автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.15, диссертация на тему:Разработка методов и средств метрологической прослеживаемости результатов измерений содержания холестерина в крови

На правах рукописи

ЭМАНУЭЛЬ АРТЕМ ВЛАДИМИРОВИЧ

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ И СРЕДСТВ МЕТРОЛОГИЧЕСКОЙ ПРОСЛЕЖИВАЕМОСТИ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ СОДЕРЖАНИЯ ХОЛЕСТЕРИНА В КРОВИ

05.11.15- Метрология и метрологическое обеспечение

28 НОЯ 2013

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 2013

005540693

005540693

Работа выполнена в Федеральном государственном унитарном предприятии «Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д.И.Менделеева»

Научный руководитель: Конопелько Леонид Алексеевич доктор технических наук, профессор

Официальные оппоненты:

Кондрашкова Галина Анатольевна - заведующая кафедрой информационно-измерительных технологий и систем управления ФГБОУ ВПО Санкт-Петербургский государственный технологический университет растительных полимеров, доктор технических наук, профессор

Вытовтов Анатолий Андреевич - профессор кафедры экспертизы потребительских товаров ФГБОУ ВПО Санкт-Петербургский государственный торгово-экономический университет, кандидат технических наук

Ведущая Институт аналитического приборостроения

организация: Российской Академии наук, Санкт-Петербург.

Защита состоится 23 декабря 2013 г. в 11.00 часов на заседании диссертационного совета Д.308.004.01 при Федеральном государственном унитарном предприятии "Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д.И.Менделеева": 190005, Санкт-Петербург, Московский пр., 19

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГУП «ВНИИМ им. Д.И.Менделеева».

Автореферат разослан « » ноября 2013 г.

Учёный секретарь -----

диссертационного совета О

кандидат технических наук, доиейт ^/О Телитченко Г. П.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

Основным элементом «Концепции развития здравоохранения РФ до 2020 года» является безусловная направленность на обеспечение качества медицинской помощи (Иванов Г.А., 2011, Улумбекова Г.Э., 2010).

Клиническая лабораторная диагностика является неотъемлемым разделом медицины, обеспечивающим адекватный уровень диагностического и лечебного процесса, путем предоставления до 70-80% общей диагностической информации (Приказ МЗ РФ №380 от 25.12.1997). Аналитическая надежность лабораторных исследований обеспечивает правильность принятия клинических решений (Меньшиков В.В.,2012).

Принципиальная особенность измерений, используемых в клинической лабораторной диагностике, заключается в гетерогенности биоматериалов, содержащих наряду с измеряемым аналитом, «конкомитанты» и «растворители», которые составляют «матрицу» пробы. Кроме того, при химических исследованиях, к которым относится большая часть лабораторных исследований имеются технические средства, непосредственно осуществляющими измерения физического свойства пробы биологического материала, как правило, специально модифицированного различными компонентами химических реакций -реагентами (Карпищенко А.И., 2012). Такая аналитическая система основана на сравнении физических свойств конкретной биологической пробы, с аналогичными характеристиками специальной пробы, максимально приближенной по своим свойствам к исследуемой, прежде всего, по составу матрицы, но с заведомо известным содержанием искомого аналита (Волкова Р.А., 2013; Муравская Н.П., 2007).

Такой образец сравнения, «калибратор» аналитической системы, представляет собой «стандартный образец» и является носителем единицы измерения, обеспечивающим прослеживаемость измерений в лабораторной медицине (Проценко В.Н., 2004).

В международном сообществе сложилась целостная система управления качеством в деятельности медицинских лабораторий. Международным бюро мер и весов, Международной организацией законодательной метрологии, Международной организацией по стандартизации были разработана Декларация по метрологической прослеживаемое™, согласно которой «непротиворечивость и сопоставимость результатов измерений является необходимым условием ... обеспечения повсеместного принятия результатов». Но это условие выполнимо только в тех случаях, когда результаты измерений прослеживаемы к признанным на международном уровне опорным точкам для сравнения (Directive 98/79/ЕС). Среди наиболее актуальных проблем

лабораторной медицины является проблема гармонизации результатов лабораторных исследований (Мошкин A.B., Долгов В.В., 2004) Процесс гармонизации может осуществляться с помощью различных методологических подходов межлабораторного сравнения с применением эталонов, стандартных референтных материалов и разнообразия программного обеспечения (Слаев В.А., Чуновкина А.Г.,2009; Гейне Д.В., 2012). Обеспечение метрологической корректности результатов лабораторных исследований - это комплексная задача, которая требует комплексного межведомственного решения. Наиболее результативным направлением обеспечения аналитического качества в отечественной лабораторной службе и, этим снижение рисков медико-экономической деятельности учреждений здравоохранения (Долгих Т.Н.,2013) является метрологическая аттестация методик выполнения измерений. В отечественной лабораторной службе пока нет опыта обеспечения качества лабораторной диагностики, основанного на применении международных принципов, сформулированных в модели всеобщего управления качеством, документированной системы менеджмента, формализованной в Российской системе стандартизации ГОСТ Р ИСО 9001-2008 и серии специализированных стандартов по лабораторной медицине (Антонов B.C., 2012; Годков М.А., Зенина Л.П., 2012; Первушин Ю.В., 2012).

Медико-экономическая эффективность внедрения современных принципов менеджмента качества и метрологической корректности измерений в области лабораторной медицины обуславливает актуальность проблемы по созданию межведомственной референтной системы обеспечения прослеживаемости измерений в клинико-диагностических лабораториях с включением ее в международную систему сличений.

Цель исследования: разработка комплексного подхода к обеспечению метрологической прослеживаемости результатов лабораторных исследований на примере измерения содержания холестерина в крови.

Основные задачи, которые необходимо решить для достижения указанной цели, включают в себя следующее:

- разработка стандартного образца содержания холестерина в крови и методики поверки портативного анализатора «в месте лечения».

