نمودار Levey–Jennings چیست؟ آموزش تفسیر، مثال عملی و کاربرد در کنترل کیفیت داخلی آزمایشگاه

مقدمه

کنترل کیفیت داخلی (Internal Quality Control یا IQC) یکی از مهم‌ترین ابزارهای پایش عملکرد سیستم‌های اندازه‌گیری در آزمایشگاه است. با این حال، انجام روزانه کنترل‌های کیفی به‌تنهایی برای اطمینان از پایداری نتایج کافی نیست. آنچه اهمیت دارد، بررسی آماری نتایج کنترل در طول زمان و شناسایی تغییراتی است که ممکن است بر اعتبار نتایج بیماران تأثیر بگذارند.

ممکن است نتیجه کنترل یک آزمایش همچنان در محدوده قابل قبول قرار داشته باشد، اما حرکت تدریجی آن به سمت مقادیر بالاتر یا پایین‌تر، نشانه‌ای از شروع یک خطای سیستماتیک باشد.

نمودار Levey–Jennings یا لوی–جنینگز ابزاری برای نمایش و تحلیل نتایج کنترل کیفیت داخلی بر اساس میانگین (Mean) و انحراف معیار (SD) است. این نمودار به کارشناسان کنترل کیفیت و مسئولان فنی کمک می‌کند تا علاوه بر شناسایی نتایج خارج از محدوده، الگوهایی مانند Shift و Trend را نیز تشخیص دهند.

در این مقاله، روش محاسبه شاخص‌های آماری، نحوه رسم و تفسیر نمودار Levey–Jennings، ارتباط آن با قوانین Westgard و یک مثال عددی از کنترل کیفیت آزمایش Glucose را با یک نمودار متحرک بررسی می‌کنیم. در این مثال می‌بینید که چرا بررسی هم‌زمان چند قانون، یک Shift را چند روز زودتر از نگاه‌کردن فقط به حد ±3SD آشکار می‌کند.

۱. نمودار Levey–Jennings چیست و چه کاربردی دارد؟

نمودار Levey–Jennings یک نمودار کنترل آماری است که نتایج اندازه‌گیری ماده کنترل را در نوبت‌های متوالی آزمایش نشان می‌دهد.

این روش در سال ۱۹۵۰ توسط Stanley Levey و Elmer R. Jennings معرفی شد. آن‌ها ایده نمودارهای کنترل آماری (Shewhart) را برای نتایج ماده کنترل در آزمایشگاه بالینی به‌کار گرفتند.

در این نمودار، هر نتیجه کنترل نسبت به میانگین و خطوط انحراف معیار سنجیده می‌شود. به این ترتیب، کارشناس آزمایشگاه می‌تواند تشخیص دهد که تغییرات مشاهده‌شده ناشی از پراکندگی طبیعی نتایج هستند یا احتمالاً یک اختلال در فرایند اندازه‌گیری رخ داده است.

کاربردهای اصلی نمودار عبارت‌اند از:

• پایش روزانه عملکرد دستگاه‌های بیوشیمی و سایر سیستم‌های اندازه‌گیری
• بررسی پایداری معرف‌ها و مواد کنترل
• شناسایی خطاهای تصادفی و سیستماتیک
• تشخیص تغییرات ناگهانی یا تدریجی عملکرد روش
• ارزیابی عملکرد پس از کالیبراسیون یا تعویض Lot معرف
• مستندسازی وضعیت کنترل کیفیت داخلی
• کمک به تصمیم‌گیری درباره پذیرش یا رد نوبت آزمایش

۲. اجزای نمودار Levey–Jennings

نمودار لوی–جنینگز از دو محور اصلی و خطوط مرجع آماری تشکیل شده است.

محور افقی (X): ترتیب زمانی یا نوبت‌های انجام کنترل را نمایش می‌دهد.

محور عمودی (Y): مقدار اندازه‌گیری‌شده ماده کنترل را بر اساس واحد اختصاصی آزمایش نشان می‌دهد.

خطوط مرجع شامل موارد زیر هستند:

این خطوط محدوده‌های آماری مورد استفاده در تفسیر رفتار نتایج را مشخص می‌کنند. معمولاً خطوط ±2SD را به‌عنوان حد هشدار و خطوط ±3SD را به‌عنوان حد رد با رنگ‌های متفاوت رسم می‌کنند تا نتیجه‌ای که از آن‌ها عبور می‌کند در یک نگاه دیده شود؛ همین روش در نمودار مثال بخش ۴ هم استفاده شده است.

