法庭科学毒物分析实验室质量控制的发展与现状
刘烁1, 常靖1, 董颖1, 何毅1, 白庆华2, 王彦斌2, 唐丹舟2, 孙玉澄2, 娜仁图亚2
1. 公安部物证鉴定中心,北京 100038
2.中国合格评定国家认可委员会,北京 100062

作者简介:刘烁(1970—),男,山东人,双学士,公安部物证鉴定中心主任,主要从事公安科技管理研究。Tel:010-66266549

摘要

本文综述了国内外法庭科学毒物分析实验室质量控制的发展及一般要求,并讨论了我国毒物分析实验室质量控制中存在的不足和应对措施。

关键词: 法庭科学; 毒物分析实验室; 质量控制
中图分类号:DF794 文献标志码:A 文章编号:1008-3650(2013)04-0003-05
Progress and current situation of the quality control principles for forensic toxicology laboratory
LIU Shuo, CHANG Jing, DONG Ying, et al
Institute of Forensic Science Ministry of Public Security, Beijing 100038
Abstract

This paper reviewed the development, general requirements and principles of quality control for forensic toxicology laboratory, and discussed the deficiency and countermeasures for our laboratory quality control principles.

Keyword: forensic toxicology laboratory; quality control principles

随着科学技术的进步和司法体制的建立健全, 法庭科学毒物分析结果的科学性、可靠性、可比性要求更高、更严谨, 毒物分析实验室质量控制是满足这一要求的最有效手段之一。本文将从法庭科学毒物分析质量控制的发展历程和现状进行综述, 探讨现阶段我国毒物分析实验室质量控制存在的不足和解决措施。

1 法庭科学毒物分析质量控制的发展

法庭科学毒物分析质量控制在上世纪六七十年代开始于欧洲德国[1], 质量控制的方式是一些机构组织针对生物样本中戊巴比妥、马钱子碱、可待因、安眠酮等7种毒物的检测方法进行一系列的讨论和验证。随着新方法不断开发, 方法评价和验证标准随之提高, 结果评价和结果比较逐渐被纳入, 外标法质量控制、内标法质量控制应用而生。

由于法庭科学毒物分析中未知毒物的定性定量检测越来越多, 研究人员意识到影响毒物分析结果的因素是多方面的, 不能简单局限在检测方法上, 于是1990年Moffat[1]提出毒物分析质量控制应包括:(1)提升评价所有方法的标准; (2)发现问题和解决问题的措施; (3)定期评价分析方法、操作程序、仪器设备和相关数据; (4)所有工作人员的培训、教育和奖励; (5)能力验证, 将质量控制由分析检测方法逐步延伸到毒物分析实验室的质量控制, 并将能力验证纳入到实验室质量控制范围内, 此后英国、荷兰、西班牙、意大利、比利时、卢森堡、德国等国家也相继建立了实验室能力验证质量评估计划。1991年, 为提升和保证法庭毒物分析结果的质量, 国际法庭毒物学家协会(International Association of Forensic Toxicologists, TIAFT)和欧洲毒物分析和法庭化学协会(Society for Toxicological and Forensic Chemistry, GTFCh)分别发布了《毒物分析实验室规范》(Laboratory guidelines for toxicological analysis)[1], 美国法庭毒物学家协会(Society of Forensic Toxicologists, SOFT)和法庭科学学会(the American Academy of Forensic Sciences, AAFS)共同发布了《法庭毒物学实验室准则》(SOFT/AAFS Forensic Toxicology Laboratory Guidelines)[2], 对实验室管理、人员、环境、仪器设备、检材保管链、检验方法、方法验证、数据复核、结果报告等进行一一阐述, 推动了法庭毒物分析实验室的质量控制。GTFCh在2009年又发布了《法庭毒物分析质量控制规范》(Guideline for quality control in forensic-toxicological analyses )[3], SOFT/AAFS《法庭毒物学实验室准则》于2002年[4]、2006年作了两次修订[5]

我国在上世纪80年代开始毒物分析质量控制研究, 最初也是集中在检测方法上, 1991年刘耀[6]提出毒物分析方法的质量管理主要包括3个内容:(1)统一分析方法, 即确定最佳的标准操作方法和步骤, 使操作方法规范化; (2)添加内标物或进行对照样本分析监控分析结果, 建立实验室内部监控; (3)定时进行标准样本定量分析, 以建立实验室内部及各类实验室之间的结果比较。此后沈敏[7]对实验室质量控制进行研究, 探讨了人员、方法、标准操作手册、方法确证、结果报告等质量控制内容, 从实验室管理、过程、结果3方面阐述了实验室质量控制要素。

