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生物参考区间（reference interval）是解释检验结果、分析检验信息的一个基本尺度和依据，实验室给临床提供可靠的生物参考区间，才能使临床对疾病的诊断和治疗有明确的指引。本节从对某些术语的定义着手，阐述了生物参考区间建立与验证的操作程序和影响因素，并讨论我国目前常用检验项目生物参考区间的建立与验证的重要性。
法定计量单位是政府以法令的形式，明确规定在全国范围内采用的计量单位。我国计量法明确规定，国家实行法定计量单位制度，同时要求逐步废除非国家法定计量单位。计量法规定：“国家采用国际单位制。国际单位制计量单位和国家选定的其他计量单位，为国家法定计量单位。”国际单位制（International System of Units，SI）是我国法定计量单位的主体。SI如有变化，我国法定计量单位也随之变化。
我国法定计量单位是以SI为基础并选用少数其他单位制的计量单位来组成的。实行法定计量单位，对国民经济及文化教育事业的发展、推动科学技术的进步和扩大国际交流都有重大意义。
SI的形成。
计量单位是在人类历史上伴随着生产与交换的发生、发展而产生的。随着社会进步和科学技术的发展，要求计量单位及量值必须稳定和统一，以维护正常的社会经济活动和生产活动秩序。于是逐渐形成了各个国家的古代计量制度。这些制度是根据各自的经验和习惯制订的。往往一个国家内有多种计量制度并存，这种状况阻碍着生产和贸易的发展及社会的进步。
1670年法国科学家通过对地球子午线长度的精密测量确定最初的米原器，创立了一种新的科学的计量制度，随后制定了“米制法”。这一制度逐渐得到其他国家的赞同。1875年17个国家在巴黎签署“米制公约”，成立国际计量委员会（International Committee of Weights and Measures，CIPM），设立国际计量局（International Bureau of Weights and Measures，BIPM）。我国于1977年加入米制公约国际组织。随着科学技术的发展，在初期“米制法”的基础上，先后形成了一种科学、实用的新单位制。1960年第11届国际计量大会（General Conference of Weights and Measures，CGPM）将这种新的单位制命名为“国际单位制”，并用符号“SI”表示。
SI遵从一贯性原则，由比例因数为1的基本单位幂的乘积表示的导出计量单位，叫一贯计量单位。而SI的全部导出单位均为一贯计量单位，所以它是一贯计量单位制。这样才能使科学规划的量的方程与数值方程式一致。SI实现了世界范围内计量单位的统一，因而获得国际上广泛承认和接受，是国际计量领域和科技、经济、文教、卫生等组织的共同语言。
SI的构成，见图2-1-1。
图2-1-1 国际单位制的构成
SI的单位包括SI单位及SI单位的倍数单位。SI单位是SI中基本单位和导出单位构成一贯单位制的单位。除质量外，均不带SI词头（质量的SI单位为千克）。SI单位的倍数单位包括SI单位的十进倍数和分数单位。
SI基本单位和SI导出单位。
SI以长度（l）、质量（m）、时间（t）、电流（I）、热力学温度（T）、物质的量（n）和发光强度（Iv）共7个量作为基本量的量制。这7个量的SI基本单位的名称和符号见表2-1-1。SI导出单位是SI基本单位以代数形式表示的单位。这种单位符号中的乘和除采用数学符号表示。
表2-1-1 国际单位制的基本单位
注：①表中圆括号中的名称是它前面名称的同义词和表达式。
②方括号中的字在不致引起混淆、误解的情况下可以省略，去掉方括号中的字即为其名称的简称。
③单位符号，除特殊指明外，均指我国法定计量单位中所规定的符号及国际符号。
SI单位的倍数单位及国家选定的非SI单位。
基本单位是指具有专门名称的导出单位，以及直接由它们构成的组合形式的单位均称之为SI单位，它们有主单位的含义。在实际使用时，量值的变化范围很宽，仅用SI单位来表示量值很不方便。为此，SI单位中规定了20个构成十进倍数和分数单位的词头和所表示的因数，这些词头不能单独使用，也不能重叠使用，它们仅用于与SI单位（“千克”除外）构成SI单位的十进倍数单位和十进分数单位。SI单位加上SI词头后两者合为一整体，就不再称为SI单位，而称为SI单位的倍数单位，或称SI单位的十进倍数或分数单位。
