CfdnaPanelRunQcChecker

Cfdna Panel Run QC

Liquid Biopsy жидкостная биопсия cfDNA ctDNA CTC exosomes NGS qPCR
Открыть подборку

Описание утилиты: Cfdna Panel Run QC

Cfdna Panel Run QC Checker — Контроль качества NGS-запуска cfDNA панелей

ℹ️  Утилита выполняет оценку метрик всего секвенирующего запуска для панелей жидкой биопсии согласно стандартам CAP/CLIA и спецификациям платформ:
     • Кластеризация: Контроль плотности кластеров для оптимального сигнала и разрешения.
     • Качество баз: Проверка процента баз с Q≥30 как индикатора химии и оптики.
     • Индексный баланс: Оценка равномерности распределения прочтений между образцами (CV).
     • Эффективность библиотеки: Анализ уровня дупликатов и on-target rate.
     • Равномерность покрытия: Верификация отсутствия значительных провалов в покрытии.

⚠️  ВАЖНО: 
     • Проблемы на уровне рана невозможно исправить для отдельных образцов постфактум.
     • Перегрузка flow cell ведет к падению Q30 и увеличению ошибок баз.

Использование:
  CfdnaPanelRunQcChecker.exe                            → демо-режим (вывод в консоль)
  CfdnaPanelRunQcChecker.exe input.csv output.json      → оценка ваших данных

Формат input.csv:
RunID,Platform,ClusterDensity_K_mm2,Min_ClusterDensity_K_mm2,Max_ClusterDensity_K_mm2,Percent_Q30,Min_Percent_Q30,Index_Balance_CV,Max_Index_Balance_CV,Duplication_Rate_Percent,Max_Duplication_Rate_Percent,On_Target_Rate_Percent,Min_On_Target_Rate_Percent,Uniformity_Percent,Min_Uniformity_Percent,Total_Reads_Million,Min_Total_Reads_Million

Пример:
  RUN-001,NextSeq,950,800,1200,88.5,75,12.5,30,18.0,40,72.0,60,85.0,80,450,300

📍 Область применения (Usage Where):
     • NGS-лаборатории: Первичная приемка данных секвенирования перед запуском пайплайна.
     • Жидкая биопсия: Гарантия достаточной чувствительности для детекции редких вариантов.
     • Контроль качества: Мониторинг производительности оборудования и реагентов.
     • Регуляторный комплаенс: Документирование соответствия каждого запуска валидированным параметрам.

— ЗАЧЕМ ЭТО НУЖНО?
Секвенирование cfDNA требует высокой глубины и равномерности для обнаружения мутаций с VAF <1%.
Системные ошибки (перегрузка, плохая химия, дисбаланс пула) делают весь ран непригодным.
Автоматизированная проверка позволяет принять решение о пересеквенировании ДО затрат времени на биоинформатику.

⚠️  КРИТИЧЕСКИ ВАЖНО:
• Cluster Density: Вне диапазона = компромисс между выходом и качеством.
• Q30: <75% обычно означает проблему с реагентами или flow cell.
• Index Balance CV: >30% указывает на ошибку нормализации библиотек.
• Duplication Rate: >40% для cfDNA панелей снижает эффективную глубину.
• Uniformity: <80% создает «слепые зоны» в генах-мишенях.

Ключевые особенности утилиты:
• Шестипараметрическая оценка run-level QC
• Градуированная система статусов (Pass/Warning/Fail)
• Поддержка различных NGS-платформ
• Генерация структурированного отчета для batch record
• Соответствие требованиям CAP Molecular Pathology Checklist

Критические параметры:
• Cluster Density: В пределах диапазона платформы
• Percent Q30: ≥ Min Limit
• Index Balance CV: ≤ Max Limit
• Duplication Rate: ≤ Max Limit
• On-Target Rate: ≥ Min Limit
• Uniformity: ≥ Min Limit

💡 Советы по использованию:
1. Нормализация библиотек: Точная количественная оценка (qPCR) критична для баланса индексов.
2. Загрузка flow cell: Следуйте рекомендациям производителя по плотности для cfDNA приложений.
3. Контрольные образцы: Включайте PhiX или другие контролы для мониторинга качества в реальном времени.
4. Тренды: Отслеживайте дрейф метрик между запусками для предиктивного обслуживания.
5. Решение о повторе: При статусе FAIL рекомендуется пересеквенирование всего пула.