随着法庭科学实验室认可的快速发展, 相关国际组织机构、政府部门和专家学者把实验室认可作为实验室质量管理和质量控制的一项重要举措。欧美等发达国家的实验室认可机构在国际标准化组织(ISO)及国际电工委员会(IEC)ISO/IEC17025 和国际实验室认可组织ILAC-G19两个国际通用标准的基础上, 制定出专门的毒物分析实验室认可工作指南, 如:美国法庭毒物学委员会(the American Board of Forensic Toxicology, ABFT)发布《法庭毒物学实验室认可手册》(Forensic Toxicology Laboratory Accreditation Manual)[8]; 加拿大标准理事会(SCC)在《法庭科学检测实验室认可指导方针》(Guidelines for the Accreditation of Forensic Testing Laboratories, CAN-P-1578)[9]中毒物学附录(Appendix 1 Toxicology)。

我国自2003年开始法庭科学实验室认可工作, 针对毒物分析实验室采用中国合格评定国家认可委员会(CNAS)发布的CNAS-CL01《检测和校准实验室能力认可准则》和CNAS-CL10《检测和校准实验室能力认可准则在化学检测领域的应用说明》准则认可[10]。上述准则或规范都不同程度地从管理、技术两方面对质量控制活动提出了具体要求。

2 国内外法庭科学毒物分析实验室质量控制要求

毒物分析实验室质量控制已发展成为一个全面的、系统的质量控制体系, 包括要素质量控制、过程质量控制、结果质量控制。

2.1 要素质量控制

2.1.1 人员资格 实验室人员资格在国内外均有严格规定, 美国SOFT/AAFS发布的《法庭毒物学实验室准则》、GTFCh发布的《法庭毒物分析质量控制规范》[3]中规定:实验室主管应具有生命科学、化学或药学博士学位或同等学历, 并具有一定的毒理学工作经验, 负责实验室所有的活动。实验室其他工作人员应具有生命科学、化学或药学学士学位, 具有常规毒物检测能力。实验室主管在实验室其他工作人员内委任一名技术副主管, 专门负责质量控制方法的实施与监督。实验室主管和副主管应制定、规划实验室其他工作人员的继续教育、培训和技能目标。

2.1.2 实验室设施和环境条件 一般要求实验室整体环境整洁, 布局合理, 定期进行实验室的安全检查, 实行安全管理责任制。(1)做到防火、防爆、防中毒、防污染、防辐射, 要做到实验室的检测和校准设施以及环境条件满足相关法律法规、技术规范或标准要求; (2)实验室应监测、控制和记录对检验结果质量有影响的设施和环境条件; (3)不同的工作区域有明显标识, 并采取有效的隔离, 如办公区、案件受理区、检材处理区, 案件检验区、科研区等, 不同区域无关人员不得随意进入; (4)天平有专门、独立摆放的实验室, 且要防震动、防尘; (5)实验室产生的废液、废物等废弃物应有特定的存放区域, 并有明显的警示标识。

2.1.3 溯源性 CNAS[11]、美国犯罪实验室主任协会/实验室认可委员会(American Board of Crime Laboratory Directors-Lab Acceditation Program, ASCLD/LAB)[12]、ABFT[8]将量值溯源视为测量结果可信性的基础, 要求已认可机构能够证实其测量活动所涉及的全部量值能溯源至国家或国际计量基(标)准上。量值溯源的途径和要求包括:(1)对检验结果的准确性、有效性有显著影响的仪器设备和辅助测量设备在使用前都需进行检定或校准且合格, 定期实施期间核查, 记录仪器使用、维护维修情况。(2)尽可能使用可追溯至SI测量单位的标准物质或有证标准物质, 制定标准物质的使用、管理规范, 包括存储、使用、期间核查、安全处理等程序, 防止其被污染和降解。(3)按检测方法要求建立校准曲线, 建立线性校准曲线至少使用5个标样(除空白外), 定期使用中间点的校准标样检查校准曲线。当无法溯源至国家计量基(标)准或国际计量基(标)准时, 通过比对试验、参加能力验证等途径, 证明其测量结果与同类实验室的一致性。

