Todo lo que necesitas saber sobre el límite de detección y el límite de cuantificación

Escrito por: Oscar Delgado
He sido analista, director técnico y jefe de laboratorio por más de 10 años. En la actualidad soy el director y fundador de SGC-Lab, donde acompañamos a los laboratorios de ensayo y calibración para que implementen con éxito la norma ISO/IEC 17025 sin necesidad de quebrarse la cabeza.

Como analistas de laboratorio muchas veces nos encontramos con la tarea de verificar o validar un método de ensayo. Dentro de la planificación encontramos que es obligatorio determinar el límite de detección y el límite de cuantificación. ¿Sabes cómo se hace?

Seguramente por tu formación universitaria en  algún momento de tu vida  tropesaste con estos dos conceptos que son muy importantes en el control de calidad analítico dentro de un laboratorio.

La norma ISO/IEC 17025 establece que los laboratorios deben verificar o validar los métodos antes de ponerlos en uso. Como parte de esa verificación o validación está que debes determinar los límites de detección y cuantificación.

Hoy quiero explicarte cómo se hace!

Antes de entrar en detalle quiero que recuerdes los dos conceptos:

Límite de detección

“Es la menor cantidad de un analito cuya señal puede ser distinguida de la del ruido. El límite de detección  se define habitualmente como la cantidad o concentración mínima de sustancia que puede ser detectada con fiabilidad por un método analítico determinado”. Wikipedia.

Límite de cuantificación

Es la menor concentración de analito que puede determinarse con cierta precisión y exactitud, bajo condiciones experimentales bien definidas.

Otra definición del límite de detección es: “la concentración del analito que da una señal igual al blanco más 3 veces la desviación estándar del blanco”. Debido a que en el cálculo de los resultados analíticos, el valor del blanco se resta (o el blanco se fuerza a cero) el límite de detección se puede escribir como:

LD, MDL = 3 × Sbl

En este límite, es 93 % seguro que la señal no se deba al blanco, sino que el método ha detectado la presencia del analito; debes tener cuidado porque esto no significa que por debajo de este límite esté ausente el analito.

Obviamente, aunque generalmente aceptado, este es un límite arbitrario y, en algunos casos, la incertidumbre del 7 % puede ser demasiado alta (para una incertidumbre del 5 %, el LD = 3.3 × s bl ). Además, la precisión en ese rango de concentración es a menudo relativamente baja y el LD debe considerarse como un límite cualitativo.

¿Cómo se determina el límite de detección y de cuantificación dentro del laboratorio?

Simplemente prepara una serie de blancos y analízalos con el método que estés evaluando. Los blancos en muchos casos se preparan con agua destilada que está libre del analito.

Al final de este artículo encontrarás un ejemplo práctico para el cálculo de los dos límites. 

Límite de cuantificación

En la mayoría de los casos al cliente se le debe informar la cantidad mínima y la cantidad máxima que puede cuantificar nuestro método de análisis (rango de trabajo), en este sentido no es práctico usar el límite de detección, para ello se emplea el límite de cuantificación (LC), el cual se define  como:

LC = 2 × LD = 6 × Sbl

O a veces como

LC = 10 × Sbl

Por lo tanto, si uno necesita conocer o informar estos límites de análisis como características de calidad, se debe determinar la media de los  blancos y la desviación estándar correspondiente . La Sbl puede obtenerse mediante la ejecución de un número estadísticamente suficiente de determinaciones de blancos (por lo general un mínimo de 10). De hecho, esta es una evaluación del «ruido» de una determinación. 

Veamos un ejemplo

Determinación del límite de detección y cuantificación  para el análisis de la dureza total en agua potable empleando el método titulométrico con EDTA.

Los datos obtenidos de los blancos en mg CaCO3/L son: 0.0161, 0.0217, 0.0154, 0.0203, 0.0126, 0.0189, 0.0161, 0.0238, 0.0189, 0.0273, 0.0217, 0.0308, 0.0189, 0.0154, 0.0203.

Promedio: 0.0199

Desviación estándar: 0.0048

LD = 3.3 × Sbl = 0.0158 mg CaCO3/L

LC = 10 × Sbl = 0.0480 mg CaCO3/L

Este  límite de cuantificación es teórico, es importante que compruebes experimentalmente si este valor cumple los criterios de calidad del método, por ejemplo si la precisión o la exactitud se encuentran dentro de los valores aceptables en este nivel de concentración.