- формулировка основ метрологического обеспечения количественных измерений в области лабораторной диагностики на примере содержания холестерина в крови.

Объектом исследования являются методы определения содержания холестерина в крови.

Предметом исследования являются системы обеспечения прослеживаемости измерений и менеджмента качества в клинико-диагностических лабораториях.

Методы исследований. Использовались хромато-масс-спектрометрический метод с изотопным разведением, биохимические и фотометрические методы, статистические методы оценки результатов.

Новые научные результаты:

1. Разработана комплексная модель обеспечения метрологической прослеживаемости результатов лабораторных исследований в медицинской лаборатории на примере определения содержания холестерина в крови на основе отечественных технологий.

2. Разработана технология изготовления стандартного образца содержания холестерина в крови.

3. Впервые проведена валидация измерений содержания холестерина анализатором «в месте лечения» на основе применения стандартного образца содержания холестерина в крови.

4. Разработаны требования к неопределенности измерений содержания холестерина в крови с учетом коэффициентов внутри- и межиндивидуальной биологической вариации аналита.

5. Результаты исследований метрологических характеристик стандартного образца подтверждают заявленные метрологические характеристики на основе сличений с эталонными материалами >ЛБТ.

Практическая ценность работы заключается в следующем:

Разработан, исследован и внедрен в метрологическую практику новый Государственный стандартный образец содержания холестерина в крови (ГСО 9913-2011). Применение этого стандартного образца обеспечило участие ФГУП «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева» в международных ключевых сличениях ССС)М К6.2 «Определение общего холестерина» (проводимые под эгидой Консультативного комитета по количеству вещества МБМВ).

Результаты проведенных теоретических и экспериментальных исследований были использованы в разработке проекта государственной поверочной схемы для средств измерения содержания органических компонентов в жидких и твердых средах.

Предложен подход к валидации биохимических анализаторов и анализаторов «в месте лечения» в клинико-диагностических лабораториях на основе вновь разработанного стандартного образца

Практическая ценность и новизна подтверждается тем, что на основе выполненных во ФГУП «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева» исследований, получена Золотая медаль ВВЦ (май 2013г.).

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Принципы обеспечения требуемой неопределенности измерений концентрации холестерина в клинико-диагностических лабораториях основаны на предельно допустимых значениях смещения и общей аналитической вариации, рассчитанных из коэффициентов внутри- и межиндивидуальной биологической вариации аналита.

2. Разработанная комплексная модель обеспечения метрологической прослеживаемости результатов лабораторных исследований молярной концентрации холестерина соответствует клиническим требованиям к неопределенности измерений содержания холестерина в крови.

3. Комплекс научных, теоретических и экспериментальных результатов по разработке стандартного образца содержания холестерина решает задачу оценки точности результатов измерений, выполняемых в клинико-диагностических лабораториях с помощью стационарных биохимических анализаторов и анализаторов «в месте лечения».

Внедрение результатов работы.

Материалы диссертационного исследования использованы при создании «Стандартного образца молярной концентрации холестерина в крови (ГСО 9913-2011), методики поверки анализатора "СагсНоСЬеск", учебного пособия «Управление качеством деятельности медицинских лабораторий: проведение внутренних аудитов», рекомендованного УМО по медицинскому и фармацевтическому образованию ВУЗов России в качестве учебного пособия для системы послевузовского профессионального образования врачей и «Методических указаний по обеспечению клинической безопасности получения и применения лабораторной информации», разработанных в составе рабочей группы по развитию и внедрению системы обеспечения качества лабораторных исследований Профильной комиссии МЗ РФ по клинической лабораторной диагностике. Материалы диссертационного исследования внедрены в СМК в лабораториях СПб: Всероссийского Центра экстренной и радиационной медицины МЧС, НИИ акушерства и гинекологии им. Д.О. Отта СЗО РАМН, НПФ «Хеликс», ЗАО «Центр доказательной медицины»; г.Вологды: ООО «Центр лабораторной диагностики), а также построения производственных процессов в ОАО «Витал диагностике деволопмент», ООО «Ассоциация медицины и аналитики» и ООО «Центр коллективного пользования «Аналитическая спектрометрия» (Санкт-Петербург).

Апробация работы.

Материалы работы докладывались на 9 Всероссийской научно-практической конференции «Управление качеством» (10-11 марта 2010г.), научно-практической конференции с международным участием «Национальные дни лабораторной медицины России (Москва, 2012 г.),

конференции специалистов клинической лабораторной диагностики Ленинградской области (Санкт-Петербург, 2012г.), научно-практической конференции с международным участием «Оптимизация диалога лаборатории и клиники» (Санкт-Петербург, 4-5.06.2012), 2-й международной конференции «Здравоохранение и медицинские изделия в России 2013» (Санкт-Петербург, 22-23 мая 2013 года). Обсуждение выводов и практических рекомендаций, полученных в результате диссертационного исследования, проводится на страницах сайта 15189.ru.

Личное участие автора.

Автором выполнены теоретические и экспериментальные исследования по определению массовой концентрации холестерина в биологических жидкостях, на основе которых разработан, исследован и внедрен в метрологическую практику новый Государственный стандартный образец содержания холестерина в крови (ГСО 9913-2011).

Автором подготовлен проект государственной поверочной схемы для средств измерений содержания холестерина в крови, в том числе портативного анализатора "СагсНоСИеск". Автором проведена валидация биохимических анализаторов, используемых в централизованных клинико-диагностических лабораториях, на основе разработанного стандартного образца с оценкой неопределенности измерений.

Автор лично участвовал в разработке и внедрении системы менеджмента качества медицинских лабораторий на основе требований ГОСТ Р ИСО 15189-2009 и производителей изделий медицинского назначения на базе ГОСТ Р ИСО 13485-2007. Автор участвовал в разработке учебного пособия «Управление качеством деятельности медицинских лабораторий: проведение внутренних аудитов» и «Методических указаний по обеспечению клинической безопасности получения и применения лабораторной информации». Самостоятельно проведен статистический анализ полученных результатов, сформулированы научные выводы.

