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不确定度分析在药物研究中的应用
王丽楠, 杨美华Ξ, 陈建民
(中国医学科学院北京协和医学院 药用植物研究所, 北京　100094)
摘　要: 以国家《测定不确定度表达指南》和国家计量技术规范《JJF1059—1999 测量不确定度评定与表示》为依据,
在简要介绍不确定度概念、分类、产生原因及评定流程等内容的基础上, 结合具体实例, 综述不确定度分析在实验
室研究、化学检测、药物检验及临床检验等药物研究诸环节中的重要应用。
关键词: 不确定度; 药物研究; 化学检验; 药物检验; 临床检验
中图分类号: R 28　　　文献标识码: A 　　　文章编号: 0253- 2670 (2008) 03- 0464- 04
Appl ica tion of uncerta in ty ana lysis in pharmaceutica l research
W AN G L i2nan, YAN G M ei2hua, CH EN J ian2m in
( Inst itu te of M edicinal P lan t D evelopm ent, Ch inese A cadem y of M edical Sciences and Pek ing U nion
M edical Co llege, Beijing 100094, Ch ina)
Key words: uncerta in ty; pharm aceu t ica l research; chem ical test; pharm aceu t ica l test; clin ica l test
　　药物研究需进行大量的测量工作, 当使用这些分析结果
作为决策依据时, 客观评价结果的可靠性是非常重要的, 为
此, 引入了不确定度的概念。测量不确定度是目前国际社会
普遍接受和推荐使用的定量说明测量结果质量的一个参数。
1999 年颁布实施的《测量不确定度评定与表示》(JJF1059-
1999) 广泛适用于国家计量基准、标准物质、测量及测量方
法、计量认证和实验室认可、测量仪器的校准和检定、生产过
程的质量保证和产品的检验和测试、贸易结算以及资源测量
等测量技术领域。随着药物研究、生产各环节标准的制定和
建立, 实验室认可、认证制度的逐步推广, 相关科研人员、管
理干部必须加强对“测量不确定度”这个概念的认识。本文简
要介绍不确定度分析在药物研究各环节中的应用。
1　不确定度的概念分类及评定流程
1993 年由国际计量局 (B IPM )、国际标准化组织 ( ISO )、
国际电工委员会 ( IEC)、国际法制计量组织 (O IM L )、国际理
论与应用化学联合会 ( IU PA C)、国际理论与应用物理联合
会 ( IU PA P)、国际临床化学联合会 ( IFCC) 联合制定的《测量
不确定度表示指南》[1 ] (GUM ) 中将测量不确定度定义为:
“与测量结果相关联的一个参数, 用以表征合理地赋予被测
量之值的分散性”。换而言之, 不确定度是对测量结果而言,
用于表达这个结果的分散程度, 是一个定量概念, 可用数字
来描述。不确定度越小, 测量的水平越高, 质量越高, 其实用
价值也越高; 反之亦然。
在国际计量委员会 (C IPM ) 建议下, 不确定度表示方法
已经在世界各国的许多实验室和计量机构使用。如美国国家
标准和技术研究院 (N IST ) [2 ] 和欧洲分析化学中心 (EU 2
RA CH EM ) [30 ]等国际组织纷纷以 GUM 为指导制定了自己
的不确定度评估指南, 并在其组织成员中大力推广 [4 ]。
测定不确定度与测量误差既有联系, 又有区别。误差是
客观存在的测量结果与真值之差。但由于真值往往不知道,
故误差无法准确得到。测量不确定度是说明测量分散性的参
数, 由人们经过分析和评定得到, 因而与人们的认识程度有
·464· 中草药　Ch inese Traditiona l and Herbal D rugs　第 39 卷第 3 期 2008 年 3 月
Ξ 收稿日期: 20072092143 通讯作者　杨美华　T el: (010) 62899730　E2m ail: yangm eihua15@ho tm ail1com
关。测量结果可能非常接近真值 (即误差很小) , 但由于认识
不足, 测定得到的不确定度可能较大。也可能测量误差实际
上较大, 但由于分析估计不足, 给出的不确定度偏小。因此,
在进行不确定充分析时, 应充分考虑各种影响因素, 并对不
确定度的评定加以验证。
测量不确定度的来源可能有以下 10 个方面: (1) 对被测
量的定义不完善; (2) 实现被测量的定义的方法不理想; (3)
