invitro | 반복측정(Bottom-up, 상향식 평가) 및 내부정도관리 (Top-down, 하향식 평가)를 통한 AFP 측정 불확도 추정

서울대학교병원 핵의학과

윤태석, 신선영, 박희원, 노경운, 김진의

Estimation of the Measurement Uncertainty AFP through Repeated Measurements (Bottom-up approach) and Internal Quality Control (Top-down approach)

Tae Seok Youn, Sun Young Shin, Hee Won Park, Gyeong Woon Noh and Jin Eui Kim

Department of Nuclear Medicine, Seoul National University Hospital, Seoul, Korea

Purpose

Measurement uncertainty is a non-negative parameter characterizing the dispersion of the quantity values being attributed to a measurement, based on the information used. measurements uncertainty are required when expressed as a value of a number of test results, if the results reported were based on the value of the number. (ISO15189). Also, it is defined a procedure for estimating the measurement uncertainty, testing laboratory, and shall apply (ISO/IEC 17052).

Materials and Methods

We estimated measurement uncertainty of AFP tumor marker tests are carried out in a radioimmunoassay. It was estimated uncertainty of each measurement through repeated measurements method (bottom-up approach) and internal quaily control (top-down approach).

Results

To estimate the measurement uncertainty using the repeated measurements (bottom-up approach), We was using the cpm of the measured values and concentration value. On the other hand, the method for estimating the measurement uncertainty by the method of top-down, was calculated by using the internal quality control data. The value of the measurement uncertainty was estimated by repeated measurements is 27.29ng/mL ± 1.07 ng/mL and the value through the internal quality control was 29.7ng/mL ± (4.57ng/mL~7.60ng/mL).

Conclusion

Values in variables (sample dispensing and gamma counter resolution) that do not take into account an estimate of the measurement uncertainty through repeated measurement is not reflected. Thus, the estimated value came out low. On the other hand, Internal quality control estimated values have been presumed to reflect higher value due to systematic errors, coefficient of variation.

Key Words

measurement uncertainty, repeated measurements method (bottom-up approach), internal quality control (top-down approach), radioimmunoassay

서 론

우리가 검사실내에서 환자 혈청(혈장)을 통해 측정하고자 하는 물질의 측정결과에서도 존재하는 의심이 있다는 것에서 부터 측정불확도의 개념은 시작된다. 오차와 구별되는 불확도 개념을 통해 현재 측정량에 대해 존재하는 의심의 정도를 표현함으로써 보다 더 신뢰 있는 측정량을 계산할 필요가 있다. 이러한 개념인 측정불확도(measurement uncertainty)는 사용된 정보를 기초로 하여 측정량에 대한 측정값의 산포 분산 특성을 나타내는 음이 아닌 파라미터이다. 또한 측정불확도는 시험결과가 수 값으로 나타내는 경우나 보고된 결과가 수 값을 기초로 한 경우 요구된다. 즉 측정된 양의 값을 보고하기 위하여 사용된 검사단계에서 각 측정절차의 측정불확도는 표현되어져야 한다(ISO 15189). 또한 시험기관은 측정불확도를 추정하는 절차를 보유, 적용하여야 한다고 규정되어 있다(ISO/IEC 17052). 이런 전제들로 인해 메디컬 분야에서도 측정불확도의 개념이 추가될 필요가 있다. 따라서 이번에 서울대병원 핵의학과에서 시행되고 있는 검사결과에 대한 측정불확도를 추정함으로써 현실적으로 가능한 측정불확도 계산 방법을 마련해보고자한다.