⚠️ Примечание: Данная утилита является инструментом технического контроля NGS-запуска. Она не заменяет sample-level QC и биоинформатический анализ, но гарантирует пригодность сырых данных для этих этапов.

input.csv

RunID,Platform,ClusterDensity_K_mm2,Min_ClusterDensity_K_mm2,Max_ClusterDensity_K_mm2,Percent_Q30,Min_Percent_Q30,Index_Balance_CV,Max_Index_Balance_CV,Duplication_Rate_Percent,Max_Duplication_Rate_Percent,On_Target_Rate_Percent,Min_On_Target_Rate_Percent,Uniformity_Percent,Min_Uniformity_Percent,Total_Reads_Million,Min_Total_Reads_Million
RUN-2026-CFDNA-001,NextSeq 2000,950,800,1200,88.5,75,12.5,30,18.0,40,72.0,60,85.0,80,450,300
RUN-2026-CFDNA-002,NovaSeq 6000,1350,800,1200,68.0,75,45.0,30,55.0,40,45.0,60,65.0,80,800,300
RUN-2026-CFDNA-003,NextSeq 2000,1050,800,1200,82.0,75,22.0,30,25.0,40,68.0,60,82.0,80,520,300

URS & FS — спецификация пользователя и функциональная спецификация

Документ описывает контролируемый интерфейс и поведение утилиты CfdnaPanelRunQcChecker для сценария Cfdna Panel Run QC Checker.

Предметные ограничения и критические параметры

Ниже приведены ключевые фрагменты исходного описания. Перед продуктивным применением пределы должны быть сверены с утверждённой спецификацией, регистрационным досье и локальными SOP.
  • • Качество баз: Проверка процента баз с Q≥30 как индикатора химии и оптики.
  • • Индексный баланс: Оценка равномерности распределения прочтений между образцами (CV).
  • ⚠️ ВАЖНО:
  • Секвенирование cfDNA требует высокой глубины и равномерности для обнаружения мутаций с VAF <1%.
  • ⚠️ КРИТИЧЕСКИ ВАЖНО:
  • • Q30: <75% обычно означает проблему с реагентами или flow cell.
  • • Index Balance CV: >30% указывает на ошибку нормализации библиотек.
  • • Duplication Rate: >40% для cfDNA панелей снижает эффективную глубину.
  • • Uniformity: <80% создает «слепые зоны» в генах-мишенях.
  • Критические параметры:
  • • Cluster Density: В пределах диапазона платформы
  • • Percent Q30: ≥ Min Limit
  • • Index Balance CV: ≤ Max Limit
  • • Duplication Rate: ≤ Max Limit
  • • On-Target Rate: ≥ Min Limit
  • • Uniformity: ≥ Min Limit
  • 1. Нормализация библиотек: Точная количественная оценка (qPCR) критична для баланса индексов.

URS — пользовательские требования

IDТребованиеКритичностьКритерий приемки
URS-001Утилита должна принимать файл input.csv для Cfdna Panel Run QC Checker с заголовками, определёнными в контракте данных.HighФайл обрабатывается без ручного изменения заголовков.
URS-002Утилита должна выполнять детерминированную оценку QC/ОКК без машинного обучения и без вероятностного принятия решения о соответствии.HighПри одинаковых входных данных, версии правил и конфигурации результат полностью воспроизводим.
URS-003Утилита должна валидировать обязательные поля, типы данных, диапазоны, единицы измерения и предметную правдоподобность значений.HighОшибки схемы, преобразования и диапазона явно отражаются в результате.
URS-004Утилита должна применять предметные пределы и правила из описания, утверждённой спецификации, регистрационного досье и локальных SOP.HighКаждая проверка имеет результат PASS/WARNING/FAIL и понятное сообщение.
URS-005Утилита должна формировать output.json с машинно-читаемыми результатами, исходными значениями, предупреждениями, отказами и критическими находками.HighJSON пригоден для LIMS/ELN/MES-интеграции и QA/QC review.
URS-006Утилита должна сохранять трассируемость между серией/образцом, входным файлом, применёнными правилами и итоговым статусом.HighВыход содержит идентификаторы, список параметров и audit metadata.
URS-007Документация должна поддерживать подготовку IQ/OQ/PQ, CSV/CSA и обсуждение с инспекторами или внутренним QA.MediumURS, FS, контракт input/output и тестовые сценарии поставляются вместе с утилитой.
URS-008Утилита должна использоваться как decision-support инструмент QC, а не как замена утверждённым спецификациям и выпускному решению Qualified Person/QA.MediumВ документации указан контроль change control и необходимость сверки пределов.