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 26 научных работах, 7 из них в журналах по перечню ВАК, а также учебное пособие, рекомендованное УМО в качестве учебного пособия для системы последипломного образования специалистов клинической лабораторной диагностики: «Управление качеством деятельности медицинских лабораторий: проведение внутренних аудитов» (Санкт-Петербург, 2012).

Структура и объем диссертации.

Диссертация изложена на 148 страницах машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, главы «Материалы и методы исследований», пяти глав результатов исследований, заключения и

приложений. Диссертация иллюстрирована 8 рисунками, 4 схемами и содержит 21 таблицу. Библиографический список включает 253 наименования (105 отечественных, 39 иностранный источников и 107 наименований нормативно-технической документации).

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность исследования, определены его цель и задачи, представлена научная новизна и практическая значимость работы, приведены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе представлен обзор отечественных и зарубежных исследований, посвященных современным подходам к оценке метрологической корректности качества в лабораторной диагностике, описаны тенденции развития управления качеством и пути их реализации на международном, государственном уровнях, а также в условиях отдельных клинико-диагностических лабораториях. Обоснован выбор лабораторного параметра из государственной программы диспансеризации населения: оценка уровня холестерина крови, поскольку он отражает состояние сердечнососудистой системы, поражение которой является наиболее значимым в структуре смертности (Сквирская Г.П., Свещинский МЛ., 2010).

Во второй главе охарактеризованы материалы и методы исследования. Алгоритм обеспечения прослеживаемости результатов измерений построен на разработке стандартного образца и создания иерархии передачи эталонного значения к конкретной биологической пробе. Технологический компонент работы опирался на оценку и контроль неопределенности. Расширенная неопределенность

рассчитывается по формуле: и(Ск)=к■ (^Дс^+иДС^)), где к = 2 в

соответствии с ЕА-4/02 «Руководство по выражению неопределенности при измерениях и калибровке». В основе разрабатываемого стандартного образца использована биологическая матрица, присутствующая в калибраторах отечественной компании «Витал диагностике деволопмент», производство в котором сертифицировано на соответствие требованиям ГОСТРИСО 13485.

В третьей главе проведен анализ медицинских требований к аналитическим характеристикам клинических лабораторных исследований, характеризующих предельно допустимые значения смещения (ПДЗ) и общую аналитическую вариацию, рассчитанную из коэффициентов внутри- (V,) и межиндивидуальной (Ус) биологической вариации (Приказ МЗ РФ №45/2000): V, = 6,0 % и У0 = 15,2 %

Требования к целевому значению смещения (В) формулируются в виде неравенства: ß<0,25 • ф^2 + V(2; т. .е. В<0,49 %, а целевое значение общего коэффициента аналитической вариации: CVa < 0,5V|t т.е. CV < 3%. ПДЗ

CVa рассчитывается по формуле: CV = где х2 - критерий Пирсона

V X

с уровнем значимости 0,05 и числом степеней свободы (п-1); при п=10 дг2 =3,33, при п=20 = 10,12. ПДЗ величины относительного смещения составил ± 6%, коэффициент аналитической вариации =0,9%.

Схема прослеживаемости при исследовании уровня холестерина в крови была ориентирована на рекомендации CCQM-Кб по применению метода жидкостной хромато-масс-спектрометрии с изотопным разбавлением. В качестве опорного стандартного образца использован стандартный образец молярной концентрации холестерина в сыворотке крови SRM 1951b, NIST с погрешностью 0,45%.

В соответствие с п.5.2 ГОСТ Р ИСО 17511-2006 для обеспечения прослеживаемости концентрации холестерина использована иерархия калибровки и метод компарирования с эталонным образцом сравнения на биохимическом анализаторе Synchron UniCel 800 PRO (Becman Culter, США). Расчет относительной погрешности аттестованного значения клинико-диагностических лабораториях проводился с учетом следующих значений составляющих:

- доверительные границы абсолютной погрешности аттестованного значения SRM 1951b составляет ±0,022 ммоль/л (Р=0,95), что соответствует расширенной неопределенности U (при А =2);

- пределы допускаемой относительной погрешности анализатора UniCel 800 PRO составляет ± 0,25 ммоль/л;

- доверительные границы случайной погрешности оценки молярной концентрации холестерина на анализаторе UniCel 800 PRO составляет ±0,35 ммоль/л (Р=0,95).

Результаты исследования аналитических характеристик стандартного образца молярной концентрации холестерина в крови выявили соответствие приведенным выше требованиям к точности: доверительные границы относительной погрешности составили менее 7 % (Р=0,95), а максимальный разброс в содержании холестерина между партиями не превышает 6%.

Подтверждение возможности применения разработанного стандартного образца для оценки точностных характеристик измерений содержания холестерина проведено по следующему алгоритму:

1) Калибровка анализатора UniCel 800 PRO по SRM 1951b Level 1 (4, 804 ммоль/л) и последующие измерения стандартного образца и SRM 1951b Level 1,

2) Калибровка анализатора UniCel 800 PRO по стандартному образцу и последующие измерения стандартного образца и SRM 1951b Level 1,

3) Калибровка анализатора UniCel 800 PRO по калибратору Витал (5,172 ммоль/л) и последующие измерения стандартного образца и SRM 1951b Level 1.

Для каждой точки градуировки рассчитывалась расширенная неопределенность (коэффициент охвата к=2, Р=0,95). Полученные результаты свидетельствуют о том, что смещение аттестованного значения стандартного образца находится в пределах требований ОСТ 91500.13.0001-2003. При этом, показано, что при калибровке прибора стандартным образцом показатели относительного смещения (В= -5,9) и коэффициента вариации (CV=0,64) меньше, чем при калибровке прибора калибратором «Мульти-конт Витал» (В= -7,9 и CV=0,94). Наличие этого незначительного сдвига мы рассматриваем как проявление матричного эффекта, что и отражает совокупность проблемы «метод-зависимых» значений, решение которой относится к сфере гармонизации исследований.

