Научные основы и методы обеспечения единства оптико-физических измерений в лабораторной медицине тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.11.17, кандидат наук Муравская, Наталья Павловна

• Муравская, Наталья Павловна
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Муравская, Наталья Павловна

ОГЛАВЛЕНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОПТИКО-ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ IN-VITRO

ДИАГНОСТИКИ ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ КОМПОНЕНТОВ

КРОВИ

1.1. Роль лабораторной медицины в диагностике болезней

1.2. Кровь - клетки, компоненты и растворенные в ней вещества

1.3. Единицы величин в лабораторной медицине

1.4. Методы определения компонентов крови

1.5. Классификация оптико-физических методов лабораторных исследований

1.6. Выводы к главе 1

ГЛАВА 2. МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ОПТИКО-ФИЗИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ В ОБЛАСТИ ЛАБОРАТОРНОЙ МЕДИЦИНЫ

2.1. Средства измерений в области лабораторной медицины

2.2. Международная система прослеживаемости в области

лабораторной медицины

2.3. Построение системы метрологического обеспечения оптико-физических измерений в области лабораторной медицины

2.4. Выводы к главе 2

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ЭТАЛОНА ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ

ЕДИНСТВА ОПТИКО-ФИЗИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ БИОПРОБ

3.1. Разработка структуры государственного первичного эталона

3.2. Требования к метрологическим характеристикам эталона

3.3. Результаты экспериментальных исследований эталона

3.4. Условия хранения и применения эталона

3.5. Анализ погрешностей (неопределенностей) передачи размера

единицы вторичным и рабочим эталонам

3.6. Выводы к главе 3

ГЛАВА 4. АНАЛИЗ ТРЕБОВАНИЙ К РАЗРАБОТКЕ МЕР,

СТАНДАРТНЫХ ОБРАЗЦОВ И РЕФЕРЕНТНЫХ МЕТОДИК

ИЗМЕРЕНИЙ

4.1. Анализ требований к разработке мер для определения метрологических характеристик измерительной техники лабораторной медицины

4.2. Разработка мер для поверки измерительной техники

лабораторной медицины

4.3. Применение эталона, мер, референтных методик в повышении

качества лабораторных исследований

4.4. Выводы к главе 4

ГЛАВА 5. АПРОБАЦИЯ ГПЭ, СРЕДСТВ ПОВЕРКИ ОПТИКО-ФИЗИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ ЛАБОРАТОРНОЙ МЕДИЦИНЫ И РЕФЕРЕНТНЫХ МЕТОДИК ИЗМЕРЕНИЙ СОДЕРЖАНИЯ КОМПОНЕНТОВ КРОВИ

5.1. Оценка неопределенности ГПЭ

5.2. Оценка точности и достоверности оптико-физических

измерений содержания компонентов в пробах крови

5.3. Выводы к главе 5

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

СОКРАЩЕНИЯ #

AT - антиген

AJIT (аланинаминотрансфераза)

ACT (аспартатаминотрансфераза) - специальные белки (ферменты) AT - антитело

АЭСА - атомно-эмиссионный спектральный анализ

ВИЧ - вирус иммунодефицита человека

ДНК - дезоксирибонуклеиновая кислота

ИСО - Международная организция по стандартизации

ИЛАК - Международная организация по аккредитации лабораторий

ИТЛМ - измерительная техника для лабораторной медицины

ИФА - иммуноферментный анализ

ИХА - иммунохимический анализ

КФКХ и ЛМ - Международный комитет по клинической химии и лабораторной медицине

МБМВ (BIPM) — Международное бюро мер и весов МИ - Методика измерений МП - Методика поверки

МОЗМ (OIML) -Международная организация законодательной метрологии ПДЗ - предельно-допустимое значение ПЦР - полимеразная цепная реакция

РМГ - Рекомендации по межгосударственной стандартизации РНК - рибонуклеиновая кислота

СОЭ - скорость оседания эритроцитов

НТД - нормативно-техническая документация

ФСВОК - Федеральная система внешней оценки качества

DIN - Deutsches Institut fur Normung e.V. - Немецкий институт по стандартизации ID - изотопное разведение GC - газовая хроматография GLP - good laboratory practice

GMP - good manufacturing practice

HbAlC-гликированный (гликозилированный) гемоглобин HPLC - высокоэффективная жидкостная хроматография

JCTLM - Объединенный комитет по прослеживаемости в лабораторной медицине

LC - жидкостная хроматография

MS - масс-спектрометрия

RLU - относительная световая единица

RFU - относительная единица флуоресценции

SI — Международная система единиц

WHO (ВОЗ) - Всемирная организация по здравоохранению

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Научные основы и методы обеспечения единства оптико-физических измерений в лабораторной медицине»

ВВЕДЕНИЕ

Лабораторная медицина и все ее составляющие в своем развитии и совершенствовании в значительной степени определяются уровнем развития методов и средств медицинских измерений и технологий клинико-диагностических исследований.

Главным условием клинической безопасности пациента является получение и использование результатов лабораторных исследований, достоверно отражающих количественные или качественные характеристики объекта исследования: биохимического процесса, клеточного элемента, микроорганизма [27].

Лабораторная медицина представляет собой сферу медико-биологических измерений, метрологического обеспечения и научного медико-аналитического приборостроения. Лабораторная медицина использует достижения фундаментальных и прикладных НИР и ОКР, их теоретические и методические достижения для практического применения при исследованиях и получении достоверной информации о характеристиках внутренней среды конкретных пациентов, состояния их здоровья, диагностики и прогнозирования лечебных и профилактических мер.

В последние годы возможности лабораторной медицины значительно расширились. Быстрыми темпами развиваются новые лабораторные технологии, основанные на использовании последних достижений химии, физики, биологии и электроники. В настоящее время созданы диагностические подходы, обнаруживающие этиологические и патогенетические факторы, раскрывающие существенные свойства многих заболеваний и коренным образом изменяющие результаты лечения [24].

