QC Shift 원인: Calibrator, 시약, QC 물질 로트 변경의 영향과 관리
Calibrator lot 변경, 시약 lot 변경, 그리고 정도관리(QC) 물질 lot 변경은 모두 QC 차트에서 'Shift' 현상을 유발하는 매우 중요한 원인들입니다. 임상검사실에서 QC 차트를 주의 깊게 관찰하다 보면, 어느 날 갑자기 QC 결과값들이 기존의 평균선을 기준으로 위 또는 아래로 뚜렷하게 이동하여 새로운 평균선을 형성하며 지속되는 현상을 발견할 때가 있습니다.
이를 Shift (이동)이라고 부르는데요, 마치 차량의 기어를 바꾸듯(shift) 데이터의 중심 레벨이 갑자기 변하는 모습과 유사합니다. 이러한 Shift 현상은 검사 시스템에 어떤 변화가 생겼음을 시사하는 중요한 신호이며, 그 원인 중 상당수가 바로 검사에 사용되는 주요 구성 요소들의 Lot(로트) 변경과 관련이 깊습니다.
그렇다면 왜 이들 구성 요소의 로트 변경이 QC 결과의 갑작스러운 이동, 즉 Shift를 일으키는 걸까요? 그 근본적인 이유는 로트 간의 미세한 차이(Lot-to-lot variation) 때문입니다. 제조사는 각 로트별로 최대한 동일한 성능과 특성을 갖도록 엄격하게 관리하지만, 원재료의 미세한 차이, 제조 공정상의 불가피한 변동성 등으로 인해 로트마다 완벽하게 동일한 제품을 만드는 것은 현실적으로 불가능합니다. 이러한 미세한 차이가 검사 시스템 전체에 영향을 미쳐 QC 결과의 평균값을 이동시키는 것입니다. 이제 각 요소별로 어떻게 Shift를 유발하는지 좀 더 자세히 살펴보겠습니다.
Calibrator Lot 변경과 QC Shift
Calibrator(검량물질 또는 표준물질)는 특정 검사 항목의 농도 값을 이미 알고 있는 물질로서, 검사 장비가 특정 신호(예: 흡광도, 발광량)를 어떤 농도 값으로 해석해야 하는지 알려주는 기준점 역할을 합니다. 쉽게 말해, 검사 장비에게 '이 정도 신호가 나오면 농도 값은 이것이다'라고 가르쳐주는 '눈금자'나 '번역기'와 같다고 생각할 수 있습니다. 검사 장비는 Calibrator를 이용하여 검량선(Calibration curve)을 생성하는데, 이 검량선은 측정된 신호 값을 농도 값으로 변환하는 수학적인 관계식입니다.
아니, 제조사에서 똑같이 만들었을 텐데 Calibrator 로트가 바뀐다고 왜 결과가 달라지냐? 그냥 같은 값 넣으면 되는 거 아니야?
얼핏 생각하면 제조사가 제시하는 Calibrator의 농도 값은 고정되어 있을 것 같지만, 실제로는 각 로트마다 미세하게 다른 '할당값(Assigned value)'을 가질 수 있습니다. 이는 기준 물질(Reference material)과의 비교 측정, 제조 공정상의 변동 등을 반영하여 각 로트별로 가장 정확하다고 판단되는 값을 부여하기 때문입니다.
따라서 새로운 로트의 Calibrator를 사용하게 되면, 이 새로운 할당값을 기준으로 검량선이 다시 설정됩니다. 만약 새로운 로트의 Calibrator 할당값이 이전 로트보다 전반적으로 약간 높게 설정되었다면, 장비는 동일한 신호에 대해 이전보다 '낮은' 농도 값을 보고하게 될 것입니다. 왜냐하면 더 높은 농도 값(새로운 할당값)이 특정 신호를 낸다고 '배웠기' 때문에, 기존과 같은 신호는 상대적으로 낮은 농도로 해석하게 되는 것이죠. 반대로 새로운 로트의 할당값이 이전보다 약간 낮다면, 장비는 동일 신호에 대해 '높은' 농도 값을 보고하게 됩니다.