被测量的样本 (抽样) 不能代表所定义的被测量; (4) 环境条
件对测量程度的影响认识不周全, 或对环境条件的测量不完
善; (5) 人员对模拟仪器的读数有偏差; (6) 测量仪器的分辨
率或鉴别能力阈不够; (7) 赋予计量标准的值和标准物质的
值不准; (8)从外部来源取得, 并用于数据计算的常数和其他
参数不准; (9) 与测量方法和测量程度相关联的近似性和假
定性; (10) 在表面上完全相同的条件下, 被测量重复观测值
的变化。
用标准差表示的测量结果的不确定度, 通常称为“标准
不确定度”。主要分为两类: 通过统计分析观测列的方法, 对
标准不确定度进行的评定称为标准不确定度的A 类评定, 相
应的标准不确定度称为不确定度分量或A 类不确定度分量;
采用除观测列的统计分析以外的方法, 对标准不确定度进行
的评定称为标准不确定度的B 类评定, 相应的标准不确定度
称为非统计不确定度分量或B 类不确定度分量[5 ]。二者都基
于概率分布, 并都用方差或标准差表征, 与随机误差和系统
误差的分类之间不存在简单的对应关系。“随机”与“系统”表
示两种不同的性质,“A 类”与“B 类”表示两种不同的评定方
法。分类的目的是表明不确定度评定的两种方法, 仅为讨论
方便, 并不意味两类评定方法存在本质的区别。不确定度评
定总流程见图 1。
2　在药物研究各环节中的应用
药品研发过程中需进行多次检验测定, 以确保药物具有
预期的药性。在使用传统方法对误差结果进行评定时, 首先因
为测量误差是表明测量结果偏离真值的差值, 而真值客观存
在但人们无法准确得到, 所以严格意义上的误差也无法得到。
其次在不同国家、不同领域或不同人员对测量误差评定的方
法往往各不相同。这些原因导致了不同的测量结果之间缺乏
可比性, 因此需要用测量不确定度来统一评价测量结果。
211　实验室研究
21111　实验室认可制度: 实验室认可是国家权威机构对校
准和检测实验室有能力进行指定类型的校准和检测所做的
一种正式承认[6, 7 ]。测量不确定度对测量、试验结果的可信
性、可比性和可接受性都有非常重要的意义。根据《检测和校
准实验室能力的通用要求》(GB öT 1548122000idt1 ISO ö
IEC1702521999) , 国家实验室认可委员会强调检测实验室应
制定与检测工作特点相适应的测量不确定度评定程序, 能够
将其应用于不同类型的检测工作, 并在必要时给出测量不确
定度。
对于检测实验室, 可以按照以下规定进行简化 [8 ]: (1) 可
以不给出自由度; (2) 合成时可以不考虑相关性; (3) k 可以
图 1　不确定评定流程表
F ig11　Flow chart of eva luation for uncerta in ty
统一取 2; (4) 对于某些广泛公认的检测方法, 如果该方法规
定了测量不确定度主要来源的极限和计算结果的表示形式,
此时, 在实验室遵守该检测方法和测量结果报告要求的情况
下, 即被认为符合要求; (5)由于某些检测方法的性质决定了
无法从计量学和统计学角度对测量不确定度进行有效而严
格的评定, 这时至少应通过分析方法列出各主要的不确定度
分量, 并作出合理的评定, 同时应确保测量结果的报告形式
不会使用户造成对所给出测量不确定度的误解。
如在 ISO öIEC 导则25《校准与检测实验室能力的通用要
求》中指明, 实验室的每个证书或报告, 均必须包含有关评定
校准或测定结果不确定度的说明。在质量管理与质量保证
中, 对不确定度极为重视, ISO 9001 规定, 使用时应保证所用
设备的测量不确定度已知[51 ]。李箐等[8 ]根据 JJF105921999
分析了各不确定度分量, 建立了评定灵敏度、检测限测量结
果不确定度的数学模型, 并计算了其测量结果的扩展不确定
度, 评定了气相色谱仪检测器的主要技术指标灵敏度和检测
限测量结果的不确定度。
21112　实验室内部质量控制[9 ]: 实验室内部质量控制是分
析人员对测验质量进行自我控制的过程。在一个分析方法被
采用之前, 需检验实验室对测试方法的适应情况和操作人员
·564·中草药　Ch inese Traditiona l and Herbal D rugs　第 39 卷第 3 期 2008 年 3 月
的技能水平, 实验室可以通过分析控制样或标样来控制本实
验室分析测试人员的分析质量。要使实验室能提供高质量的
数据, 就必须在使用方法前进行误差预测, 以及评估测定方
法的检出限, 并对分析方法做一个全面评价。这项工作也需
要通过“不确定度实验”来完成。
212　化学检测: 化学分析常涉及多种方法和多个步骤, 故其
检测结果在多个实验室间达到准确一致比较困难, 也因此其
结果的可靠性一直备受重视。测量不确定度评定是评价测量