Разработанный стандартный образец зарегистрирован в Федеральном информационном фонде в качестве ГСО содержания холестерина в крови утвержденного типа (ГСО 9913-2011), метрологические характеристики которого представлены в таблице 1.

Таблица 1. Метрологические характеристики ГСО 9913-2011

Аттестуемая характеристика ГСО Интервал допускаемых значений ГСО Границы относительной погрешности аттестованного значения 5*, при Р=0,95, %

Молярная концентрация холестерина, ммоль/л от3,1 Одо 5,55 ±1

- соответствует относительной расширенной неопределенности U при к = 2, где к- коэффициент охвата.

В четвертой главе на основе разработанного ГСО 9913-2011 представлена методика поверки анализаторов, реализующих разные методы измерений содержания холестерина: портативное устройство Cardio Check (диагностика «в месте лечения») и стационарный анализатор UniCel 800 PRO, принятый в качестве референтного, метрологические характеристики которого представлены в таблице 2. Результаты измерений молярной концентрации холестерина не выявили статистически значимых различий между двумя тестируемыми методами: смещение при измерении холестерина составило 4,1 %.

Предложенная модель рефентной системы включает ФГУП «ВНИИМ Д.И. Менделеева», СПбГМУ им.акад. И.П.Павлова, СПбГПУ и обеспечивает метрологическую прослеживаемость для СИ молярной концентрации холестерина от национального эталона, который служит для калибровки рабочих эталонов более низкой точности. Характеристики стандартного образца используются для оценки неопределенности измерения в клинико-диагностических лабораториях практического здравоохранения, что может быть оформлено как Государственная поверочная схема, полностью соответствующая положению Директивы ЕС 98/79/ЕС.

Центральным звеном в цепи метрологической прослеживаемости в предлагаемой системе являются национальные лаборатории 1-го и 2-го уровня, обеспечивающие, с одной стороны, привязку к исходному национальному эталону СИ, а, с другой, непосредственную связь с производителями контрольных материалов и клинико-диагностическими лабораториями в соответствии с Рекомендациями МИ 3238-2009 «ГСИ. Обобщенная поверочная схема для средств измерений (аналитических приборов) содержания компонентов в жидких и твердых веществах и материалах». В таблице 3 представлены характеристики разработанной схемы метрологической прослеживаемости.

Таблица 2. Метрологические характеристики анализатора UniCel 800 PRO.

Действительное значение молярной концентрации холестерина в стандартном образце, ммоль/дм3 Среднее измеренное значение молярной концентрации холестерина в стандартном образце, ммоль/дм3 Отклонение среднего измеренного значения от действительного значения молярной концентрации холестерина в стандартном образце, ммоль/дм3 Расширенная неопределенность измерений при калибровке, ммоль/дм3 Относительная расширенная неопределенность измерений при калибровке, %

4,78 4,57 -0,21 0,29 6,1

14,61 14,17 -0,44 0,86 5,9

Примечание - значение относительной расширенной неопределенности при коэффициенте охвата 2 соответствует границам допускаемой относительной погрешности при доверительной вероятности Р = 0,95.

Рабочий эталон 0-го разряда (РЭ-0) применяют для: воспроизведения и передачи единицы массовой (молярной) концентрации холестерина в биологической жидкости; сличений эталона с международными эталонами; арбитражных измерений; измерениях, требующих точности на

уровне РЭ-0. Аттестация РЭ-0 выполняется по первичному методу (хромато-масс спектрометрия с изотопным разбавлением). В качестве РЭ-0 в предлагаемой схеме использован эталон "NIST.

Рабочий эталон 1-го разряда (РЭ-1) применяют для калибровки (поверки) рабочих эталонов 2-го разряда в метрологических центрах Росстандарта и референтных лабораториях системы здравоохранения. В качестве РЭ-1 использован биохимический анализатор, прошедший испытания в целях утверждения типа, в частности анализатор UniCel 800 PRO фирмы «Beckman & Coulter», США.

Таблица № 3. Метрологические характеристики рабочих эталонов.

Рабочие эталоны Диапазон значений Доверительная относительная погрешность 8„, не более, %

Массовой концентрации холестерина, мг/дм3 Молярной концентрации холестерина, ммоль/дм3

0-го разряда от 1200 до 2150 от 3,1 Одо 5,55 ±2

1-го разряда от 970 до 6100 от 2,5 до 12 + 4-5

2-го разряда: от 1200 до 2150 от 3,1 Одо 5,55 ±7

Рабочий эталон 2-го разряда (РЭ-2) применяют для калибровки (поверки) рабочих средств измерений: биохимических анализаторов стационарного или портативного типа. В качестве РЭ-2 рекомендуется разработанный ГСО 9913.

В пятой главе рассмотрены вопросы внедрения СМК как инструмент обеспечения метрологической корректности измерений в клинико-диагностических лабораториях. Проведен комплексный анализ гармонизированных директив (IVD, MDD) и основополагающих стандартов ISO, а также ГОСТ Р и ГОСТ Р ИСО.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате исследования получены следующие основные результаты:

1. Обоснована необходимость разработки комплексной модели обеспечения метрологической прослеживаемости результатов лабораторных исследований в медицинской лаборатории.

2. Разработана технология изготовления стандартного образца содержания холестерина в крови.

3. Разработан, исследован и внедрен в метрологическую практику новый Государственный стандартный образец содержания холестерина в крови (ГСО 9913-2011). Применение этого стандартного образца обеспечило участие ФГУП «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева» в

международных ключевых сличениях CCQM К6.2 «Определение общего холестерина» (проводимые под эгидой Консультативного комитета по количеству вещества МБМВ).

