Clinical Chemistry Lab - 02 Quality Control and Statistics

          CLINICAL CHEMISTRY LABORATORY  QUALITY CONTROL: STATISTICS & QC CHARTS  OUTLINE  •   Statistics  o   Descriptive Statistics  o   Inferential Statistics  •   QC Charts  o   Gaussian Curve  o   Youden/Twin Plot  o   Shewhart Levey-Jennings Chart  o   Westgard Chart  o   Interpretation of QC Result  •   Terminologies      STATISTICS   •   Quality control data are analyzed by statistic and presented through QC Charts  DESCRIPTIVE STATISTICS   •   Used for monitoring test performance and quality control  o   Commonly used in the laboratory  •   Assessment of data dispersion allows laboratorians to assess predictability in a laboratory test or measurement  •   Involves:  o   Measures of center  •   Mean  - average  •   Median   – middle data after the data have  been ranked order  •   Mode   – the most frequently occurring data  o   Measure of dispersion  ▪   Standard deviation  ▪   Coefficient of Variation  ▪   Variance  •   Mean ( x̄)  o   aka Average  o   Measure of central tendency  o   Summation of X (σ x)  o   The only measure of accuracy  o   Formula    o   Sample problem:  What is the mean of the control  values of glucose obtained after 5 consecutive days?         •   Standard Deviation (SD)  o   Measure of dispersion of values from the mean.  o   Measure of distribution range.  o   It helps describe the normal curve.  o   Best measure of random error (indeterminate error)  o   Ideal : 2SD or lower  ▪   Reject when above the ideal  o   Measures precision  ▪   Inversely related to SD  ▪   ↑SD = dispersed values = ↓ precision  ▪   ↓SD = values close to each other = ↑ precision  o   Formula    n-1 = degree offreedom  o   Sample problem:  What is the standard deviation of  the control values of glucose obtained after 5 consecutive days?     •   Coefficient of Variation (CV)  o   Percentile expression of the mean  o   Index or 2nd measure of Precision  o   Ideal: 2 to 4%  o   Formula    o   Sample problem:  What is the coefficient of variation of  the control values of glucose obtained after 5 consecutive days if:    •   Variance (V)  o   aka standard deviation squared  o   Square of dispersion  o   Measure of variability  o   Represents difference between each value and mean  o   Formula: V = (SD) 2   o   Sample problem:  What is the variance of the control  values of glucose obtained after 5 consecutive days if: SD = 2.65      V = (SD) 2        V = (2.65) 2       V = 7.02 

          INFERENTIAL STATISTICS  •   Used to compare means or SD of two groups of data  •   Used to determine significant difference between two groups of data**  •   Commonly used in experimental and quantitative research  •   T-test  o   used to determine whether there is a statistically significant difference between the means of two groups of data  •   F-test  o   used to determine whether there is a statistically significant difference between the SD of two groups of data  QC CHARTS  •   Used to observe control values over time to determine reliability of the analytical method.  •   Utilized to observe and detect analytic error such as inaccuracy and imprecision.  GAUSSIAN CURVE  •   Aka Bell-Shaped Curve, Normal Frequency/Distribution Curve  •   Obtained by plotting the values from multiple analyses of a sample.  •   Bell-shaped curve   – occurs when data elements are  centered around the mean with most elements close to the mean  •   1.0/100% - total area under the curve    •   **  •   Values from -2SD to -3SD & 2SD to 3SD are invalid  CUMULATIVE SUM GRAPH (CUSUM)  •   Calculate the difference between QC results and the target means  •   Common Method: V-mask method  •   Identifies the earliest indication of systematic problem  •   Very sensitive to small, persistent errors.  •   >45  ̊ slope (>2.7 SD) – out-of-control!    YOUDEN/TWIN PLOT  •   Used to compare results obtained on a high and low control serum from different laboratories.  •   Displays results:  o   Y-axis   – mean values of one specimen  o   X-axis   – mean values of another specimen  •   Detects systematic error:  o   Proportional Error   – points fall on the center but on  the 45  ̊ line.  o   Constant Error   – points fall on the center but NOT on  the 45  ̊ line    SHEWHART LEVEY-JENNINGS CHART  •   aka Dot Chart  •   A graphical representation of the acceptable limits of variations in the results on an analytical method.  •   Only control values are plotted in LJ Chart  o   Most widely used QC chart in the clinical laboratory.  •   Best Internal QC chart  o   Detects both random and systematic errors  o   Allows laboratorians to apply multiple rules without computer aid   

