血氧测量设备的临床评估方案2009版.pdf

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1、血氧测量设备的临床评估方案 （2009 版） 评估血氧测量设备在临床应用中的安全性和有效性，参照 ISO9919 标准推荐的试验方法，给出临床试验方案，通过临床试验 得出结论。 一、临床目的 确定被评估血氧测量设备的安全性和有效性。 二、临床对象 临床试验的对象为自愿参加的健康志愿者或患者。 临床试验对象应考虑以下的要素： （一）受试者的数量和来源 -受试者的数量：健康受试者建议为10 人，大样本量患者必 须满足统计学意义 -健康受试者必须为健康的成年志愿者； -如采用患者进行临床试验，不可人为降低患者血氧饱和度； -大样本量的患者受试者，尽可能确保受试者身体特征的广泛 性。 建议： 评价血样

2、饱和度一致性时的样本量要求 1受试者即可为健康受试者，也可为患者，二者可任选其一。 采用健康受试者的方案不能采用患者。 2无论哪种受试者，所纳入的受试者样本数量均须满足统计 学原则，且受试者的血样饱和度水平应均匀覆盖测量的全部范围。 原则上： （1） 应采集大约250 对数据（其中可供分析的有效数据至少 200 对） ； （2） 所纳入数据的血样饱和度范围应均匀分布在70%-100% 之间，即对于表1 中列出的 5 个血样饱和度平台期，每一平台期应 包括大约 50 对数据（其中可供分析的有效数据至少40 对） ； （3） 对于参与试验的每一名受试者，其每一平台期的测量值 至多为 5 对，以保证

3、所采集的样本具有足够的代表性。 例 1：健康受试者研究：假设共纳入10 名健康受试者， 每名健 康受试者在表1 中的 5 个平台期分别提供5 对测量值，即每名受试 者共提供 25 对测量值， 10 名受试者共提供250 对测量数据。 例 2：患者研究：假设由于伦理或可行性原因，对于每名患者， 无法控制其血氧饱合度水平。因此，只能在其血氧饱和度水平上最 多测量 5 对数据。按照上述条件（2）要求，所纳入患者的血样饱和 度应均匀覆盖整个测量范围，则：每一平台期均需纳入10 名患者， 以保证各平台期能够分别提供50 对数据；最终 5 个平台期共计入选 50 名患者，以便最终提供250 对测量数据。

4、注意： 受试者的特征应考虑到安全性和有效性，例如，由于指 围的原因， 只有女性受试者可用来验证小儿科用指夹式血氧传感器。 （二）受试者接受/排除标准 -临床试验方案必须明确定义接受/排除的标准； -受试者必须自愿参与临床验证； -所有健康志愿者在参与临床验证时必须处于健康状态。除非 详细说明，所有受试者在临床试验方案中必须明确受试者的COHb （一氧化碳血红蛋白）3% 、MetHb （高铁血红蛋白） 2%、ctHb （血红蛋白）100g/L ；但是以上要求并不能说明受试者处于健康 状态； -样本应满足临床试验的预期要求；例如： 1受试者应包括男性和女性。 2手指指围。 3为了降低医疗风险，在临

5、床验证方案中必须明确健康成 人受试者能够完成人为降低血氧饱和度的试验。 -样本排除标准。 不符合临床试验预期要求的受试者应排除，例如： 1由于吸烟和长期暴露在高一氧化碳气体中会导致受试者 一氧化碳血红蛋白（COHb ）水平较高，除非在临床验证方案中有 明确要求，否则应排除此类受试者。 2个别受试者身体状态会导致高铁血红蛋白增高，除非临 床试验方案中有明确要求，否则应排除此类受试者。 3如果临床试验过程中进行的操作有可能对受试者产生过 度的医疗风险，则应排除此类受试者。（例如：动脉穿刺过程或组织 缺氧过程导致过度的医疗风险）。 4年龄因素。 （三）临床试验终止的标准 临床试验方案中应定义导致临床