4. Разработаны требования к неопределенности измерений содержания холестерина в крови с учетом коэффициентов внутри- и межиндивидуальной биологической вариации аналита.

5. Проведена валидация измерений содержания холестерина анализатором «в месте лечения» на основе применения разработанного стандартного образца.

6. Предложенная референтная система лабораторных исследований апробирована в СЗФО.

Таким образом, совокупность полученных результатов позволяет обеспечивать метрологическую прослеживаемость результатов измерений содержания холестерина в крови, выполняемых в клинико-диагностических лабораториях.

Публикации автора в журналах, рекомендованных ВАК.

1. Эмануэль A.B. Внедрение стандарта ИСО 13485:2003 на отечественном предприятии [Текст] /Эмануэль А. В., Эмануэль В. Л., Зубков Ю. П., Осипова О. Н. // Компетентность. 2009 № 5/66 - С. 24-32.

2. Эмануэль A.B. Практика внедрения систем менеджмента качества [Текст] /Зубков Ю. П., Осипова О. Н. Эмануэль В. JI., Эмануэль A.B. // Компетентность. 2009 № 3/64. - С. 34-40.

3. Эмануэль A.B. Проблемы внедрения систем менеджмента качества в лабораторной медицине [Текст]/Эмануэль A.B., Иванов Г.А.// Клиническая лабораторная диагностика. 2010 №9 - С. 40-41

4. Эмануэль A.B. Методологические аспекты внедрения систем качества в области лабораторной медицины [Текст]/Иванов Г.А., Эмануэль А.В.//Клиническая лабораторная диагностика. 2011№ 5 - С.54-56.

5. Эмануэль A.B. Разработка методов и средств метрологической прослеживаемости клинических лабораторных измерений содержания холестерина [Текст] Стандартные образцы. 2013№2 -С. 15-21.

6. Эмануэль A.B. Методика проведения внутренних аудитов медицинских лабораторий на соответствие требованиям ГОСТ Р ИСО 15189:2009. Учебное пособие [Текст] / A.B. Эмануэль, Г.А. Иванов, Ю.П. Зубков, Л.А. Конопелько, О.Н. Осипова, O.A. Тарасенко. Под ред. проф. Никонова Е.Л., Новикова В.А., Эмануэля В.Л. М.// СПб.- «Издательство СПбГМУ». Тверь: ООО «Издательство Триада», 2011.-83 с.

7. Эмануэль A.B. Применение менеджмента рисков на основе стандарта ИСО 14971: методические подходы. [Текст] / Эмануэль A.B., Иванов Г.А., Гейне Д.В.// Вестник Росздравнадзора. 2013. № 3. - С. 45-59.

Публикации автора в других изданиях.

1. Эмануэль, A.B. Внедрение международных стандартов системы ISO о России - проблемы и перспективы [Текст]/А. В. Эмануэль, О. II. Осипова // Менеджмент качества в сфере здравоохранения и социального развития. - 2008. № 3,- С. 55 - 58.

2. Эмануэль, A.B. Практика внедрения ИСО 13485:2003 и Директив 98/79/ЕС 1VD и 93/42/ЕС MDD. [Текст] / А. В. Эмануэль, О. Н. Осипова // Менеджмент качества в сфере здравоохранения и социального развития. - 2008. № 4. - С. 46 -61.

3. Эмануэль, A.B. Основные требования системы менеджмента качества и особенности их реализации в организациях здравоохранения [Текст]/Эмануэль Ю.В., Хотин А.Л., Эмануэль А.В.//Клинико-лабораторный консилиум-2009.№6(31 }-С.8-12.

4. Эмануэль A.B. Организация работы специалиста по качеству. [Текст] / Тарасенко O.A., Эмануэль В.Л., Эмануэль A.B. // Менеджмент Качества в сфере здравоохранения и социального развития. - 2009 №5. - С. 111 - 117.

5. Эмануэль A.B. Оптимизация работы с организационно-распорядительной документацией [Текст] / Менеджмент Качества в сфере здравоохранения и социального развития.2009№6. - С. 45-49.

6. Эмануэль A.B. Элементы системы менеджмента качества на базе ГОСТ Р ИСО 9001-2008 и ГОСТ Р ИСО 9004-2010. Обзор стандартов. [Текст] / Менеджмент Качества в сфере здравоохранения и социального развития. 2012 № 1 (11). - С. 112122.

7. Эмануэль A.B. Стандарт ИСО 13485-2003 и его применение на отечественных предприятиях по производству медицинских изделий. [Текст] /Сб. материалов девятой Всероссийской научно-практической конференции «Управление качеством», 10-11 марта 20Ю/ГОУ ВПО «МАТИ» - Российский государственный технологический университет имени К.Э.Циолоковского//Зубков Ю.П., Новиков В.А., Конопелько Л.А., Эмануэль A.B. - М.: МАТИ, 2010. - С. 117119.

8. Эмануэль A.B. Метрологическая корректность лабораторной диагностики на различных уровнях оказания медицинской помощи. [Текст] /там же //Зубков Ю.П., Новиков В.А., Конопелько Л.А., Эмануэль A.B. - М.: МАТИ, 2010. - С. 119-121.

9. Эмануэль В.Л. Руководство по качеству системы менеджмента качества медицинской лаборатории. Учебное пособие / Осипова О.Н., Меньшеня В.А., Капитулец H.H., Савичева A.M., Чередниченко Д.В., Эмануэль A.B. (под ред. проф. Эмануэля В.Л. и Домейки) // М. СПб.-Тверь: ООО «Издательство «Триада», 2008. -88 с.

10. Эмануэль A.B. Разработка и внедрение системы менеджмента качества на базе стандартов ИСО в учреждении здравоохранения [Текст] / Эмануэль A.B., Иванов Г.А., Евсееико О.В. // Менеджмент Качества в сфере здравоохранения и социального развития. 2012 № 2 (12).-С. 131-141.

