Досвід проведення внутрішнього оперативного контролю точності (ВОК) в санітарно-гігієнічній лабораторії ДУ «Чернігівський ОЛЦ МОЗ України»

(на сайт)

Рекомендовано для ознайомлення та використання в роботі лікарям-лаборантам-гігієністам та фельдшерам-лаборантам.

 Згідно вимогам НД (Закон України «Про метрологію та метрологічну діяльність» № 113/98-ВР від 11.02.1998р. із змінами від 15.06.2004р. № 1765-IV; ПМУ 15-99 «Інструкція про порядок перевірки точності результатів вимірювань у вимірювальних лабораторіях, ДСТУ ISO/TR 10013:2003 «Настанови з розроблення документації систем управління якістю»), лабораторії повинні гарантувати якість та достовірність результатів випробувань (цей термін рекомендовано стандартом ISO замість термінів дослідження або вимірювання). Контроль якості результатів випробувань повинен проводитися за системою внутрішнього оперативного контролю (ВОК) шляхом перевірки відповідності фактичної похибки встановленим нормативним значенням. Внутрішній контроль передбачає контроль збіжності, відтворюваності та точності. В плани роботи лабораторій області закладено заходи по проведенню ВОК. В кожній лабораторії розроблена інструкція ВОК якості лабораторних досліджень. Контроль якості проводиться  відповідно «Методики організації та проведення внутрішнього контролю якості лабораторних вимірювань» № 039/416 від 24.03.03, яка розроблена фахівцями Центральної СЕС МОЗ України згідно вимог ДСТУ  ISO/SE 17025.Згадаємо основні поняття ВОК:

ВОК збіжності - проводиться одним аналітиком як самоконтроль при аналізі кожної проби, . коли метод передбачає паралельні вимірювання. Процедура передбачає надходження різниці між максимальним та мінімальним значенням в ряду паралельних вимірів (d_k) та порівняння з нормативом (d). Норматив – це значення, яке з вірогідністю 95 % не перевищується абсолютною величиною різниці між двома результатами паралельних вимірів. При його перевищенні, аналіз повторюють. Якщо норматив вказано в абсолютних одиницях, то d_k = Х_мах - Х_min < d. Якщо норматив вказано у відносних одиницях, то d_k  = (Х_мах - Х_min) • 100% / Х_сер < d.

ВОК відтворюваності (відтворності) – внутрішньолабораторний – проводиться одним аналітиком з невеличким інтервалом часу (доба), або одночасно двома аналітиками (це ще стали називати «дублювання), або двома аналітиками різних лабораторій. Робоча проба ділиться на дві частини, або готується контрольний розчин стандартного зразку. Процедура передбачає надходження різниці між значеннями початкового та повторного  вимірів(D_k) та порівняння з нормативом (D). При його перевищенні, аналізують причини незадовільних результатів, та після їх усунення, повторюють  аналіз. Якщо норматив вказано в абсолютних одиницях, то D_k = Х_мах - Х_min < D. Якщо норматив вказано у відносних одиницях, то D_k = (Х_мах - Х_min) • 100% / Х_сер < D.

ВОК точності проводять по різниці між результатом виміру вмісту компоненту в стандартному зразку та його атестованому значенні (К_к) та порівнянні з нормативом точності (К). Формула розрахунку К_к = /µ - Х_сер/  < К, де µ - атестованее значення стандартного зразку. Можна також використовувати робочу пробу з добавкою. Тоді формула буде мати вид: К_к = /Х_{сер доб.} - Х_сер – С/ < К, де Х_{сер доб} – кількість речовини в пробі з добавкою, Х_сер - кількість речовини в пробі без добавці, С – кількість речовини в добавці.

Досвід проведення ВОК в санітарно-гігієнічній лабораторії ДУ «Чернігівський ОЛЦ МОЗ України» показав існування 2-х проблем в організації та проведенні ВОК. Перша проблема - це заплутаність термінології та відповідних позначок в різних джерелах. Друга – це відсутність нормативів відтворюваності та точності (а іноді і збіжності) та позначення їх в різних методиках по різному. Тому мета цієї статті – спроба допомогти розібратися у вищевказаних проблемах. Автор статті сподівається, що невеличкий екскурс в термінологію методів математичної статистики и приклади розрахунків аналітичних характеристик допоможуть фахівцям відокремлених підрозділів при організації ВОК.