2.2 检验过程质量控制

检验过程控制是实验室质量控制工作的核心, 检验过程包括从受理样本开始到结果报告诸多环节。

2.2.1 样本接收和保管 SOFT/AAFS《法庭毒物学实验室准则— 2006》、GTFCh《法庭毒物分质量控制准则》规定实验室应当给其服务的有关机构或部门提供相关标准规范或指导。该规范或指导应阐明:(1)满足必要分析和后续解释所需的样本类型和最小量; (2)盛装容器的特点、大小要求; (3)包装、运输、储存条件; (4)抗凝血剂、防腐剂等添加剂是否添加、添加数量等; (5)样本来源信息、采集地点、日期和时间、责任人的签署等, 明确样本保管链的责任。一些实验室还要求送检单位提供死者或嫌疑人的相关病史、生活状态、可能携带的传染性疾病(如肺结核、肝炎、艾滋病等)等信息, 而且实验室应做好处理生物样本的通用注意事项。

在样本接收时, 要求样本包装只能由被授权的指定人员在指定安全区域(未经授权人员不得入内)内打开, 详细记录样本包装容器的材质、大小, 并检查记录容器是否完好无损; 详细记录接受样本类型、形态、数量、腐败程度, 并进行拍照存档等, 对一些特殊样本还需准确记录其提取位置、提取时间和日期, 样本名称要求与死者或嫌疑人、案件号等其他信息一起标注; 样本一旦接受如不及时检验, 应立即冷冻储存。

送检样本量要求满足多次分析的需要, 一般推荐生物脏器组织在5~100g, 血液、尿液10mL~30mL, 其他生物体液(玻璃体液、胆汁、汗液等)全部送检。

样本的传送与保管链应尽可能减少经手人, 有专门的区域及保管人保管, 每转运一次都要求有详细记录和经手人签名、日期。实验室有专门的检验完毕样本处理的文件规定和档案记录。

2.2.2 检验方法 毒物检验分为定性检验和定量检验, 国内外对检验方法的质量控制基本一致:(1)初筛检验。一般包括免疫、显色、气相色谱(GC)、液相色谱(LC)等技术, 初筛结果必须经与初检不同化学原理的第二种方法确证, 如未经确证在报告中出具结果应注明未经确证, 我国一般在报告中不出具未经确证的初筛结果。

(2)定性检验。通常使用液液萃取、固相萃取等前处理技术进行样本处理(必要时衍生化处理), 气相色谱质谱(GC/MS)、液相色谱质谱(LC/MS)等分析仪器检测。在定性分析中使用内标物进行质量控制是最佳选择, 但内标物的选择至关重要, 一般要求内标物与被测物质的结构和理化性质相似, 氘代内标物(至少3个以上氘代)是最佳内标物, 非氘代内标物至少与目标物色谱分离, 且色谱行为一致。要求在样本处理之前加入内标物, 内标物的添加量按方法检测限添加。

GC/MS检测参数要求:检材与控制样或校准样的保留时间偏差不超过2%; 检材与控制样或校准样的特征离子丰度比偏差应小于20%; 待测物色谱峰的信噪比S/N≥ 3, 空白色谱峰信噪比S/N≤ 3, 一些国家(如美国)要求S/N≥ 10。应用SIM模式确证, 要求选择3个以上特征离子。

LC/MS检测参数要求至少选择2个特征离子对, 其特征离子对的丰度比允许偏差在25%~30%。

空白分析、重复检测、加标及控制样本的分析是确保并证明检测过程受控以及检测结果的准确性和可靠性的重要措施。在分析过程中应有空白对照样与实际样本同时操作, 并在仪器分析时仪器空白与实际样本间隔交替分析, 以防止假阳性结果。如最小检测限的校准样或控制样未检出, 检材未检出, 操作有误, 结果不可靠, 重新提取分析。确认某种毒物的存在一般建议进行一个以上样本的验证, 如果只有一个样本, 可通过重复检测, 或使用多种技术进行验证, 如乙醇检测用GC法、比色法两种方法或者气相色谱法检测多次, 一氧化碳用可见分光光度法、GC法等。