۳. محاسبه Mean و SD در کنترل کیفیت

برای رسم یک نمودار معتبر، ابتدا باید میانگین و انحراف معیار نتایج کنترل تعیین شوند. این دو مقدار باید از نتایج خود آزمایشگاه، با همان روش و همان دستگاه و در شرایط پایدار به دست آیند؛ معمولاً حداقل ۲۰ اندازه‌گیری، ترجیحاً در روزهای مختلف. محدوده‌ی درج‌شده در برگه راهنمای ماده کنترل فقط یک راهنما است و جای میانگین و SD خود آزمایشگاه را نمی‌گیرد.

محاسبه میانگین (Mean)

Mean از تقسیم مجموع نتایج اندازه‌گیری‌شده بر تعداد مشاهدات به دست می‌آید:

محاسبه انحراف معیار (Standard Deviation)

SD میزان پراکندگی نتایج نسبت به میانگین را نشان می‌دهد:

در این فرمول از انحراف معیار نمونه‌ای استفاده شده است.

محاسبه ضریب تغییرات (CV%)

برای ارزیابی میزان پراکندگی نسبی نتایج از ضریب تغییرات استفاده می‌شود:

CV% امکان مقایسه پراکندگی روش‌های اندازه‌گیری با میانگین‌های متفاوت را فراهم می‌کند.

مثال محاسباتی

فرض کنیم پس از جمع‌آوری داده‌های دوره پایه، برای کنترل Glucose مقادیر زیر به دست آمده باشد:

محدوده‌های آماری به شکل زیر محاسبه می‌شوند:

بنابراین نتیجه کنترل 103 در محدوده +1SD تا +2SD قرار می‌گیرد و نتیجه 107 از محدوده +3SD عبور کرده است.

نکته: در مثال بخش بعد، Mean برابر 100 و SD برابر 2 مقادیر هدف دوره پایه هستند و از ۲۰ نتیجه نمایش‌داده‌شده محاسبه نشده‌اند. محدوده‌ها باید با عملکرد روش و هدف کیفی آزمایش سازگار باشند.

۴. مثال عملی تفسیر نمودار Levey–Jennings در آزمایش Glucose

برای درک بهتر کاربرد نمودار، یک سناریوی فرضی از کنترل کیفیت روزانه آزمایش Glucose در بخش بیوشیمی را بررسی می‌کنیم. آزمایشگاه هر روز یک سطح کنترل نرمال را اندازه‌گیری می‌کند و Mean و SD هدف آن 100 و 2 mg/dL است. در عمل حداقل دو سطح کنترل (نرمال و غیرطبیعی) اندازه‌گیری می‌شود؛ برای سادگی، این مثال فقط یک سطح را نشان می‌دهد.

در ده روز نخست، نتایج حول میانگین توزیع شده‌اند. اما از روز یازدهم، هم‌زمان با تعویض سری ساخت معرف (Reagent Lot)، نتایج به سمت مقادیر بالاتر منتقل می‌شوند.

داده‌های زیر شبیه‌سازی آموزشی هستند و به یک آزمایشگاه یا دستگاه واقعی تعلق ندارند.

نمودار Levey–Jennings کنترل Glucose

• در کنترل
• هشدار
• نقض قانون / رد نوبت

روز

20

نتیجه (mg/dL)

104.7

فاصله از میانگین (SD)

+2.35

وضعیت نوبت

رد نوبت

Lot جدید رد نوبت

پخش مجدد

روی هر قانون بزنید تا همان قانون روی نمودار پخش شود.

جدول کامل نتایج و فاصله هر نتیجه از میانگین

روز	نتیجه کنترل (mg/dL)	فاصله از میانگین (SD)	رویداد
1	100	0.00	—
2	101	+0.50	—
3	99	−0.50	—
4	102	+1.00	—
5	100	0.00	—
6	98	−1.00	—
7	101	+0.50	—
8	100	0.00	—
9	102	+1.00	—
10	99	−0.50	—
11	103	+1.50	ورود Lot جدید
12	103.5	+1.75	—
13	104.5	+2.25	هشدار 12s
14	104.2	+2.10	22s و 41s ← رد نوبت
15	105	+2.50	—
16	104.5	+2.25	—
17	105.2	+2.60	—
18	104.8	+2.40	—
19	105.5	+2.75	—
20	104.7	+2.35	10x

تحلیل نتایج نمودار

روزهای ۱ تا ۱۰

همه نتایج بین 98 و 102 mg/dL، یعنی در محدوده ±1SD و در دو سمت میانگین پراکنده‌اند. پراکندگی با یک فرایند پایدار سازگار است.