이러한 검량선의 변화는 당연히 이후 측정되는 모든 검체, 특히 QC 물질의 결과값에도 그대로 영향을 미칩니다. QC 물질 내의 실제 농도는 변하지 않았지만, 장비가 사용하는 '눈금자(검량선)' 자체가 바뀌었기 때문에 측정되는 QC 결과값의 평균이 이전 로트를 사용했을 때와 달라지게 됩니다. 이것이 바로 Calibrator 로트 변경으로 인한 QC Shift입니다.
예를 들어, 이전 Calibrator 로트를 사용하여 평균 100 mg/dL로 측정되던 QC 물질이, 새로운 Calibrator 로트(할당값이 약간 낮게 설정된)를 사용한 후 평균 105 mg/dL로 꾸준히 측정된다면 이는 명백한 Shift 현상입니다. 이는 검사 시스템 자체의 성능 저하가 아니라, 측정의 기준이 되는 '눈금자'가 바뀐 결과인 것이죠. 따라서 Calibrator 로트 변경 시에는 반드시 QC 결과의 변화를 면밀히 모니터링하고, 필요한 경우 QC 목표값 및 범위를 재설정해야 합니다.
시약 Lot 변경과 QC Shift
시약(Reagent)은 검체 내에 존재하는 특정 분석물질(Analyte)과 반응하여 측정 가능한 신호(색깔 변화, 빛 발생 등)를 생성하는 물질입니다. 즉, 우리가 측정하고자 하는 물질을 눈에 보이거나 기계가 감지할 수 있는 형태로 바꿔주는 역할을 합니다. 시약은 매우 복잡한 혼합물로, 특정 반응을 일으키는 주성분 외에도 반응 속도, 안정성, 특이성 등에 영향을 미치는 다양한 보조 성분(효소, 항체, 완충액, 보존제 등)을 포함하고 있습니다.
시약도 그냥 똑같은 성분 넣어서 만드는 거 아니야? 그것도 로트마다 다르다고? 그럼 매번 결과가 달라지면 어떻게 믿고 쓰냐?
물론 제조사는 각 시약 로트가 일정한 성능을 유지하도록 엄격한 품질 관리 기준에 따라 생산합니다. 하지만 Calibrator와 마찬가지로, 원료 물질의 미세한 순도 차이, 각 성분의 농도 비율 변화, 제조 공정 중의 환경 변화(온도, 습도 등), 시약의 pH나 이온 강도 변화 등 다양한 요인으로 인해 로트마다 시약의 반응성(Reactivity)이나 안정성(Stability)이 조금씩 달라질 수 있습니다.
새로운 로트의 시약이 이전 로트와 반응성이 다르다면, 이는 QC 결과의 Shift를 유발하는 직접적인 원인이 됩니다. 예를 들어, 새로운 시약 로트가 이전 로트보다 약간 더 강한 반응성을 가진다고 가정해 봅시다. 이 경우, 동일한 농도의 분석물질을 포함하는 QC 물질과 반응했을 때 더 강한 신호를 생성하게 됩니다. 검사 장비는 이 강해진 신호를 (기존 Calibrator로 설정된 검량선에 따라) 더 높은 농도로 해석하게 되고, 결과적으로 QC 결과값이 이전보다 높게 나타나는 상향 Shift(Upward shift)가 발생합니다. 반대로, 새로운 시약 로트의 반응성이 이전보다 약하다면 QC 결과값은 낮아지는 하향 Shift(Downward shift)를 보이게 될 것입니다.
시약 구성 성분의 미묘한 변화, 예를 들어 완충액(Buffer)의 용량이나 pH 변화만으로도 효소 반응 속도나 항원-항체 결합력에 영향을 미쳐 최종 신호 강도를 변화시킬 수 있습니다. 또한, 시약 내 보존제의 효과 차이로 인해 로트별 안정성이 달라져, 사용 기간 중 분해 속도 차이가 발생하고 이것이 점진적인 QC 결과 변화(Drift) 또는 로트 변경 시 갑작스러운 Shift로 나타날 수도 있습니다.