Оценка темпов развития аналитических возможностей лабораторной медицины применительно к широкому кругу компонентов биологических

жидкостей и, в первую очередь, химических компонентов эндогенного и экзогенного происхождения, иммунных тел, форменных компонентов крови, а также бактерий, вирусов, микотоксинов и паразитарных организмов, позволяет утверждать, что последние годы происходит экспоненциальное нарастающее развитие клинико-лабораторной аналитики. При этом опережающими темпами идет развитие методов и средств оптико-физических измерений. Только в течение 20-го века были разработаны и внедрены в практику новейшие методы высокоэффективной хроматографии с оптико-физическими детекторами, атомной и молекулярной спектрометрии, иммуноферментного анализа, масс-спектрометрии, лазерного спектрального анализа биологических объектов, проточной цитофлуориметрии и др.

Использование принципов квантовой метрологии [80] и техники позволило обеспечить расширение сферы прецизионных аналитических технологий и достичь пределов обнаружения иммунохимических анализов с помощью генно-инженерных антител, флуоресцентных меток, автоматизированных анализаторов до уровня цепто - и йоктомолей (10"21 *10'24) на 1 дм3 [6, 24].

Поскольку в биопробах содержится сложная смесь различных веществ и клеток, в процессе лабораторных исследований решается несколько аналитических задач, включающих в себя разделение биологической смеси веществ и клеток, выделение из нее нужного компонента, идентификация искомого компонента, количественная оценка содержания определенного компонента [24].

Лабораторная медицина в свою очередь все более широко использует аналитические возможности лабораторной медицины для диагностики болезней, в том числе ранее неизвестных, а также слежения за их течением, включая оценку эффективности лечения и контроль качества лабораторных исследований.

Особую актуальность проблемы совершенствования методов и средств метрологического обеспечения измерений в клинической диагностике приобретают в связи с обязательностью выполнения требований безопасности, предусмотренных законом РФ «О техническом регулировании» ФЗ-184 [70], в

проектах технических регламентов, обеспечиваемых на основе единства и качества измерений, а также законом РФ «Об обеспечении единства измерений» ФЗ-102 [66].

Для определения параметров биожидкостей в лабораторной медицине большое используется количество типов приборов, основанных на различных физических принципах. Более широкое применение в настоящее время находят оптические и спектральные приборы, причем не только специальные медицинские приборы, но приборы общетехнического назначения, которые используются под медицинские методики с небольшими доработками в части технических характеристик и, соответственно, методов и средств поверки [2, 4, 6, 18,23,26, 28,35,39, 40].

Лабораторные методы исследования включают в себя [23, 24]:

- исследования компонентов крови (гематологические исследования),

- биохимические исследования крови,

- иммунологические исследования крови,

- гормональные исследования,

- исследование водно-солевого обмена,

- исследование спинномозговой жидкости,

- исследование мокроты,

- исследование желудочного содержимого,

- исследование желчи,

- исследование мочи,

- серологические исследования.

Поскольку объем исследуемых видов биопроб (моча, спинномозговая жидкость, мокрота, желчь, желудочное содержимое, серология, кал, слюною потовые выделения, кровь) довольно широк, в данной диссертации

рассматриваются только вопросы обеспечения единства измерений при исследованиях параметров крови.

Гематологические исследования [23, 24, 26, 39]:

клинический анализ крови (эритроциты, гемоглобин, тромбоциты, лейкоциты);

- иммуногематологические исследования (резус-фактор, группа крови и

др-);

- коагулогические исследования. Биохимические исследования [23, 24, 26, 41]:

- глюкоза и метаболиты углеводного обмена,

- белки и аминокислоты,

- низкомолекулярные азотистые вещества (креатинин, мочевая кислота в крови, мочевина в крови),

- пигменты (билирубин),

- липиды (холестерол, липопротеин),

- ферменты,

- витамины,

- неорганические вещества (макро- и микроэлементы),

- специфические белки. Гормональные исследования [23, 24, 26]:

- лабораторная оценка соматотропной функции гипофиза,

- лабораторная оценка гипофизарно-надпочечниковой системы (кортизол),

- лабораторная оценка функции щитовидной железы (тироксин),

- эстрогены и прогестины (эстроген, прогестерон),

- оценка андрогенной функции (глобулины, тестостерон),

- лабораторная оценка эндокринной функции поджелудочной железы и диагностика диабета (С-пептиды, инсулин).

Иммунологические исследования [23, 24, 26, 38]:

- иммуноглобулины,

- антитела,

- аллергены,

- маркеры аутоиммунных заболеваний.

Актуальность проблемы

Повышение эффективности работы учреждений здравоохранения во многом определяется состоянием медицинской измерительной техники. В настоящее время по данным ВОЗ (2010 г.) на лабораторную медицину приходится не менее 60% от общего количества исследований [35].

Анализ литературы по исследованиям компонентов крови показал, что из-за неточности лабораторных данных о составе крови риск клинических затруднений достигает 26-30%, а риск неоправданных действий врача - от 7 до 12%.

Анализ современного состояния аналитических возможностей лабораторной медицины, применительно к широкому кругу компонентов биологических жидкостей, показывает, что в последние годы происходит быстрое развитие методов и средств оптико-физических измерений и их применения в сфере клинико-диагностических исследований [6, 23, 24, 26, 39, 40]. При этом опережающими темпами идет развитие исследований крови, химических компонентов эндогенного и экзогенного происхождения, иммунных тел, а также бактерий, вирусов, микотоксинов и паразитарных организмов [6, 38]. Однако, существующие в настоящее время научно-методические и научно-практические подходы к обеспечению единства оптико-физических измерений (ОФИ) в лабораторной медицине, многообразны, несистемны, противоречивы и

нуждаются в совершенствовании, и в первую очередь в целях клинико-диагностических исследований. Лабораторная медицина, в свою очередь, все более широко использует аналитические возможности лабораторной медицины для диагностики болезней, в том числе ранее неизвестных, а также слежения за их течением, включая оценку эффективности лечения, контроль безопасности и качества лабораторных исследований [5, 16, 32]. Важной проблемой является также повышение качества и достоверности исследований, проводимых в медицинских аналитических лабораториях различного уровня [8, 10].