روزهای ۱۱ و ۱۲

با ورود Lot جدید، نتایج 103 و 103.5 ثبت می‌شود. هر دو بالاتر از +1SD و داخل ±2SD‌اند و هنوز هیچ قانونی نقض نشده است، اما دنباله‌ای در یک سمت میانگین شروع شده است.

روز ۱۳

نتیجه 104.5 از +2SD عبور می‌کند. قانون 1₂s هشدار می‌دهد. این هشدار فقط دستور بررسی سایر قوانین است و به‌تنهایی دلیل رد نوبت نیست.

روز ۱۴

نتیجه 104.2 هم بالاتر از +2SD است، پس دو نتیجه متوالی خارج از 2SD دیده می‌شود و قانون 2₂s نقض می‌شود. هم‌زمان چهار نتیجه متوالی (روزهای ۱۱ تا ۱۴) بالاتر از +1SD هستند و قانون 4₁s هم نقض می‌شود. از این روز نوبت باید رد و علت بررسی شود.

روزهای ۱۵ تا ۱۹

نتایج بالاتر از +2SD باقی می‌مانند. بیشترین مقدار 105.5 است (حدود +2.75SD) و هیچ نتیجه‌ای به +3SD، یعنی 106 mg/dL، نمی‌رسد.

روز ۲۰

ده نتیجه متوالی (روزهای ۱۱ تا ۲۰) بالاتر از میانگین قرار گرفته‌اند و قانون 10x نقض می‌شود.

نتیجه‌گیری فنی مثال

میانگین نتایج روزهای ۱۱ تا ۲۰ حدود 104.5 است؛ یعنی حدود 4.5 mg/dL (تقریباً 4.5٪) و حدود 2.2SD بالاتر از مقدار هدف. این الگو با یک Shift مثبت سازگار است و احتمال بروز خطای سیستماتیک را مطرح می‌کند. برای تصمیم‌گیری درباره اثر بالینی این خطا، اندازه آن باید با خطای کل مجاز (TEa) آزمایش مقایسه شود.

جدول زیر نشان می‌دهد هر رویکرد این Shift را در چه روزی آشکار می‌کرد:

از آنجا که تغییر هم‌زمان با تعویض Lot معرف رخ داده، بررسی عملکرد معرف جدید، کالیبراسیون و تطابق نتایج با Lot قبلی باید در اولویت قرار گیرد.

صرف هم‌زمانی تغییر Lot و شیفت، علت را اثبات نمی‌کند و برای تعیین علت اصلی باید بررسی فنی انجام شود.

۵. تفاوت Shift و Trend در نمودار Levey–Jennings

دو الگوی مهم در تفسیر نمودار لوی–جنینگز عبارت‌اند از Shift و Trend.

Shift یا جابه‌جایی

در Shift، نتایج به‌صورت نسبتاً ناگهانی به یک سمت میانگین منتقل می‌شوند و برای چند نوبت متوالی در همان سمت باقی می‌مانند. قوانین 2₂s، 4₁s و 10x برای شناسایی چنین الگویی مناسب‌اند؛ مثال بخش ۴ یک Shift است.

علل احتمالی:

• تعویض Lot معرف
• تغییر کالیبراسیون
• تغییر عملکرد دستگاه
• تغییر شرایط نگهداری معرف یا کنترل

Trend یا روند تدریجی

در Trend، نتایج به‌تدریج و در چند نوبت متوالی به سمت بالا یا پایین حرکت می‌کنند. در برخی نرم‌افزارها قانون 7T (هفت نتیجه متوالی با روند صعودی یا نزولی) هم برای شناسایی آن به‌کار می‌رود.

علل احتمالی:

• کاهش تدریجی پایداری معرف
• فرسودگی اجزای دستگاه
• تغییرات دمایی
• مشکلات تدریجی سیستم پیپتینگ

تشخیص این دو الگو اهمیت زیادی دارد؛ زیرا ممکن است قبل از عبور نتیجه کنترل از حدود کنترلی، نشانه‌های اولیه اختلال را آشکار کنند.

۶. ارتباط نمودار Levey–Jennings با قوانین Westgard

نمودار Levey–Jennings برای نمایش نتایج استفاده می‌شود، در حالی که قوانین Westgard معیارهایی برای تفسیر آماری و تصمیم‌گیری درباره وضعیت کنترل ارائه می‌کنند.

