EarlyDetectionClassifierQcChecker

Early Detection Classifier QC

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

Описание утилиты: Early Detection Classifier QC

Early Detection Classifier QC Checker — Контроль качества MCED-классификаторов

ℹ️  Утилита выполняет проверку надежности предсказаний классификаторов раннего обнаружения рака согласно FDA SaMD guidance и EU IVDR:
     • Tissue Confidence: Уверенность классификатора в предсказанной ткани происхождения.
     • CpG Coverage: Глубина покрытия целевых сайтов метилирования — основа эпигеномического сигнала.
     • Bisulfite Conversion Rate: Эффективность химической конверсии — неполная конверсия создает систематические артефакты.
     • Informative Fragments: Количество фрагментов, несущих информацию о метилировании — статистическая мощность.
     • Background Noise & Feature Completeness: Уровень шума и полнота извлечения признаков для модели.

⚠️  ВАЖНО: 
     • MCED-тесты применяются к бессимптомной популяции — цена ошибки крайне высока.
     • Ненадежное предсказание ткани может направить пациента на неправильную диагностику.
     • Низкая конверсия бисульфита имитирует гиперметилирование, создавая ложноположительные сигналы.

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

Формат input.csv:
SampleID,ClassifierName,ClassifierVersion,PredictionScore,PredictedTissue,TissueConfidence,MinTissueConfidence,CpG_Coverage_Mean_X,MinCpG_Coverage_X,BisulfiteConversion_Rate,MinBisulfiteConversion_Rate,BackgroundNoise_Score,MaxBackgroundNoise,InformativeFragments_Count,MinInformativeFragments,ArtifactDetected,FeatureCompleteness_Percent,MinFeatureCompleteness

Пример:
  MCED-001,OncoDetect,v3.2,0.88,Lung,0.92,0.70,45,30,0.995,0.99,0.05,0.15,18500,5000,false,97.5,90

📍 Область применения (Usage Where):
     • Скрининговые программы: QC каждого MCED-теста перед выдачей результата.
     • Клинические исследования: Валидация предсказаний в мультицентровых trials.
     • Разработчики MCED: Мониторинг производительности классификатора в продакшене.
     • Регуляторные инспекции: Документирование системы QC для SaMD.

— ЗАЧЕМ ЭТО НУЖНО?
ML-классификаторы MCED работают на грани чувствительности, где качество входных данных определяет надежность выхода.
Модель может выдать уверенное предсказание даже на деградировавшем образце — без QC это останется незамеченным.
Автоматизированная проверка отделяет биологический сигнал от технического шума.
Это критически важно для безопасности пациентов в популяционном скрининге.

⚠️  КРИТИЧЕСКИ ВАЖНО:
• Bisulfite Conversion ≥99%: Ниже этого порога данные систематически искажены.
• Tissue Confidence ≥0.70: Низкая уверенность = ненадежная локализация.
• Informative Fragments ≥5000: Меньшее количество снижает статистическую мощность.
• Feature Completeness ≥90%: Недостающие признаки могут сместить предсказание.
• Artifacts: Любые артефакты требуют повторного тестирования.

Ключевые особенности утилиты:
• Семипараметрическая оценка надежности MCED-предсказания
• Адаптивная логика для положительных и отрицательных результатов
• Интеграция эпигеномических и ML-специфичных метрик
• Трёхуровневая классификация (Reliable / Low Confidence / Technical Fail)
• Соответствие FDA SaMD и EU IVDR требованиям

Критические параметры:
• Tissue Confidence: ≥ 0.70 (for positive results)
• CpG Coverage: ≥ 30×
• Bisulfite Conversion: ≥ 99%
• Informative Fragments: ≥ 5,000
• Background Noise: ≤ 0.15
• Feature Completeness: ≥ 90%
• Artifacts: None detected

💡 Советы по использованию:
1. Пороги уверенности: Устанавливайте MinTissueConfidence на основе валидационной когорты.
2. Контроль конверсии: Включайте контрольные образцы с известным статусом метилирования в каждый запуск.
3. Мониторинг дрейфа: Отслеживайте распределение prediction scores во времени для выявления model drift.
4. Повторное тестирование: При TECHNICAL_FAIL автоматически инициируйте повторный анализ.
5. Документирование: Сохраняйте все QC-метрики как часть аудиторского следа SaMD.