尽管SI单位有很大的优越性，但不是十全十美的，在日常生活和一些特殊领域，还有一些广泛使用的重要非SI单位不能废除，必须继续使用。因此，国家选定了若干非SI单位与SI单位一起作为我国的法定计量单位。它们具有同等的地位。国家选定的非SI单位包括10个由CGPM确定的允许与SI并用的单位，3个暂时保留与SI并用的单位（海里、节、公顷）。此外，根据我国的实际需要，还选取了“转每分”“分贝”和“特克斯”3个单位，一共16个非SI单位，作为我国法定计量单位的组成部分。
国家临床实验标准委员会（National Committee for Clinical Laboratory Standards，NCCLS）通常认可使用SI，但这些不总是与国际理论与应用化学联合会（International Union of Pure and Applied Chemistry，IUPAC）和国际临床化学联合会（International Federation of Clinical Chemistry，IFCC）所推荐的用于报告临床实验室检测结果的单位一致。目前，在许多自动化仪器上都有SI单位和传统单位的选项，用户可直接选择SI单位，仪器内部已经按计算公式进行了自动转换，无须使用者计算。
但是在临床应用方面，由于许多人对检验结果参考范围、诊断标准的传统单位概念较为熟悉，或某些项目未完全应用SI，或各医疗单位不同的应用习惯、工作上的需求等情况，因此在临床检验工作中，以及阅读文献或撰写文章时需将SI和传统单位进行换算，以求得双向的换算结果。
SI单位的换算方法。
SI和传统单位可通过换算系数进行双向换算，具体换算公式如下：
（1）传统单位结果×换算系数=国际单位结果（加SI单位）。
（2）国际单位结果÷换算系数=传统单位结果（加传统单位）。
换算实例如下。
血红蛋白：传统单位13.5g/dl，换算系数10
换算为国际单位：13.5g/dl×10=135g/L
血糖：国际单位9.8mmol/L，换算系数0.056
换算为传统单位：9.8mmol/L÷0.056=175mg/dl
特殊单位的换算。
法定计量单位中，大家最生疏的是“物质的量”，单位为摩尔（mol）。世界卫生组织（World Health Organization，WHO）建议：凡是已知分子量的物质在人体内的浓度，都应用物质的量单位（mol或其分数）取代所有旧制用以表达质量浓度的g、mg等质量单位；统一用升（L）作为表示体积单位的分母，以避免过去用μl、ml、dl及mm 3 作为不同分母时易出现的误解。各种物质的单位为mol的值，系按物质各自的相对分子质量（Mr）或相对原子质量（Ar）算出，因而不能用一个单一不变的系数把各物质的“物质的量”换算成单位为mol的值。
有些蛋白质的分子量尚未准确测得，为了便于比较同类浓度的数值，有的蛋白质浓度仍沿用质量浓度表示，仅分母单位改为L。比较特殊的是血红蛋白，虽已能以单位为mmol/L报告其浓度，国际血液学标准化委员会仍建议最好用质量浓度单位报告检验结果。另一个特殊的是酶活性单位，根据SI导出的酶活性单位为mol/s作为酶活性单位，即每秒酶促反应转化的底物的量。原来酶活性单位为国际单位（U或IU）者，可按1U=16.67nmol/s进行换算，不确定是国际单位者或不是国际单位者，不要按上述换算系数换算。
在进行疾病诊断、确定治疗方案或其他生理学评估时，通常需要将某个个体（通常为患者）的实验室检测结果或观测结果与参考区间进行比较。提供可靠的参考区间，对于临床实验室和诊断试剂制造商都是一项十分重要的任务。我们经常使用的参考区间以前并未进行明确定义，当然也未通过一致性程序进行验证。因此，有必要通过科学系统性的过程来制订参考区间，在此过程中需考虑到影响实验室检测结果的各种因素。