6、试验终止的环境状况和/或受 试者的反应的标准。例如：血压、呼吸、体温、心律、心率等生命 体征超出可接受范围、高铁血红蛋白（MetHb ）增高等符合了上述 排除标准之一，或受试者提出终止试验等。 三、临床试验的方法 以下提到的两种类型的试验方案都可以用来评估被评估设备通 过光谱特性测量的动脉血氧饱和度（以下以英文缩写SpO2 表示） 的精度，任何一种类型的试验方案都应在临床试验基地中进行。 （一）有创测量对比试验方案 被评估设备的测量值SpO2 与血气分析仪 （CO-oximeter ）的测量值 动脉血氧饱和度（SaO2 ）进行比较。 （二）无创测量对比试验方案 被评估设备的测量值SpO2 与二

7、级标准血氧饱和度测量设备的 测量值 SpO2 进行比较。 注 ： 二 级 标 准 血 氧 饱 和 度 测 量 设 备 的 精 度 可 直 接 追 溯 至 CO-oximeter （金标准），即二级标准血氧饱和度测量设备的精 度是通过临床试验验证，并且直接与CO-oximeter （金标准）进 行对比； 二级标准血氧饱和度测量设备可用来进行标准传递。但 必须提供有效证据证明二级标准血氧饱和度测量设备（例如临床 试验报告）。 四、实验室条件下健康志愿者有创血气分析对比临床试验步骤 （一）临床试验开始前的准备 1. 血气分析仪在使用之前需要经过校准，保证其测量精度 （SaO2 精度不低于1%） ；必

8、须按照制造商建议的使用法及辅助材 料。 2动脉插管以及动脉血取样工具。 3被评估设备的SpO2 测量设备应符合产品注册标准。 4经过测试的气路正常的可产生不同氧分压的气体混合的仪 器，实现 O2 与 N2 的混和输出， 同时在混和输出口处设置一个三通 连接气体监护仪，用于测量输出气体中的O2 浓度。 注意：必要时在患者吸入气体中加入二氧化碳气体，以防止受 试者在低氧状态下出现呼吸性碱中毒，导致临床试验失败。 5 可通过自动记录或手动记录的方式来记录被评估设备测量的 SpO2 值。 6应获得受试者的完整病史，健康受试者应做正常体检，且女 性受试者还应进行妊娠测试。 7受试者已签署知情同意书，同意

9、参与试验。 8使用无创ECG 监护设备和气体监测设备对受试者生理参数 进行监测。 9研究者（临床试验的负责人）应为具有相关专业高级职称的 执业医师。 10操作者用套管针穿刺动脉，放置动脉导管。试验中将使用 动脉血气针从动脉采集动脉血。受试者使用鼻夹夹住鼻部，咬住口 塞，使用口部进行呼吸，吸入气体为经过混和的高纯氧与高纯氮的 混和气体。 注：在进行下一位受试者测试之前需将前次使用的换气活瓣放 入干燥皿中进行干燥，防止过多的水汽影响换气活瓣性能。 11将受测和各被评估设备的探头分别连接到受试者同一手的 相邻手指， 以隔光指套隔离相邻的探头以避免“ 光污染 ” ；对于抗运动 测试则需要增加被评估设备

10、脉搏血氧仪的三个探头分别连接到受试 者另一只手的相邻手指，以隔光指套隔离相邻的探头以避免“ 光污 染” ，把它们作为运动试验的调查组。 12建议环境温度为18-28 摄氏度。如受试者手指末端的末梢 循环不良时，可使用加热器或其他方法来改善受试者手指末端的末 梢循环。 （二）实验室条件下健康受试者有创血气分析对比临床试验步骤 以下两种临床试验方案可任选其一。 1方案一。 （1）在吸入大于21 常规氧浓度混合气体后，受试对象的 SpO2 达到 97%-100% （被评估设备读数）并处在稳定状态30s 后， 每间隔 20s ，通过动脉采集2ml 血样，共采样5 次，做血气分析得 到 SaO2 基础值