Щодо першої проблеми:

При проведенні любого виду випробувань аналітик одержує результат, який буде  відрізнятися  від істинного значення, тому що операції вимірювання проводять на приладах, які самі мають певну точність, а самі виміри супроводжуються рядом об’єктивних на суб’єктивних похибок. По характеру похибки розділяють на похибки приладів, систематичні похибки та випадкові похибки. Тобто, результат вимірювання є випадкова величина і може приймати значення, які з певною вірогідністю будуть лежати в певному інтервалі. Різниця між отриманим результатом та істинним, або умовно істинним (приписним) значенням величини, яку ми визначаємо, називають похибкою вимірювання, або, як прийнято в останній час в мировій метрологічній практиці застосовують термін «невизначеність вимірювання». Позначення, які автор використовує: Х - Величина, яку вимірюють, Х_сер. – середнє значення величини, ΔХ або Δ – абсолютна похибка, δ – відносна похибка. Наведемо деякі терміни та визначення математичної статистики, які нам можуть знадобитися при розрахунках ВОК:

- Вимірювання - порівняння фізичної величини з відповідним еталоном або вимірювальним приладом, який градуйовано за еталоном

- Істинне значення (µ або Х_іст) - значення, яке ідеально характеризує в якісному та кількісному відношенні величину, яка визначається. Істинне значення практично неможливо визначити, замість нього більш коректно використовувати поняття «дійсне значення», «опорне значення» або «приписне значення», яке одержано експериментальним шляхом та дуже близьке до істинного значення

- Середнє значення, або результат вимірювань (аналізу) (Х, Х_сер) - найбільш вірогідне значення вимірювальної величини, яке одержують шляхом декількох ідентичних вимірів. Х_сер → μ, при n → ∞. Середнє виборці, або математичне очікування (Х_сер) - середнє арифметичне результатів паралельних вимірів. Є оцінкою істинного значення величини, яку вимірюють. Обчислюється за формулою: Х_сер= (Х₁ +Х_n)/n, або

 _n

Х_{сер =} (∑Х_і )/n

                                                                            _і=1

- Дисперсія випадкової величини ( S²) - кількісна характеристика випадкової похибки окремого результату вимірювань. Позначення, які ще зустрічаються : σ², σ²_x, σ(Δ)², D(X), Var(X) (від англ. variance) . Обчислюється за формулою

                                         n

S² =∑(Х_і-Х_сер)²/(n-1)

                                     і=1

- Стандартне відхилення, або стандартне розсіювання, або СКВ, середнє квадратичне відхилення (S). Позначення, які ще зустрічаються: σ, σ_x, σ(Δ), Std. Dev. (від англ. Standard deviation) . Також характеризує розсіювання результатів біля середнього значення , але має ту же розмірність, що і вимірювальна величина. Позначення «σ» застосовують, як показник розсіювання для маленьких вибірок. σ = lim S,при n → ∞. Не залежить від кількості повторних вимірювань, тобто відображає точність одиничного виміру. Велике значення S показує велике розсіювання значень біля середнього. Мале значення S показує, що значення сгруповані біля середнього. Обчислюється за формулою

                                                          ___

S = √  S²

- Відносне стандартне відхилення, або коефіцієнт варіації (S_r) - стандартне відхилення, яке  виражене не в абсолютних одиницях, а в відсотках. Обчислюється за формулою S_r = S•100% / X_сер

- Z - індекс - число одиниць стандартного відхилення, яке вміщується в різницю між знайденим результатом вимірювання та його істинним значенням. Обчислюється за формулою Z = (X - µ)/S

- Довірчий інтервал, або довірча границя (ε) - інтервал Х_сер + ε, в якому з заданою вірогідністю (95 %) знаходиться істинне значення. Обчислюється за формулою ε = 2,77 S. Це межа можливих відхилень середнього арифметичного.