国际临床化学和检验医学联合会（IFCC）参考区间理论专家组和国际血液学标准化委员会（International Council for Standardization in Haematology，ICSH）参考区间执行委员会所制订的参考区间理论中，提供了参考区间的定义、原理及确定和使用参考区间的步骤。在美国临床和实验室标准化研究院（Clinical and Laboratory Standards Institute，CLSI）C28-A3文件中，建议使用参考区间。依据临床应用目的不同，参考区间可以与健康相关联，以区分个体的健康状况。也可与其他生理或病理状况相关联，以表达人体所处的不同生理或病理过程。
参考区间是指定百分位数的条件下，由参考限所限定的数值区间。也就是说，参考区间是在指定百分位数时（如中央区域的95%），参考样本组中所检测到的数值区间或参考人群的预测数值区间。
参考区间是介于参考上限和参考下限之间的值。依据参考区间的分布特性和临床使用要求，选择合适的统计学方法进行归纳分析，确定参考分布中的一部分为参考区间。通常是中间95%区间。在某些特殊情况下只有一个参考限具有临床意义，通常是参考上限，这时的参考区间是0到参考上限。临床检测结果在确定的参考区间内，临床上视为“正常”，超出参考区间则视为“异常”。
制订与健康相关的特定分析物的参考区间，需根据明确的方案并遵循科学的操作流程，图2-1-2中展示了建立参考区间的简要步骤和流程。
图2-1-2 建立参考区间的流程
参考个体的选择。
参考个体是一个被选择用来检测已经定义明确的标准基础的人体，其中确定该个体的健康状态非常重要。健康是一种相对的情况，它缺乏统一的定义。因此如何定义健康是任何研究中所面临的首要问题，制订如何从参考样本中排除非健康个体的标准是选择参考个体的首要步骤。每一个研究所或研究人员都有其自身健康的标准，在进一步研究前，需要对这些标准进行定义。为备选的参考个体确定良好的健康状态需要进行多项检查，如既往史、物理检查和/或某些临床检验测试。任何参考区间研究中，都需要说明并记录使用的标准，以便其他人员评估参考样品组的健康状态。至少，需要以调查问卷的方式评估每一个参考个体的健康状况。
参考区间的分组。
在获取并分析对象标本前，需要考虑到为对象中的亚组建立独立区间的可能性。只有具备临床效用和/或生理学基础时，才需要为性别组或不同年龄组建立独立的参考区间。通常假设只要两个亚组观测均值的差值有统计学差异，那么每个亚组都应具有独立的参考区间。然而，观测到的差值无论临床意义重要与否，只要样本量足够大，都能够检验出统计学差异。Sinton等建议，只有均值间的差值至少等于全部样本95%参考区间的25%大小时，才需要建立独立的参考区间。
然而，亚组间的较小差值会导致每个亚组中超过参考区间上限（未分组）或低于参考区间下限的比例并不是每侧的2.5%。这表明每个亚组的敏感性和特异性与人群整体的敏感性和特异性间具有明显的偏离。因此，对参考对象进行实际采样前需要考虑到建立分析物亚组参考区间的可能性。同时，还需要评估每种分析物相关的生理学信息和临床工作中每一个亚组区间的潜在用途。
分析前和分析过程中的注意事项。
参考人群的分析结果必须充分反映出对分析前和分析过程产生影响的所有因素。因此，需要确定出全部的分析前因素（包括对象准备、样本采集和处理、分析方法、仪器设备），并在参考个体和患者人群测试过程中使用。
一般来说，分析前的影响因素有两种，即生物学因素和方法学因素。生物学因素又包括代谢性和血流动力学原因。必须考虑到细胞潜在的破坏过程（影响因素包括从体育锻炼到静脉穿刺等活动）。受试者服用药物引起诱导酶的产生等情况应该排除。分析前方法学因素涉及样品的收集和处理。其中应考虑的内容有标本收集技术，是否添加抗凝剂或促凝剂和各种血样收集管的采血次序等。
采用不同的方法、不同的仪器或不同的检测系统测量同样的分析物，均需要采取必要的测试程序，进而验证由于方法、仪器或检测系统的差异能否使检测结果具有可比性。所产生数据的可靠性非常重要，因为方法的精密度和正确度将会决定其诊断效能。因此，在确定参考区间的过程中，还需要使用与患者标本相同形式的质控材料进行测试，它不仅能够对研究过程中的分析方法进行监测，而且能够确保结果长期等效。此外，需要对自身来源组分产生的干扰进行分析。
分析参考区间并确定参考区间。