Контракт input.csv

#ПолеТипПримерНазначение
1RunIDstring / controlled vocabularyRUN-2026-CFDNA-001Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил.
2Platformstring / controlled vocabularyNextSeq 2000Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил.
3ClusterDensity_K_mm2decimal950Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил.
4Min_ClusterDensity_K_mm2decimal800Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил.
5Max_ClusterDensity_K_mm2decimal1200Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил.
6Percent_Q30decimal88.5Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил.
7Min_Percent_Q30decimal75Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил.
8Index_Balance_CVdecimal12.5Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил.
9Max_Index_Balance_CVdecimal30Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил.
10Duplication_Rate_Percentdecimal18.0Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил.
11Max_Duplication_Rate_Percentdecimal40Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил.
12On_Target_Rate_Percentdecimal72.0Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил.
13Min_On_Target_Rate_Percentdecimal60Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил.
14Uniformity_Percentdecimal85.0Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил.
15Min_Uniformity_Percentdecimal80Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил.
16Total_Reads_Millioninteger / decimal450Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил.
17Min_Total_Reads_Millioninteger / decimal300Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил.
RunID,Platform,ClusterDensity_K_mm2,Min_ClusterDensity_K_mm2,Max_ClusterDensity_K_mm2,Percent_Q30,Min_Percent_Q30,Index_Balance_CV,Max_Index_Balance_CV,Duplication_Rate_Percent,Max_Duplication_Rate_Percent,On_Target_Rate_Percent,Min_On_Target_Rate_Percent,Uniformity_Percent,Min_Uniformity_Percent,Total_Reads_Million,Min_Total_Reads_Million
RUN-2026-CFDNA-001,NextSeq 2000,950,800,1200,88.5,75,12.5,30,18.0,40,72.0,60,85.0,80,450,300
RUN-2026-CFDNA-002,NovaSeq 6000,1350,800,1200,68.0,75,45.0,30,55.0,40,45.0,60,65.0,80,800,300
RUN-2026-CFDNA-003,NextSeq 2000,1050,800,1200,82.0,75,22.0,30,25.0,40,68.0,60,82.0,80,520,300

Правила валидации входных данных

IDПолеПравилоКритичность
VR-001RunIDПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.High
VR-002PlatformПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.High
VR-003ClusterDensity_K_mm2Поле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.High
VR-004Min_ClusterDensity_K_mm2Поле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.Medium
VR-005Max_ClusterDensity_K_mm2Поле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.Medium
VR-006Percent_Q30Поле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.Medium
VR-007Min_Percent_Q30Поле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.Medium
VR-008Index_Balance_CVПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.Medium
VR-009Max_Index_Balance_CVПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.Medium
VR-010Duplication_Rate_PercentПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.Medium
VR-011Max_Duplication_Rate_PercentПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.Medium
VR-012On_Target_Rate_PercentПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.Medium
VR-013Min_On_Target_Rate_PercentПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.Medium
VR-014Uniformity_PercentПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.Medium
VR-015Min_Uniformity_PercentПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.Medium
VR-016Total_Reads_MillionПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.Medium
VR-017Min_Total_Reads_MillionПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.Medium

FS — функциональная спецификация

IDФункцияРеализация
FS-001CLI executionПоддержать режимы запуска: demo mode без аргументов и production mode input.csv output.json.
FS-002CSV importПрочитать input.csv в UTF-8/CSV-совместимом формате, проверить наличие заголовка и ожидаемых колонок.
FS-003Schema validationПроверить обязательные поля, количество колонок, неизвестные ключевые поля и пустые обязательные значения.
FS-004Type conversionПреобразовать числовые, флаговые и текстовые значения; некорректный формат фиксировать как ошибку строки.
FS-005Domain rule engineПрименить правила для Cfdna Panel Run QC Checker, включая критические пределы из описания и утверждённой спецификации.
FS-006Status aggregationСформировать итоговый статус: FAIL при критическом отказе, WARNING при некритическом отклонении, PASS при соответствии.
FS-007JSON exportЗаписать output.json с детализацией проверок, исходными значениями, предупреждениями, отказами и critical findings.
FS-008Audit supportСохранять структуру результата пригодной для review, расследования отклонений и воспроизведения расчёта.
FS-009Integration contractПоддержать сценарий LIMS/ELN/MES → input.csv → utility → output.json → portal/admin review.
FS-010Error handlingВозвращать явные сообщения для отсутствующего файла, пустого CSV, неверной схемы, ошибки записи output.json и некорректного формата.

