ISO/TS 20914:2019

Medical laboratories — Practical guidance for the estimation of measurement uncertainty

This document provides practical guidance for the estimation and expression of the measurement uncertainty (MU) of quantitative measurand values produced by medical laboratories. Quantitative measurand values produced near the medical decision threshold by point-of-care testing systems are also included in this scope. This document also applies to the estimation of MU for results produced by qualitative (nominal) methods which include a measurement step. It is not recommended that estimates of MU be routinely reported with patient test results, but should be available on request. NOTE See Annex B for an example of application of the MU.

Laboratoires de biologie médicale — Recommandations pratiques pour l’estimation de l’incertitude de mesure

Le présent document fournit des recommandations pour l'estimation et l'expression de l'incertitude de mesure de valeurs quantitatives de mesurandes produites par des laboratoires de biologie médicale. Les valeurs quantitatives de mesurandes générées par des systèmes d'analyse délocalisée et situées à proximité d'un seuil de décision médicale font aussi partie du présent domaine d'application. Le présent document s'applique également à l'estimation de l'incertitude de mesure associée aux résultats obtenus par des méthodes qualitatives (nominales) incluant une étape de mesure. Il n'est pas recommandé que les estimations d'incertitude de mesure soient systématiquement communiquées avec les résultats des examens des patients, mais il convient de les mettre à disposition en cas de demande. NOTE Voir l'Annexe B pour consulter un exemple d'application de l'incertitude de mesure.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 28-Jul-2019
• ICS: 11.100.01 - Laboratory medicine in general
• Technical Committee: ISO/TC 212 - Clinical laboratory testing and in vitro diagnostic test systems
• Drafting Committee: ISO/TC 212/WG 2 - Reference systems
• Current Stage: 9093 - International Standard confirmed
• Start Date: 12-Oct-2023
• Completion Date: 19-Apr-2025

Standards Content (Sample)

TECHNICAL ISO/TS
SPECIFICATION 20914
First edition
2019-07
Medical laboratories — Practical
guidance for the estimation of
measurement uncertainty
Laboratoires médicaux — Lignes directrices pratiques pour
l'estimation de l'incertitude de mesure
Reference number
©
ISO 2019
© ISO 2019
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Published in Switzerland
ii © ISO 2019 – All rights reserved

Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Abbreviated terms and symbols .13
5 Measurement uncertainty for medical laboratories.13
5.1 Measurement uncertainty concept.13
5.2 Maximum allowable measurement uncertainty .16
5.3 Sources of measurement uncertainty .17
5.4 Expression of measurement uncertainty .18
5.5 Use of relative standard uncertainty for calculating uncertainty estimates .21
5.6 Reporting measurement uncertainty .22
6 Steps for estimating uncertainty of measurand values .22
6.1 Measurand definition .22
6.2 Measurement precision .24
6.3 Effect of reagent and internal quality control lot changes on estimating uncertainty .24
6.4 Laboratories using multiple measuring systems for the same measurand .25
6.5 Uncertainty of end-user calibrator values (u ) .25
cal
6.6 Measurement bias .26
6.7 Process overview for estimation of measurement uncertainty . .26
6.8 Re-estimation of measurement uncertainty .27
6.9 Qualitative results based on numerical results .27
6.10 Uncertainty of counting entities .28
6.11 Limitations of measurement uncertainty estimates .28
Annex A (informative) Worked examples of estimating measurement uncertainty .29
Annex B (informative) Example of applying measurement uncertainty to result interpretation .58
Annex C (informative) Supplementary information on some aspects of uncertainty.60
Bibliography .71
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see www .iso
.org/iso/foreword .html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 212, Clinical laboratory testing and in
vitro diagnostic test systems.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www .iso .org/members .html.
iv © ISO 2019 – All rights reserved

