pdf, 425 KB - Institut für Klinische Chemie - UniversitätsSpital Zürich

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Arnold von EckardsteinInstitut für Klinische ChemieUniversitätsSpital ZürichAnalytische und postanalytische Phaseneiner klinisch-chemischen Untersuchung• Entnahmefehler• falsche Identifizierung• Einflussgrössen• StörfaktorenProbennahmeund -transportQualitätskontrolle undBeurteilung von Laborbefunden• falsche Identifizierung• Probenveränderung• technische Fehler• technische FehlerProbenvorbereitungKalibrationAnalyse• Probeninspektion• QualitätskontrolleAnalysenresultat• PlausibilitätskontrolleFehlerartenKomponenten der Qualitätskontrolle imdiagnostischen LaborFehlertypPräzisionRichtigkeitkeinFehleroptimaloptimalzufälligerFehlerschlechtgutsystematischerFehlergutschlechtgroberFehlerfalscheScheibe,falscheMethodekontrollierte Kontroll-Fehlerart KriterienInterne QualitätskontrollePräzisionskontrolle zufällig ReproduzierbarkeitTrend, DriftRichtigkeitskontrolle systematisch Übereinstimmungmit ZielwertExterne QualitätskontrolleRingversuche alle Übereinstimmungmit ZielwertAkkreditierung, alle ProzessbeurteilungZertifizierungInterne Qualitätskontrolle:(Un)Richtigkeit und (Im)PräzisionVerwendung von Kontrollproben mit bekanntemZielwertoffene Durchführung (Zielwert ist dem Untersucherbekannt)Pro Serie mindestens 1 Kontrollevon Serie zu Serie mit unterschiedlicherKonzentration bzw. Aktivität (z.B. eine imnormalen und eine im pathologischen Bereich)oder Triple-Kontrollen (im niedrigen , mittleren undhohen Messbereich)Beispiel: Richtlinien der Deutschen Bundesärztekammer (RiLiBÄK)Interne Qualitätskontrolle: PräzisionHäufigkeit (N)1 Standardabweichung(1s = 66,7%)Mittelwert (M)M = Σ(Xi) / Ns 2 = Σ(M-Xi) / (N-1)VK = s / M * 100%Messwerte (Xi)


Einfluss von biologischer, präanalytischer undanalytischer Variation auf das Messergebnis6050403020100IntraindividuelleVariation (5%)100 200 300 400 500 6006050403020100Präanalytische Fehler(Variation 2,5%)100 200 300 400 500 600Σ6050403020100Analytische Fehler(Variation 1,25%)100 200 300 400 500 6006050Patho-40Totale Varianzlogi-30(ca. 8%)scher20Bereich100100 200 300 400 500 600Harnsäure (µmol/l)Glukose (mmol/l))Interne Qualitätskontrolle(Kontrollkarten)Zeit (Tage) oder Serien (Anzahl)+3sM-3sGlukose (mmol/l))Zeit (Tage) oder Serien (Anzahl)+3sM-3sInterne Qualitätskontrolle: (Un)RichtigkeitFehler (%) =Beurteilung:(Istwert - Sollwert) * 100 %Sollwert Maximal zulässige Unrichtigkeit: Differenz zwischenarithmetischem Mittelwert der Istwerte und demSollwert am Ende der Kontrollperiode Maximal zulässige Abweichung des Einzelwertes:Abweichung des einzelnen Istwertes vom SollwertInterne QualitätskontrolleBeispiel: Richtlinien der Deutschen Bundesärztekammer(RiLiBÄK 2001)Analyt Ziel- maximal maximal maximal Messwert*zulässige zulässige zulässige bereichUn- Un- Abweichungpräzision richtigkeit des EinzelwertesCholesterin RMW 3% 7% 13%CHE SW 6% 6% 18%Cortisol RMW 8% 18% 34% > 200 nmol/l16 nmol/l 36 nmol/l 68nmol/l < 200 nmol/l*: RMW = Referenzmethodenwert; SW = Sollwert)Externe Qualitätskontrolle: RingversucheAkkreditierungFehler (%) =(Istwert - Sollwert) * 100 %Sollwert‣ In der Regel vierteljährliche Teilnahme‣ zentrale Organisation• - CH: Verein für Medizinische Qualitätskontrolle MQCentre Suisse de Contrôle Qualité (CSCQ)• -D: INSTANDDeutsche Gesellschaft für Klinische Chemie (DGKC)• - USA: Centers of Disease Control (CDC)College of American Pathologists (CAP) Beurteilung der Prozesse in einer Organisation nachnormierten Standards (z.B. ISO/IEC 17025):z.B.• Personal• Geräte• Parameter, Methoden• Probenbehandlung• Dokumentation• Qualitätspolitik Kontrolle durch Audits (jährlich einmal) in der Schweiz: Bundesamt für Metrologie und Akkreditierung