방 법

1. 측정방법

서울대병원 핵의학과에서 시행되고 있는 종양표지자 검사인 AFP에 대한 측정불확도를 추정하였다. 상향식 방법은 측정결과에 영향을 줄 수 있는 모든 항들을 포함한 수학적 모델을 통해 구해진다. 그러나 이번에 상향식 방법에 의한 측정불확도 추정에는 측정값에 직접 영향을 주는 두 개의 농도값과 각각의 방사선 측정 값을 사용하였다. 우선 측정값을 구하기 위해 비례식으로 사용된 두 개의 농도 (y1, y2)와 그 농도값의 cpm (S1, S2) 그리고 측정값의 cpm (x)에 대한 불확도 요인을 계산하여 추정값에 반영하였다. 계산은 A형 평가 방법을 이용하여 10회 측정하였다. 그 밖의 검사과정에 발생할 수 있는 불확도 요인(예를 들어, 검사분주과정, 검사 측정과정등)에 대해서는 계산하여 반영되지 못하였다. 또한 측정값을 구하기 위해 사용된 두 개의 농도는 제조사의 불확도를 제공하지 않아 임의로 계산되었다. 반면 하향식방법에 의한 측정불확도 추정방법은 내부정도 관리 데이터를 이용하여 비교적 단순화하여 계산하였다. 한 달간의 AFP 내부정도 관리 데이터를 통해 일간, 주간, 월간 각 변이계수를 통해 표준불확도를 계산하고 그에 따라 합성표준불확도와 확장불확도를 계산하여 측정불확도 값을 추정하였다. 또한 인정표준물질 반복측정을 통한 계통오차 보정값도 반영 해보았다.

2. 측정불확도 추정절차

Fig. 1. Estimation procedure of the measurement uncertainty.1)2)4)

3. 반복측정을 통한 측정불확도 추정(Bottom-up approach, 상향식 방법)

① 측정의 수학적 함수식

 

 

 

② 표준불확도 계산

 

 

③ 감도계수

 

 

⑥ 합성불확도 계산

 

 

⑦ 유효자유도

 

 

⑧ 확장불확도

U = u * k

4. 내부정도관리를 이용한 측정불확도 추정 (Top-down approach, 하향식 방법)

2012년 2월 한 달간 시행한 AFP 검사 내부정도관리(low value : control 1, medium value : control 2, high value : control3)를 통해 측정불확도를 추정하였다. 1일 5회 측정되는 AFP 내부정도관리 물질을 통해 일간, 주간, 월간 표준불확도를 계산하였다. 이를 통해 합성표준불확도를 추정하였고 그 과정에서 AFP 인정표준물질(CRM)을 통한 게통오차 보정을 시도하였다. 그 결과를 가지고 확장불확도를 계산하여 내부정도관리를 통한 측정불확도 값을 추정하였다.

결 과

1. 반복측정을 통한 측정불확도 추정(Bottom-up approach, 상향식 방법)

① 반복측정 추정값(A형평가)

Table 1. Estimated uncertainty of each measurement through repeated measurements method (bottom-up approach)

양	추정값	표준 불확도	감도계수	기여도	자유도	합성표준불확도(uc)
s1	1738 cpm	15.0	-0.0044	11.4%	9	0.47mg/mL (1.73%)
s2	6901 cpm	38.4	0.0029	19.8%	9
y1	12.4 ng/mL	0.0124	-0.6018	0.0%	∞
y2	49.8 ng/mL	0.0498	0.3982	0.1%	∞
x	3794 cpm	62.6	0.0072	68.7%	9

② 확장불확도

U = uc * k

유효자유도 10.7 k=2.28

Y = y±U = 27.29 ng/mL ± 1.07 ng/mL

cf> Y = y±U = 27.29 ng/mL ± 0.94 ng/mL (k=2)

2. 내부정도관리를 이용한 측정불확도 추정 (Top- down approach, 하향식 방법)

Table 2. Estimated uncertainty of each measurement through repeated measurements method (Top-down approach)

