ESTIMATION OF PREANALYTICAL UNCERTAINTY IN CLINICAL CHEMISTRY

Transkript

1 ESTIMATION OF PREANALYTICAL UNCERTAINTY IN CLINICAL CHEMISTRY Marit Sverresdotter Sylte NKK-møtet, Solstrand, 14. mars 2014 Hovedveileder: Statistiker: Bjørn J. Bolann Tore Wentzel-Larsen

2 HOVEDMÅLET FOR DOKTORGRADSARBEIDET Etablere en statistisk modell for å estimere den preanalytiske usikkerheten for klinisk-kjemiske komponenter

3 BAKGRUNN Alle blodprøveresultater er beheftet med usikkerhet, som består av tilfeldig variasjon og bias. Det mangler en standardisert statistisk metode for å bestemme den preanalytiske usikkerheten. Innen-person biologisk variasjon Preanalytisk variasjon Analytisk variasjon Ved å estimere den preanalytiske usikkerheten kan: Preanalytiske usikkerhetskilder identifiseres og rutiner forbedres Beregning av total usikkerhet for et prøveresultat kan gi: Færre feilklassifiseringer «syk/ikke syk» ved sml. mot medisinske beslutningsgrenser Sikrere konklusjon basert på prøveresultatene Riktig beregning av kritisk differanse mellom to prøveresultater

4 VARIASJON OG BIAS Ref.: Sero

5 STATISTISKE MODELLER Bottom-up (artikkel I) Parvise data Estimerer usikkerheten separat for hver kilde Usikkerhetsbudsjett som viser samlet usikkerhet for de inkluderte kildene Top-down (artikkel II og III) Klyngedata Estimerer samlet usikkerhet for alle usikkerhetskilder, kjente og ukjente Linear mixed-effects models

6 PREANALYTISKE VARIABLER Blodprøvetaking Ulike typer nåler Ulike typer blodprøverør Blandemåte Transport av prøve til laboratorium Koaguleringstid Sentrifugeringshastighet Lagringstid

7 MATERIALE OG METODE Artikkel Variabler Antall Datastruktur (fordeling) I Blodprøverør Parvise data (diskret) Koagulasjonstid 45 Parvise data (kontinuerlig) Sentrifugering 28 Parvise data (kontinuerlig) Lagring 31 Parvise data (kontinuerlig) Instrumenter 500 Parvise data (diskret) Modell Egen Egen Egen Egen Egen Resultat Bias (SD) Bias (SD) Bias (SD) Bias (SD) Bias (SD) II Optimal behandling 20 Hierarkiske klyngedata Linear mixedeffects models Bias (95% CI) SD (95% CI) III Transport (studie 1) 30 Hierarkiske klyngedata Linear mixedeffects models Bias (95% CI) SD (95% CI) Nåler og blanding (studie 2) 30 Hierarkiske klyngedata Linear mixedeffects models Bias (95% CI) SD (95% CI)

8 Artikkel I

9 SPESIFIKKE MÅL Artikkel I Usikkerhetskilde Standard metode Alternativ(e) metode(r) Parvise observasjoner Diskret fordeling Kontinuerlig fordeling Usikkerhetsbudsjett for gjeldende praksis

10 MATERIALE OG METODE Standard metode a) Bruk av SST glassgelrør b) Koagulasjonstid 45 min c) Sentrifugering ved 1300g d) Serum analysert innen 4 timer e) Instrument: Roche Modular I Artikkel I Alternative metoder a) Bruk av SST II Plus plastgelrør og Plain rør (glass) b) Koagulasjonstid 2 timer c) Sentrifugering ved 2350g d) 48 timer lagring før analyse e) Instrument: Roche Modular II Gjeldende praksis er modellert som - Sannsynlighet for bruk av de ulike rørene SST p=0,8, SST II Plus p=0,1, Plain p=0,1 - Analyse ved Modular I og Modular II p=0,5 - Koagulasjonstid, sentrifugeringshastighet og lagringstid er rektangulært fordelt.

