دقت و صحت در اندازه گیری و آنالیز مواد شیمیایی- آنالیز و آمار- آنالیوم

دقت و صحت دو مفهوم متداول و علمی برای ارزیابی نتایج خصوصا نتایج عددی هستند که حتی در مکالمات روزمره نیز عمومیت پیدا کرده اند. اما متاسفانه در بسیاری از مواقع واژه های دقت و صحت معادل هم یا به جای هم به کار می روند. با این که تکراری به نظر می رسد اما در اینجا مجددا دقت و صحت را تعریف می کنیم. این دو ویژگی داده های عددی، یعنی دقت و صحت، مهم ترین و بیشترین اشتباه را گزارش نتایج دارند. درک تفاوت بین آنها بسیار حیاتی است در واقع درک درست این دو واژه کمک بسیاری در تفسیر و فهم نتایج آنالیزی خواهد کرد. ضمن این که پارامترهای دیگری که وابسته به تعریف دقت و صحت هستند نیز فهم راحت تری پیدا می کنند.

یک اندازه گیری هم باید صحیح باشد و هم دقیق.

تعریف

صحت (Accuracy) نزدیکی یک اندازه گیری یا نتیجه آزمایشی به مقدار واقعی یا پذیرفته شده است. دقت (Precision)، نزدیکی توافقی بین اندازه گیری های تکرار شده یا نتایج بدست آمده در همان شرایط تعریف شده (شرایط یکسان آزمایش) است.

برای مشاوره و انجام پروژه های آمار و کمومتریکس با ما تماس بگیرید

برای توضیح و فهم بیشتر به مثال زیر توجه کنید:

دقت و صحت- آمار و آنالیز- آنالیوم — **شکل 1** مفهوم دقت و صحت و تفاوت دقت و صحت در نتایج آنالیزی

چهار آزمایش کننده (A,B,C,D) هر کدام 5 بار یک آنالیز را با روش تیتراسیون انجام داده اند. حجم مصرفی درست برابر با 20.00cm³ است. شکل 1 این نتایج را نشان می دهد.

از این شکل می توان نتیجه گرفت که:

میانگین حجم ها برای آزمایش کننده B و D بسیار نزدیک به 20.00cm³ است. بنابراین می توان گفت که این دو صحت خوبی دارند.
میانگین حجم ها برای آزمایش کننده A و C به ترتیب بسیار بالاتر و یا کمتر از 20.00cm³است. بنابراین می توان گفت که که این دو صحت کمی دارند.
پنج بار تکرار آزمایش برای آزمایش کننده A و پنج بار تکرار آزمایش برای آزمایش کننده D بسیار نزدیک به یکدیگر هستند، بنابراین می توان گفت که این دو دقت خوبی را نشان می دهند.
پنج بار تکرار آزمایش برای آزمایش کننده B و پنج بار تکرار آزمایش برای آزمایش کننده C به هم نزدیک نبوده و پخش هستند بنابراین می توان گفت که این دو دقت ضعیفی دارند.

لازم به ذکر است که ممکن است نتایج دقت خوبی داشته باشد اما صحت خوبی نداشته باشند (آزمایش کننده A) و دقت ضعیف نتایج ضرورتا نشان دهنده صحت بد نیست (آزمایش کننده B). با این حال باید توجه کرد که اطمینان از یک روش آنالیزی و نتایج آن با دقت انالیز (آزمایش کننده D) نیز ارزیابی می شوند. پس یک اندازه گیری هم باید صحیح باشد و هم دقیق.

تفاوت دقت و صحت

دقت میزان تکرار نتایج یا نزدیکی نتایج به یکدیگر را نشان می دهد و صحت نزدیکی به مقدار واقعی یا مقدار درست را مشخص می کند. صحت به طور کلی مهم ترین ویژگی داده های کمی است که باید ارزیابی شود، اگرچه ثبات (consistency)، که با دقت اندازه گیری می شود، در برخی شرایط مهم است. درستی (Trueness) کلمه ای مرتبط با صحت است، که نزدیکی توافق بین میانگین تعداد زیادی از نتایج و مقدار مرجع درست یا قابل قبول را توصیف می کند. درجه صحت (degree of accuracy) مورد نیاز به زمینه مسئله آنالیزی بستگی دارد.

نتایج باید متناسب با هدفی (fit for the purpose) که برای آن در نظر گرفته شده گزارش داده شوند. به عنوان مثال، یک نتیجه ممکن است با 10٪ خطا از مقدار واقعی یا پذیرفته شده راضی کننده باشد در حالی که ممکن است برای یک هدف دیگری در 0.5٪ خطا الزامی باشد.

اگر هیچ خطای سیستماتیکی در روش آنالیزی رخ نداده باشد، با تکرار زیاد آنالیز در شرایط تکثیرپذیر و محاسبه مقدار میانگین نتایج سطح صحت سطح دقت بهبود خواهد یافت. وقتی مقدار درست (True value) یا مقدار قابل قبول (accepted value) مشخص نباشد (که اغلب هم مشخص نیست) مقدار صحت را نمی توان تایید کرد. با این حال، آزمون های آماری نشان دهنده صحت یک نتیجه با احتمال معین به طور گسترده ای استفاده می شود. دقت معیار تغییرپذیری (variability) یا پراکندگی (dispersion) در مجموعه ای از مقادیر تکرار شده یا نتایج بدست آمده در همان شرایط تعریف شده آزمایش است.

دقت با جند پارامتر قابل ارزیابی ست. که عبارتند از:

گستره (Spread) یا محدوده (Range)

طبق تعریف محدوده تفاوت بین بالاترین و کمترین مقدار یک سری اندازه گیری است. این پارامتر برای بیان دقت چندان درست نیست و متداول هم نیست اما گاهی اوقات استفاده می شود.

انحراف استاندارد (Standard deviation)

بهترین و محبوب ترین روش ارزیابی دقت یک روش یا آنالیز تخمین انحراف استاندارد داده ها است. دقت نتایج به دست آمده در طی یک سری آنالیز به عنوان تکرارپذیری (repeatability) یا دقت درون-آنالیزی (within-run precision) شناخته می شود. به دقت درون-آنالیزی دقت کوتاه مدت هم گفته می شود. دقت نتایج بدست آمده در طی چند سری آنالیز به عنوان تکثیرپذیری (reproducibility) (این واژه در برخی منابع تجدیدپذیری هم ترجمه شده است) یا دقت بین آنالیزی (between-runs precision) شناخته می شود.

در برخی مواقع (مثلا در محاسبات آزمون های آماری) لازم است تا سهم دقت درون-آنالیزی با دقت بین آنالیزی کاملا مشخص شود. هم چنین تعیین دقت هر مرحله نیز در فرایند کلی آنالیز و اندازه گیری دقت کل روش مهم است.

شکل 2 رابطه دقت و صحت را با خطای تصادفی و خطای سیستماتیک نشان می دهد. وجود خطای سیستماتیک سبب کاهش صحت نتایج می شود و میزان دقت نتایج به خطاهای تصادفی وابسته است. در صورت حداقل بودن خطای سیستماتیک و خطای تصادفی نتایج از صحت و دقت خوبی برخوردار خواهند بود و عدم قطعیت اندازه گیری پایین خواهد بود.