- Коефіцієнт Стьюдента, або t- критерій (t, t_р,n ) – коефіцієнт, який використовують при малої кількості вимірювань для розрахунку абсолютної похибки (таблична величина). Він залежить від вірогідності (Р) та числа вимірювань (n).

Щодо другої проблеми:

Нормативи ВОК можуть подаватися в абсолютних та відносних одиницях, або в виді стандартного відхилення або відносного стандартного відхилення. Тоді S та S_r необхідно розраховувати по вищенаведеним формулам. При відсутності нормативів, згідно Постанові № 20 Головного державного санітарного лікаря України від 20.04.1999р. «Про використання норм точності і правильності вимірювань при здійсненні контролю за вмістом хімічних речовин в продовольчій сировині, продуктах харчування і об'єктах довкілля і відповідності між величинами МДР і ГДК і границями аналітичного визначення хімічних речовин», границя допустимого значення S_r складає 20%. Норматив відтворності D зустріти в методиках ще складніше, ніж норматив збіжності. Тому, як правило, оцінка проводиться  також по відносному стандартному відхиленню, або по довірчому інтервалу D_к< 2,77 S. Норматив точності також практично неможливо зустріти. Якщо в НД вказано абсолютну, чи відносну похибку аналізу, то норматив точності розраховується за формулою К = 0,84•Δ, або К = 0,84•0,01•δ• µ_. Або, якщо в НД не вказано нормативу точності, але є норматив відтворності, тоді норматив точності розраховують за формулою К = 0,84•D (в абсолютних одиницях) або К = 0,84•0,01• D • Х_сер. в відносних одиницях.

Приклади розрахунків:

Приклад 1.

При визначенні нітратів в питної воді (ГОСТ 18826-73), були одержані результати 2-х паралельних вимірювань :

Х₁ = 1,5 мг/дм³ Х₂ = 1,8 мг/дм³ Х_сер = 1,65 мг/дм³. Нормативу збіжності не надано.  Проводимо оцінку по відносному стандартному відхиленню (S_r):                                                           

     ________________________

S = √(1,5 – 1,65)² +(1,8 – 1,65)²/(2-1) = 0,21

S_r = S/X_сер•100% = 0,21/1,65•100% = 13%, 13% < 20%, тобто збіжність задовільна

Приклад 2.

Припустимо, що відносна сумарна відносна похибка (δ) дорівнює 25%,тоді норматив точності  К = 0,84• 0,01•25• 0,0050 = 0,0012 мг/дм³. Атестоване значення (Х_прип.)стандартного зразку дорівнює 0,0050 мг/дм³, виміряне значення (Х_сер) дорівнює 0,0059 мг/дм³.Тоді К_к = 0,0055 – 0,0050 = 0,0009 мг/дм^3., Кк = 0,0005 < К = 0,0017, тобто точність задовільна.

Приклад 3

ГОСТ 4974 « Вода питьевая. Методы определения содержания марганца. Метод В» п.5.3: «Допустимое расхождение между повторными определениями – 15 % отн.» Тобто в методиці задано норматив відтворності D.

Припустимо, що ми одержали такі результати повторних (зверніть увагу на різницю між повторними та паралельними вимірюваннями!) вимірювань: Х₁ = 0,60 мг/дм³, Х₂ = 0,70 мг/дм³, Х_сер = 0,84 мг/дм³. Тоді К_к = (0,70 – 0,60) = 0,1 мг/дм³. Знайдемо норматив точности: К = 0,01• 0,84 •15•0,65= 0,08 мг/дм³. К_к = 0,1 > К = 0,08, результат незадовільний.

Треба відмітити, що якщо річ іде про відбір проб повітря робочої зони, закритих приміщень чи атмосферного повітря, тобто коли відбираються послідовні проби, то оцінка правильності вимірювань послідовних проб  проводиться за відносним довірчим інтервалом, використовуючи формулу  ε = (X_max – X_min)/X_сер. ) * 60% < 40%. Проведення ВОК збіжності, відтворності та точності для методик дослідження повітря можливо тільки при використанні стандартних зразків.

Зав. сан. – гіг. лабораторією ДУ «Чернігівський ОЛЦ МОЗ України»         С. В. Пирожкова