关于药品检验能力验证Z比分数判定方法改进的探讨

寻延滨，敖红光，刘利群，白政忠（.黑龙江省药品检验研究院，哈尔滨 5000；.哈尔滨理工大学测控技术与通信工程学院，哈尔滨 50080）

能力验证（proficiency testing，PT）是利用实验室间比对确定实验室检测活动的能力，是实验室认可现场评审的重要补充，同时也是证明、判断和监督实验室能力的重要及有效的手段[1-6]。通过能力验证，实验室可从中查找自身存在的不足，并采取有效的措施弥补质量管理中的疏漏之处，对质量控制和保证起到补充和完善的作用，确保质量管理体系能够持续、有效地运行。国家药品监督管理局每年均组织包括药品、化妆品和医疗器械在内的能力验证活动，通过对全国各级药品检验检测机构业务水平的考核，促进整体行业能力的提升和高质量发展。然而，要做到客观评价实验室的综合能力，除要求参加实验室应提供真实准确的结果外，所采用的统计分析技术对结果的判定也具有显著的影响。目前对于能力验证结果的判定，通常可以采用差值、百分相对差、Z比分数、En值等统计量进行分析，其中Z比分数法因为能够同时满足单一样品或分割水平样品对的结果分析，并且能够较为直观地反映出能力验证结果水平的差异和趋势，从而获得广泛的使用[4]。在药品领域能力验证的案例分析中，笔者认为对以考核形式为单一样品的统计，该计算方式没有疑议，但对以考核形式为样品对的统计，其未能综合利用数据对参加者进行客观全面的评估，导致信息没有得到充分的发掘和反馈，有必要在现行评价方法的基础上进一步完善，以便通过量化指标实现对每一个参加实验室的客观评价。下面就以我院组织的省内药品生产企业及检验机构的实验室间比对结果的实际案例进行演示，为突出效果，并未将可能离群的数据剔除。

1 现行Z比分数的图示方式

在统计单一样品或分割水平样品对时，柱状图（也称序列图）是最常用的图示之一[4，7]。该图示的优点是可以直观地获得实验室的比对结果信息，并比较参加者在该项能力比对活动中所处的位置。然而对于数据结果为样品对的比较，其必须使用2个图例来分别表示实验室内比对结果（ZW）和实验室间比对结果（ZB）（见图1和图2，其中a、b分别代表参加者a、参加者b，下同），即需将数据分割后进行不同目的的评价。该方式导致组织者未能有效地综合利用数据来分析各实验室在整体能力比对活动中所处的位置，进而缺失从宏观方向提出改进措施的建议，不利于参加者判断下一步的改进方向。而尧敦图虽然是为两个样品的结果对而设计，但鉴于其绘制较为烦琐，且不能用来准确评定和指示实验的比对结果[4]，在实际统计评价中一般较少使用，在本文中也不予探讨。

图1 实验室内Z比分数（ZW）的柱状图Fig 1 Bar chart of ZW-score

图2 实验室间Z比分数（ZB）的柱状图Fig 2 Bar chart of ZB-score

2 改进后的Z比分数图示方式和方法比较

笔者曾采用将Z比分数（ZB和ZW）的数据进行综合处理的方法，以Z比分数的判定标准为边界，用散点图表示（见图3）[8]。经与实际数据对比，其图示信息与按Z比分数评价的验证结果完全一致，从图中可以清晰地辨别各实验室在整体能力验证活动中所处的位置，以及其结果与其他实验室间存在的差异和需要改进的方向，相关文献也证实了该方法的可行性[9]。然而，该方法虽然具备良好的指示性和可操作性，但因缺少进行量化的具体方法和标准，导致在进行比较时仍然存在不足，无法进一步有效利用数据开展综合评估。

图3 Z比分数散点图Fig 3 Scatter chart of Z-score

通过对散点图的分析可以获知，任意数据点均代表了参加单位的实验室间和实验室内的Z比分数结果。将散点图中的各数据点与原点连接，可以发现各线段的长度不尽一致，而该长度所代表的实际意义，是将两种维度的考察结果叠加计算后得出的与Z比分数中位值的偏离程度，程度的大小与线段的长短成正相关。即任意点（X）到原点（O）的距离（OX）的平方等于该点ZB值和ZW值的平方和（OX2＝ZB2+ZW2），开方后得到的数值可暂定义为综合Z比分数。据此，我们可以按该方法计算后得到的数值，对所有参加者进行重新排序，进而评估出它们的综合能力水平。

结合实际数据的分析可以发现，在进行实验室内（ZW）数值统计比较时（见图1），参加者a的结果显著小于参加者b的结果，但在进行实验室间（ZB）数值统计分析时（见图2），两者则恰好相反（考虑到对称分布的原因，即使两者分布在中位值的两侧，亦不影响对其偏离程度的判断）。按现有的评价方法，我们在进行单因素考察时确实可以按照参加者的结果进行排序，但却忽略了其本质上仅为从一维数据的角度考察了单一方面水平的事实。该结果所反馈的信息是割裂的、不完整的，并没有结合多元数据进行深入分析，缺乏从整体层面获知参加者的综合能力，从而无法给出客观科学的比较和评价。

按新方法评价后，虽然显示参加者b的排名略好于参加者a（见图4），但两者的整体位置相较于单因素比较时呈显著下滑趋势，均处在中等偏后的位置，其他参加者的排序也存在不同程度的变化。这也提示组织方不应只着眼于单一因素的考查，整体能力的考核才是能力比对评价的最终目的，而新的评价方法也与实验室应全面提升质量控制的理念要求相契合。

图4 实验室综合Z比分数的柱状图Fig 4 Bar chart of comprehensive Z-score

3 讨论

3.1 现行Z比分数评价方式的不足

在药品领域的能力验证中，除定性实验（如微生物）及个别采用平均值和标准偏差进行结果统计和评价的定量实验（如溶出度）外，包括本文案例在内的大多数可以获得具体数值的定量项目均采用稳健统计方法，通过计算Z比分数的方式进行结果评价。对于单一样品或以单一水平进行的能力验证，该方法可以有效地区分结果是否满意，并以柱状图的形式直观地展示参加者的排序情况。但对于较常采用的样品对形式，现行的评价方法则不够完善，尚存在一定局限性，即虽然从不同角度考察了参加者在特定方面所展现的能力，却忽视了不同项目间结果的联系和比较，且各项目独立的评价结果往往让参加者无法判断自身在整体能力验证活动中所处的位置，组织者也不易比较判断各结果的优劣并发现可能潜在的问题，而这显然有悖于能力验证设计的初衷，即达到考察实验室综合能力的目的。

3.2 评价方式改进后的特点和意义

从概念上来说，Z比分数所采用的限度划分方式与等级分类相似，即认为等级内为同一水平，不再进行细分，但在实际工作中，显然越趋近于中位值的数据，表明参加者的综合技术能力越强、整体质量管理水平越高。改进后的评价方法综合考虑了不同维度下数据对结果的贡献程度，为组织方评估参加者的综合能力提供了新的有效的评价工具。虽然最终的结果评定仍由Z比分数来确定，但新设计的评价方法和图示方式可以更直观地展现各参加者数据的离散程度和整体排名情况，从评价方法和展示形式上均可以有效弥补现有评价方式的不足。这也从客观上提醒所有参加者不应只片面地看待能力比对结果，而更应该切实提高自身素质，进而促进实验室的检测能力和管理水平得到全面提升。