Для получения достоверных результатов анализа необходимо дальнейшее развитие измерительной техники для лабораторной медицины на основе создания эталонов компонентов крови.

Обеспечение единства измерений состава крови - одна из важнейших проблем современной лабораторной медицины, обусловленная развитием представлений о причинах, диагностики и лечения заболеваний, внедрением информационных технологий в медицинскую практику.

Поэтому решение задач обеспечения единства оптико-физических измерений в лабораторной медицине является важной социально-экономической проблемой и актуальной темой исследования.

Цель работы

Цель работы - разработка научных, методических, нормативных и организационных основ обеспечения единства оптико-физических измерений в лабораторной медицине.

Научная новизна работы

Данная диссертация является фактически первым комплексным научным исследованием состояния метрологического обеспечения измерений состава крови в лабораторной медицине.

К новым результатам можно отнести:

1. Впервые разработана система обеспечения единства оптико-физических измерений в лабораторной медицине, позволяющая сформировать в Российской Федерации систему эталонов, мер, эталонных материалов.

2. Автором выполнено экспериментальное исследование метрологических характеристик средств оптико-физических измерений, используемых в лабораторной медицине.

3. Установлена закономерность воспроизведения размера единиц оптико-физических величин для оценки и подтверждения точности и достоверности клинико-диагностических исследований.

4. Разработаны новые методы и средства обеспечения единства огггико-физических измерений в лабораторной медицине.

5. Впервые обосновано использование принципов квантовых измерений и фундаментальных констант при создании эталонной базы и поверочных схем для обеспечения единства ОФИ в лабораторной медицине.

Практическая ценность и реализация результатов работы

Практическая значимость работы состоит в формулировании принципов, обеспечивающих реализацию законодательных форм государственного регулирования в сфере технического регулирования и обеспечения единства измерений в здравоохранении и производстве медицинской техники, на базе разработанных в работе научных, методических, организационных основ обеспечения единства оптико-физических измерений в лабораторной медицине.

Исследованные закономерности и предложенные решения в работе обеспечивают новые подходы к разработке и реализации методов обеспечения единства оптико-физических измерений в лабораторной медицине в соответствии с международными и национальными стандартами с использованием специальных эталонов, мер и аттестованных стандартных образцов и гармонизированных требований к точности (правильности и прецизионности), неопределенности и погрешности измерений.

Конкретные положения, сформулированные в работе, реализованы в стандартах, методиках измерений, , диагностики и аналитического контроля, в том числе:

1. На основе проведенных исследований создан Государственный первичный эталон ГЭТ 196-2011 для воспроизведения и передачи единиц массовой (молярной) концентрации и массовой (молярной) доли содержания компонентов веществ и материалов в твердой и жидкой фазе, в том числе биопроб, спектральными методами.

1. Созданы и внедрены в практику:

- рабочие эталоны, эталонные меры оптической плотности и флуоресценции для оснащения Центров стандартизации и метрологии Федерального агентства по техническому регулированию (Тульский, Орловский, Белгородский, Архангельский, Алтайский, Ростовский, Ростест-Москва, Уралтест, Челябинский, Красноярский, Калужский и др.), а также производителей оптико-физических средств измерений для лабораторной медицины и сервисных служб (ООО «Метромед», Санкт-Петербург; ООО «Техномедика», г Москва; ОМБ, Рош-диагностика и др.):

-комплекты мер диффузного отражения ОДО-2, ОДО-3, ОД-4;

- комплекты мер оптической плотности КНС 10.2 и КНС 10.5

- набор мер оптической плотности (в жидкой фазе) КМОП-Н;

- набор мер флуоресценции КМФ.

3. На основе созданных первичного, вторичного и рабочих эталонов разработаны и внедрены в практику методики измерений состава компонентов крови.

4. Выполнено комплексное обеспечение методиками поверки средств измерений, применяемых в лабораторной медицине, апробированных в процессе испытаний в Государственном центре испытаний средств измерений Всероссийского научно-исследовательского института оптико-физических измерений (ГЦИ СИ ВНИИОФИ).

5. Впервые в Российской Федерации разработан проект национального стандарта Российской Федерации ГОСТ Р 8.735.2 - « Государственная поверочная схема для средств измерений состава и свойств веществ и материалов, в том числе биопроб, спектральными методами».

Реализация результатов исследования

Автором

1) проведены:

- анализ и систематизация методов и средств ОФИ в лабораторной медицине;

- классификация измерительной техники для лабораторной медицины;

- теоретические и экспериментальные исследования метрологических характеристик средств измерений компонентов крови, используемых в лабораторной медицине;

- анализ и обоснование метрологических характеристик государственного первичного эталона, мер оптической плотности и флуоресценции для создания системы обеспечения единства оптико-физических измерений в лабораторной медицине;

работы по определению закономерности воспроизведения единиц величин молярной доли %, молярной концентрации мг/дм3, массовой доли % и массовой концентрации мг/дм3 компонентов путем косвенных измерений величин в интервале значений, воспроизводимых посредством эталонов других величин, функционально связанных с использованием фундаментальных физических констант;

2) разработаны:

- методы и средства обеспечения единства оптико-физических измерений в лабораторной медицине;

референтные методики измерений молярной концентрации электролитов и солей тяжелых металлов в сыворотке и плазме крови атомно-абсорбционными методами (пламенная атомизация);

- нормативно-технические документы по поверке биохимических анализаторов, иммуноферментных анализаторов, медицинских

спектрофотометров и измерителей глюкозы в крови.

