.90 | 25 | 1.71 |
8 | 1.86 | 30 | 1.70 |
9 | 1.83 | 40 | 1.68 |
10 | 1.81 | 120 | 1.66 |
⑶计算R的95%可信限
R[XB]U[/XB]=R+t×SR R[XB]L[/XB]=R-t×S[XB]R[/XB]
从表20-6 t值表中查t值
现N=9,df=8,t[XB]0.01[/XB]=1.86
则:R[XB]U[/XB]=98.9+1.86×0.26
98.9+0.48=99.4%
R[XB]L[/XB]=98.9-1.86×0.26
=98.9-0.484=98.42%
⑷计算%PE的上下可信限:
%PE[XB]U[/XB]=|R[XB]U[/XB]或[XB]L[/XB]-100|[XB]U[/XB]
%PE[XB]L[/XB]=|R[XB]U[/XB]或[XB]L[/XB]-100|[XB]L[/XB]
%PE[XB]U[/XB]=|98.4-100|=1.6%
%PE[XB]L[/XB]=|99.4-100|=0.6%
⑸将%PEU及%PE[XB]L[/XB]与Xc相乘,换算成浓度单位%PE[XB]U[/XB]及%PE[XB]L[/XB]。
PE[XB]U[/XB]=%PE[XB]U[/XB]·Xc=1.6%×11.0mmol/L=0.18mmol/L
PE[XB]L[/XB]=%PE[XB]L[/XB]×Xc=0.6×11.0mmol/L=0.07mmol/L
⑹将以上测得的PR[XB]U[/XB]值与E[XB]A[/XB]作比较
PE[XB]U[/XB]<E[XB]A[/XB]即0.18<0.5。因此,作为回收试验测得的PE值是在可接受的低水平上。
[b]例三[/b]用可信区间判断指标确定恒定误差(CE)是否为可接受。
由干扰试验得到下列数据表20-7
表20-7 干扰试验结果
标本号 | 测得浓度mmol/L | 干扰值 Mmol/L |
未加干扰物 | 加干扰物 | |
1 | 10.72 | 10.69 | -0.03 |
2 | 8.56 | 8.51 | -0.05 |
3 | 11.60 | 11.58 | -0.02 |
4 | 6.45 | 6.41 | -0.04 |
5 | 14.12 | 14.08 | -0.04 |
6 | 12.30 | 12.27 | -0.03 |
7 | 9.75 | 9.72 | -0.03 |
8 | 5.84 | 5.82 | -0.02 |
9 | 10.41 | 10.38 | -0.03 |
设:Xc=11.0mmol/L,E[XB]A[/XB]=0.5mmol/L
⑴计算平均干扰值d及标准差Sd:
d=0.032mmol/L,Sd=0.0097mmol/L
⑵计算CE的95%可信限:
[img]https://baike.zhuayao.net/Uploads/zyzy/lilunshuji/linchuangshengwuhuaxue/linchuangshengwuhuaxue231.jpg[alt][/alt][/img]
从表20-6查得当N=9,df=8,t[XB]0.01[/XB]=1.86
[img]https://baike.zhuayao.net/Uploads/zyzy/lilunshuji/linchuangshengwuhuaxue/linchuangshengwuhuaxue232.jpg[alt][/alt][/img]
⑶将以上CE值与E[XB]A[/XB]作比较
CE[XB]U[/XB]<E[XB]A[/XB]即0.038<0.5,因此,通过试验测得的CE值,在可接受的水平。
[b]例四 [/b]用可信区间判断指标确定系统误差(SE)是否为可接受。
由方法对比试验得到下列数据:
N=109,a=0.25mmol/L,b=0.981,S[XB]Y[/XB]/x=0.351mmol/L,X=8.42mmol/L,S[XB]x[/XB]=5.42mmol/L
设:Xc=11.0mmol/L时,E[XB]A[/XB]=0.5mmol/L
⑴计算相当于Xc的候选方法Yc值:
Yc=a+bXc=0.25+0.981×11.0=11.04mmol/L
⑵计算Yc的可信区间宽度W:
W=t(S[XB]Y[/XB]/x)〔1/N+(Xc-X)[SB]2[/SB]/∑(X[XB]i[/XB]-X)[SB]2[/SB]〕[SB]1/2[/SB]〕
查表20-6,N=109,df用120,t=1.66
从Sx式中计算∑(X[XB]i[/XB]-X)[SB]2[/SB],即[img]https://baike.zhuayao.net/Uploads/zyzy/lilunshuji/linchuangshengwuhuaxue/linchuangshengwuhuaxue233.jpg[alt][/alt][/img]
则∑(X[XB]i[/XB]-X)[SB]2[/SB]=Sx[SB]2[/SB](N-1),因此
∑(X[XB]i[/XB]-X)[SB]2[/SB]=(5.42)[SB]2[/SB](109-1)=3172.65
将各数据代入得
W=1.66(0.351)〔1/109+(11.0-8.42)[SB]2[/SB]/3172.65〕[SB]1/2[/SB]=0.062mmol/L
⑶计算SE[XB]U[/XB]及SE[XB]L[/XB]:
SE[XB]U[/XB]=|(Yc±W)-Xc|[XB]U[/XB]=|(11.04+0.062)-11.0|[XB]U[/XB]=0.102mmol/L
SE[XB]L[/XB]=|(Yc±W)-Xc|[XB]L[/XB]=|(11.04-0.062)-11.0|[XB]L[/XB]=0.022mmol/L
注意:用+W还是用-W,需视能获得较大的SE[XB]U[/XB]值而定。
⑷将以上SE[XB]U[/XB]值与E[XB]A[/XB]值作比较
SE[XB]U[/XB]<E[XB]A[/XB],即0.102<0.5,因此,从方法对比试验中测得的系统误差在可接受的低水平。
例五 用可信区间判断指标确定总误差(TE)是否不为可接受。
用例一重复试验和例四方法比较试验所得RE及SE计算总误差。
设:Xc=11.0mmol/L时,E[XB]A[/XB]=0.5mmol/L,
⑴计算TE[XB]U[/XB]:
[img]https://baike.zhuayao.net/Uploads/zyzy/lilunshuji/linchuangshengwuhuaxue/linchuangshengwuhuaxue234.jpg[alt][/alt][/img]
⑵计算TE[XB]L[/XB]:
[img]https://baike.zhuayao.net/Uploads/zyzy/lilunshuji/linchuangshengwuhuaxue/linchuangshengwuhuaxue235.jpg[alt][/alt][/img]
⑶将以上TE值和E[XB]A[/XB]值作比较
TE[XB]U[/XB]<E[XB]A[/XB],即0.27<0.5,因此,TE值已足以小到可接受的水平。
如果候选方法被得出可接受性的结论,那么接着就要进行评价后实施;最后进入方法应用阶段。不要以为一经评价合格的方法就可产生高质量的结果,还须建立质控系统,以便随时发现合格的方法在实施过程中出现的问题。要善于发现其中还存在的不足并进一步研究解决使其日臻完善。
评价实验完成以后,应该写出书面报告,报告中除了叙述操作方法(包括试剂配制与所需器材)以外,应着重写出所选方法的各项性能指标,要特别重视实验数据的科学整理与客观陈述。评价实验的结果也可整理成论文在专业杂志上发表。