Introduction
Improved standardization and harmonization of medical laboratory practices worldwide benefits
society as patients and healthcare professionals increasingly move within and between healthcare
services in the global economy. To help achieve the objective of improved standardization among
medical laboratories, ISO 15189 focuses on the application of the quality systems approach in the
medical laboratory. Since the first version of ISO 15189 was published in 2003, this international
standard has been increasingly adopted worldwide as a desirable (and in some cases mandatory)
quality system standard for medical laboratories.
To ensure that measurement results are useful and safe in medical practice and to permit meaningful
comparison with medical decision limits and previous results of the same kind in the same individual,
medical laboratories require estimates for the overall variability in values reported by their measurement
procedures. To achieve this, ISO 15189:2012, 5.5.1.4, requires that “…(medical laboratories)… shall
determine measurement uncertainty for each measurement procedure in the examination phase used
to report measured quantity values on patients’ samples.” Additionally, “Upon request, the laboratory
shall make its estimates of measurement uncertainty available to laboratory users.”
For medical laboratories and healthcare providers, measurement uncertainty (MU) estimates:
— indicate that multiple values are possible for a given measurement;
— provide evidence that the term ‘true value’ of a quantity is a theoretical concept;
— quantify the quality of a result relative to its suitability for use in making medical decisions;
— assume that known medically significant bias is eliminated;
— assist in identifying technical steps to reduce MU;
— allow combination with other sources of uncertainty;
— can be used to determine if medically allowable analytical performance specifications can be
achieved;
— support interpretation of patient results close to medical decision limits.
To enable fulfilment of the requirement of ISO 15189 for estimation of MU, it is essential that medical
laboratories be provided with a coherent, standardized, and best practice approach to the terminology,
principles and statistical methods required for estimation of MU. Evaluation of measurement data —
Guide to the expression of uncertainty in measurement (GUM) JCGM 100:2008, a definitive reference
on the topic of MU, provides in-depth information regarding the mathematical and metrological
considerations appropriate for a detailed estimation of elements to be considered in the estimation of
MU for a broad range of measuring systems, across many disciplines in science and engineering. In
the Scope, GUM subclause 1.2, states that “This document is primarily concerned with the expression
of uncertainty in the measurement of a well-defined physical quantity that can be defined by an
essentially unique value.” GUM, Scope subclause 1.4, goes on to say that “…(GUM) provides general rules
for evaluating and expressing uncertainty in measurement rather than detailed, technology-specific
instructions. (GUM) … does not discuss how the uncertainty of a particular measurement result, once
evaluated, may be used for different purposes, for example, to draw conclusions about the compatibility
of that result with other similar results, to establish tolerance limits in a manufacturing process, or
to decide if a certain course of action may be safely undertaken. Therefore, it may be necessary to
develop particular standards based on (GUM) that deal with the problems peculiar to specific fields of
measurement or with the various uses of quantitative expressions of uncertainty. These standards may
be simplified versions of (GUM) but should include the detail that is appropriate to the level of accuracy
and complexity of the measurements and uses addressed.”
This document is therefore concerned with practical approaches to estimation of MU, to be applied
in medical laboratory settings for the purpose of estimating MU of values produced by measurement
procedures intended to measure a broad range of biological measurands. The measurands of interest
are subject to measurement for the purpose of providing medical diagnostic information to health care
practitioners and are typically present in complex biological fluid and tissue matrices. In contemporary
medical laboratory settings, the vast majority of these measurements are performed with commercial
devices, including automated instrumentation and packaged reagent kits. Characterization of the
performance of these measurement procedures in an end-user laboratory environment is typically
limited to the gathering of empirical performance data using surrogate quality control samples designed
to emulate the intended patient samples. Such data, commonly known as internal quality control (IQC)
data, may be appropriate for characterization of repeatability and long-term imprecision of a given
measurement procedure. Additional uncertainty information regarding higher order elements of the
calibration hierarchy for a given measurement procedure should be available from the manufacturer,
and should be accounted for in the medical laboratory’s process for estimation of MU. As such, a GUM
top down approach is appropriate, and a particular application for use in medical laboratories is
outlined in Clause 6.
vi © ISO 2019 – All rights reserved

TECHNICAL SPECIFICATION ISO/TS 20914:2019(E)
Medical laboratories — Practical guidance for the
estimation of measurement uncertainty
1 Scope
This document provides practical guidance for the estimation and expression of the measurement
uncertainty (MU) of quantitative measurand values produced by medical laboratories. Quantitative
measurand values produced near the medical decision threshold by point-of-care testing systems are
also included in this scope. This document also applies to the estimation of MU for results produced by
qualitative (nominal) methods which include a measurement step. It is not recommended that estimates
of MU be routinely reported with patient test results, but should be available on request.
NOTE See Annex B for an example of application of the MU.
2 Normative references
There are no normative references in
...