水平的指标, 是判定测量结果可信度的依据。化学检测工作
中检测方法、检测过程和被测样品的特殊性和多样性给检测
结果的准确程度带来许多不确定的因素。其中, 测试过程所
引入的不确定度对于不同的测试过程是不同的, 对这种不确
定度的评定应考虑具体的测试过程, 既要注意所有的测试步
骤都存在引入不确定度的可能, 也要注意不能重复计算。
化学检测的类型按检测方法实施的分析技术可简单分
为化学分析法和仪器分析法。化学分析中不确定度的主要来
源有: 质量、体积、外部数据、测试过程、随机效应、取制样
等[10 ]。考虑仪器分析法不确定度来源时, 应注意仪器的测量
性能。根据检测方法的原理不同, 不确定度评定数学模型的
类型主要可分为绝对测量法和相对测量法。绝对测量法是通
过测量一个或几个基本量值直接得出或根据公式计算出被
测样品的量值, 如化学分析法中的重量法和容量法。而大多
数的化学检测方法是相对测量法, 通过与已知量值标准物质
的比较, 获得被测物质的量值。因此, 在化学检测结果不确定
度评价时, 数学模型的建立、不确定度来源的分析和不确定
度分量的确定都将与检测方法、检测仪器的测量性能设置和
检测过程特点的影响因素有关 [11 ]。
胡震等[12 ]采用H PL C 方法同时测定栀子苷、绿原酸和
藏红花素É 的量, 通过对测试方法流程进行分析, 确定不确
定度来源, 结合定量方法验证数据。据H PL C 方法测定栀子
药材中 3 种成分的量的操作流程建立数学模型。
W =
C 0×V ×D×F (h)
M ×100%
式中W 为样品中目标成分的质量分数 (% ) , C 为供试品溶液中目标
成分的质量浓度 (gömL ) , V 为供试品溶液的定容体积 (mL ) , D 是稀
释因子 (若供试品溶液中某成分浓度超过标准曲线范围, 溶液需要稀
释的倍数) , F (h) 是均匀性因子 (由药材样品不均匀性引起对实际测
量造成影响的校正因子) ,M 是药材的取样质量 (g)
在 95% 置信水平下, 取扩展因子 k = 2, 根据相应公式计
算出 3 种成分不确定度分量。结果表明, 用H PL C 定量分析
栀子药材中栀子苷、绿原酸和藏红花素É 的方法满足现代药
物分析方法学的要求。
耿庆安等[13 ]也报道了H PL C 法测定野葛中葛根素的不
确定度分析。通过各个不确定度分量的具体计算, 得出测量
结果的置信置率与置信区间。另外, 李慎安等[14 ]在《测量不
确定度的简化评定》著作中介绍了化学分析中许多具体实
例, 可供参考。
化学检测结果不确定度评定的合理与否, 关键在于化学
工作者对所评定检测项目方法原理的理解、检测技术的掌握
以及经验的积累和运用; 其次是对不确定度评定方法的熟练
掌握。只有进行了实际有效和规范的评定, 这样的评定结果
才是合理的。
213　药品检验: 药品检验结果的质量往往会直接影响病人
生命安全。有时, 测量结果和由测量结果得出的结论还可能
成为执法和决策的重要依据。因此, 当报告测量结果时, 必须
对其质量给出定量的说明, 以确定测量结果的可信程度。
在药品检验过程中, 通常需要对检验结果是否符合相应
标准规定做出判断。当检测结果向上 (或向下)扩展不确定度
半宽度 (1ö2U ) 后, 其结果仍在规定的限度之内, 则符合规定
要求 (图 2a, f) ; 当向上 (或向下) 扩展不确定度半宽度后, 其
结果超出上限 (下限) , 则不符合规定要求 (图 2e, j) ; 但当检
验结果恰好是标准要求的极限值 (图2b, g) , 或者将检验结果
向上 (或向下)扩展不确定度半宽度, 跨越了标准的极限值时
(图 2c, d 或h, i) , 严格来说, 应进行重试, 且在做出是否符合
标准规定时应充分考虑测量不确定度。
图 2　测量不确定度与测量结果的关系
F ig12　Relation sh ip between uncerta in ty and results
　　药品检验中测量不确定度的评定, 重点在于对检测方
法、原理的理解、检测技术的掌握, 找到产生不确定度的影响
因素, 掌握不确定度评估的基本原则和评估方法, 从简单的
案例开始, 逐渐过渡到复杂的计算, 达到对药品检验工作中
的测量不确定度能全面评估, 在理解的基础上正确利用测量
不确定度对检验结果进行适当的解释 [15 ]。
佘伟鸣[16 ]对尼群地平干燥失重的测量不确定度进行了
分析。按照《中国药典》2000 版 (附录Ð ) 中关于干燥失重法
的规定进行试验, 分别计算电子天平的不确定充、称量供试
品所需天平的不确定度、合成不确定度、扩展不确定度, 说明
了不确定度在药品检验中的具体应用。
214　临床检验[17 ]: 临床检验的主要任务就是对人体标本的
各种特性进行赋值。所赋的值, 其准确性、可靠性以及分散性