3) предложены:

- методы исследований, включающие статистический анализ показателей точности на основе анализа и оценки погрешностей, точности и неопределенности результатов измерений с учетом требований их прослеживаемости к Государственным первичным эталонам.

4) обобщены:

- результаты исследований и. внедрение оптико-физических методов измерений (индуктивно-связанная плазма, атомная абсорбция, спекгрофотометрия, газовая и жидкостная хроматография, хромато-масс-спектрометрии с изотопным разбавлением) характеристик компонентов в материалах биологической природы, которые обеспечивают построение системы метрологического обеспечения в области лабораторной медицины.

Материалы и обобщения, содержащиеся в диссертации, могут быть полезны для клинических лабораторий при проведении анализов крови, а также отечественных производителей измерительной техники для лабораторной медицины.

Материалы диссертации могут также послужить основной для подготовки аналитических сообщений, учебных пособий и специальных курсов в МГТУ им.Н.Э.Баумана.

Материалы диссертации использованы в учебном процессе при преподавании и обучении по курсам «Метрология, стандартизация и

сертификация медицинской техники» и «Лабораторная медицинская техника» в МГТУ им.Н.Э. Баумана.

Апробация работы

Диссертация является результатом обобщения опубликованных работ, выполненных автором в период 1995-2013 гг., а также проведенных исследований метрологических характеристик Государственного первичного эталона ГЭТ 1962011, мер оптической плотности, мер флуоресценции, метрологических характеристик измерительной техники для лабораторной медицины (биохимических анализаторов, иммуноферментных анализаторов, фотометров планшетных, медицинских спектрофотометров, ПЦР-анализаторов, цитофлуориметров, высокоэффективных жидкостных хроматографов и др.) с применением вновь созданных мер.

Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на Первом Всероссийском научно-техническом семинаре «Проблемы метрологического обеспечения здравоохранения и производства медицинской техники» (Москва, ВНИИОФИ, 2000 г.), Втором Всероссийском научно-техническом семинаре "Проблемы метрологического обеспечения здравоохранения и производства медицинской техники» (Сочи, ВНИИОФИ, 2001), Третьем Всероссийском научно-техническом семинаре «Проблемы метрологического обеспечения здравоохранения и производства медицинской техники» (Сочи, ВНИИОФИ, 2002), Четвертом Всероссийском научно-техническом семинаре «Проблемы метрологического обеспечения здравоохранения и производства медицинской техники» (Сочи, ВНИИОФИ, 2003), Пятом Всероссийском научно-техническом семинаре «Проблемы метрологического обеспечения здравоохранения и производства медицинской техники» (Сочи, ВНИИОФИ, 2004), Шестом Всероссийском научно-техническом семинаре «Проблемы метрологического обеспечения здравоохранения и производства медицинской техники» (Сочи, ВНИИОФИ, 2005), Седьмом

Всероссийском научно-техническом семинаре «Проблемы метрологического обеспечения здравоохранения и производства медицинской техники» (Сочи, ВНИИОФИ, 2006), Восьмом Всероссийском научно-техническом семинаре «Проблемы метрологического обеспечения здравоохранения и производства медицинской техники» (Сочи, ВНИИОФИ, 2007), Девятом Всероссийском научно-техническом семинаре «Проблемы метрологического обеспечения здравоохранения и производства медицинской техники» (Сочи, ВНИИОФИ,

2008), 17-й научно-технической конференции «Фотометрия и ее метрологическое обеспечение» (Москва, ВНИИОФИ, 2008), Десятом Всероссийском научно-техническом семинаре «Проблемы метрологического обеспечения здравоохранения и производства медицинской техники» (Сочи, ВНИИОФИ,

2009), 18-ой научно-технической конференции «Фотометрия и ее метрологическое обеспечение» (Москва, ВНИИОФИ, 2009), Одиннадцатом Всероссийском научно-техническом семинаре «Проблемы метрологического обеспечения здравоохранения и производства медицинской техники» (Сочи, ВНИИОФИ, 2010), Первой Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы метрологического обеспечения в здравоохранении и производстве медицинской техники» (Сочи, 2011 г.), Второй Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы метрологического обеспечения в здравоохранении и производстве медицинской техники» (Сочи, 2012 г.), 19-й научно-технической конференции «Фотометрия и ее метрологическое обеспечение» (Москва, ВНИИОФИ, 2013), 16-м Форуме «Национальные дни лабораторной медицины России-2012» и 17-м Форуме «Национальные дни лабораторной медицины России-2013», а также лекциях для студентов факультета «Биомедицинская техника» МГТУ им.Н.Э.Баумана.

По теме исследования автором подготовлены и опубликованы статьи и доклады. Кроме того, результаты диссертационной работы включены в Отчет о научно-исследовательской работе «Разработка методов высшей точности и средств измерения массовой концентрации компонентов в твердых и жидких средах» (№ ГР 01 201061918).

По теме диссертации опубликовано 66 научных статей, одна монография, методические рекомендации и нормативно-технические материалы.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных результатов и выводов по диссертационной работе, списка литературы из 100 наименований. Объем диссертации составляет 252 страницы машинописного текста, 24 рисунка, 28 таблиц.

Основные положения и результаты, выносимые на защиту

1. Принципы систематизации оптико-физических методов in-vit.ro диагностики для обнаружения глюкозы и метаболитов углеводного обмена, белков и аминокислот, низкомолекулярных азотистых веществ, билирубина, липидов, ферментов неорганических веществ в крови и определения их количества.

2. Принципы построения метрологического обеспечения оптико-физических измерений в области лабораторной медицины, позволяющие впервые сформировать в Российской Федерации систему эталонов, мер, эталонных материалов.