11、，可同时记录被评估设备和参比设备的氧饱和度值， 并记录必要的生理参数指标； （2）降低受试者的吸入氧气浓度（FiO2 ）使得SpO2达到 92%-96% （被评估设备读数） ，待达到稳定30s 后，每间隔20s ， 通过动脉采集2ml 血样，共采样5 次，做血气分析得到SaO2 ，可 同时记录被评估设备和参比设备的氧饱和度值，并记录必要的生理 参数指标； （3）重复本方法步骤（2） ，但降低 SpO2 达到 85%-91% ； （4）重复本方法步骤（2） ，但降低 SpO2 达到 78%-84% ； （5）重复本方法步骤（2） ，但降低 SpO2 达到 70%-77% ； （6）在吸入大于21

12、 常规氧浓度混合气体后，受试对象的 SpO2 恢复到基础值； （7）去除动脉通路和脉搏血氧探头，在医护人员检查认为受试 者可以安全离开后方可让受试者离开。 注意：在试验进行中，当受试者感到不适，将立刻给予100 纯氧并停止试验。 表 1 血氧饱和度采样测量范围及采样点数量 SaO2 采样范围（ %）采样点数量 100 - 97 基础值 5 97 - 92 95 5 92 85 90 5 84 78 80 5 77 70 70 5 合计25 示意图： 图 1 采样时间 注意：图中血氧饱和度测量范围和每个测量范围中的测量点 可以根据临床试验方案进行调整 2方案二。 （1）在吸入大于21 常规氧浓度

13、混合气体后，受试对象的 SpO2 达到 97%-100% （被评估设备读数）并处在稳定状态30s 后， 每间隔 20s ，通过动脉采集2ml 血样，共采样5 次，做血气分析得 到 SaO2 基础值，同时记录被评估设备和参比设备的血氧饱和度值， 并记录必要的生理参数指标； （2）降低受试者的吸入氧气浓度（FiO2 ）使得SpO2达到 92%-96% （被评估设备读数） ，待达到稳定30s 后，每间隔20s ， 通过动脉采集2ml 血样，共采样5 次，做血气分析得到SaO2 ，同 时记录被评估设备和参比设备的血氧饱和度值，并记录必要的生理 参数指标； （3）采集血样后，增加受试者的吸入氧气浓度（F

14、iO2 ）使得脉 搏血氧饱和度回复到基础值；待达到稳定30s 后，通过动脉采集2ml 血样，记录被评估设备和参比设备的动脉血氧饱和度值及必要的生 理参数指标； （3） 重复本方法步骤 （2） ， 但降低 SpO2 达到 85%-91% ； （4）重复本方法步骤（3） ； （5）重复本方法步骤（2） ，但降低 SpO2 达到 78%-84% ； （6）重复本方法步骤（3） ； （8）重复本方法步骤（2） ，但降低 SpO2 达到 70%-77% ； （9）重复本方法步骤（3） ； （10）去除动脉通路和脉搏血氧探头，在医护人员检查认为受 试者可以安全离开后方可让受试者离开。 注意：在试验进行中，

15、当受试者感到不适，将立刻给予100 纯氧并停止试验。 3血气分析进行步骤。 试验的主要目的是验证被评估设备的SpO2 测量结果和利用一 氧化碳 -血氧分析法（ CO-Oxymetry ）测量 SaO2 结果的一致性。 （1）使用动脉血气采样针从动脉导管中取得动脉血样； （2）将针管中的抗凝剂与血液充分混和，防止血液凝结，将 采样针保存至低温环境（冰盒）中； （3）样本应在半小时内进行血气分析。 五、实验室条件下健康受试者无创对比临床试验步骤 无创对比临床试验是被评估设备的SpO2 读数与第二标准血氧 测量设备测量（以下简称标准比对设备）的SpO2 读数进行比较， 使用此临床试验方法必须为健康受