따라서 시약 로트를 변경할 때에도 QC 결과의 추이를 면밀히 관찰하는 것이 필수적입니다. 만약 Shift가 관찰된다면, 이것이 시약 로트 변경으로 인한 것인지, 아니면 다른 시스템 오류인지를 감별해야 하며, 로트 변경으로 인한 Shift로 판단될 경우, 이것이 임상적으로 허용 가능한 범위 내의 변화인지 평가해야 합니다. 때로는 새로운 시약 로트에 맞춰 Calibrator를 재측정(Recalibration)해야 할 수도 있습니다. 핵심은 시약 로트 변경 역시 검사 시스템의 반응 특성을 변화시켜 QC 결과의 기준선을 이동시킬 수 있다는 사실을 인지하는 것입니다.
정도관리(QC) 물질 Lot 변경과 QC Shift
정도관리(QC) 물질은 농도를 이미 알고 있거나, 특정 범위 내에 농도 값이 존재한다고 알려진 검체 유사 물질입니다. 이를 주기적으로 측정하여 그 결과값이 미리 설정된 범위(보통 평균 ±2 표준편차 또는 ±3 표준편차) 내에 있는지 확인함으로써, 전체 검사 시스템(장비, 시약, Calibrator, 절차 등)이 안정적으로 운영되고 있는지를 감시하는 역할을 합니다. 즉, 검사 과정 전체의 '건강 상태'를 체크하는 '체온계'와 같다고 볼 수 있습니다.
QC 물질 로트가 바뀌는 건 당연히 결과가 달라지는 거 아니야? 그건 Shift라고 부르면 안 되는 거 아닌가? 원래 다른 물질이니까.
매우 정확한 지적입니다! 사실 QC 물질 로트 변경으로 인한 QC 값의 변화는 앞서 설명한 Calibrator나 시약 로트 변경과는 근본적으로 성격이 조금 다릅니다. Calibrator나 시약 로트 변경은 검사 시스템의 측정 방식이나 반응 특성이 변하여 동일한 QC 물질을 다르게 측정하는 경우입니다. 하지만 QC 물질 로트 변경은 측정 시스템은 그대로인데, 측정 대상인 QC 물질 자체가 새로운 것(다른 목표값과 범위를 가진)으로 바뀌는 경우입니다.
제조사는 각 QC 물질 로트마다 분석물질의 목표 농도(Target value)와 허용 범위(Acceptable range)를 제시합니다. 이 값들은 해당 로트의 QC 물질을 여러 실험실에서 다양한 방법으로 분석하여 통계적으로 결정됩니다. 따라서 새로운 로트의 QC 물질은 이전 로트와 필연적으로 다른 목표값과 범위를 갖게 됩니다. 예를 들어, 이전 로트 Level 1 QC 물질의 포도당 목표값이 90 mg/dL이었다면, 새로 들어온 로트의 Level 1 QC 물질 목표값은 95 mg/dL일 수 있습니다.
따라서 QC 물질 로트를 변경하고 나면, 검사 시스템이 완벽하게 안정적이라 할지라도 QC 결과값은 새로운 로트의 목표값을 중심으로 형성될 것입니다. 만약 이전 로트의 평균값을 기준으로 QC 차트를 계속 그린다면, QC 결과는 새로운 목표값 근처에서 움직이므로 마치 갑자기 Shift가 발생한 것처럼 보이게 됩니다. 즉, 이전 로트 결과가 평균 90 근처에서 움직이다가, 새 로트로 바꾼 후 평균 95 근처에서 움직인다면, 차트 상으로는 뚜렷한 5 mg/dL의 상향 Shift가 나타나는 것입니다.
이것은 검사 시스템의 오류가 아니라, 평가 기준(QC 물질 자체)이 변경되었기 때문에 발생하는 당연한 결과입니다. 그렇기 때문에 QC 물질 로트를 변경할 때에는 반드시 새로운 로트의 목표값과 범위를 시스템에 입력하고, QC 차트도 새로운 기준에 맞춰 해석해야 합니다. 종종 실험실에서는 새로운 로트의 QC 물질을 기존 로트와 일정 기간 병행하여 측정하면서 새로운 로트의 실제 평균값과 표준편차를 자체적으로 설정(Establish)하기도 합니다. 이는 제조사 제시값과 실제 해당 실험실 환경에서의 측정값 간의 차이를 보정하기 위함입니다.