3. Государственный первичный эталон (ГПЭ) единиц величин молярной доли %, молярной концентрации мг/дм3, массовой доли % и массовой концентрации мг/дм3 компонентов в жидких и твердых веществах и материалах, в том числе биопроб, на основе спектральных методов, обеспечивающий достоверность и иерархии прослеживаемости результатов измерений компонентов в жидких и твердых веществах и материалах в лабораторной медицине.

4. Результаты исследований ГПЭ, средств поверки биохимических анализаторов и референтных методик измерений содержания компонентов в крови позволили обеспечить повышение точности и достоверности результатов оптико-физических измерений содержания компонентов в пробах крови.

ГЛАВА 1. ОПТИКО-ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ IN-VITRO

ДИАГНОСТИКИ ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ КОМПОНЕНТОВ КРОВИ

Первая глава диссертации посвящена результатам исследований состояния метрологии как научной основы обеспечения единства оптико-физических измерений, эталонной базы и калибровочных возможностей в области лабораторной медицины. Рассмотрены методы клинико-диагностических исследований крови. Проведен анализ и сформулированы требования к точности воспроизведения и передачи единиц для целей обеспечения единства измерений.

1.1. Роль лабораторной медицины в диагностике болезней

Повышение эффективности работы учреждений здравоохранения во многом определяется состоянием медицинской измерительной техники. По данным ВОЗ (2010 г.) на лабораторную медицину приходится не менее 60% от общего количества исследований [36].

Лабораторная медицина является одним из объективных методов получения обоснованной информации о наличии или отсутствии изменений организма пациента, связанными с наличием различных патологических состояний [5].

Из-за неточности лабораторных данных о составе крови риск клинических затруднений достигает 26-30%, риск неоправданных действий врача - от 7 до 12% [36].

Диагностику болезней человека можно определить как обнаружение или распознавание фактора или совокупности факторов, нарушающих его здоровье [100], поэтому при проведении диагностики с использованием лабораторной медицины необходимо учитывать различные направления болезней: эндогенные, экзогенные, мультифакторные.

Эндогенные заболевания обусловлены внутренними патогенными факторами, в том числе наследственным предрасположением. Часто к таким

заболеваниям относят различные психические расстройства, поражения головного мозга, наследственные заболевания и др. [38].

Экзогенные заболевания обусловлены воздействием на организм пациента бактерий, вирусов, грибов, паразитарных организмов и продуктов их жизнедеятельности [38].

Мультифакторные заболевания - болезни, имеющие несколько причин, обычно появляются, если на пациента с определенным типом иммунной системы действуют вирусы, бактерии, токсические или лекарственные средства. Мультифакторными генетическими заболеваниями страдает приблизительно 10% населения. К таким относится самая большая группа патологий: язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки, бронхиальная астма, сахарный диабет, шизофрения, эпилепсия, атеросклероз и многие другие недуги [37].

По данным исследований ВОЗ, проведенным в 2010 году, заболевания в мире распределились следующим образом [100]:

Сердечно-сосудистые - 48 %;

Онкология -21%;

Инфекционные - 15 %;

Гематологические - 8 %;

Диабет - 3 %;

Остальные -5%.

В связи с этим при проведении лабораторных анализов для каждого вида заболевания проводится определенный набор определения компонентов биопроб (биоматериалов), чтобы получить максимум достоверной информации о развитии патологического процесса в организме пациента [5, 24, 81, 34, 72, 78, 84, 98].

На сегодняшний день в клинической медицине исследуется широкий спектр компонентов биопроб человека, причем практически все из них существенно отличаются по своему составу и свойствам. Предполагается, что число индивидуальных клинико-лабораторных аналитов превышает 1500 наименований [38].

Учитывая, что примерно 50% исследуемых в клинико-диагностических лабораториях аналитов относится к различным компонентам крови, в данной диссертации основное внимание было уделено компонентам крови и оптико-физическим методам их измерений [38, 98].

Наиболее часто определяемые компоненты крови при различных заболеваниях приведены в Таблице 1.

Таблица 1.

Основные определяемые компоненты крови при определении некоторых

заболеваний

Измеряемые компоненты Форменные элементы крови Протеины Коагуля-ционный фактор Метаболиты и субстраты Не пептидные гормоны Соли тяжелых металлов

Заболевания

1 2 3 4 5 6 7

Инфекционные заболевания + + + + - -

Заболевания системы крови + + + + + +

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Муравская, Наталья Павловна, 2013 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Андреева О.Л. Изменения свойств, связывающих центров сывороточного альбумина в оценке состояния организма при патологии: Дис. ... докт. биол. наук. Екатеринбург, 2003, 226с.

2. Бабко А.К., Пилипенко А.Т. Фотометрический анализ. М.: Химия, 1968. 389 с.

3. Булатов М.Н., Калинкин Н.П. Практическое руководство по фотометрическим методам анализа. Л.: Химия, 1986. 432 с.

4. Бурдун Г.Д., Марков Б.Н. Основы метрологии. М.: Изд.стандартов, 1977. 150 с.

5. Вкратце о лабораторной диагностике /Под ред. Д.В.Маленкова. М.: «Кайрон Диагностик», 1999. 86 с.

6. Воздействие на организм человека опасных и вредных производственных факторов. Метрологические аспекты / Н.П. Муравская [и др.] // Экометрия: Энциклопедия, (в 2-х т.т.). М.: Изд.стандартов, 2004. Т.2. 636 с.

7. Вопросы обеспечения единства атомных спектральных измерений / Н.П. Муравская [и др.] // Фотометрия и ее метрологическое обеспечение: Тезисы докладов 17-й Всероссийской научно-технической конференции. М., 2008. С.179-181.

8. Гаранина E.H. Качество лабораторного анализа. Факторы, критерии и методы оценки. М.: Лабинформ, 1997. 192 с.