Пример output.json

{
  "utilityId": "cfdnapanelrunqcchecker",
  "utilityFolder": "CfdnaPanelRunQcChecker",
  "package": "LiquidBiopsy",
  "overallStatus": "PASS|WARNING|FAIL",
  "sourceFile": "input.csv",
  "processedAtUtc": "2026-06-10T00:00:00Z",
  "checks": [
    {
      "parameter": "RunID",
      "value": "RUN-2026-CFDNA-001",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Deterministic rule-based check result",
      "ruleReference": "FS-RULE-001"
    },
    {
      "parameter": "Platform",
      "value": "NextSeq 2000",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Deterministic rule-based check result",
      "ruleReference": "FS-RULE-002"
    },
    {
      "parameter": "ClusterDensity_K_mm2",
      "value": "950",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Deterministic rule-based check result",
      "ruleReference": "FS-RULE-003"
    },
    {
      "parameter": "Min_ClusterDensity_K_mm2",
      "value": "800",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Deterministic rule-based check result",
      "ruleReference": "FS-RULE-004"
    },
    {
      "parameter": "Max_ClusterDensity_K_mm2",
      "value": "1200",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Deterministic rule-based check result",
      "ruleReference": "FS-RULE-005"
    },
    {
      "parameter": "Percent_Q30",
      "value": "88.5",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Deterministic rule-based check result",
      "ruleReference": "FS-RULE-006"
    },
    {
      "parameter": "Min_Percent_Q30",
      "value": "75",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Deterministic rule-based check result",
      "ruleReference": "FS-RULE-007"
    },
    {
      "parameter": "Index_Balance_CV",
      "value": "12.5",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Deterministic rule-based check result",
      "ruleReference": "FS-RULE-008"
    },
    {
      "parameter": "Max_Index_Balance_CV",
      "value": "30",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Deterministic rule-based check result",
      "ruleReference": "FS-RULE-009"
    },
    {
      "parameter": "Duplication_Rate_Percent",
      "value": "18.0",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Deterministic rule-based check result",
      "ruleReference": "FS-RULE-010"
    },
    {
      "parameter": "Max_Duplication_Rate_Percent",
      "value": "40",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Deterministic rule-based check result",
      "ruleReference": "FS-RULE-011"
    },
    {
      "parameter": "On_Target_Rate_Percent",
      "value": "72.0",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Deterministic rule-based check result",
      "ruleReference": "FS-RULE-012"
    }
  ],
  "criticalFindings": [],
  "warnings": [],
  "audit": {
    "inputHash": "sha256:<calculated at runtime>",
    "rulesVersion": "<utility executable version>",
    "documentation": "CfdnaPanelRunQcChecker.documentation.html"
  }
}

Матрица трассируемости

URSFSТестПодтверждение
URS-001FS-001, FS-002OQ-001Проверить запуск и импорт валидного input.csv.
URS-002FS-005, FS-006OQ-004Повторить один и тот же набор данных и сравнить output.json.
URS-003FS-003, FS-004, FS-010OQ-002, OQ-003Проверить отсутствующие колонки и неверные типы.
URS-004FS-005, FS-006OQ-004, PQ-001Проверить критические отклонения по реальным/граничным данным.
URS-005FS-007, FS-009OQ-005Проверить JSON schema и пригодность для downstream-систем.
URS-006FS-008OQ-006Проверить наличие идентификаторов и audit metadata.
URS-007FS-008, FS-010IQ-001, OQ-007Проверить комплектность документации и control evidence.
URS-008FS-005, FS-008PQ-002Проверить review workflow и запрет автоматической замены QA-решения.

IQ/OQ/PQ тестовые сценарии

IDСценарийОжидаемый результат
IQ-001Проверить наличие executable, input.csv, документации и контрольной суммы.Комплект поставки полон; версия зафиксирована.
OQ-001Валидная строка из примера input.csv.PASS или допустимый WARNING согласно правилам.
OQ-002Удалить обязательную колонку из CSV.Ошибка схемы или FAIL с указанием отсутствующей колонки.
OQ-003Внести нечисловое значение в числовое поле.Ошибка преобразования типа с указанием строки/поля.
OQ-004Значение критического параметра вывести за предел.FAIL и critical finding.
OQ-005Проверить структуру output.json.Все обязательные секции присутствуют, JSON валиден.
OQ-006Проверить трассируемость серии/образца.Идентификаторы входа и результатов совпадают.
PQ-001Проверить 3–5 реальных партий/образцов пользователя.Результат подтверждён QC/QA review.
PQ-002Проверить workflow отклонения и ручного QA-решения.Утилита поддерживает review, но не заменяет утверждённое решение.

QA/QC и change control

  • Не менять имена колонок без обновления валидатора, документации и тестового набора.
  • Хранить input.csv, output.json, версию исполняемого файла и контрольную сумму.
  • Перед продуктивным использованием провести IQ/OQ/PQ или эквивалентную CSV/CSA-проверку.
  • Критические пределы должны быть сверены с утверждённой спецификацией, регистрационным досье и локальными SOP.
  • Утилита предоставляет формализованный QC decision support, но окончательное решение выпуска остаётся за QA/QP и утверждёнными процедурами.

Входит в пакеты

Жидкостная биопсия

Пакет для QC и преданалитического контроля жидкостной биопсии: cfDNA/ctDNA, CTC, EV/exosomes, метилирование, NGS/qPCR/ddPCR, контроль образцов, контаминации, чувствительности и отчётности.

Открыть