16、试者。 标准比对设备的精度可直接追溯至血气分析仪CO-oximeter （金标准），标准比对设备可用来进行标准传递。 实验室条件下健康受试者无创对比试验步骤可遵循“实验室条 件下健康受试者有创血气分析对比临床试验步骤”，但是需要注意以 下几点： （一）标准值为标准比对设备测量所得的SpO2 取代了由“金标 准” CO-oximeter测得所得的SaO2 （二）此临床试验方法不需要进行动脉血取样 （三）标准比对设备的精度可直接追溯至CO-oximeter （金标准） （四）按照此临床试验方法所采集的样本数量必须满足统计学要 求来验证 SpO2 的精度 例如在 4.2 中描述的， 10 个受试者，

17、每个受试者采样25 个数 据对，共250 个数据对，至少有200 个有效的数据对（每个测量范 围至少 4 个数据对）符合统计要求。 其他的方法也可接受，例如在降低受试者血氧饱和度的过程中 连续同时采集数据对，不受血氧平稳状态的影响。 （五）此临床试验中步骤（3） 、 （4）必须在临床试验报告中详 细描述 （六）精度（ Arms ）是相对于金标准而言，包括被评估设备与 比对设备之间的差异 六、患者有创血气分析对比的临床试验有关事项 对患者进行临床试验其血氧饱和度分布范围也应满足健康受试 者试验数据分布的原则。被评估设备测量的SpO2 与 CO-oximeter 测量的 SaO2 进行比较，用以验

18、证血氧饱和度测量设备的精度。 在临床使用环境中进行临床试验，应充分考虑患者安全；在临 床使用环境中使用被评估设备测量患者SpO2 和 CO-oximeter测量 患者 SaO2 的环境条件并不稳定，在采集数据的过程中，无法良好 的控制意外因素影响试验结果。 在 临 床 使 用 环 境 中 ， 被 评 估 血 氧 饱 和 度 测 量 设 备 和 CO-oximeter测量的数据组易受到环境条件的影响，并且由于血液 循环不稳定或循环动力问题，会导致数据组难以可靠的匹配。 在患者动脉血采样点附近放置血氧饱和度测量设备的传感器 时，必须考虑患者的临床状态，被评估血氧饱和度测量设备的传感 器应尽可能布置

19、在动脉血采样点的循环末端。 此临床试验方法需要大量的患者进行采样，方可满足统计学要 求，用以验证SpO2 的测量范围中的精度。 注意 1：临床试验方案中必须明确动脉血采样为临床护理需要 所采的血液样本，或为了此次临床试验而进行的单独采样。 注意 2： 采用非留置针进行动脉血采样可能导致不稳定的SpO2 测量值。 七、患者无创对比临床试验有关事项 对患者进行临床试验其血氧饱和度分布范围也应满足健康受试 者试验数据分布的原则。无创对比临床试验，被评估血氧测量设备 测量的 SpO2 读数与第二标准血氧测量设备（简称标准比对设备） 测量的 SpO2 读数进行比较。 在临床使用环境中进行临床试验，应充分

20、考虑患者安全；在临 床使用环境中使用被评估设备测量患者SpO2 和 CO-oximeter测量 患者 SaO2 的环境条件并不稳定，在采集数据的过程中，无法良好 的控制意外因素影响试验结果。 在临床使用环境中，受试血氧饱和度测量设备和标准比对设备 测量的数据组易受到环境条件的影响，并且由于血液循环不稳定或 循环动力问题，会导致数据组难以可靠的匹配。 在布置血氧饱和度测量设备的传感器时，必须考虑患者的临床 状态，被评估血氧饱和度测量设备和标准比对设备的传感器应尽可 能布置在同一血液循环末端。 精度（ Arms ）是相对于金标准而言，包括被评估设备与比对设 备之间的差异。 八、数据分析 根据 IS

21、O9919, 50.101.2.2 进行数据分析， 得到平均偏差Mean Bias （B）和准确度Accuracy(Arms)的统计结果。 计算置信度水平以决定是否95% 的血氧测量结果位于2 倍的 标准偏差之内。受试设备测量值于参考标准值超出特定范围（2 倍 方差）的点应该被排除在统计之外。 平均偏差代表整体数据的偏移用下述公式表示: 准确度定义为测量值(SpO2i) 与参考值 (SRi) 之间的均方根，用 以下公式给出： 受试血氧饱和度测量设备测得的SpO2同参考标准值进行对 比，进行统计分析和处理，得到其标准偏差，样本量等以确定受试 血氧饱和度测量设备与参考标准设备测量值的等效性。 受试