9. ГОСТ Р 53133.1-2008. Технологии лабораторные клинические. Контроль качества клинических лабораторных исследований. Часть 1. Пределы допускаемых погрешностей результатов измерения аналитов в клинико-диагностических лабораториях. М.: Стандартинформ, 2008. 27 с.

10. ГОСТ Р ИСО 15189-2009. Лаборатории медицинские. Частные требования к компетентности. М.: Стандартинформ, 2009. 32 с.

11. ГОСТ Р ИСО 15193-2007. Изделия медицинские для диагностики in-vitro. Измерение величин в пробах биологического происхождения. Описание референтных методик выполнения измерений. М.: Стандартинформ, 2007. 15 с.

12. ГОСТ Р ИСО 15194-2007. Изделия медицинские для диагностики in-vitro. Измерение величин в пробах биологического происхождения. Описание стандартных образцов. М.: Стандартинформ, 2007. 15 с.

13. ГОСТ Р ИСО 15195-2006. Лабораторная медицина. Требования к лабораториям референтных измерений. М.: Стандартинформ, 2006. 12 с.

14. ГОСТ Р ИСО 15197-2011. Системы диагностические in-vitro. Требования к системам мониторного наблюдения за концентрацией глюкозы в крови для самоконтроля при лечении сахарного диабета. М.: Стандартинформ, 2011. 32 с.

15. ГОСТ Р ИСО 17511-2006. Изделия медицинские для диагностики in-vitro. Измерение величин в биологических пробах. Метрологическая прослеживаемость значений, приписанных калибраторам и контрольным материалам. М.: Стандартинформ, 2006. 25 с.

16. Директива Европейского парламента и совета Европы 98/79/ЕС от 27 декабря 1998 года по медицинским средствам диагностики in-vitro. Официальный журнал Европейских сообществ L 22 от 29.1.1999.

17. Добротина H.A., Ежова Г.А. Хемилюминесценция в оценке гомеостаза человека. Н.Новгород: Изд-во Нижегородского университета, 1991. - С. 104.

18. Долгов В.В., Ованесов E.H., Щетникович К.А. Фотометрия в лабораторной практике. СПб.: Vital Diagnostics, 2004. 60 с.

19. Дрыгин А.Н. Клинико-лабораторные критерии метаболической гетерогенности сахарного диабета 1 и 2 типов: Дис. ... докт. мед. наук. С-Пб., 2010. 227 с.

20. Жукова Л. А. Неотложная эндокринология. — М.: Медицинское информационное агентство, 2006. 160 с.

21. Иерархическая схема калибровки и измерений в области лабораторной медицины. Политика в области качества. WG-2-P-00. Париж: МБМВ, 2000. 20 с.

22. Ирвинг Л. В., Лерой Е. X., Уильям Б. В. Введение в иммунологию. М.: Высшая школа, 1983. 100 с.

23. Камышников B.C. Кпинико-биохимическая лабораторная диагностика. Справочник: в 2 т. Т.1. Мн.: Интерпрессервис, 2003. 495 с.

24. Кишкун А.А. Руководство по лабораторным методам диагностики. М.: Гэотар-Медиа, 2007. 800 с.

25. Классификация измерительных планшетных систем. Вопросы метрологического обеспечения планшетных фотометров / Н.П. Муравская [и др.] //Проблемы метрологического обеспечения здравоохранения и производства медицинской техники: Тезисы докладов 3-го Всероссийского научно-технического семинара. Сочи, 2002. С.40-42.

26. Клиническая лабораторная аналитика. Т.1 / под.ред.В.В.Меньшикова. М.: Агат, 2002. 856с.

27. Клинико-лабораторные аналитические технологии и оборудование. / Под.ред. В.В.Меньшикова. -М., Академия, 2007. 236 с.

28. Колб В.Г., Камышников B.C. Клиническая биохимия. М., 1996. 311 с.

29. Комаров Ф. И., Коровкин Б. Ф. Биохимические показатели в клинике внутренних болезней. М.: Медпресс, 2000. 228 с.

30. Кривенцов Ю.А. Гемоглобины человека: имунно-биохимическая характеристика и медико-биологическое значение: Дис. ... докт. мед. наук. М., 2010. 230 с.

31. Кузнецов А.А. Дополнение теории спектрального анализа материалов элементами материалов элементами оценки физико-механических свойств и использования виртуальных эталонов: Дис. ... докт. техн. наук. Омск, 2007. 333 с.

32. Лея 10. Я. Оценка результатов клинических анализов крови и мочи. Справочное пособие: 4-е издание. М.: МЕДпресс-информ, 2009. 192 с.

33. Мальцев А. А. Молекулярная спектроскопия. М.: Изд-во МГУ, 1980. 272 с.

34. Медицинские анализы и исследования. Полный справочник. М.: Эксмо, 2009. 608 с.

35. Медицинские лабораторные фотометрические приборы и комплексы / Н.М.Сафьянников [и др.]. СПб.: Реноме, 2010. 504 с.

36. Меньшиков В.В. Лабораторное обеспечение медицинской помощи в условиях модернизации Российского здравоохранения: потребности, проблемы,

перспективы // В кн.: Федеральный справочник. Здравоохранение в России. М.: Центр стратегического партнерства, 2013. Т.Н. С.353-360.

37. Меньшиков В.В. Исследования вне лаборатории. Средства, технологии, условия применения. М.: Агат-Мед, 2008. 267 с.

38. Меньшиков В.В. Критерии оценки методик и результатов клинических лабораторных исследований. Справочное пособие. М.: Лабора, 2011. 327 с.

39. Методики клинических лабораторных исследований. Справочное пособие. Том 1. Гематологические исследования. Коагулогические исследования. Химико-микроскопические исследования / Под ред. В.В.Меньшикова. М., Лабора, 2008. 448 с.