SPÉCIFICATION ISO/TS
TECHNIQUE 20914
Première édition
2019-07
Laboratoires de biologie médicale —
Recommandations pratiques pour
l’estimation de l’incertitude de mesure
Medical laboratories — Practical guidance for the estimation of
measurement uncertainty
Numéro de référence
©
ISO 2019
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© ISO 2019
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être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
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Tél.: [phone]
Fax: [phone]
E-mail: [e-mail]
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii © ISO 2019 – Tous droits réservés

Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Abréviations et symboles .14
5 Incertitude de mesure pour les laboratoires de biologie médicale .14
5.1 Concept de l’incertitude de mesure .14
5.2 Incertitude de mesure maximale tolérée .18
5.3 Sources de l’incertitude de mesure .18
5.4 Expression de l’incertitude de mesure .19
5.5 Utilisation de l’incertitude-type relative pour calculer les estimations d’incertitude .22
5.6 Consignation de l’incertitude de mesure.23
6 Étapes permettant d’estimer l’incertitude des valeurs d’un mesurande .23
6.1 Définition du mesurande .23
6.2 Fidélité de mesure .26
6.3 Effet des changements de lot de réactif et de contrôle interne de qualité sur
l’estimation de l’incertitude .27
6.4 Laboratoires utilisant plusieurs systèmes de mesure pour un même mesurande .27
6.5 Incertitude des valeurs de l’étalon de l’utilisateur final (u ) .28
étal
6.6 Biais de mesure .28
6.7 Présentation du processus d’estimation de l’incertitude de mesure .29
6.8 Ré-estimation de l’incertitude de mesure .29
6.9 Résultats qualitatifs basés sur des résultats numériques.29
6.10 Incertitude relative au comptage d’entités .30
6.11 Limites des estimations de l’incertitude de mesure .30
Annexe A (informative) Exemples pratiques d’estimation de l’incertitude de mesure.31
Annexe B (informative) Exemple d’application de l’incertitude de mesure à l’interprétation
de résultats .62
Annexe C (informative) Informations supplémentaires sur certains aspects de l’incertitude .64
Bibliographie .75
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www
.iso .org/directives).
L’attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l’élaboration du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l’ISO (voir www .iso .org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion
de l’ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: www .iso .org/iso/fr/avant -propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 212, Laboratoires d’analyses de
biologie médicale et systèmes de diagnostic in vitro.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l’adresse www .iso .org/fr/members .html.
iv © ISO 2019 – Tous droits réservés

