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IVD人必看!随机误差与系统误差的核心区别及临床意义解析

2025-9-11 16:03| 编辑: 归去来兮| 查看: 237| 评论: 0|来源: 诊断科学

摘要: 如何科学评估并控制这些误差?


在体外诊断(IVD)日常工作中,检测结果的准确性直接影响临床决策。但即使是同一标本的多次检测,结果也可能存在差异——这种差异究竟来自“随机误差”还是“系统误差”?如何科学评估并控制这些误差?


基于权威定义与统计学原理,我为梳理可一下相关核心概念与实践要点。



一、随机误差 vs 系统误差

本质差异是什么?


  • 随机误差(Random Error, RE):是测量结果与“可重复性条件下无限次测量平均值”的差值(实际只能通过有限次测量估算)。其特点是无固定方向(可正可负)、无特定模式,由不可控的偶然因素引起(如操作微小波动、环境瞬时变化)。例如,同一标本多次检测结果围绕均值上下波动,这种无规律的差异就是随机误差的体现。

  • 系统误差:则是由可识别的明确原因导至的偏差(如校准品失效、仪器模式错误),通常表现为持续向某一方向偏移(始终偏高或偏低)。


关键区别:随机误差是“无规律的波动”,系统误差是“有方向的偏离”。




二、随机误差如何量化?

临床可接受的标准是什么?


1、核心指标:标准差(s)与变异系数(CV)


2、随机误差的估计值:RE=1.96s


由于实际检测通常只做单次或有限次数,报告中的随机误差需通过统计学方法估算:


  • 若将某标本的多次检测结果视为“抽样”,单次报告值(xi)与均值()的最大差异(95%概率下)为1.96倍标准差(1.96s),即RE=1.96s

  • 这意味着:临床报告中单次结果的随机误差范围,通常以“均值±1.96s”界定(覆盖约95%的可能结果)。


3、临床可接受前提:误差小于允许范围


并非所有实际随机误差都会达到1.96s——多数情况下误差远小于该值。实验室判断检测系统是否可用的核心标准是:随机误差的实际大小是否低于临床允许误差(例如某项目临床要求的总误差限为±10%,若RE=1.96s仅±5%,则系统可靠)。



三、精密度

随机误差控制的终极目标


  • 测量精密度(Precision)的定义:在规定条件下,相互独立的重复检测结果间的一致程度(ISO3534-1:1993)。简单说,就是“多次测同一标本,结果有多接近”。

  • 不精密度则是衡量精密度好坏的指标(通常用标准差s或CV表示)。实验室通过优化操作流程、校准仪器、控制环境温湿度等,本质上是在降低随机误差,提升精密度。


临床意义:精密度越高(RE越小),同一标本的多次检测结果越稳定,医生对结果的信任度越高(例如血糖检测若每次结果波动±0.5mmol/L,远优于波动±2mmol/L)。


四、可疑数据的处理

别让异常值误导结论


在重复检测中,偶尔会出现明显过大或过小的“异常值”(如某次结果偏离均值数倍标准差)。这些数据可能是操作失误、样本污染等偶然因素导至,也可能是真实但罕见的生理状态。


关键原则:不能直接删除!需通过数理统计方法(如Grubbs检验、Dixon检验)判断其是否为“统计学异常值”,再决定是否剔除。盲目删除可能掩盖真实问题,保留则可能引入误差。



五、误差背后的统计学逻辑

(图1核心解读)


图1 | 测量误差示意图


图1揭示了误差与概率分布的本质关系:


  • 当无限次重复测量时,所有结果呈正态分布N(μ)(以总体均值μ为中心的对称曲线)。

  • 系统误差的大小由总体均值μ决定(若μ≠真值,则存在固定方向的系统偏差);

  • 随机误差的分布范围由标准差σ决定(曲线越“瘦高”,σ越小,随机误差分布越集中;曲线越“矮胖”,σ越大,随机误差波动越大)。

  • 总误差的数学表达为:误差 = 测量结果 - 真值 = (测量结果 - 总体均值) + (总体均值 - 真值) = 随机误差 + 系统误差


这一公式清晰表明:检测结果的偏差永远由随机和系统两部分共同构成,IVD从业者需同时关注两者控制。



最后的话


对于我们而言,理解随机误差与系统误差的区别不仅是理论需求,更是日常质控的核心。通过监测标准差、CV值,设定合理的精密度目标(控制RE在临床允许范围内),并科学处理可疑数据,才能确保检测结果的可靠性,为临床提供真正有价值的诊断依据。


记住,精密度(控制随机误差)是准确度(控制总误差)的基础,而两者共同决定了检测系统的临床价值。


互动提问:你在实际工作中遇到过哪些随机误差的典型案例?是如何解决的?欢迎留言讨论!


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