参考区间在此定义为参考上限和参考下限之间的值，它用于评估人群（选择参考对象）数值的指定百分位数（通常为95%）范围。对于绝大多数分析物而言，一般将数值分布的2.5%和97.5%分别作为参考的下限和上限。在某些情况下，只有1个参考限具有医学意义，通常为上限，如97.5%。
确定这些参考限的两种常用方法为参数法和非参数法。在参考区间理论专家组的Solberg编著的文件对这些步骤进行了详细说明。非参数评估法中，并未对于观测参考区间概念分布的数学形式进行特定的假设。而实际工作中使用的参数法，假设观测值或观测值的某些数学转换符合正态分布。因为很多分析物的参考区间并不符合正态分布的形式，所以使用参数法时，需要将其转换为其他的度量形式，以便于使其符合正态分布。此外，在制订可靠的参考区间时，最为重要的是正确选择参考对象、测试充足的参考对象、避免分析前误差，而不是对观测数据所采用的统计分析方法。
由于确定生物参考区间的可靠性费时、费力，因此通过某种确认程序能够将参考区间从一个实验室传递到另一个实验室，既可降低成本，又非常便捷。越来越多的实验室开始使用新的测试和方法，因此希望每一个实验室都能够制订出其自身的参考区间并不现实。所以临床实验室越来越依赖于其他实验室或诊断试剂制造商提供的可进行转移、符合要求的参考区间。
参考区间的转移。
参考区间的转移过程非常复杂，为了保证其适用性，它需要满足特定的要求。不同的情况对转移过程的要求并不相同。假设已经完成了参考区间的初始研究，那么参考区间的转换过程将会涉及两个不同的主要问题：分析系统的可比性和测试对象人群的可比性。
如果使用临床实验室当前的系统测试对象人群后，为目前已有的分析物制订相应的参考区间，那么在为相同实验室中替代性方法/仪器进行区间转换时，需要考虑到分析系统可比性的问题。CLSI-文件EP9C-A2使用患者样本进行方法比对和偏倚评估中，说明了在进行方法比对评估时，实验室需要考虑的操作步骤和影响因素。如果不能按照CLSI文件EP9C-A2进行可比性验证，那么必须进行新参考区间的研究。如果其他实验室或诊断试剂制造商使用相同或具有可比性的分析系统建立参考区间后，临床实验室希望对其进行转换，那么转换过程就成为参考人群可比性的问题。
参考区间的验证。
对于相同或具有可比性的分析系统来说，有多种方法用于评估参考区间转移过程的可接受性。对实验室自己制订的参考区间也需进行参考区间的验证。
用户或接受实验室希望对制造商或其他实验室的参考区间转换进行验证，可以通过接受实验室检测其自身检测人群中的少量参考个体（ n =20），并将这些参考区间与大型的初始研究进行比较。在此，初始参考区间研究的分析及分析前因素必须与接受实验室的操作相一致。进行转换验证研究时，必须按照前述的指南来选择参考个体和取得参考区间。通过收集和分析来自代表参考样本总体的20份个体标本执行实验确认，只要不超过2个（10%）的试验结果落在声称或可报告的参考限之外，那么接受实验室可以使用制造商或实验室所报告的参考区间，参考区间认为已验证。如果有3个或更多测试结果超过了参考限，那么需要采集与第一次相似的20份参考标本，并确定没有任何离群值。也可以通过对象人群中更多数量的参考个体（ n =60）进行测试，并与大规模的初始研究参考区间进行比较，来评估和确定转换的可接受性。
参考区间的应用范围非常广泛，不同的目标总体确定的参考区间具有相应的代表性和应用范围。
研究疾病与影响因素的关系。
某些疾病的发病与年龄、性别、地区、种族等密切相关，将基于这些因素的测定数据进行综合分析，根据这些改变提出防治疾病和保护机体健康的策略和办法。
确定诊断试验的阈值。
诊断试验的阈值通常用以决定检查者是否有病，某些时候健康人的结果也会在已经确定的参考区间以外。因此临床医师和检验医师可以根据样本中的某些物质的测定值、有关疾病和无关疾病、不同病程的患者相应物质的测定值及其他辅助检查结果，共同制订出临床确认的某些疾病的诊断标准，根据某物质的含量浓度水平决定临床医师处理患者的阈值水平。
评价检验方法和试剂盒的质量。
选择与测定参考区间时的参考个体条件基本相同的参考个体，按照同样的操作程序，用被评价的检验方法和试剂盒测定后，将这些数据与参考区间用相同的统计学方法进行处理，分析检验方法和试剂盒测定值存在的误差能否被接受。但是这只是一种粗略的评价方法，不能作为评价检验方法和试剂盒质量的依据。