Komponenten der medizinischenBeurteilung von Laborergebnissen‣ Plausibilitätskontrolle• Extremwerte• Konstellationen‣ Longitudinal-Beurteilung• Trend, „delta-check“‣ Transversal-Beurteilung• Vergleich mit ReferenzbereichenBeispiele für den Begriff „normal“Grundlage Anwendungsgebiet Ausdruck- am günstigsten in Metaphysik, Ethik, “Ideal”seiner KlasseAesthetik- allgemein angestrebt Politik, Soziologie “konventionell”Standard- am günstigsten für Technik, Genetik “optimal”Funktion u. Überleben- nicht zu Schäden Medizin, Justiz “harmlos”,führend“unschuldig”- Gewöhnlich in einer Biologie, Medizin “üblich”Klasse anzutreffen- Wahrscheinlichkeiten Statistik Gauss-VerteilungfolgendVoraussetzung für die Ermittlungvon NormalbereichenHäufigkeitNormalwertverteilung‣ Untersuchung einer repräsentativenStichprobe‣ Standardisierung der Randbedingungen (z.B.Einflussgrössen und Störfaktoren)‣ bekannte und ausreichende Zuverlässigkeitder Analyse‣ Verwendung eines geeigneten statistischenModellsunterhalb 2s(< 2,5%)1s (66,7%)2s (95%)3s (99%)Mittelwertoberhalb 2s(> 97,5%)MerkmalBeispiele für die Verwendung vonNormalbereichen als Referenzbereiche‣ Blutzellzahlen‣ Elektrolyte (z.B. Na + , K + ,Cl - , Ca 2+ )‣ Serumenzym-Aktivitäten (z.B. AST, ALT, CK,LDH etc.)‣ einige Metabolite (z.B. Kreatinin, Harnstoff,Harnsäure, etc.)Häufigkeitsverteilung der Harnsäure-Konzentrationim Serum bei deutschen Männern und FrauenHäufigkeit (%)60Männer50(N = 17437)403020100+2 s(97,5%):480µmol/l0 100 200 300 400 500 60060Frauen(N = 8065) +2 s(97,5%):50403020100350µmol/l0 100 200 300 400 500 600Harnsäure (µmol/l)Definition der Hyperurikämie(Harnsäure i. S. > 97.5 Perzentile)in Abhängigkeit vonAlter und GeschlechtHarnsäure i. S. (µmol/l)Alter Männer Frauen15-24 444 32425-34 486 33035-44 474 33645-54 486 34855-64 486 384


Definition der HyperurikämieHNOONHHNNHOpKa = 5,75• epidemiologisch: > 480 µmol/l bei Männern, > 350 µmol/l beiFrauen (97,5. Perzentilen in der Bevölkerung)• chemo-physikalisch: > 410 µmol/l(Löslichkeitsgrenze von Na-Urat im Serum bei 37°C)• klinisch: > 420 µmol/l (Auftreten klinischer Symptome)H +OHNONHHNNO -Inzidenz von akuten Gichtanfällen inAbhängigkeit vom HarnsäurespiegelHarnsäure i.S.(µmol/l)Gichtarthritis 100(%/Jahr)10Relatives Risiko einesGichtanfalles (log)RR = 5< 420 < 0,1420 - 540 0,51> 540 4,9 * 0.197,5. Perzentile*: entsprechend 20% aller Gichtanfälle0.01(420 µmol/l) (486 µmol/l)250 300 350 400 450 500 550 600 650Harnsäure i.S. (µmol/l)Normative Aging Study, 2,046 Männer, 15 Jahre NachbeobachtungBeispiele für die Verwendung vonRisikoschwellenwerten/Konsensuswertenals diagnostische cut-offs2s cut-off Risikoschwellenwert(97,5 %/2,5%)* (Konsensus cut-off)Harnsäure (µmol/l) 486 420 (Gicht, Nephropathie)Glukose (mmol/l) 8.0 7.0 (manifester Diab. Mell.)6.1 (Prädiabetes mellitus)Cholesterin (mmol/l) 7.9 5.2 (Sekundärprävention KHK)6.5 (Primärprävention KHK)LDL-Cholesterin (mmol/l) 5.7 2.6 (Sekundärprävention KHK)2.6 – 4.2 (Primärprävention KHK)HDL-Cholesterin (mmol/l) 0.6 0.9 (KHK-Prävention)*: Perzentilgrenzen ermittelt bei 4500 Männern im Alter von 35-65 Jahren (PROCAM)PROCAM-Studie: Gesamt-Cholesterin Verteilungbei Männern ohne und mit KHK-Ereignissen%der Gruppen40302010ohne KHKmit KHK02,6 6,5 10,4Gesamt-Cholesterin (mmol/l)4951 Männer im Alter von 35 bis 65 Jahren, 325 KHK-Ereignisse in 10 JahrenDefinitionen:Sensitivität, Spezifität,Vorhersagewert,Effizienz, Prävalenzkrank? ja nein gesamtTestpositiv 33 4 37(RP) (FP)negativ 37 39 76(FN) (RN)gesamt 70 43 113(alle)Begriff Definition BeispielSensitivität RP / (RP + FN) 33 / (33 + 37) * 100% = 47%Spezifität RN / (RN + FP) 39 / (39 + 4) * 100% = 91%pos. Vorhersagewert RP / (RP + FP) 33 / (33 + 4) * 100% = 89%neg. Vorhersagewert RN / (RN + FN) 39 / (39 + 37) * 100% = 51%Prävalenz (RP + FN) / alle (33 + 37)/113 * 100% = 62%Effzienz (RP + RN) / alle 33 / (33 + 37) * 100% = 64%HäufigkeitSensitivität und SpezifitätSensitivität erhöhtSpezifität vermindertGesundeEntscheidungsgrenzefalsch-negativSpezifität erhöhtSensitivität vermindertKrankefalsch-positivMerkmal