(3)定量检验。基于未知毒物的色谱(或光谱)峰面积或峰高, 要求其在分析仪器上的色谱行为、色谱峰形较好。采用外标定量法、内标定量法, 要求有与物证样本相同或相似基质的校准样和控制样(阴性控制样、阳性控制样), 且与实际样本同时进行, 校准样或控制样的浓度要求与实际样本浓度接近。定量检测应按检测方法要求建立校准曲线, 校准曲线至少使用5个标样(除空白外), 定期使用中间点的校准标样检查校准曲线。在实际检测过程中制定工作曲线, 工作曲线至少由3个不同浓度的校准样和一个空白样组成, 物证样本中待测物的浓度要求在校准样的浓度范围内, 且进行2份以上平行样分析, 相对偏差≤ 20%。在必要的时候需进行测量不确定度评定, 至少需5个实际样本、8个控制样本的检测数据计算测量不确定度, 统计异常值(P=95%)可以消除不用。

2.2. 3 标准操作程序(SOP)及方法确认 实验室所有的检验都要求按照标准操作程序(SOP)进行操作, SOP包括方法原理、试剂配制、分析方法细节、校准样和控制样的制备、方法参数(定性检测限LOD、定量检测限LOQ等)、定性定量判断依据、参考资料、审核人、签署人、修改次数、实施日期等, 定期审查SOP手册, 必要时进行修订, 以保证其是实时的、完整的, 满足实际需要。

新方法、新标准用于案件检验时, 必须对其得到检测值的范围和准确度进行确认, 确认时要求对LOD、LOQ、线性(linear)范围、精密度、专一性、回收率、稳定性、测量不确定度等方法评价指标加以核查、比对和确定。方法确认的途径有:与不同方法所得结果比较、实验室间比对、实验室内盲测等多种方式。

2.2.4 报告 在出具报告之前, 所有的分析数据必须经实验室技术主管审核, 审核内容至少包括以下几条:(1) 物证样本保护链的文件; (2) 检测原始数据、图谱(峰形、信噪比等)和计算处理; (3) 质量控制数据; (4) 分析判断的依据及其合理性。毒物检验报告按一定的格式、要求编写, 其内容包含案件号、委托单位、委托日期、委托事项、鉴定对象、送检材料、检测日期、检测地点、检测方法、检测结果、分析说明、检测人签名、免责事项等要素。对已完成的报告有重要修改, 以更正函的方式出具更正说明。检验结果是保密的, 要求以交付书面报告为准。一些国家还规定在报告中应表明所用方法类别(国家、行业或机构及编号)、方法所包含毒物种类(单个或一类)等, 定性分析“ 未检出” 要附上方法阈值(cut-off)[3, 5, 13, 14, 15]

2.3 结果质量控制

2.3.1 内部质量控制 实验室内部制定质量控制计划, 对不同的检测项目制定相应的质量控制措施, 定期进行毒物盲测、方法比对、留样检测等验证检测工作的可靠性, 记录并分析质量控制的结果数据, 应用统计技术进行过程控制、数据分析, 对不可接受的质量控制结果, 查找原因并采取有计划的纠正和预防措施。

2.3.2 外部质量控制 国际上通用实验间比对和能力验证等验证检测能力进行外部质量控制。一些发达国家要求经认证、认可的实验室每年必须参加1次[16, 17]能力验证。ABFT要求其认可的实验室每年必须参加1次由美国病理学家学会(College of American Pathologists, CAP)组织的全血(或血清)中乙醇(或乙二醇、挥发性毒物)检测、刑事案件毒物分析与毒理学研究等3项能力验证; 瑞士根据实验室的测量能力和风险级别确定其参加能力验证的级别和频次, 一般每年参加1次[16]

我国CNAS要求实验室申请认可和获准认可的每个项目每年至少参加1 次能力验证活动[18], 非认可实验室自愿参加。自2004年至今, CNAS分别与公安部、司法部联合在全国范围内每年开展1次能力验证活动, 一些权威实验室参加了国际能力验证活动, 如公安部物证鉴定中心多次参加了美国联合测试服务公司(Collaborative Testing Services Inc, CTS)组织的血醇测试、联合国毒品与犯罪办公室(United Nation Office on Drug and Crime-UNODC )组织的国际毒品合作测试(International Collaborative Exercise(ICE)-drug analysis)等国际能力验证。能力验证结果评价均采用Z值, Z≤ 2, 满意; 2< Z≥ 3, 可疑; Z> 3不满意。