          ERRORS OBSERVED IN LJ CHART  •   Trend  o   Gradual loss of reliability in the test system  o   Seen visually in LJ Chart  ▪   at least 6 consecutive increase or decrease in control values  o   Cause:  ▪   Deterioration of reagent  ▪   Deterioration of light source/control materials.    •   Shift  o   Shift in reference range is due to transient instrument differences  o   at least 6 consecutive control values situated on either side of the mean.  ▪   Neither decreasing or increasing  ▪   Do not cross the mean line  o   Cause:  ▪   Improper Calibration of machine  ▪   Change in reagent formulation    •   Outlier  o   Control value is far from the main set of values  o   Highly deviating value (≥3 +/- SD)  o   Caused by random or systematic error in analytical method    WESTGARD CHART  •   aka Multiple Rule Chart  •   States that the use of simple upper and lower control limits are not enough to identify analytical problems  •   Error detection can increase without increasing the false rejection rate.  •   Control rule   – indicates if the analytical process is out-of- control.  WESTGARD CONTROL RULES  •   1 2s   o   One control value exceeds the mean +/- 2SD.  o   Warning Rule (for screening purposes)  ▪   Only rule that do not require repeat    •   1 3s   o   One control value exceeds the mean +/- 3SD.  o   Determines random errors  o   If occurs, repeat quality control    •   2 2s   o   Two consecutive control values exceed the mean +/- 2SD.  o   Determines systematic errors    •   4 1s   o   Four consecutive control values exceed mean +/- 1SD.  o   Determines systematic errors     

          •   R 4s   o   The range or difference between two control values exceed 4SD.  o   Determines random errors  o   Similar to LJ Chart Outlier    •   6 x   o   6 consecutive control values fall on one side of mean.  o   Do not cross the mean line  o   Similar to LJ Chart Shift    •   7 T   o   Seven  control  values  trend  in  the  same  direction (progressively increasing or progressively decreasing).  o   Similar to LJ Chart Trend    •   8 x   o   8 consecutive control values fall on one side of mean.  o   Do not cross the mean line    •   9 x   o   9 consecutive control values fall on one side of mean.  o   Do not cross the mean line    •   10 x   o   10 consecutive control values fall on one side of mean.  o   Do not cross the mean line    •   12 x   o   12 consecutive control values fall on one side of mean.  o   Do not cross the mean line    •   3 1s   o   3 consecutive control values exceed mean +/- 1SD.    •   2 of 3 2s   o   If 2 out of 3 consecutive control values exceed mean +/- 2SD    •   Reject control run if it meets any of westgard rule criteria (except 1 2s )  •   Multirule Shewart  (LJ Chart)  – control chart + control  rules  INTERPRETATION OF QC RESULT  •   +/- 2SD  – acceptable reference limit  •   If control value exceed +/- 2SD  – run new set of control  and repeat specimen testing**  •   If control value is between +/- 2SD and +/-3SD  – sign of  potential problem  •   If control value is outside +/- 3SD  – perform corrective  action  o   If the problem is already identified  – retest new set of  control material  

          •   Continuous QC failures requires more troubleshooting:  o   Preparation of new reagents  o   Recalibration  o   Instrument maintenance and repair  TERMINOLOGIES  •   Delta Check  o   Patient-based quality control technique  o   The difference between two consecutive measurements of the same analytes on the same individual  o   It requires computerization of test data so that current results can be compared with past results.  •   Analytical Run  o   A set of control and patient specimens assayed, evaluated, and reported together.  •   Reference Value  o   aka Reference Limit, Reference Interval  o   previously termed as “Normal value”  o   Range of values into which 95% of non-diseased individuals will fall  o   The usual values of a healthy population that represents 95% central tendency.  HOW TO CREATE A SHEWART LEVEY-JENNINGS CHART  •   Create a Shewhart Levey-Jennings Chart for the following control values of creatinine performed for 15 consecutive days.    •   Step 1: Tabulate the Control Values  o   Tabulation of data must be in order of analyses (day 1 to day x)    •   Step 2: Calculate for the Mean and SD.  o   You may compute using scientific calculator or using EXCEL.    •   Step 3: Calculate the upper and lower control limits (±1SD to ±3SD)    •   Step 4: Form your chart  o   X-axis  – day 1 to day x  ▪   number of control values  o   Y-axis  ▪   Upper Control Limits  •   +1SD, +2SD, +3SD  ▪   Mean  ▪    Lower Control Limits  •   -1SD, -2SD, - 3SD    •   Step 5: Plot your values inside the chart.  o   Make sure that the values are within the range.    •   Step 6: Analyze your chart using Westgard Multirule  System.  o   To detect random and systematic errors.  o   To detect accuracy and precision.