Häufigkeit (%)Häufigkeit (%)Häufigkeit (%)10080A604020010080B604020010080C60402000 5 10 15Marker-Konzentration (AU)Receiver OperatingCharacteristic (ROC) KurveSensitivität80604020Spezifität100 80 60 40 20 01000A BC204060800 20 40 60 80 100Falsch-positive Rate (1 - Spezifität)0100Falsch-negaitve Rate (1-Sensitivität)Receiver Operating Characteristic (ROC) Analyseder Glukose-Plasmakonzentration in Bezug auf dieVoraussage des Risikos für Diabetes mellitusAUC: 79.9%Sensitivität und Spezifität wurdenauf der Basis von Daten von 3‘737Männern berechnet, von denen 200im Laufe von 4–12 JahrenNachbeobachtung einen Diabetesmellitus entwickeltenJ. Clin. Endocrinol. Metab. 2000, 85: 3101-3108cut-off für „impaired fastingglucose“ (ADA):Bis 2003: 6.1. mmol/LSeit 2003: 5.4 mmol/LAbhängigkeit falsch-positiver Befundevon der Prävalenz6050403020Häufigkeit100-10-20-30-40-50-600 100200Gesunde300Cut-off400Kranke6050403020Häufigkeit10050 60 70 80falsch-positiv -100 0 0 0-20-30-40-50-600 100200Gesunde300Cut-off400Kranke50 60 70 80falsch-positiv0 0 0 0Einfluss der Prävalenz auf den Vorhersagewerteines positiven TestergebnissesAuftretenshäufigkeit Vorhersagewert eines(Prävalenz)positiven Testergebnisses0,1 % 0.5 %1% 5%10% 36.7%20% 56.6%50% 83.9%62% 89%(bei einer angenommenen Sensitivität von 47%und Spezifität von 91%)Methodenabhängige Sollwertefür Serum-Kreatinin in einer KontrollprobeAnalysenmethodeSollwertmg/dlKreatinin• Jaffé- Reaktion• mit Adsorption an Fullererde & Enteiweissung 1,23• nach Enteiweissung mit Trichloressigsäure 1,5• nach Enteiweissung mit Pikrinsäure 1,8• kinetisch, ohne Entweissung 1,65• kinetisch (Phosphatpuffer, ohne Enteiweissung) 1,23• mit AutoAnalyzer® 1,45• Enzymatische Bestimmung 1,15Methodenabhängigkeitvon Kreatinin-Messungen(Ergebnisse desRingversuches4/2002 vonMQ Zürich)


Ziele eines Referenzsystemes weltweite Vergleichbarkeit klinisch-chemischerMessungen ermöglicht die Ermittlung der Zuverlässigkeit inRoutinelaboratorien auf einer objektiven Basis durchSysteme zur Qualitätskontrolle und Qualitätssicherung soll die Prüfung der Richtigkeit von Analysesystemenfür Routineuntersuchungen erlaubenMethodenhierarchieRoutinemethodenReferenzmethodenDefinitive MethodenSI-EinheitenUnrichtigkeitca. 5-10%ca. 1-3%ca. 0.1-1%ca. 10 -8 %UnrichtigkeitReferenz-Mess-System(am Beispiel von „Cholesterin“)Weg der klinisch-chemischen UntersuchungAnamnese Klinische Untersuchung VorbefundeRoutine -Messmethode(enzymatisch:CHOD-PAP)Primäres Referenzmaterial(z.B. reiner Analyt: Cholesterin)SekundäresReferenzmaterial(Matrix-Referenzmaterial)Tertiäres Referenzmaterial(Kalibrator)Referenz-Messmethode(Isotopenmassenspektrometrie)InternationaleEinheitPräanalytik• Einflussgrössen• StörfaktorenAnalytik• Präzision• Richtigkeit• Nachweisgrenze• Spezifität d. MethodePostanalytik• Plausibilität• AlarmwerteFragestellungAuftrag, Probengewinnung und -transportAnalysenresultatReferenzbereich, cutoff• diagnostische Sensitivät• diagnostische SpezifitätBefund • prädiktiver Wert

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