22、血氧饱和度测量设备测得的脉率同ECG 所得心率比较， 进行统计分析和处理，得到其标准偏差，相关系数和样本量等以确 定受试血氧饱和度测量设备与ECG 所得心率的等效性。 九、接受准则 正常状况，测得的血氧饱和度与动脉血气分析的结果的均方根 差不大于 4（在制造商声称的测量范围之内）为可接受范围。 十、临床试验结果及统计分析 试验对象总数 试验对象数量，性别分布、年龄分布。 数据对在全部测量范围内应分布均匀合理。例如大约1/3 数据 对分布在70%-79% ，大约 1/3 数据对分布在80%-89% ，大约 1/3 数据对分布在90%-100% 。 附录 A（举例） 临床试验数据，包括报告内容 表

23、 1 一名受试者血氧测量数据记录 受试监护仪的血氧 测量值（ SpO2 ） 参考血气分析仪的 测量值（ SaO2 ） SaO2-SpO2 1 97 97.4 -0.4 2 96 97 -1 3 98 97.2 0.8 4 98 97.5 0.5 5 98 97.8 0.2 6 98 97.4 0.6 7 87 88.4 -1.4 8 86 87.3 -1.3 9 86 86.2 -0.2 10 84 85 -1 11 87 85.3 1.7 12 90 93.3 -3.3 13 78 78.6 -0.6 14 78 78.5 -0.5 15 77 77.6 -0.6 16 73 73.3 -0

24、.3 17 64 64.3 -0.3 18 67 67.5 -0.5 注：本示例为一名受试者，一个降氧过程的数据记录。 表 2 血氧测量设备测量一致性统计结果描述 项目 样本 量 有效样本 量及其百 分比 准确度 (%) 平均 偏差 (%) 残差 标准 差 (%) 测量数据对 95%可信区 间 大于2 倍标 准差的数据 对数量及其 比例 SpO2-SaO2XX XX (XX %) XX XX XX XX, XX XX ( XX%) 图 1 评价血氧一致性散点图 图中横坐标（ x 轴）为参考血气分析仪的测量值（SR） ，纵坐 标（ y 轴）为受试血氧饱和度测量设备的测量值（SpO2 ） ，根据上

25、 述散点图估计的线性回归方程为y=1.0002x-0.02。 统计结果（如下表 2） 表 2 SpO2 统计结果 项目样本量剔除组 平均 偏差 (%) 标准 差 (%) 精确度 (%) 大于 2 倍方 差组数 Mean 2SD 置信区 间 (%) SpO2-SaO2XX XX XX XX XX XX XX 研究过程中问题，发生时间，采取的措施及不良事件情况，结论 附录 B（有关统计分析的资料性附录） 此附录等同于ISO 9919:2005(E) 附录 CC 附件 cc ISO 9919:2005(E) 精确度测定 CC.1 概述 该附件讨论两方面问题，一是用于评估脉搏血氧计测量结果质 量的公式

26、， 二是这些公式中的名称问题。关于脉搏血氧计测量SpO2 的准确度已经形成共识。例如，在说明中描述为“2% ， 一个标准 差”。国际标准委员会为SpO2 准确度测量选择了一个不同的名称， 且基本公式也是相同的（使用n- 1 代替 n） 。我们推荐使用了局部 偏倚 ,平均偏倚和精确度等定义，这与工程应用方面上是一致，但在 脉搏血氧计说明书中的应用上，语句表达上却有些不同。在该附件 中 我 们 解 释 了 推 荐 上 述 定 义 的 原 因 。 同 时 ， 我 们 还 讨 论 了 Severinghaus等提出的“模糊度” 问题，并解释了我们的观点，即准 确度能够执行相同的功能。 CC.2 准确度