每一个临床定量检测结果都伴随有相应的参考区间。在临床实际中，临床检验已成为疾病诊断、预后判断、疗效评价及健康监测的重要手段，检验项目的参考区间则是疾病诊断和健康评估最主要的依据。但在临床检验项目中，往往会因种族、性别、年龄、生长发育等因素的差异而导致参考区间的不同，同时参考区间还会受人群所在地域、经济水平、生活习惯、饮食结构等诸多因素的影响。参考区间的准确性、适用性直接影响着疾病的诊治效率，参考区间的不确定甚至会导致错误的医学判断或医学干预，给患者造成心理和经济负担，同时还会造成医疗卫生资源的浪费。
建立自己实验室的参考区间。
尽管严格按照制订参考区间的条件选择参考区间，但是并不能完全排除生物因素和分析中偶然因素的影响，尤其是在某些遗传基因控制的生物变异，并且我国医学实验室众多，采用的检验系统、试剂等逾百种，不同实验室同一项目的检测结果差异较大，所采用的参考区间亦不一致，给医师的诊疗工作带来不便，甚至导致不合理的医学干预，给患者造成额外的心理和经济负担。因此建议最好根据参考区间的制订原则建立本实验室的参考区间。只有这种情况下制订的参考区间才具有相当的代表性。如某些检验项目的参考区间只能适用于某地区或某医院，并不代表全国通用。某些项目的参考区间适用于居住在平原地区的人群，而不适用于居住在高原地区的人群。
长期以来，我国国内实验室用的都是国际组织或国外试剂厂商提供的参考区间。其实这些参考区间在地域性、民族性上不一定与我国的实际情况完全吻合。如近年来，国际上一些权威学术组织（如国际临床化学与检验医学联合会等）陆续开展了临床检验项目参考区间的多中心研究，建立了相应人群检验项目的参考区间，同时发现一些检验项目（胆固醇、尿素、肌酸激酶、γ-谷氨酰转移酶等）的参考区间与年龄、性别、地域或种族等因素明显相关，提示在建立检验项目参考区间时，要充分考虑本国地域、种族等因素，使参考区间具有良好的代表性和适用性。
良好的技术平台和工作基础。
近年来，随着医学科学技术的进步，临床检验学科得到快速发展，检测方法和检验技术不断改进，临床实验室管理逐步规范，为建立适合中国人群的常用检验项目参考区间提供了良好的基础。同时，随着近20年来我国临床实验室室间质量评价和临床检验标准化工作不断推进，不少常规检验项目已经达到较高程度的标准化，检测结果具有溯源性和可比性，为建立和应用不受方法学、检验系统限制的参考区间提供了技术保障。
多中心、多系统、大样本的研究方式。
依据我国国情和新建参考区间的实际应用性，建立适合中国人群的常用检验项目参考区间应采用多中心、多系统、大样本的研究方式。按照中国的地理分区（东北地区、华北地区、华中地区、华东地区、华南地区、西北地区、西南地区）在全国范围内募集参考个体，并通过问卷调查、体格检查和实验诊断进行严格筛选，组成参考样本组，兼顾城市、农村人群，每地区参考个体还需考虑性别、年龄段分布等因素。同时，进行建立参考区间的实验室需参加全国质量评价计划和检验结果一致性比对，以提供良好的质量保证。中国成年人群部分指标的参考区间见表2-1-2～表2-1-4。
表2-1-2 中国成年人群血细胞分析参考区间
注： * 参考区间不适用于儿童、青少年（年龄≤18岁）及孕妇。
表2-1-3 临床常用生化检验项目参考区间
注： * 参考区间不适用于儿童、青少年（年龄≤18岁）及孕妇。 # 试剂中含有5′-磷酸吡哆醛。
表2-1-4 临床常用免疫学检验项目参考区间
注： * 参考区间不适用于儿童、青少年（年龄≤18岁）及孕妇。
特殊人群的参考区间。
在提高实验室检验结果准确性的同时，使用一致的、适用的参考区间，对促进实验室间结果一致性方面发挥着重要的作用，将更大限度地降低患者转诊后重复检查的费用，节约有限的医疗卫生资源，使患者和国家受益。但由于我国地域辽阔，人口众多，常用检验项目参考区间还应覆盖少数民族、高海拔地区、具有特殊生活习惯的健康人群及不同年龄段的儿童。一些项目的参考区间可能会受到人群所在地域、经济水平、生活习惯、饮食结构等诸多因素，以及不同实验室的检测水平的影响，因此建议实验室在使用全国通用的参考区间时进行参考区间验证，及时发现并解决影响参考区间适用性的问题。
（陈 鸣）