일시		Control 1	Control 2	Control 3
일간	Mean	10.7	94.4	231.6
	SD	0.92	7.58	24.21
	%CV	8.5	8.0	10.4
주간	Mean	10.9	97.0	238.0
	SD	0.61	7.36	20.07
	%CV	5.5	7.5	8.4
월간	Mean	10.8	93.6	231.5
	SD	0.61	6.53	16.49
	%CV	5.6	6.9	7.1
표준불확도		Control l	Control 2	Control 3
일간		8.5%	8.0%	10.4%
주간		5.5%	7.5%	8.4%
월간		5.6%	6.7%	7.1%
인정표준물질		2.2%	2.2%	2.2%
합성표준불확도		Control 1	Control 2	Control 3
일간		10.7%	10.2%	12.6%
주간		7.7%	9.7%	10.6%
월간		7.8%	8.9%	9.3%
확장표준불확도(k=2)		Control 1	Control 2	Control 3
일간		21.4%	20.4%	25.6%
주간		15.4%	19.4%	21.2%
월간		15.6%	17.8%	18.6%

* 인정표준물질 25ng/mL 10회 측정 - 표준편차 0.56 → 농도 백분율 2.24%

Table 3. The value of the measurement uncertainty

측정값		29.7ng/mL
	Control 1	Control 2	Control 3
일간	29.7±6.35 ng/mL	29.7±6.05 ng/mL	29.7±7.60 ng/mL
주간	29.7±4.57 ng/mL	29.7±5.76 ng/mL	29.7±6.29 ng/mL
월간	29.7±4.63 ng/mL	29.7±5.28 ng/mL	29.7±5.52 ng/mL

결 론

반복측정 및 내부정도관리를 통한 측정불확도 추정값은 동일한 검사임에도 다소 큰 차이를 나타냈다(반복측정 1.07 ng/mL, 내부정도관리 방법 4.57 ng/mL∼7.60 ng/mL). 우선 반복측정에 의한 측정불확도 추정값은 고려되지 않은 변수(감마카운터 분해능, 검체분주 등)들에 의한 값이 반영되지 않아 사실상 없는 것으로 판단하여 계산되어지지 않았다. 이로 인해 추정값이 낮게 나온 것으로 추측해 볼 수 있다. 반면 내부정도관리에 의한 측정불확도 추정값은 인정표준물질에 의한 계통오차 반영값으로 추정값이 더 높게 계산되어졌다. 또한 높은 변이계수도 추정값에 영향을 주었다. 현재 메디컬 분야(핵의학과)에서 측정불확도 개념과 알아가고 그것을 시험기관에 보유하고 적용해 가는 초기단계라고 생각된다. 따라서 이번 반복측정 및 내부정도관리를 이용한 측정불확도 추정값은 수치의 문제보다 제출된 논문을 통해 이론적 오류를 찾아내고 보완해가는 관점에서 활용되고 이후 개선 되야 한다. 반복측정에 의한 측정불확도 추정에서 그 밖의 불확도 요인들에 찾아내고 반영할 수 있는 방안에 대한 고민이 필요하다. 특히 현재 협회차원에서 시행되고 있는 외부정도관리 데이터를 활용하는 방안에 대해서는 많은 고민이 필요하며 또한 내부정도관리에 의한 측정불확도는 제출된 내용을 포함하여 적절한 활용방안에 대한 구체적 검토가 필요하겠다.

REFERENCES

1. 측정불확도 표현 지침, 한국표준과학 연구원 2010.

2. 통계학 이론, 측정불확도 이론_메디컬시험분야, 측정불확도 사례발표 핵의학. 한국건설생활환경시험연구원.

3. HANDBOOK FOR CALCULATION OF MEASUREMENT UNCERTAINTY IN ENVIRONMENTAL LABORATORIES (Nordtest_Report_TR537).

4. Quantifying Uncertainty in Analytical Measurement 2012 (EURACHEM CITAC Guide CG 4).

5. Measurement uncertainty revisited : Alternative approaches to uncertainty evaluation. (Eurolab_Technical_report_No1_2007)