11. Эмануэль A.B. Управление персоналом в учреждениях здравоохранения [Текст] / Эмануэль A.B., Иванов Г.А., Евсеенко О.В., Волков В. Н. // Менеджмент Качества в сфере здравоохранения и социального развития. 2012 № 3 (13). - С. 108-124.

12. Эмануэль A.B. Организация работы специалиста по системе менеджмента качества медицинской лаборатории [Текст] / Эмануэль A.B., Евсеенко О.В. // Справочник заведующего КДЛ. 2012 № 5 - С. 3-9.

13. Эмануэль A.B. Применение системы менеджмента качества в организациях здравоохранения [Текст] / Эмануэль Ю.В., Хотин A.JI., Эмануэль A.B. //Справочник заведующего КДЛ. 20011 № 7 - С. 5-16.

14. Эмануэль A.B. Технология создания руководства по качеству для медицинской лаборатории в соответствии с требованиями ГОСТ Р ИСО 15189 и ГОСТ Р ИСО 9001 [Текст]/Справочник зав. КДЛ 2011№ 12-С.З-15.

15. Эмануэль A.B. Методические рекомендации по составлению стандартных операционных процедур [Текст] / Эмануэль А. В., Евсеенко О. В., Иванов Г. А.//Справочникзаведующего КДЛ 2012 №7-С. 10-17.

16. Эмануэль A.B. Роль медицинской лаборатории в учреждении здравоохранения. Современные правила организации взаимодействия лаборатории и клиницистов. [Текст] /Эмануэль A.B., Иванов Г.А., Эмануэль В.Л.//Менеджмент качества в сфере здравоохранения и социального развития. 2012 № 4 (14). - С.80-87.

17. Эмануэль A.B. Практика разработки и внедрения систем менеджмента качества в медицинских лабораториях. ГОСТ Р ИСО 15189-2009 «Лаборатории медицинские. Частные требования к качеству и компетентности». [Текст] /Эмануэль A.B., Иванов Г.А., Эмануэль В.Л. // Лабораторная служба. 2012 №2 том 1 -С.9-19.

18. Эмануэль A.B. Организация системы менеджмента качества в лабораторной медицине. [Текст] / Эмануэль A.B., Тарасенко O.A., Осипова О.Н. // Лаборатория 4 Медицинский алфавит. 2009, №17.- С. 21-24.

19. Эмануэль A.B. Организация системы менеджмента качества в лабораторной медицине. [Текст] / Тарасенко O.A., Осипова О.Н., Эмануэль A.B.// Лаборатория. Журнал для врачей. М.-2009. № 4.- С.12-15.

В работах, выполненных в соавторстве, личное участие принадлежит каждому участнику в равной мере.

Тиражирование и брошюровка выполнены в Центре "Университетские Телекоммуникации". Санкт-Петербург, Саблинская ул., 14 Тел. (812) 233-46-69. Лицензия ПДЛ № 69-182 от 26.11.96 Тираж 100 экз.

Федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии

им. Д.И. Менделеева»

0^201 451571 На правах рукописи

ЭМАНУЭЛЬ Артем Владимирович

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ И СРЕДСТВ МЕТРОЛОГИЧЕСКОЙ ПРОСЛЕЖИВАЕМОСТИ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ СОДЕРЖАНИЯ ХОЛЕСТЕРИНА В КРОВИ

05.11.15 - Метрология и метрологическое обеспечение

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Конопелько Леонид Алексеевич

Санкт-Петербург - 2013

г

г

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.............................................................................. 4

ВВЕДЕНИЕ ....................................................................................................... 6

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ..................................................................... 17

1.1. Метрологические основы лабораторного анализа .................. 17

1.2. Современное состояние международной системы

единства измерений в лабораторной диагностике ................. 23

1.3. Проблемы нормативно-правового регулирования

в части средств измерений медицинского назначения .......... 33

1.4. Система менеджмента качества

в лабораторной медицине ......................................................... 37

1.5. Вектор развития системы метрологического обеспечения средств измерений

в лабораторной медицине ......................................................... 52

Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ............................................................. 59

Глава 3. РАЗРАБОТКА СТАНДАРНОГО ОБРАЗЦА МОЛЯРНОЙ

КОНЦЕНТРАЦИИ ХОЛЕСТЕРИНА............................................... 69

3.1. Расчет биологически обоснованных норм аналитической точности измерения содержания холестерина в крови........... 69

3.2. Обоснование выбора опорного образца

содержания холестерина............................................................. 72

3.3. Технические характеристики СО, требования к безопасности, требования к квалификации персонала ................................... 77

3.4. Исследование аналитических характеристик

СО молярной концентрации холестерина в крови................... 79

Глава 4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПОВЕРКИ ПОРТАТИВНОГО

АНАЛИЗАТОРА «СагсНоОгек» ........................................................ 89

4.1. Анализ технологического принципа работы

анализатора «СагёюСЬек».......................................................... 89

4.2. Обеспечение прослеживаемости при исследовании содержания уровня холестерина в крови с использованием портативного анализатора «СагёюСЬек» ................................. 95

Глава 5. СИСТЕМА МЕНЕДЖМЕНТА КАЧЕСТВА

В ЛАБОРАТОРНОЙ МЕДИЦИНЕ ................................................ 103

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.................................................................................................. 117

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ................................................................................. 120

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЦ

вниим

ЕС

ИСО (ISO) ЛПУ

МБМВ (BIPM)

мви

МЗ РФ

мозм

МСЧПФ

мсчпх

мэк смк

СПбГМУ

им.акад.И.П.Павлова СПбГПУ

СО

CLSI

GHTF

Всероссийский выставочный центр Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д.И.Менделеева Европейский Союз

Международная организация по стандартизации лечебно-профилактическое учреждение Международное бюро мер и весов методика выполнения измерений Министерство здравоохранения Российской Федерации

Международная организация законодательной метрологии

Международный Союз по Чистой и Прикладной Физике Международный Союз по Чистой и Прикладной Химии

Международная Электротехническая Комиссия система менеджмента качества Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И.П.Павлова Санкт-Петербургский государственный политехнический университет стандартный образец

институт клинических лабораторных стандартов Global Harmonization Task Force - Специальная группа по глобальной гармонизации

IVD - Directive 98/79/EC

JCTLM

MDD - Directive 93/42/EC

Директива 98/79/EC Медицинские средства и оборудование для лабораторной диагностики in vitro

Объединенный комитет по прослеживаемости в лабораторной медицине

Директива 93/42/ЕС Медицинское оборудование

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы

Среди главных элементов «Концепции развития здравоохранения РФ до 2020 года» отмечена безусловная направленность на обеспечение качества медицинской помощи [28, 87].