Según la norma ISO/IEC 17025 los métodos debe cumplir con ciertos criterios de calidad que el propio laboratorio puede establecer como adecuados, uno de ellos puede ser el valor del límite de cuantificación.

Me encantaría que dejes tus comentarios acerca de este artículo.

¿Cómo se determinan estos límites en tu laboratorio?

 

Imagen de Michal Jarmoluk en Pixabay 

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36 Comentarios

  1. Olivia Hernández

    ¿Y si hablamos de métodos microbiológicos como RTB, cómo se calcula?

    Responder
    • Oscar Delgado

      Hola Olivia, muchas gracias por tu pregunta. Las herramientas descritas en este post se aplican principalmente a los métodos de ensayo fisicoquímicos. Para los métodos microbiológicos la cosa cambia un poco, sin embargo me pondré en la tarea de redactar un articulo completo para calcular dichos límites en métodos microbiológicos. Que tengas un bien día!!

      Responder
      • Carlos Fuentes

        Hola Oscar, Excelentes alcances nos brindas.
        En Microbiología, el limite de detccion y cuantificacion lo obtenemos de:
        En recuento total de aerobios (RTA), el limite de deteccion lo obtenemos de la dilucion que se usa dependiendo del inoculo que se usa, ejm Si una dilucion de una muestra es 1/10, y crece una sola bacteria el LD seria 10, y si no hay crecimiento seria <10 como estimado.
        En cuanto al limite de cuantificacion, lo brinda la norma nacional o internacional que se use, ejm si el intervalo de recuento es para RTA, es de 25-250 (como es en FDA), el limte de cuantificacion seria 25.

        Un abrazo de Peru.

        Responder
        • Oscar Delgado

          Hola Carlos, excelente tu aporte, un saludo desde Colombia!

          Responder
  2. Margarita Acanda Puentes

    Gracias por tan buen artículo,fue de gran ayuda

    Responder
  3. Elva Ochoa

    Hola Oscar,

    Cuando se trabaja con las curva de calibración y obtienes los limites de cuantificación y detección de forma experimental de la primer curva. Cuando se elabora una segunda curva de calibración debemos cambiar los límites de cuantificación o podemos guiarnos por la pendiente es decir que se tenga un valor mínimo de desviación en la pendiente para decir que los límites son aceptables y no cambia su valor con la nueva curva.

    Agradezco mucho tus comentarios al respecto. Saludos

    Responder
    • Oscar Delgado

      Hola Elva, cuando haces la verificación o la validación del método con tu curva de calibración se fijan los límites de cuantificación, por lo tanto no tienes que volver a estimarlos en las próximas curvas. Es importante que las siguientes curvas se construyan con los mismos puntos de la curva inicial y se siga el método normalizado o validado. Saludos.

      Responder
      • nataly reyes

        Hola Oscar, tu me podrias indicar que norma o en que bibliografia puedo encontrar esta informacion para añadirlo a mi papper

        Responder
        • Oscar Delgado

          Hola Nataly, un gusto tenerte aquí. Te cuento que existe mucha literatura sobre el el tema, desde libros de química hasta publicaciones de blog, solo chequea un poco en google y tendrás referencias suficientes. Saludos!

          Responder
  4. alejandro parra

    Hola
    ¿Qué se recomienda para lograr mejores límites de detección del método?

    Responder
    • Oscar Delgado

      Hola Alejandro, gracias por hacer parte de nuestra comunidad. Cada método tiene sus propias limitaciones, entre ellas la detección y la cuantificación. Para optimizar el límite de detección debes conocer a profundidad tu método de medición, y chequear qué aspectos son los más críticos, por ejemplo, puede que al cambiar los equipos por otros más precisos y exactos tengas una reducción generosa del LD, o puede que al cambiar los reactivos o incluso con la experiencia del analista se pueda ganar puntos en dicho límite. Ten presente qué la mayoría de cambios técnicos implican dinero, así que debes tener una buena relación costo beneficio. Si las condiciones actuales de tu método son las adecuadas para satisfacer las necesidades de tu cliente, no es necesario intentar bajar el límite de detección. Es mucho mejor optimizar la incertidumbre, ya que es un indicador clave para la operación del laboratorio. Saludos!

      Responder
  5. Carlos Távara

    Gracias por el aporte, muy útil!. La consulta que tengo es, si yo quisiera solicitar límites de detección y cuantificación al laboratorio, elllos están en la obligación de darme esos dos datos para cada analito?… en este caso me refiero a plaguicidas y antibióticos.
    Por ejemplo:

    Analito Resultado LOQ Unidad
    Emamectina ND 2.2 ug/Kg

    En este caso, yo podría solicitar el límite de detección a ellos? o no aplica?….. la emamectina es un antihelmíntico.
    Otra consulta, si yo solicito el que el resultado me bote números (y no ND), estos con quien lo debo comparar? con LOQ o con LOD?