27、，偏倚，精确度 CC.2.1 定义 准确度，偏倚和精确度三个词以多种不同的方式应用。ASTM 标准定义的编译 （ASTM,7th ed.,1990）汇集了准确度的11 个定义， 9 个偏倚的定义和19个精确度的定义。我们选择了在ASTM E456-963 中提到的与总体定义一致的特定定义,“与质量和统计相 关的标准术语” 。ASTM E456-96 中的定义及其相关内容如下所示： 准确度：检测结果与公认的参考值间的一致程度。 注释 1 准确度应用于描述检测结果时，包含了随机误差,系统误 差及偏倚的合并。 偏倚：期望的检测结果和已有的参考值范围间的差异。 注释 2 偏倚是相对于随机误差来说总的系

28、统误差。偏倚可包括 一个或多个系统误差部分。偏倚值越大表示与已有参考值的系统性 差异越大。 注释 3 期望值是一种统计的词汇，可以近似解释为多次测量获 得值的均值。 精确度：不同试验条件下的几个独立试验结果的一致程度。 注释 4 精确度依赖于随机误差，与真实值和特定值无关。 注释 5 精确度的测量通常用不精确程度和不同试验结果间的标 准差表示。标准差大表示精确度低。 注释 6 “独立的试验结果”意味着获得结果的方式不受以前的结 果的影响，这些以前的结果来自具有相同或相似试验目标的试验。 精密度的定量测量高度依赖于特定的条件。可重复性和再现性的条 件是极端特定条件的特殊状态。 cc.2.2 位移

29、效应和线性误差 委员会对定义的选择考虑到了三个人工生成数据集。这三个数 据集来源于对照饱和度研究，可参见图CC.1 到 CC.3 。三个图中的 横轴都表示参照系统的氧饱和读数SRi，而纵轴都表示处于试验中 的脉搏血氧仪的氧饱和读数SpO2i 。图中的参照线表示均衡线（这 条线代表试验器械和参照器械具有相同读数），两条虚线表示偏离均 衡线 2 %。 三张图的差异的本质仅仅在于对一个基本数据集的简单修正： 图 CC1 ，基本情形， 它使得数据的回归拟合线几乎完美的 落于衡等线上（slope=1.00以及平均位移offset=0 ） 。 图 CC2 由图 CC1 对每个 y 值添加 1.5 倍的位移

30、而得。 图 CC3 由图 CC1 对每个值添加与x 相关的误差而得： y (x) =0.1x -8.6523 ，这使得图中心附近添加的误差为0，右侧为正，左 侧为负。所选的调整公式使得添加的误差均值为0。 试验传感器SpO2 作为参照 SR 的函数 可忽略的平均偏倚(0.02 %). 回归直线斜率slope=1.000 Sres=1.034 % Bs=0 Arms=1.033 % PS=1.033 线性趋势公式 : y=1.0002x-0.02 图 CC.1 人工生成校准数据(基本情形 ) 试验传感器SpO2 作为参照 SR 的函数 平均偏倚1.5 % 回归直线斜率仍然为1.000 Sres

31、=1.035 % BS =1.5 Arms =1.823 % PS =1.033 线性趋势公式 : y=1.0002x + 1.48 图 CC.2 基本情形加上常数位移 试验传感器SpO2 作为参照 SR 的函数 可忽略的平均偏倚(0.001 %) 回归直线斜率仍然为现在为1.100 Sres =1.034 % BS=0 Arms =1.332 % PS =1.333 趋势线公式 : y =1.1002x-8.67 图 CC.3 基本情形加上倾斜 CC.2.3 偏倚（见图CC.4 和 CC.5 ） 给定 x 值的局部偏倚（由小写字母” b” 表示）等于回归直线的坐 标值 y 和恒等直线的y 值

32、之差，即 平均偏倚是一个单独的数值（在此用字母” B” 表示），它代表了 整个数据集。它试验和参照值的平均差异， 关键词： 1 回归线 2 局部偏倚 3 衡等线 图 CC.4 局部偏倚定义的图像表示 (试验传感器SpO2 作为参照 SR 的函数 ) 关键词： 1 平均偏倚 2 回归直线 3 局部偏倚 图 CC.5 局部偏倚和平均偏倚定义的图像表示 (试验传感器SpO2 作为参照 SR 的函数 ) 如上述定义，平均偏倚就应该是所有局部偏倚值的平均，有如 下扩展： 上式右侧的0 项来源于定义SpO2fit 的回归，而第二项简单的 用到了上述 ” b” 的定义。 图 CC.1 和 CC.3 都具有