مهم‌ترین قوانین عبارت‌اند از:

در راهبرد چندقانونی Westgard، قانون 1₂s به‌عنوان هشدار عمل می‌کند و به‌تنهایی به معنی رد نوبت نیست؛ نتیجه‌ای که از ±2SD عبور کرده باشد با سایر قوانین بررسی می‌شود. قانون R₄s به حداقل دو سطح کنترل در یک نوبت نیاز دارد و به همین دلیل در مثال تک‌سطحی بخش ۴ قابل بررسی نیست.

انتخاب قوانین باید بر اساس تعداد سطوح کنترل، عملکرد روش، کیفیت مورد انتظار و ریسک نتایج بیماران انجام شود.

۷. هنگام خارج‌شدن کنترل از محدوده چه اقداماتی انجام دهیم؟

خارج‌شدن کنترل از محدوده نباید صرفاً با تکرار آزمایش پاسخ داده شود.

یک فرایند اجرایی مناسب شامل مراحل زیر است:

1. جلوگیری از تأیید و گزارش نتایج بالقوه تحت تأثیر تا تعیین وضعیت سیستم.
2. بررسی تاریخ انقضا و شرایط نگهداری ماده کنترل.
3. بررسی نحوه آماده‌سازی، همگن‌سازی و برداشت کنترل.
4. بررسی معرف، Lot و وضعیت کالیبراسیون.
5. بررسی عملکرد دستگاه و هشدارهای فنی.
6. تکرار کنترل پس از بررسی علت و انجام اقدام مناسب.
7. ثبت عدم انطباق، علت شناسایی‌شده و اقدامات اصلاحی.

در صورت احتمال تأثیر بر نتایج بیماران، نمونه‌های بالقوه تحت تأثیر نیز باید شناسایی و ارزیابی شوند.

۸. نقش نرم‌افزار LIS در مدیریت نمودارهای کنترل کیفیت

در آزمایشگاه‌هایی با تعداد بالای تست، دستگاه و سطوح کنترل، ثبت دستی نتایج و رسم نمودارها می‌تواند زمان‌بر و مستعد خطای انسانی باشد.

یک نرم‌افزار LIS مجهز به قابلیت‌های مدیریت کنترل کیفیت می‌تواند امکانات زیر را فراهم کند:

• ثبت نتایج کنترل به تفکیک آزمایش، دستگاه و سطح کنترل
• محاسبه Mean، SD و CV%
• رسم خودکار نمودار Levey–Jennings
• نمایش خطوط مرجع آماری
• بررسی قوانین وستگارد
• شناسایی الگوهای هشداردهنده
• ثبت سوابق عدم انطباق و اقدامات اصلاحی (CAPA)
• بررسی روند عملکرد در بازه‌های زمانی مختلف

مزیت اصلی این ساختار، تبدیل داده‌های پراکنده کنترل کیفیت به اطلاعات قابل تحلیل و پیگیری است.

البته نرم‌افزار جایگزین تصمیم‌گیری مسئول فنی و کارشناس کنترل کیفیت نیست و الگوریتم‌های پذیرش و هشدار آن باید متناسب با روش اندازه‌گیری اعتبارسنجی شوند.

جمع‌بندی

نمودار Levey–Jennings یکی از ابزارهای مهم کنترل آماری کیفیت در آزمایشگاه است که امکان پایش تغییرات عملکرد سیستم اندازه‌گیری را در طول زمان فراهم می‌کند.

اهمیت این نمودار تنها در تشخیص نتایج خارج از محدوده ±2SD یا ±3SD نیست؛ بلکه شناسایی الگوهایی مانند Shift و Trend می‌تواند به کشف زودهنگام مشکلاتی کمک کند که هنوز به شکل یک خطای آشکار دیده نشده‌اند. در مثال Glucose، یک Shift حدود 2.2SD هیچ‌وقت از ±3SD عبور نکرد، اما قوانین 2₂s و 4₁s آن را در روز ۱۴ آشکار کردند.

ترکیب نمودار لوی–جنینگز با قوانین مناسب وستگارد، بررسی علل خطا و ثبت اقدامات اصلاحی، به آزمایشگاه کمک می‌کند کنترل کیفیت داخلی را از یک فعالیت روزمره به یک فرایند تحلیلی و قابل مدیریت تبدیل کند.

هدف نهایی کنترل کیفیت، صرفاً قبول‌شدن ماده کنترل نیست؛ بلکه اطمینان از پایداری فرایند اندازه‌گیری و کاهش احتمال گزارش نتایج نامعتبر برای بیماران است.