Клиническая лабораторная диагностика является неотъемлемым разделом медицины, обеспечивающим адекватный уровень диагностического и лечебного процесса, путем предоставления объективных критериев состояния организма человека в объеме до 70-80% общей диагностической информации [49, 126].

В Санкт-Петербурге при реализации «Концепции реформирования службы клинической лабораторной диагностики в учреждениях здравоохранения Санкт-Петербурга на период 2003-2010 гг. [107] отмечены серьезные проблемы в системе организации работы медицинских лабораторий, как то: кадровые, проблемы оснащения, централизации и стандартизации.

Важнейшим аспектом, акцентированным в «Концепции...» является контроль качества всех этапов работ медицинской лаборатории.

Соответствие результатов количественных лабораторных измерений аналитов в биологической пробе истинному уровню содержания аналитов в организме пациентов зависит, прежде всего, от аналитической надежности «in vitro» исследований.

Таким образом, аналитическая надежность исследований становится основной характеристикой качества диагностики, на основании которой производится принятие клинических решений [48].

Принципиальная особенность аналитических измерений, используемых в клинической лабораторной диагностике, заключается в том, что биомате-

риалы представляют собой сложные системы, содержащие наряду с определяющим диагностический процесс компонентом («аналит»), также «конкоми-танты» и «растворители», которые составляют «матрицу» пробы [58].

Кроме того, при химических исследованиях, к которым относится большая часть клинических лабораторных исследований имеются технические средства, непосредственно осуществляющие измерения того или иного физического свойства пробы, содержащей образец биологического материала, как правило, специально модифицированного различными компонентами химических реакций - реагентами [73].

Физическими свойствами анализируемой пробы могут быть фотометрические, флюоресцентные, люминисцентные, гравиметрические, электрохимические и т.д. [29].

Однако такая аналитическая система по верификации конкретного аналита основана на сравнении физических свойств конкретной биологической пробы, с аналогичными характеристиками специальной пробы, максимально приближенной по своим свойствам к исследуемой, прежде всего, по составу матрицы, но с заведомо известным содержанием искомого аналита [73].

Такой образец сравнения, «калибратор» аналитической системы, представляет собой «стандартный образец» и является носителем единицы измерения, обеспечивающим прослеживаемость измерений в лабораторной медицине.

При реализации системы обеспечения прослеживаемости измерений ключевым вопросом является клинические требования к точности измерений. Именно точность измерений, в конечном счете, опираясь на значения содержания определенных аналитов в составе биоматериалов, обеспечивает достоверность разграничения состояния здоровья и патологии [30, 136,140].

В международном сообществе сложилась целостная система управления качеством, в том числё деятельности медицинских лабораторий. Международным бюро мер и весов (МБМВ), Международной организацией законодательной метрологии (МОЗМ), Международной организацией по стандартизации (ИСО) была разработана Декларация по метрологической прослеживаемости, согласно которой «непротиворечивость и сопоставимость результатов измерений является необходимым условием ... обеспечения повсеместного принятия результатов » [130, 131, 139, 145, 148].

Но это условие выполнимо только в тех случаях, когда результаты измерений прослеживаемы к признанным на международном уровне опорным точкам для сравнения (Directive 98/79/ЕС) [147].

В аналитической части лабораторной диагностики наиболее актуальной является проблема гармонизации результатов лабораторных исследований [59,98].

Процесс гармонизации лабораторных исследований может осуществляться с помощью различных методологических подходов межлабораторного сравнения [130, 135].

Применение эталонов, стандартных референтных материалов для проведения процедур оценки качества лабораторного анализа является необходимым для стандартизации и в отечественной лабораторной медицине [57].

Обеспечение метрологической корректности результатов лабораторных исследований - это комплексная задача, которая требует комплексного межведомственного решения.

Отсутствие единой модели решения проблемы не обеспечивает права потребителей на качество медицинской помощи и создает риски в медико-экономическом аспекте деятельности учреждений здравоохранения [76].

Таким образом, наиболее результативным направлением обеспечения аналитического качества в отечественной лабораторной службе, является метрологическая аттестация методик выполнения измерений, чему мешает

практически полное отсутствие эталонной базы, калибраторов с установленными с высокой точностью значениями [109].

В отечественной лабораторной службе пока нет опыта обеспечения качества лабораторной диагностики, основанного на применении международных принципов, сформулированных в модели непрерывного улучшения или всеобщего управления качеством (TQM) [130] в формате документированной системы менеджмента, формально существующего в Российской системе стандартизации как ГОСТ Р ИСО 9001-2008, а также в серии специализированных стандартов по лабораторной медицине, получивших легитимный статус в России [51].

Медико-экономическая эффективность внедрения современных принципов менеджмента качества и метрологической корректности измерений в области лабораторной медицины обуславливает актуальность проблемы по созданию межведомственной референтной системы обеспечения прослеживаемости измерений в клинико-диагностических лабораториях с включением ее в международную систему сличений.

Цель исследования

Разработка комплексного подхода к обеспечению метрологической прослеживаемости результатов лабораторных исследований на примере измерения уровня холестерина в крови.