⚠️ Примечание: Данная утилита оценивает техническую надежность предсказания классификатора. Она не заменяет клиническую интерпретацию врача, но гарантирует, что результат MCED основан на качественных входных данных и корректной работе модели.

input.csv

SampleID,ClassifierName,ClassifierVersion,PredictionScore,PredictedTissue,TissueConfidence,MinTissueConfidence,CpG_Coverage_Mean_X,MinCpG_Coverage_X,BisulfiteConversion_Rate,MinBisulfiteConversion_Rate,BackgroundNoise_Score,MaxBackgroundNoise,InformativeFragments_Count,MinInformativeFragments,ArtifactDetected,FeatureCompleteness_Percent,MinFeatureCompleteness
MCED-2026-SCR-001,OncoDetect_MC,v3.2,0.88,Lung,0.92,0.70,45.0,30.0,0.995,0.99,0.05,0.15,18500,5000,false,97.5,90.0
MCED-2026-SCR-002,OncoDetect_MC,v3.2,0.45,Colon,0.52,0.70,22.0,30.0,0.975,0.99,0.22,0.15,3200,5000,true,78.0,90.0
MCED-2026-SCR-003,OncoDetect_MC,v3.2,0.03,None,0.0,0.70,52.0,30.0,0.998,0.99,0.03,0.15,22000,5000,false,98.2,90.0
MCED-2026-SCR-004,OncoDetect_MC,v3.2,0.72,Liver,0.85,0.70,38.0,30.0,0.992,0.99,0.08,0.15,12000,5000,false,94.0,90.0

URS & FS — спецификация пользователя и функциональная спецификация

Документ описывает контролируемый интерфейс и поведение утилиты EarlyDetectionClassifierQcChecker для сценария Early Detection Classifier 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.
  • ⚠️ ВАЖНО:
  • ML-классификаторы MCED работают на грани чувствительности, где качество входных данных определяет надежность выхода.
  • Это критически важно для безопасности пациентов в популяционном скрининге.
  • ⚠️ КРИТИЧЕСКИ ВАЖНО:
  • • Bisulfite Conversion ≥99%: Ниже этого порога данные систематически искажены.
  • • Tissue Confidence ≥0.70: Низкая уверенность = ненадежная локализация.
  • • Informative Fragments ≥5000: Меньшее количество снижает статистическую мощность.
  • • Feature Completeness ≥90%: Недостающие признаки могут сместить предсказание.
  • Критические параметры:
  • • Tissue Confidence: ≥ 0.70 (for positive results)
  • • CpG Coverage: ≥ 30×
  • • Bisulfite Conversion: ≥ 99%
  • • Informative Fragments: ≥ 5,000
  • • Background Noise: ≤ 0.15
  • • Feature Completeness: ≥ 90%
  • 3. Мониторинг дрейфа: Отслеживайте распределение prediction scores во времени для выявления model drift.

URS — пользовательские требования

IDТребованиеКритичностьКритерий приемки
URS-001Утилита должна принимать файл input.csv для Early Detection Classifier 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
1SampleIDstring / controlled vocabularyMCED-2026-SCR-001Идентификатор образца или лабораторной пробы.
2ClassifierNamestring / controlled vocabularyOncoDetect_MCБиологический/молекулярный компонент, контролируемый как CQA.
3ClassifierVersionstring / controlled vocabularyv3.2Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил.
4PredictionScoredecimal0.88Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил.
5PredictedTissuestring / controlled vocabularyLungКонтролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил.
6TissueConfidencestring / controlled vocabulary0.92Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил.
7MinTissueConfidencestring / controlled vocabulary0.70Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил.
8CpG_Coverage_Mean_Xdecimal45.0Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил.
9MinCpG_Coverage_Xdecimal30.0Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил.
10BisulfiteConversion_Ratedecimal0.995Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил.
11MinBisulfiteConversion_Ratedecimal0.99Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил.
12BackgroundNoise_Scoredecimal0.05Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил.
13MaxBackgroundNoisedecimal0.15Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил.
14InformativeFragments_Countinteger / decimal18500Счётный показатель; используется для микробиологического, частичного или клеточного контроля.
15MinInformativeFragmentsdecimal5000Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил.
16ArtifactDetectedstring / controlled vocabularyfalseКонтролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил.
17FeatureCompleteness_Percentdecimal97.5Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил.
18MinFeatureCompletenessdecimal90.0Контролируемый входной параметр для детерминированных QC-правил.
SampleID,ClassifierName,ClassifierVersion,PredictionScore,PredictedTissue,TissueConfidence,MinTissueConfidence,CpG_Coverage_Mean_X,MinCpG_Coverage_X,BisulfiteConversion_Rate,MinBisulfiteConversion_Rate,BackgroundNoise_Score,MaxBackgroundNoise,InformativeFragments_Count,MinInformativeFragments,ArtifactDetected,FeatureCompleteness_Percent,MinFeatureCompleteness
MCED-2026-SCR-001,OncoDetect_MC,v3.2,0.88,Lung,0.92,0.70,45.0,30.0,0.995,0.99,0.05,0.15,18500,5000,false,97.5,90.0
MCED-2026-SCR-002,OncoDetect_MC,v3.2,0.45,Colon,0.52,0.70,22.0,30.0,0.975,0.99,0.22,0.15,3200,5000,true,78.0,90.0
MCED-2026-SCR-003,OncoDetect_MC,v3.2,0.03,None,0.0,0.70,52.0,30.0,0.998,0.99,0.03,0.15,22000,5000,false,98.2,90.0