11 RESULTATER, USIKKERHETSBUDSJETT FOR GLUKOSE Artikkel I Sum av forventet bias, og varians til differanser mellom gjeldende praksis og standard metode for hver usikkerhetskilde (utdrag fra tabell 2) Usikkerhetskilder Bias mmol/l Varians SD mmol/l Ulike typer blodprøverør -0,003 0,001 0,032 Koagulasjonstid -0,091 0,005 0,071 Sentrifugeringshastighet -0,008 0,001 0,032 Lagringstid -0,058 0,006 0,077 Ulike instrumenter 0,009 0,005 0,071 Kombinert bias og varians -0,15 0,017 0,130 Konklusjon: Ved gjeldende praksis så utgis det for lave glukoseresultater.

12 Artikkel II

13 SPESIFIKKE MÅL Artikkel II Ved optimal prøvetaking og prøvebehandling bruke linear mixed effects-models til å estimere: Mellom-stikk variasjon (mellom-arm variasjon) og bias mellom armene Preanalytisk variasjon (mellom-rør variasjon) for SST og RST rør, og bias mellom rørtypene Analytisk variasjon (duplikate analyser)

14 MATERIALE OG METODE Artikkel II Blod ble tappet i 4 rør fra hver arm, totalt 8 rør fra hver person. 4 RST gelrør (BD Vacutainer) - Trombinbasert koagulasjonsaktivator - 5 min koagulasjonstid 4 SST II Plus Advance (BD Vacutainer) - Silica klotaktivator - 30 min koagulasjonstid

15 RESULTATER, BIAS SST vs RST Artikkel II Middelverdi av differanser (95% CI), sign. forskjell for 8 av 16 komponenter (utdrag fra tabell 1) Analytt Middelverdi (range) Middelverdi av differanser (95% CI) SST RST Albumin, g/l 46,1 (41,6 50,4) 0,16 (0,016 til 0,29) 0,029 Glukose, mmol/l 5,2 (4,04 8,5) -0,16 (-0,18 til -0,13) < 0,001 Kalium, mmol/l 4,38 (3,75 4,93) 0,039 (0,010 til 0,068) 0,011 Kalsium, mmol/l 2,40 (2,20 2,53) 0,013 (0,0079 til 0,018) < 0,001 Kolesterol, mmol/l 5,23 (3,57 7,65) 0,025 (0,0060 til 0,045) 0,011 LD, U/L 177 (97 223) 1,8 (0,8 til 2,9 U/L) 0,001 Magnesium, mmol/l 0,85 (0,75 0,94) 0,005 (0,003 til 0,008) < 0,001 H-indeks 4,4 (0 16) 1,54 (1,02 til 2,05) < 0,001 F.eks. er glukose sign. lavere, og kalium, LD og H-indeks sign. høyere i SST rør sml. med RST rør p

16 RESULTATER, ULIKE VARIANSER Artikkel II Figur 1. Stolpene består av mellom-stikk variansen (lys grå), preanalytisk varians (ekskl. mellom-stikk) (mørk grå) og måleusikkerheten (repeterbarheten) (svart), begge rørtyper

17 Artikkel II KOMBINERT CV% VED OPTIMAL BEHANDLING Preanalytisk variasjon (inkludert mellom-stikk variasjon) og måleusikkerhet (repeterbarhet) kombinert (utdrag fra tabell 5 i avhandlingen) Analytt Middelverdi Preanalytisk CV% (inkl. mellom- stikk) Måleusikkerhet CV% Kombinert CV% Glukose 5,2 mmol/l 4,0 1,1 4,2 Kalium 4,38 mmol/l 2,7 0,7 2,8 LDH 177 U/L 2,3 1,1 2,5