40. Методики клинических лабораторных исследований. Справочное пособие. Том 2. Клинико-биохимические исследования. Иммунологические исследования / Под ред. В.В.Меньшикова. М.: Лабора, 2009. 304 с.

41. Методы практической биохимии / Под ред. Б.Уильямса и К.Уилсона. М.: Мир, 1978.270 с.

42. Москалев В.А. Теоретические основы оптико-физических исследований. Л.: Машиностроение, 1098. 317 с.

43. Муравская Н.П. Проблемы метрологического обеспечения средств измерений в клинической лабораторной медицине // Клиническая лабораторная диагностика. 2007. №9. С.31-32.

44. Муравская Н.П. Проблемы создания эталонной базы в области лабораторной медицинской аналитики // Клиническая лабораторная диагностика. 2008. №9. С.47.

45. Муравская Н.П., Маленков И.В. Вопросы метрологического обеспечения средств измерений характеристик люминесценции // Метрология. 2008. №9. С.30-39.

46. Муравская Н.П. Метрологическое обеспечение в области производства медицинской техники // Компетентность. 2007. № 4-5. С.66-69.

47. Муравская Н.П. Метрологическое обеспечение здравоохранения и производства медицинской техники // Приборы. 2003. №11. С.45-47.

48. Муравская Н.П. О метрологических исследованиях в области лабораторной медицины, проводимыми национальными метрологическими в рамках 1СТЬМ // Фотометрия и ее метрологическое обеспечение: Тезисы докладов 19-й Всероссийской научно-технической конференции. М., 2013. С.186-187.

49. Муравская Н.П. Обеспечение проележиваемости результатов измерений в клинической лабораторной медицине // Мир измерений. 2007. № 8. С.49.

50. Муравская Н.П. Применение референтных методик измерений при передаче единиц величин стандартным образцам и средствам измерений в клинико-диагностических лабораториях // Фотометрия и ее метрологическое обеспечение: Тезисы докладов 19-й Всероссийской научно-технической конференции. М., 2013. С.188-189.

51. Муравская Н.П. Современное состояние метрологического обеспечения в области параметров люминесценции // Законодательная и прикладная метрология. 2009. Т.98, № 1. С.47-51.

52. Муравская Н.П. Состояние и перспективы развития метрологического обеспечения в области здравоохранения и производства медицинской техники // Мир измерений. 2005. № 6. С.4.

53. Муравская Н.П. Стратегия развития метрологического обеспечения в области здравоохранения //Партнеры и конкуренты. 2001. № 10. С.31-34.

54. Муравская Н.П. Проблемы метрологического обеспечения средств измерений в клинической лабораторной медицине // Проблемы метрологического обеспечения здравоохранения и производства медицинской техники: Тезисы докладов 6-го Всероссийского научно-технического семинара. Сочи, 2005. С.5-7.

55. Муравская Н.П., В.М.Лахов. Проблемы создания эталонной базы в области лабораторной медицины // Фотометрия и ее метрологическое обеспечение: Тезисы докладов 18-й Всероссийской научно-технической конференции. М., 2009. С.225-226.

56. Муравская Н.П., Грязских Н. Ю. Современное состояние метрологического обеспечения средств измерений медицинского назначения в области лабораторной медицины // Фотометрия и ее метрологическое обеспечение:

Тезисы докладов 18-й Всероссийской научно-технической конференции. М., 2009. С.227-228.

57. Муравская Н.П. О единицах величин, используемых в медицине // Фотометрия и ее метрологическое обеспечение: Тезисы докладов 19-й Всероссийской научно-технической конференции. М., 2013. С.184-185.

58. Муравская Н.П., Кайдалов С.А. Метрологическое обеспечение определения биохимических показателей биологических жидкостей // Мир измерений. 2005. №6. С.8-11.

59. Муравская Н.П., Кайдалов С.А. Основа компетентности аналитических лабораторий // Компетентность. 2006. № 4. С.40-46.

60. Муравская Н.П., Лахов В.М. Проблемы обеспечения единства измерений в лабораторной медицине // Фотометрия и ее метрологическое обеспечение: Тезисы докладов 17-й Всероссийской научно-технической конференции. М., 2008. С.204-206.

61. Муравская Н.П., Грязских Н.Ю. Применение мер оптической плотности КМОП-Н в целях метрологического обеспечения приборов в лабораторной медицине // Фотометрия и ее метрологическое обеспечение: Тезисы докладов 19-й Всероссийской научно-технической конференции. М., 2013. С. 192-193.

62. Муравская Н.П., Писаренко Е.М., Маленков И.В. Оценка неопределенности приготовления градуировочных и поверочных растворов ионов металлов и аденозин-5'-трифосфата//Измерительная техника. 2008. № 11. С.69-72.

63. Муравская Н.П., Ермакова Я.И., Иванов A.B. Определение концентрации примесей в кремнии методом атомной абсорбции // Измерительная техника. 2011. № 11. С. 60-66.

64. Муравская Н.П.. Нормативные и правовые основы обеспечения единства измерений в области здравоохранения и производства медицинской техники // Законодательная и прикладная метрология. 2007. № 2. С.6-8.

65.Новая Российская энциклопедия. М.: Изд. «Энциклопедия», 2004. Т.1-12.

66. Норма в медицинской практике. Справочное пособие. М.: Медпресс, 2000. 144 с.

67. Об обеспечении единства измерений: фед. закон Российской Федерации от 26 июня 2008 года № 102-ФЗ // Российская газета от 02 июля 2008. Федеральный выпуск №4697. 19 с.

68. Обеспечение единства и качества оптико-физических измерений в технике иммунологических исследований / Н.П. Муравская [и др.] // Проблемы метрологического обеспечения здравоохранения и производства медицинской техники: Тезисы докладов 4-го Всероссийского научно-технического семинара. Сочи, 2003. С.37-38.