33、0 平均偏倚，而CC.2 具有平均偏倚 1.5。图 CC.1 中每处的局部偏倚均为0，图 CC.2 中恒为 1.5，而图 CC.3 中服从公式b =0.1002x-8.67。 CC.2.4 精确度 图 CC.3 代表了经常发生于脉搏血氧定量法中的一个例子，特 别是当脉搏血氧定量探测仪的新模型被用于校准曲线形成时，此时 校准曲线被用于建立为一个现存的脉搏血氧定量监测仪。在这种数 据集中测试值和参考值之间位移是可变的，根据这一情况可以推论 出局部偏倚和平均偏倚之间的差异是有用的。实际数据集对SR 有 更复杂的偏倚依赖，但是这个例子足以展示当局部偏倚随饱和度变 化而变化时各种资料特异性公式发生了什么

34、改变。 我们支持按照以下的公式31 将精确度定义为残差的标准差 公式中n 表示样本中资料对的数量，(Sp02i - SpO2fit,i) 是第 i 个 SpO2数据与第i 个参考值相对应的拟合曲线的数值的差值， SRi.Sres可以被直观得看作资料值关于最优拟合校准曲线的离散 度。这是一个在多重测量中期望的离散度的测量，这种多重测量在 一个已知的氧饱和度下用同样的脉搏血氧定量探测装置完成，并且 考虑了病人间的变异与电子设备和软件的可重复性。 注： 在图 CC.1 ， CC.2 和 CC.3 中， Sres有一个接近的1.034% 数值。所有的三个数据集都有关于最优回归线的相同离散度，而且 几乎

35、相同的Sres数值反映了这一事实。在其中的两个图中没有发 现偏倚对于精度测量的影响，精度还是它应该是的样子。 CC.2.5 准确度 就像 ASTM E 456-96 定义的那样，我们用准确度来反映系统 误差和随机误差。制造商长期应用的准确度定义是根据以下公式所 得到的测量值 (SpO2i) 和参考值 (SRi) 的均方根差值。 我们相信大多数制造商计算Arms时 都是将脉搏血氧定量探 测装置 SpO2 的准确度定义为标准差。但是如果在一个制造商内部 中使用SDI 来代表一致线的标准差，此时使用该词不当的。因为 Arms 并非标准差。重要的是测量本身是有用的。工程人员会将Arms 认为这和日常测

36、量的rms 误差或均方根相近似。这是在全测量范围 内计算误差的绝对数值的平均水平的一种方法。 注：在 Arms 的计算公式中分母中用的是n，而非n-1，如果 Arms 是一个标准差时将用到n-1。数值上的差异是非常小的。标准 差定义中n-1 的出现源于这样一个事实，在构造标准差的样本中仅 仅有 n-1 个能够被自由选择（统计学家称之为n-1 个自由度）。因为 标准差的定义包括了离均差的内容，故第n 个样本在数值上是固定 的，这暗示第n 个样本被选择时，均数已经是一个已知的数值。在 Arms 的计算中没有如此的约束，因为它的表达式中不包括任何像均 数那样的提前设定的参数。 Arms不是标准差，这

37、在计算血氧饱和度准确度避免误差方面 是非常重要的。通过创建所有(SpO2i SRi) 差值的电子数据表以 及通过电子数据表软件计算出资料标准差，所得的结果不会是Arms （事实上，如下所述，它可能是PS，一种 Severinghaus等人提出 的精度测量值） 。对于任何变量x，标准差为： x是所有 Xi 的均值。把这个表达式与 Arms 的计算公式相对比， 可以看出 Arms 的计算公式没有均数的差值。Arms 不能测量均数值 的离散度。它测量了测量值和参考值的差异。Arms 和 PS 之间的数 值差异能从图CC.1 到 CC.3 的说明中看出来。Arms 同时受到随机 的离散度，平均偏倚和局