Introduction
Le développement de la normalisation et l’amélioration de l’harmonisation à l’échelle mondiale des
pratiques de laboratoire de biologie médicale est bénéfique pour la société, car les patients et les
professionnels de santé se déplacent de plus en plus à l’intérieur de services de santé et entre des
services de santé dans une économie mondialisée. Pour faciliter la normalisation des pratiques
des laboratoires de biologie médicale, l’ISO 15189 se fonde sur une approche liée à l’application d’un
système qualité. Depuis la publication de la première version de la Norme internationale ISO 15189 en
2003, son adoption à l’échelle mondiale n’a cessé de se développer pour devenir la norme relative au
système qualité souhaitable (voire même obligatoire dans certains cas) pour les laboratoires de biologie
médicale.
Pour garantir une exploitation en toute sécurité des résultats de mesure dans la pratique médicale et
permettre une comparaison pertinente avec les seuils de décision médicale et les résultats antérieurs
du même ordre observés pour un même individu, les laboratoires de biologie médicale requièrent une
estimation de la variabilité globale des valeurs obtenues avec leurs procédures de mesure. Pour ce
faire, l’ISO 15189:2012, 5.5.1.4, requiert que «. (le laboratoire de biologie médicale). doit déterminer
l’incertitude de mesure de chaque procédure de mesure dans la phase analytique utilisée pour consigner
les grandeurs mesurées sur les échantillons des patients.» De plus, «Sur demande, le laboratoire doit
mettre ses estimations d’incertitude de mesure à la disposition des utilisateurs du laboratoire.»
Pour les laboratoires de biologie médicale et les prestataires de soins de santé, l’estimation de
l’incertitude de mesure:
— indique que plusieurs valeurs sont possibles pour une mesure donnée;
— apporte la preuve que la «valeur vraie» d’une grandeur est un concept théorique;
— quantifie la qualité d’un résultat par rapport à sa pertinence à être utilisé pour prendre des décisions
médicales;
— présume que tout biais connu et significatif sur le plan médical est éliminé;
— aide à identifier les étapes techniques susceptibles de réduire l’incertitude de mesure;
— permet une combinaison avec d’autres sources d’incertitude;
— peut être utilisée pour déterminer si les spécifications relatives aux performances analytiques
acceptables sur le plan médical sont atteintes;
— facilite l’interprétation des résultats des patients lorsqu’ils sont proches des seuils de décision
médicale.
Pour satisfaire les exigences de l’ISO 15189 en matière d’estimation de l’incertitude de mesure, il est
essentiel de fournir aux laboratoires de biologie médicale une approche cohérente, normalisée et
conforme aux meilleures pratiques concernant la terminologie, les principes et les méthodes statistiques
requis pour l’estimation de l’incertitude de mesure. Le JCGM 100:2008, Évaluation des données de mesure
— Guide pour l’expression de l’incertitude de mesure (GUM), une référence fondamentale sur le sujet de
l’incertitude de mesure, fournit des informations approfondies sur les considérations mathématiques et
métrologiques adaptées à une estimation détaillée des éléments à prendre en compte dans l’estimation
de l’incertitude de mesure pour une vaste gamme de systèmes de mesure, couvrant de nombreuses
disciplines des sciences et de l’ingénierie. Le paragraphe 1.2 du domaine d’application du GUM indique
que «ce Guide concerne en premier lieu l’expression de l’incertitude de mesure d’une grandeur
physique bien définie qui peut être caractérisée en première approximation par une valeur unique.»
Le paragraphe 1.4 du domaine d’application du GUM poursuit en indiquant que «. (le GUM) fournit des
règles générales pour l’évaluation et l’expression de l’incertitude de mesure plutôt que des instructions
détaillées, spécifiques à une technique. (Le GUM)… ne traite pas de la manière d’utiliser, pour différents
objectifs, l’incertitude d’un résultat de mesure particulier, une fois qu’elle est évaluée, par exemple, tirer
des conclusions sur la compatibilité de ce résultat avec d’autres résultats analogues, établir des limites
de tolérance pour un procédé de fabrication, décider si l’on peut adopter de manière sûre une certaine
ligne de conduite. En conséquence, il peut s’avérer nécessaire de développer des normes spéciales
fondées sur (le GUM) pour traiter les problèmes particuliers de domaines de mesure spécifiques ou
les utilisations diverses des expressions quantitatives de l’incertitude. Ces normes peuvent être des
versions simplifiées du (GUM), mais elles doivent comprendre le degré de détail approprié au niveau
d’exactitude et de complexité des mesurages et utilisations concernés.»
Le présent document traite donc des approches pratiques de l’estimation de l’incertitude de mesure,
à appliquer dans les laboratoires de biologique médicale afin d’estimer l’incertitude de mesure des
valeurs produites par les procédures de mesure destinées à mesurer un large éventail de mesurandes
biologiques. Les mesurandes d’intérêt font l’objet de mesures généralement dans des matrices biologiques
complexes de fluides et de tissus dans le but de fournir des informations aux professionnels de la santé
pour le diagnostic médical. Dans les laboratoires de biologie médicale modernes, la grande majorité de
ces mesures sont effectuées avec des systèmes commercialisés, avec des instruments automatisés et
des réactifs prêts à l’emploi. La caractérisation de la performance des procédures de mesure util
...