18 Artikkel III

19 SPESIFIKKE MÅL Artikkel III Bruke linear mixed-effects models til å bestemme om spesifikke preanalytiske behandlinger vs optimal metode øker den preanalytiske variasjonen og tillegger testresultater en bias: Rørpost vs manuell levering (studie 1) Butterfly (23g) vs grønne nåler (21g) (studie 2) Blande 1 gang vs 5-6 ganger (studie 2)

20 MATERIALE OG METODE, STUDIE 2 Artikkel III

21 RESULTATER, BIAS ALTERNATIV vs OPTIMAL BEHANDLING Middelverdi av differanser (95% CI), sign. forskjell for 5 av 22 komponenter (utdrag fra tabell 1) Analytt Median (range) Middelverdi av differanser (95% CI) Rørpost manuell levering LD, U/L 169 ( ) 4,5 (3,1 til 5,8) <0,001 Magnesium, mmol/l 0,82 (0,67 0,90) 0,0021 (0,00074 til 0,0035) 0,003 Artikkel III p Butterfly grønne nåler CK, U/L 76,5 (26 463) -0,75 (-1,42 til -0,075) 0,021 Kalsium, mmol/l 2,34 (2,10 2,50) -0,0072 (-0,012 til -0,0012) 0,020 LD, U/L 166 ( ) -1,6 (-3,2 til -0,021) 0,047 Suboptimal optimal blanding Jern, µmol/l 15,4 (6,1 45,5) 0,065 (0,016 til 0,11) 0,009

22 Artikkel III PREANALYTISK VARIASJON, ULIKE BEHANDLINGER Sml. av preanalytisk variasjon (95% CI), sign. forskjell for 3 av 22 komponenter (utdrag fra tabell 2) Preanalytisk SD (95% CI) Analytt Rørpost Manuell levering CK, U/L 1,20 (0,94 1,54) 0,49 (0,27 0,87) Glukose, mmol/l 0,12 (0,097 0,14) 0,077 (0,062 0,095) Butterfly nåler Grønne nåler ALP, U/L 0,63 (0,53 0,77) 0,36 (0,26 0,51)

23 PREANALYTISK VARIASJON, ARTIKKEL II OG III Artikkel II og III Sml. av preanalytisk variasjon (95% CI) (utdrag fra tabell 6 i avhandlingen) Analytt Preanalytisk SD (ekskl. mellom-stikk SD) (95% CI) Artikkel II (Optimal behandling) Artikkel III (Rørpost/manuell) Artikkel III (nåler, blanding) Glukose, mmol/l 0,07 (0,06 0,08) 0,097 (0,086 0,11) 0,10 (0,087 0,11) Kalsium, mmol/l 0,012 (0,010 0,016) 0,0071 (0,0053 0,0095) 0,0084 (0,0068 0,010) Kreatinin, µmol/l 0,58 (0,46 0,72) 0,66 (0,55 0,80) 0,94 (0,80 1,10) LD, U/L 3,2 (2,8 3,7) 5,2 (4,6 5,8) 4,4 (3,9 4,9) a 2,5 (2,2 2,8) b a 4 prøver med H-index > 50 ble automatisk ekskludert ved instrumentet. b 4 prøver i tillegg med H-index > 40 ble ekskludert.

24 KONKLUSJON Preanalytisk variasjon er lite påvirket av de undersøkte behandlingsmåtene i artikkel III. Derfor gir optimal prøvetaking og preanalytisk behandling av blodprøver tappet av friske individer et representativt estimat av den preanalytiske variasjonen (artikkel II). Kun for glukose var bias utenfor analytisk kvalitetsmål (biologisk variasjon) - Usikkerhetsbudsjettet - SST vs RST rør Usikkerhetsbudsjett kan brukes til å bestemme bias mellom optimal preanalytiske behandling og gjeldende praksis Linear mixed-effects models gir estimater både for systematiske forskjeller og tilfeldig variasjon på hvert nivå i klyngestrukturen