결론적으로, QC 물질 로트 변경은 QC 차트 상에서 명확한 Shift를 유발하지만, 이는 시스템 오류라기보다는 평가 기준 변경에 따른 예상된 변화라는 점을 명심해야 합니다. 중요한 것은 이 변화를 정확히 인지하고, QC 규칙 적용 및 결과 해석에 새로운 로트 정보를 반영하는 것입니다.
종합 및 결론
지금까지 살펴본 바와 같이, Calibrator 로트 변경, 시약 로트 변경, 그리고 QC 물질 로트 변경은 모두 QC 차트에서 Shift 현상을 유발할 수 있는 주요 원인들입니다.
Calibrator 로트 변경은 검사 장비가 사용하는 농도 측정의 '눈금자(검량선)' 자체를 변화시켜 QC 결과의 평균값을 이동시킵니다.
시약 로트 변경은 검체 내 분석물질과의 '반응 강도'를 변화시켜 동일 농도에 대한 신호 크기를 달라지게 하고, 이는 결국 QC 결과값의 이동으로 이어집니다.
QC 물질 로트 변경은 검사 시스템의 상태를 평가하는 '기준점(목표값)' 자체가 달라지는 것이므로, QC 결과는 새로운 기준점을 따라 이동하게 됩니다.
이러한 Shift 현상은 검사 시스템에 새로운 체계적 오차(Systematic error) 또는 편향(Bias)이 도입되었음을 의미할 수 있습니다. 물론 QC 물질 로트 변경의 경우는 예상된 변화이지만, Calibrator나 시약 로트 변경으로 인한 Shift는 그 정도가 허용 범위를 벗어난다면 검사 결과의 정확성에 영향을 미칠 수 있으므로 주의 깊게 관리해야 합니다.
따라서 임상검사실에서는 이러한 주요 소모품들의 로트를 변경할 때마다 QC 결과의 변화를 면밀히 모니터링하고 기록하는 것이 매우 중요합니다. Shift가 관찰될 경우, 그 원인이 로트 변경 때문인지, 아니면 다른 문제(장비 부품 노후, 유지보수 미흡, 온도 변화 등) 때문인지를 신속하게 파악하고 적절한 조치를 취해야 합니다.
로트 변경으로 인한 Shift로 확인되면, 그 변화의 크기가 임상적으로 수용 가능한 범위 내에 있는지 평가하고, 필요한 경우 QC 목표값 및 범위를 재설정하거나, 심한 경우 해당 로트의 사용을 중단하고 제조사에 문의하는 등의 조치가 필요할 수 있습니다. 정확하고 신뢰성 있는 검사 결과를 제공하기 위해서는 이러한 QC 데이터의 변화와 그 원인에 대한 깊은 이해가 필수적이라고 할 수 있습니다.
참고문헌
Westgard, J. O. (2010). Basic QC Practices. Westgard QC, Inc.
Clinical and Laboratory Standards Institute (CLSI). (2013). Statistical Quality Control for Quantitative Measurement Procedures: Principles and Definitions; Approved Guideline—Third Edition. CLSI document C24-A3. Wayne, PA: Clinical and Laboratory Standards Institute.
Burtis, C. A., Ashwood, E. R., & Bruns, D. E. (Eds.). (2012). Tietz Textbook of Clinical Chemistry and Molecular Diagnostics. Elsevier Saunders.
Rifai, N., Horvath, A. R., & Wittwer, C. T. (Eds.). (2018). Tietz Fundamentals of Clinical Chemistry and Molecular Diagnostics. Elsevier.
Kurec, A. S. (Ed.). (2019). Clinical Laboratory Management. Elsevier.
#임상화학 #정도관리 #통계 #인증심사
[[Calibration과 장비 신호, 시약 반응의 관계]]
[[임상 검사실에서의 Calibration의 정의, 개념, 수행 방법]]