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Giuseppe Castaldo » 3.Variabilità analitica


Variabilità analitica

Se uno stesso campione biologico viene analizzato ripetutamente (nello stesso laboratorio o in laboratori differenti) anche utilizzando lo stesso metodo di analisi e gli stessi strumenti, non si ottengono gli stessi valori.

La variabilità analitica è uno dei fattori responsabili delle differenze che si osservano tra i valori analitici ripetuti e dipende dal metodo analitico utilizzato. Qualunque metodo di misura, basato su qualunque principio, mostra una variabilità. La variabilità analitica è legata a due componenti: l’ACCURATEZZA (o INACCURATEZZA) e la PRECISIONE del metodo di misura .

ACCURATEZZA: E’ il grado di concordanza tra la stima ed il valore vero della grandezza. Il termine accuratezza si riferisce alla affidabilità di una metodica, quindi riflette l’abilità di un metodo a riprodurre i valori dei campioni di riferimento a concentrazione nota.

INACCURATEZZA: rappresenta lo scostamento tra la stima ed il valore vero. L’inaccuratezza è la discordanza tra la media dei valori ottenuti misurando un campione a concentrazione nota per un analita ed il valore vero dello stesso, ottenuto mediante metodi “Gold standard”. E’ dovuta all’errore sistematico (errore ripetuto). Per effetto dell’errore sistematico tutti i valori sono uniformemente più alti o più bassi del valore vero.

Dalla variabilità totale alla variabilità analitica.

Dalla variabilità totale alla variabilità analitica.


Precisione e imprecisione

La precisione è il grado di concordanza tra misure replicate effettuate sul medesimo campione.

SE IL METODO E’ PRECISO, la variazione dei valori segue una distribuzione gaussiana:

  • Il 68% delle osservazioni cade tra la MEDIA e ± 1DS
  • Il 95 % delle osservazioni cade tra la MEDIA e ± 2DS

L’imprecisione è dovuta all’errore casuale (inevitabile, involontario, di piccola entità).

Per effetto dell’errore casuale, i valori analitici replicati risultano occasionalmente superiori o inferiori al valore vero. La precisione si misura in termini di deviazione standard o di coefficiente di variazione.

Deviazione standard (DS) o di coefficiente di variazione:

La DS viene generalmente espressa in CV%

E’ la variazione rispetto alla media, ossia di quanto si discostano dalla media i valori riscontrati nelle ripetute misurazioni dello stesso campione.

CV%= DS/media X 100

Esempio di una distribuzione gaussiana dei valori.

Esempio di una distribuzione gaussiana dei valori.


Precisione ed accuratezza

PRECISIONE ED ACCURATEZZA SONO TRA LORO INDIPENDENTI.

Infatti, come è mostrato nella figura:

  • Un risultato inaccurato può essere molto preciso, cioè andando a ripetere più volte una determinazione sullo stesso campione con lo stesso metodo, otteniamo risultati sempre vicini tra loro, ma tutti lontani dal valore atteso.
  • Un risultato impreciso può essere molto accurato, cioè otteniamo sempre risultati vicini a quello atteso, ma abbastanza diversi tra loro.

Per la maggior parte dei parametri di laboratorio il CV è inferiore all’1%.

Ovviamente l’accuratezza e la precisione di un metodo variano al variare della concentrazione dell’analita. Se la concentrazione è troppo bassa oppure troppo alta, il metodo di misura avrà maggiori difficoltà a fornire risultati accurati e precisi.

Il controllo dell’imprecisione e dell’inaccuratezza del metodo deve quindi essere eseguito a diversi livelli di concentrazione.

1) Impreciso e inaccurato
2) Preciso ma inaccurato
3) Impreciso ma accurato
4) Preciso e accurato

1) Impreciso e inaccurato 2) Preciso ma inaccurato 3) Impreciso ma accurato 4) Preciso e accurato


Controllo di qualità

Allo scopo di tenere sotto controllo l’efficienza dei metodi di misura, ed in particolare la precisione e l’accuratezza, si utilizzano i sistemi di controllo di qualità. Nei sistemi “esterni” o “extralaboratorio”, il laboratorio riceve, periodicamente, campioni di controllo a concetrazione ignota e li analizza insieme ai campioni da paziente.

Nei sistemi di controllo “interni” o “intralaboratorio” si utilizzano invece campioni di controllo a concentrazione nota, che vengono analizzati insieme ai campioni da paziente. In genere, il controllo interno è effettuato per ogni serie analitica, ed è buona norma usare campioni che hanno concentrazioni diverse, in tutto il range di valori che si possono ottenere da un paziente.

I risultati ottenuti dai campioni di controllo interno, vengono periodicamente inseriti in una carta di controllo, tipo quella riportata nelle figure. La figura in alto indica un metodo “controllato”; come si vede i valori ottenuti nei vari giorni oscillano intorno alla media (a causa della variabilità analitica), ma l’oscillazione è limitata (entro 1 DS), ed avviene in modo random al di sopra e al di sotto della media.

Esempio di metodo “controllato”.

Esempio di metodo “controllato”.


Controllo di qualità (segue)

Invece, nella figura sono mostrati alcuni esempi di metodo fuori controllo.