Правила валидации входных данных

IDПолеПравилоКритичность
VR-001SampleIDПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.High
VR-002ClassifierNameПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.High
VR-003ClassifierVersionПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.High
VR-004PredictionScoreПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.Medium
VR-005PredictedTissueПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.Medium
VR-006TissueConfidenceПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.Medium
VR-007MinTissueConfidenceПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.Medium
VR-008CpG_Coverage_Mean_XПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.Medium
VR-009MinCpG_Coverage_XПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.Medium
VR-010BisulfiteConversion_RateПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.Medium
VR-011MinBisulfiteConversion_RateПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.Medium
VR-012BackgroundNoise_ScoreПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.Medium
VR-013MaxBackgroundNoiseПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.Medium
VR-014InformativeFragments_CountПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.Medium
VR-015MinInformativeFragmentsПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.Medium
VR-016ArtifactDetectedПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.Medium
VR-017FeatureCompleteness_PercentПоле должно соответствовать утверждённому справочнику/словарю или допустимой строковой форме.Medium
VR-018MinFeatureCompletenessПоле 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 Early Detection Classifier 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": "earlydetectionclassifierqcchecker",
  "utilityFolder": "EarlyDetectionClassifierQcChecker",
  "package": "LiquidBiopsy",
  "overallStatus": "PASS|WARNING|FAIL",
  "sourceFile": "input.csv",
  "processedAtUtc": "2026-06-10T00:00:00Z",
  "checks": [
    {
      "parameter": "SampleID",
      "value": "MCED-2026-SCR-001",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Deterministic rule-based check result",
      "ruleReference": "FS-RULE-001"
    },
    {
      "parameter": "ClassifierName",
      "value": "OncoDetect_MC",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Deterministic rule-based check result",
      "ruleReference": "FS-RULE-002"
    },
    {
      "parameter": "ClassifierVersion",
      "value": "v3.2",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Deterministic rule-based check result",
      "ruleReference": "FS-RULE-003"
    },
    {
      "parameter": "PredictionScore",
      "value": "0.88",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Deterministic rule-based check result",
      "ruleReference": "FS-RULE-004"
    },
    {
      "parameter": "PredictedTissue",
      "value": "Lung",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Deterministic rule-based check result",
      "ruleReference": "FS-RULE-005"
    },
    {
      "parameter": "TissueConfidence",
      "value": "0.92",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Deterministic rule-based check result",
      "ruleReference": "FS-RULE-006"
    },
    {
      "parameter": "MinTissueConfidence",
      "value": "0.70",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Deterministic rule-based check result",
      "ruleReference": "FS-RULE-007"
    },
    {
      "parameter": "CpG_Coverage_Mean_X",
      "value": "45.0",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Deterministic rule-based check result",
      "ruleReference": "FS-RULE-008"
    },
    {
      "parameter": "MinCpG_Coverage_X",
      "value": "30.0",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Deterministic rule-based check result",
      "ruleReference": "FS-RULE-009"
    },
    {
      "parameter": "BisulfiteConversion_Rate",
      "value": "0.995",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Deterministic rule-based check result",
      "ruleReference": "FS-RULE-010"
    },
    {
      "parameter": "MinBisulfiteConversion_Rate",
      "value": "0.99",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Deterministic rule-based check result",
      "ruleReference": "FS-RULE-011"
    },
    {
      "parameter": "BackgroundNoise_Score",
      "value": "0.05",
      "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": "EarlyDetectionClassifierQcChecker.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