69. Овчинников И.М. Обзор методов определения билирубина в крови и тканях человека // Клиническая лабораторная диагностика. 2011. № 5. С.41-43.

70. Оптико-физические измерения в химической физике, физической химии и нанохимии / Н.П., Муравская [и др.] // Измерительная техника. 2010. № 7. С.70-72.

71.0 техническом регулировании: фед.закон Российской Федерации от 30 декабря 2002 года ФЗ-184 // Российская газета от 31 декабря 2002. № 245. 52 с. 72. Почтарь М.Е., Луговская С.А., Морозова В.Т. Цитохимическая диагностика в лабораторной гематологии. СПб.: ИД «Терра Медика», 2003. 79 с. 73.0 системе мер по повышению качества клинических лабораторных исследований в учреждениях здравоохранения Российской Федерации: Приказ Министерства здравоохранения Российской Федерации от 7 февраля 2000 г. № 45. 20 с.

74. Перечень клинико-диагностических исследований. Порядок направления граждан для оказания высокотехнологичной медицинской помощи. Приложение 5 к приказу Минздравсоцразцития России № 1248 от 31.12.2010 г.

75. Рогаткин Д.А. Аппаратное, программное и методическое обеспечение неинвазивной спектрофотометрической диагностики: Дис. ... докт. техн. наук. М., 2004. 406 с.

76. Роль ВНИИОФИ в повышении качества метрологического обеспечения в области здравоохранения и производства медицинской техники / Н.П. Муравская [и др.] // Измерительная техника. 2005. №11. С.58-60.

77. Смирнова О.В. Клинические проявления и иммунометаболические механизмы развития острого и хронического лейкозов: Дис. ... докт. мед. паук. Красноярск, 2008. 305 с.

78. Тарасенко О.А. Система менеджмента качества клинико-диагностической лаборатории службы крови мегаполиса: Дис. ... докт. мед. наук. М., 2010. 269 с.

79. Трофимов Д.Ю. Создание отечественной платформы для решения актуальных фундаментальных и прикладных задач современной иммунологии на основе ПЦР в реальном времени: Дис. ... докт. биол. наук. М., 2009. 236 с.

80. Физическая энциклопедия в 5 томах. / Под ред. A.M. Прохорова. М.: Советская энциклопедия, 1988.

81. Филиппович Ю.Б. Основы биохимии. М.: Агар, 1999. 512 с.

82. Чернышев А.В. Создание теории рабочих процессов, методов расчета и разработка оборудования для ПЦР-диагностики: Дис. ... докт. техн. наук. М., 2006. 377 с.

83. Шаленкова М.А, Новые подходы к диагностике и прогнозированию ишемической болезни сердца: Дис. ... докт. мед. наук. М., 2006. 256 с.

84. Эмануэль Ю.В., Карягина И.Ю. Лабораторные технологии диагностики и мониторинга сахарного диабета // Клиническая лабораторная диагностика. 2002. № 5. С.25-32.

85. American Diabetes vascular complications of type 2 diabetes (UKPDS 35): prospective observational study//BMJ. 2000. Vol. 321. P.405-412.

86. Bernard Valeur. Molecular Fluorescence Principes and Applications. Wiley-VCIi Verlag GmbH, 2010. 45 p.

87. Burtis C., Ashwood E., Bruns D. Tietz textbook of clinical chemistry and molecular diagnostics. Elsevir Inc, 2006. 2412 p.

88. Chang J. et al. Evaluation and interference study of hemoglobinAlc measured by turbidimetric inhibition immunoassay//Am. J. Clin.Pathol. 1998. Vol. 109. P. 274-278.

89. Jeppsson J.-O. et al. Approved IFCC Reference Method for the Measurement of HbAlc in Human Blood // Clin. Chem. Lab. Med. 2002. Vol.40. P.78-89.

90. Joseph R. Lakowiez. Principies of Fluorezescence Spectroscopy. Springer Sience+ Business Media, 2006. 98 p.

91.Koenig R. J. et al. Hemoglobin Ale as an indicator of the degree of glucose intolerance in diabetes // Diabetes. 1976. Vol.25, No.3. P. 230-232.

92. Meshko D. Differential diagnosis by laboratory medicine. Ed. Springer, 2002. P. 224-225.

93. Molinaro R. J. Targeting HbAlc: standardization and clinical laboratory measurement//Med. Lab. Obs. 2008. No.l. P. 10-19.

94. Muravskaya N.P., Kaidalov S.A., Ivanov A.V, Lakhov V.M. Optophysical measurements in chemical physics, physical chemistry, and nanochemistry Measurements Techniques. 2010. Vol.53, No.7. P.828-832.

95. Muravskaya N.P., Malenkov I.V. Problems of the metrological backup of instruments for measuring luminescence characteristics // Measurements Techniques. 2008. Vol.51, No.9. P.1012-1017.

96. Muravskaya N.P., Pisarenko E.M., Malenkov I.V. Estimating uncertainties in preparing calibration and test solutions of metal ions and adenosine-5'- triphosphate //Measurements Techniques. 2008. Vol.51, No. 11. P. 1246-1251.

97. Muravskaya N.P., Ermakova Ya.I., Ivanov A.V. The determination of the concentration of trace elements in silicon by the atomic absorption method // Measurements Techniques. 2012. Vol.54, No. 10. P. 1-10.

98. Tietz Clinical guide to laboratory tests. 4-th ed. Ed. Wu A.N.B. - USA, W.B Sounders Company, 2006. 1798 p.

99. Turner, G.K. Measurement of Light From Chemical or Biochemical Reactions in Bioluminescence and Chemiluminescence: Instruments and Applications. Vol. I / Ed. K. Van Dyke. CRC Press - Boca Raton- FL, 1985. P.43-78.

100. WHO Library Cataloguing-inPublication Data. World health statistics 2010. Geneve: WHO, 2010. 177 p.