都会直接影响到疾病的诊断、治疗方案的确定以及疗效的观
察。因此, ISO 15189《医学实验室质量和能力的专用要求》中
明确要求:“必要且可能时, 实验室应确定检验结果的不确定
度”。 ISO 15193《体外诊断医疗器械生物源性样品中量的测
量参考测量程度的说明》中也明确规定:“应该注明所有分析
性能特征的值及其测量不确定度”。 ISO 15194《体外诊断医
疗器械生物源性样品中量的测量参考物质的说明》中也要求
在参考物质的特定特征中应该对测量不确定度进行表述。
IFCC 公布的酶的参考方法中也采用了不确定度。
临床检验是药物研究应用中较为复杂的一个环节, 是分
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析领域中复杂程度最高、影响因素最多的一种测量。估计测
定的总不确定度时, 需考虑分析过程和各种影响因素对总不
确定度的贡献。包括分析前因素、采样和运输、加入保护剂、
离心、基质效应和样本的稀释等。多数情况下, 通过适当的措
施, 可将分析前的复杂因素对总不确定度的影响降到最大分
量的三分之一。
在临床检验中开展的实验室室内质控工作要达到的目
的是使整个临床标本的测量工作处于统计控制的状态下, 因
而所得出的分散性就可以代表临床标本在统计控制状态下
的分散性。由于室内质控品的测量工作可以得到大量数据,
计算标准差 (s) 和变异系数 (CV ) , 从而可以真实反映测量数
据的分散性。评估不确定度具体方法如下: 标准不确定度即
为室内质控品测量所得出的 s, 即ΛA = s; 相对标准不确定度
即为室内质控品测量所得出的变异系数 (CV ) , 即 ΛA rel =
CV % ; 扩展不确定度, 当包含因子k 取2 时,U = 2s; 相对扩展
不确定度, 当包含因子 k 取 2 时, ΛA rel= 2CV %。
此法只适用于能开展室内质控的定量测定方法, 不适于
手工的形态学以及定性检验的方法。
其他一些重要信息如实验数据、文献和厂家的信息、国
际或国家参考物质、室间质量评价计划以及有经验分析人员
的判断有助于定量地确定不确定度分量 [18 ]。
3　结语
测量不确定度是现代误差理论的重要内容, 经过多年的
发展, 测量不确定度方法已日臻完善, 其应用前景非常广阔,
在各个研究领域都将显现出存在的必要性。
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牛蒡子苷及牛蒡子苷元的药理作用研究进展
王　潞1, 2, 赵　烽1Ξ, 刘　珂1, 2
(11 烟台大学药学院, 山东 烟台　264005; 21 辽宁中医药大学药学院, 辽宁 沈阳　110032)
摘　要: 牛蒡子苷及牛蒡子苷元是从牛蒡子中提取的主要活性成分, 具有广泛的药理作用。牛蒡子苷及其苷元具有
抗肿瘤和神经保护等活性; 牛蒡子苷元还具有较强的抗炎及免疫调节活性、抗病毒活性以及对热休克反应的抑制
活性。综述近 10 年来国内外学者对牛蒡子苷及其苷元药理活性的研究概况。
关键词: 牛蒡子苷; 牛蒡子苷元; 抗炎及免疫调节活性
中图分类号: R 282171　　　文献标识码: A 　　　文章编号: 0253- 2670 (2008) 03- 0467- 04
Advances in stud ies on pharmacolog ica l effect of arctiin and arctigen in
W AN G L u1, 2, ZHAO Feng1, L IU Ke1, 2
(11Schoo l of Pharm acy, Yantai U niversity, Yan tai 264005, Ch ina; 21 Schoo l of Pharm acy, L iaon ing U niversity
of T randit ional Ch inese M edicine, Shenyang 110032, Ch ina)
Key words: a rct iin; arct igen in; an t i2inf lamm ation and imm unomodu la t ion act ivity
·764·中草药　Ch inese Traditiona l and Herbal D rugs　第 39 卷第 3 期 2008 年 3 月
Ξ 收稿日期: 2007208207
作者简介: 王　潞 (1982—) , 女, 山东省泰安市人, 在读硕士研究生, 主要专业方向为分子药理学。　E2m ail: lu lucc@ 1631com
T el: 139645717923 通讯作者　赵　烽　T el: (0535) 6706921　Fax: (0535) 6706066　E2m ail: zhaofeng@ytu. edu. cn