3 我国法庭科学毒物分析实验室质量控制存在的问题及对策
3.1 法庭科学毒物分析实验室质量控制规范尚未建立

虽然我国已有刘耀、沈敏等探讨了法庭科学毒物分析实验室规范及其质量控制, 但迄今为止还未建立起行业法庭科学毒物分析实验室质量控制规范, 各实验室依据其自身条件建立本实验室的质量控制计划。由于法庭科学毒物分析结果作为涉毒案件的直接或间接证据, 关系到涉案人员的生命或人身自由, 分析结果的权威性、公正性、科学性是毒物分析实验室工作的根本宗旨, 毒物分析实验室必须加强规范化建设, 建立技术和质量管理体系并进行有效的质量控制。

国际上为了保证毒物分析的质量, 一些专业机构如TIAFT、SOFT、AAFS、GTFCh等在上世纪90年代就已开始建立毒物分析质量控制规范[1], TIAFT、GTFCh分别于1991年发布了《毒物分析实验室规范》[1], GTFCh在2009年又发布了《法庭毒物分析质量控制规范》, 美国《法庭毒物学实验室准则》经2002年、2006年两次修订, 英国[13]《英国和爱尔兰法庭毒物学家协会法庭毒物学实验室准则(2010年)》(The United Kingdom and Ireland Association of Forensic Toxicologists Forensic toxicology laboratory guidelines (2010)等, 为毒物分析实验室质量控制的规范化建设提供了技术和管理的要求。

3.2 标准物质资源匮乏

虽然近年来我国在标准物质的研制上有了很大进步, 诸如公安部物证鉴定中心成功研制9种有证毒品标准物质、氘代内标物等, 为毒物毒品检测质量控制奠定了基础。但是由于检测毒物种类繁多, 达到上千种, 而有证标准物质数量相当有限, 对于一些新型毒物、药物以及部分管制药物和剧毒鼠药还没有国家或行业层面的标准物质, 只能采用对照品或商业品, 致使标准物质的量值溯源难以实现。而且氘代内标物作为分析方法质量控制的最有效手段之一, 已在欧美等国广泛使用, 但我国由于品种有限, 大部分依赖于进口, 价格昂贵、购买受限, 在质量控制中有效应用受到一定限制, 所以仍需加快步伐研制具有国家或行业标准的标准物质。

3.3 技术方法规范化工作滞后

目前可检测的毒物达数百种, 但只有40多个公共安全行业标准方法, 其余都是实验室内部方法, 这些方法大都是科研项目研究成果或根据经验学识或文献资料记载引用, 未申报公共安全行业标准或国家标准, 方法的确认和有效性、权威性受到一定的限制, 实验室之间互不采用; 而且在40多个行业标准中有些行业技术标准相对滞后, 检验结果的可比性、可靠性受到一定的质疑。将现有参考方法资源规范、共享, 需相关部门或组织对现有方法进行技术评估和方法验证, 做到切实可行, 最终形成国家或行业标准, 实现资源共享。

3.4 认可规则不足以满足法庭毒物分析实验室的特定质控要求

CNAS-CL10准则是对化学检测领域检测和校准实验室的通用规则, 没有专门的实验室认可准则。由于法庭科学毒物分析实验室有其特定的专业特点和使命, 样本来源复杂, 检验结果作为司法审判证据, 对实验室环境和人员素质、管理水平、检验方法、测量不确定度等方面要求较高, 对实验室一些特殊的要求(如人员的道德要求、样本的特殊处理、样本的保管链等)未有规定, 仅采用CNAS-CL10准则认可不足以满足法庭毒物分析实验室的特定质控要求。

在美国, 关于法庭科学毒物分析实验室认可准则多达10项[19, 20], 如SOFT/AAFS 《法庭毒物学实验室准则— 2006》、ASCLD/LAB认可程序、美国病理学家学会(College of American Pathologists, CAP)标准、针对乙醇认可的州计划(State programs including alcohol accreditations)、国防部军队毒品筛查(Department of Defense, military drug screening)、ISO 17025等认可准则, 根据不同实验室的级别以及检测能力、检测对象制定相应的认可准则, 实验室根据其自身特点选择认可准则, 但必须通过2个以上准则, 其中ISO 17025、SOFT/AAFS《法毒物学实验室准则— 2006》认可准则是比较权威和全面的。

The authors have declared that no competing interests exist.

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