38、部偏倚的影响。 在图 CC.1 中，因为局部偏倚在整个范围内是可以忽略不计的 （进而导致平均偏倚也可以忽略不计），Arms =1,033 % ，它约等于 Sres 。Arms 与 Sres 都接近于1%，这与图CC.1 中观察到大多数 数据均位于参考线的 2% 范围内的现象相一致。在正态分布中，我 们预期 95% 的观察值位于均数的两倍标准差以内。 在图 CC.2 中，由于存在一个较大的位移（例如，一个固定的 局部偏倚导致了一个非零的平均偏倚）， 进而使Arms增大到 1,823 % 。 在图 CC.3 中，平均偏倚为0，但是局部偏倚是波动的，Arms 取中间值时为1.332% 。因为， 在任

39、何地方， 局部偏倚在绝对程度上 都小于图 CC.2 中的固定位移， 我们在图 CC.3 中对总体 SpO2 准确 度的估量低于图CC.2 中的（例如在图CC.3 中显示了比图CC.2 中 的更好的 SpO2 准确度）。 CC.2.6 分析 现在我们来讨论上述使用的定义和关注较高的两篇文献中所提 及的术语的关系，这两篇文献对脉搏血氧测定仪的相关文章具有很 大影响 . Bland and Altman 反对在两种测量方法的比较中采用相关系 数的方法，提出了一个很有用的图示方法。Severinghaus等基于 Bland and Altman的方法提出了偏倚，精密度等，同时也提出了模 糊度是精密度和

40、偏倚的总和。以下段落中， 我们使用 BS 和 PS 来 分别定义 Severinghaus所提到的偏倚和精密度。他将偏倚定义为测 量值和参照值的均数之差。很巧的是，这和我们定义的均数偏倚是 一致的。所以我们采用了Severinghaus对该问题定义所采取的语 句，同时也为了进一步认识脉搏血氧测量仪标准化研究中所显示的 偏倚变异度。这样对于分辨局部和均数偏倚很有用。Severinghaus 等将精密度定义为偏倚的标准差。这种测量方式不同于我们推荐的 精密度的定义方式。PS 的一种认识是均数偏倚的均方根，而Sres 为局部偏倚的均方根。Sres 在图CC.1-CC.3 是一样的。下面我 们来比较一

41、下PS 在这三种情况下的有何不同。 图 CC.1 ，PS =1,033 （与 Sres 相同） 图 CC.2 ，PS=1,033（PS 能够较好的反映精密度的测量情况， 它是对应分布在回归线两边而不是对应非零值均数偏倚中某个常量 的位移） 图 CC. 3 ，PS=1,333 （PS 随着 Arms 增加而增加。因为局部 偏倚是变化的，进而导致了PS 的增加，即便是Sres 表示的随机误 差没有改变） Bland and Altman 在讨论图 2 时说：差值和均数之间没有明显 的联系，在这种的情况下，我们可以通过计算偏倚来综合一致性的 缺点。偏倚的具体计算可以通过均数差和标准误来估计因此Bla

42、nd and Altman所提到的d 等同于Severinghaus 的 BS, s 等同于 PS.Bland and Altman 指出了当不能发现差值和均数之间差异时 如何使用差值得标准误，正如图CC.3 显示的那样，由于存在局部 位移使得大家更偏向使用随机误差的方式表示。最后我们认为 Severinghaus等提到的模糊度是偏倚和精确度之和。 通过一个值可以综合系统和随机误差。这和我们推荐的SpO2 准确度， Arms, 有相似之处。所以就没有必要同时利用Arms 和模糊 度来分析特定的一个测量试验。可以通过以下数学公式证明： Xi 是 SpO2i 和 Sri 之差。简化上述公式可以得出下面公式： 一些读者可能发现利用上述公式计算Arms 比较方便。如果测量值 和对照血氧值的差值表示在一列上时，BS 就是该列的均数，PS 是 它的标准误差