Nel pannello A è mostrato un caso in cui i risultati del controllo nei diversi giorni forniscono risultati sempre più alti; nel pannello C è riportato un esempio della situazione opposta. Ciò indica che è insorto un errore sistematico che determina un risultato anomalo. Per esempio, una pipetta che gradualmente si sta starando, e quindi fornisce risultati sempre più alti o sempre più bassi perché la quantità di campione o di reagente inserito nella provetta di reazione è sempre maggiore o sempre minore.

Il pannello B mostra un esempio di risultati precisi (sempre vicini tra loro) ma poco accurati, perché si collocano sempre dallo stesso lato della media. Ciò potrebbe dipendere da un errore sistematico in cui, per esempio, lo strumento di misura è tarato male.

Il pannello D, infine, mostra che in una delle determinazioni il risultato è fuori 1 DS; probabilmente in quella seduta analitica è insorto una anomalia non sistematica ma limitata a quella seduta.

Come si vede, quindi, l’esecuzione del controllo di qualità può orientare molto bene il personale del laboratorio alla manutenzione delle strumentazioni e a mantenere l’efficienza delle procedure analitiche.

Esempi di metodo “fuori controllo”.

Esempi di metodo “fuori controllo”.


Caratteristiche dei metodi analitici

I METODI ANALITICI i distinguono in base al loro grado di accuratezza in:

  • METODO DEFINITIVO: Risultato “definitivo”. Migliore approssimazione al valore “vero”.
    • Es: Spettrometria di massa
  • METODO DI RIFERIMENTO: Metodo con inaccuratezza trascurabile.
    • Es: Spettroscopia di assorbimento
  • METODO AD ERRORE NOTO: In cui l’entità dell’errore è stabilita (mediante comparazione con un metodo di riferimento).

I metodi di riferimento e quelli definitivi sono indaginosi, costosi e difficilmente applicabili alla routine; essi vengono utilizzati per fissare i valori di un determinato numero di campioni che vengono utilizzati come standard oppure come campioni da usare nei programmi di controllo di qualità.

La maggior parte dei metodi usati in laboratorio sono quindi i metodi ad errore noto, che consentono di ottenere risultati ben utilizzabili nella gestione clinica dei pazienti, purché si adottino le strategie corrette di controllo di qualità.

Altre caratteristiche dei metodi analitici

Altri parametri importanti del metodo di misura sono la “sensibilità analitica” e la “linearità”.

Sensibilità analitica o limite della capacità analitica: minima concentrazione di analita che il metodo permette di distinguere dal bianco.

Il metodo deve essere molto sensibile quando:

  • Si misurano analiti presenti in piccolissime concentrazioni (nanomoli, picomoli), e ciò riguarda soprattutto analisi di ormoni o farmaci;
  • Piccole variazioni delle concentrazioni di analita sono significative da un punto di vista clinico, ad esempio determinazioni degli elettroliti, oppure determinazioni collegate all’equilibrio acido-base.

La linearità è l’ambito di concentrazioni o di attività in cui il valore finale prodotto da un sistema è proporzionale alla quantità da misurare, entro una certa tollerabilità. La linearità è importante quando si misurano analiti i cui valori possono (in alcune condizioni patologiche) oscillare in un range molto ampio, e raggiungere concentrazioni molto elevate rispetto ai valori di riferimento. Per esempio gli enzimi sierici come le transaminasi possono raggiungere valori anche 100 volte più elevati rispetto ai valori di riferimento. Quindi, è necessario che il metodo analitico sia in grado di misurare in modo accurato e preciso anche grandi concentrazioni della sostanza. Quando i valori ottenuti sono superiori al limite di linearità del metodo, occorre diluire il campione e poi ripetere la misura, riportando il valore all’interno del range di linearità del metodo.

Specificità analitica

La specificità analitica è la capacità di un metodo di determinare solamente il costituente che si intende misurare senza risentire di interferenze.

INTERFERENZA: situazione in cui componenti differenti, pur non generando di per sè un segnale, amplificano o deprimono il segnale generato nel metodo dal componente oggetto della misura.

ASPECIFICITA’ ed INTERFERENZA costituiscono gli effetti da matrice.

La MATRICE è costituita da tutto quanto, nel campione, circonda il componente o la grandezza oggetto della misura (ad es. glucosio sierico: matrice acqua, proteine, componenti organici, ecc.).

Diversi farmaci, ed alcuni alimenti possono causare interferenze nelle misurazioni analitiche in biochimica clinica, e per ogni metodo di laboratorio sono note le sostanze (anche farmacologiche) che provocano interferenza. Proprio per questo motivo è importante che il laboratorio sia informato dell’eventuale assunzione di farmaci da parte del paziente (vedasi lezione sul prelievo di campione biologico).

I materiali di supporto della lezione

Gaw. A. Biochimica Clinica, Milano, Elsevier Masson, 2007

L. Spandrio, Biochimica Clinica, Sorbona, 2000

L. Sacchetti, Medicina di laboratorio e diagnostica genetica, Sorbona, 2007

G. Federici, Medicina di laboratorio, Milano, Mc Graw Hill, 2008

Zatti, Medicina di laboratorio, Napoli, Idelson-Gnocchi, 2006

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