Основные задачи, которые необходимо решить для достижения указанной цели, включают в себя следующие:

- формулировка технических, организационных и организационно-технических основ модели референтной системы обеспечения достоверности количественных измерений в области лабораторной диагностики на примере концентрации холестерина в крови;

- разработка стандартного образца концентрации холестерина в крови и методики поверки портативного биохимического анализатора оценки уровня холестерина в крови «в месте лечения» на основе этого СО;

- апробация методики внутренних аудитов медицинских лабораторий на соответствие требованиям ГОСТ Р ИСО 15189-2009 и других гармонизированных стандартов системы;

разработка обучающих программ по менеджменту качества лабораторных исследований на основе ГОСТ Р ИСО 9001-2008 и ГОСТ Р ИСО 15189-2009.

Предмет исследования

Предметом исследования является организационно-технологическое, информационное и методическое обеспечение прослеживаемости измерений и менеджмента качества в клинико-диагностических лабораториях медицинских учреждений.

Объект исследования

Объектом исследования является фотометрический метод определения уровня холестерина в крови и качество диагностики по комплексным критериям внутрилабораторного контроля и внешней оценки качества лабораторных исследований.

Методы исследований

Для решения поставленных задач использовались хромато-масс-спектрометрический метод с изотопным разведением и фотометрические методы, реализованные в сертифицированных средствах измерения, статистические методы оценки степени достоверности результатов, а также метод социологического опроса участников всех звеньев информационного

обеспечения диагностического процесса результатами физико-химических измерений.

Новые научные результаты

1. Разработана комплексная модель обеспечения метрологической прослеживаемости результатов лабораторных исследований в медицинской лаборатории на примере определения содержания холестерина в крови на основе отечественных технологий.

2. Предложен математический аппарат для решения технологических задач по разработке СО содержания холестерина в крови и обеспечения прослеживаемости измерений на различных этапах медицинской помощи.

3. Впервые проведена валидация измерений содержания холестерина анализатором прикроватной диагностики («анализ «в месте лечения») на основе применения СО содержания холестерина в крови.

4. Разработаны принципы системы управления факторами, влияющими на неопределенность измерений и обеспечения требуемого качества измерений на всех этапах работы лаборатории на основе стандартов ГОСТ Р ИСО.

5. Апробирована модель референтной системы лабораторных исследований в Северо-Западном Федеральном округе с учетом рекомендаций рабочих групп 1СТЬМ и анализа Европейского опыта.

Практическая ценность работы

Разработан, исследован и внедрен в метрологическую практику новый Государственный стандартный образец содержания холестерина в крови (ГСО 9913-2011). Применение этого стандартного образца обеспечило высокое качество ключевых сличений, проведенных в 2012-2013 гг., в том числе при участии автора: международные ключевые сличения ССС)М-К6.2-«Определение общего холестерина» (проводимые под эгидой Консуль-

тативного комитета по количеству вещества Международного Бюро Мер и Весов».

Результаты проведенных теоретических и экспериментальных исследований были использованы в разработке проекта государственной поверочной схемы для средств измерений содержания холестерина в крови.

Продемонстрирована возможность обеспечения метрологической прослеживаемости лабораторных исследований при реализации модели гармонизации на примере определения уровня холестерина в крови.

Разработана система валидации аналитических систем в клинико-диагностических лабораториях на основе отечественного СО с оценкой неопределенности измерений для обеспечения достоверности клинической информативности исследований.

Разработана и апробирована программа адаптации международных стандартов ISO и механизм внедрения требований ГОСТ Р ИСО в сфере лабораторной медицины для учреждений здравоохранения и производителей изделий медицинского назначения для диагностики ин-витро.

Предложена система внутренних аудитов деятельности медицинских лабораторий на соответствие требованиям ГОСТ Р ИСО 9001-2008 и ГОСТ Р ИСО 15189-2009 для снижения рисков нарушений метрологической корректности лабораторной диагностики.

Практическая ценность и новизна работы, подтверждается тем, что на основе выполненных во ВНИИМ исследований по созданию ГСО, получена Золотая медаль ВВЦ (май 2013 г.).

Основные положения, выносимые на защиту

1. Разработанная комплексная модель обеспечения метрологической прослеживаемости результатов лабораторных исследований молярной концентрации холестерина соответствует клиническим требованиям неопределенности измерений содержания холестерина в крови.

2. Принципы обеспечения требуемой неопределенности измерений концентрации холестерина в крови в клинико-диагностических лабораториях основаны на предельно допускаемых значениях смещения и общей аналитической вариации, рассчитанных из коэффициентов внутри- и межиндивидуальной биологической вариации аналита.

3. Комплекс научных, теоретических и экспериментальных результатов по разработке СО содержания холестерина решает задачу оценки точности результатов измерений, выполняемых в клинико-диагностических лабораториях на различных этапах оказания медицинской помощи (стационарная и амбулаторно-поликлиническая) и диспансеризации населения (Центры здоровья).

4. Обеспечение единства измерений при исследованиях в медицинских лабораториях выполнимо при сочетании применения продукции, выпускаемой в соответствии с требованиями ГОСТ Р ИСО 13485-2007 и деятельности лаборатории в соответствии с требованиями ГОСТ Р ИСО 15189-2009.

Внедрение результатов работы

Материалы диссертационного исследования использованы при создании «Стандартного образца молярной концентрации холестерина в крови (ГСО 9913-2011), методики поверки анализатора "СагсНоСЬеск", учебного пособия «Управление качеством деятельности медицинских лабораторий: проведение внутренних аудитов», рекомендованного УМО по медицинскому и фармацевтическому образованию ВУЗов России в качестве учебного пособия для системы послевузовского профессионального образования врачей и «Методических указаний по обеспечению клинической безопасности получения и применения лабораторной информации», разработанных в составе рабочей группы по развитию и внедрению системы �