    Gracias por tu atención.

    Saludos desde Perú!

    Responder
    • Oscar Delgado

      Hola Carlos, gracias por tu comentario. La pregunta se refiere a si eres un cliente del laboratorio? o estás actuando como auditor del laboratorio? Dependiendo del rol que tengas será la respuesta. Quedo atento.

      Responder
    • Marco Magno

      Hola, Oscar buen dia
      Cuanto deberia de ser el LOQ adecuado para ciertas sustancias analizadas es decir si tengo un nivel máximo normado de un analito en un producto igual a 10 mcg/ kg, cuanto deberia ser el LOQ para el método de analisis. Gracias y saludos de Perú.

      Responder
      • Oscar Delgado

        Hola Marco, que bueno tenerte aquí. Los límites de detección y cuantificación los debes establecer de forma teórica empleando las formulas descritas en el post, luego lo compruebas de forma experimental, independiente del método de análisis, lo más común es emplear blancos de laboratorio para determinar estos límites.

        Saludos!

        Responder
  6. Concepción Segura

    Hola a todos, gracias Oscar por tus lecciones. Es un tema muy interesante. Yo quería preguntar por un método microbiológico rápido y su validación con el recuento en placa. El límite de detección en cfu/ml se establece también por la fórmula de promedio+ 3x Sd del background del método alternativo y equiparandolo al número de colonias que me han crecido en placa

    Responder
  7. Esteban

    Que diferencia existe entre el limite de detección y limite de cuantificación ?

    Responder
    • Oscar Delgado

      Hola Esteban, muchas gracias por escribirnos. La diferencia es que el límite de detección se utiliza para saber la cantidad mínima que el método pude detectar y el límite de cuantificación se utiliza para saber la cantidad mínima que el método puede cuantificar con una precisión y una exactitud aceptables. Saludos!

      Responder
  8. Cristian Carreño

    tiene algún criterio de aceptación para LD y LC.

    Responder
    • Oscar Delgado

      Hola Cristian, gracias por escribirnos. Los LD y LC dependen de cada método, algunos métodos normalizados ya traen estos límites, de lo contrario debes establecerlos en tu laboratorio de acuerdo al fin previsto que satisfaga los requisitos del cliente, o los requisitos legales, etc. Saludos!

      Responder
  9. Karina Moreira Ojeda

    Buenas tardes entonces la formula CL-Ybl+(k+Sbl)/b*Raiz de n; no sirve como referencia para calcular los limites de cuantificación y detección para métodod por HPLC? Agradezco su respuesta

    Responder
    • Oscar Delgado

      Hola Karina, un gusto saludarte. ¿Podrías explicar mejor la formula para poder entenderla? Saludos!

      Responder
  10. Camila Martinez

    Hola, buen día.
    Yo analizo por ICP el elemento As, y calibro con 5 puntos de concentración: 1, 5, 10, 30 y 50 mg/L, el Límite de Cuantificación por el método de Miller me salió en 0.2792 mg/L; es decir menor que el punto más bajo de mi curva de calibración (que es de 1 mg/L).
    Tengo la duda porque la guía de Eurachem indica en su definición que el LCM es A11 Límite de Cuantificación:
    ‘(El contenido) igual o mayor que el menor punto de concentración en la curva de
    calibración.’
    [AOAC – PVMC]. Por favor si me puede apoyar con su opinión.

    Responder
    • Oscar Delgado

      Hola Camila, que gusto saludarte. Tienes dos opciones, la primera es tomar el LC de 0.2792 mg/L y probar de manera experimental que esa concentración cumple los criterios de precisión y sesgo del método, si los cumple, ese límite de cuantificación será muy bueno. La segunda opción es simplemente tomar el punto más bajo de la curva de calibración como límite de cuantificación, ya que ese punto cumple a priori con la precisión y sesgo del método, y además está dentro del rango lineal.

      Si para tu laboratorio y para el cliente está bien el LC de 1 mg/L, entonces no hay de que preocuparse!

      Saludos!

      Responder
  11. will

    hola buenas tardes.
    cual es la diferencia entre los limites de detección y cuantificacion del instrumento y del método y como los puedo establecer?

    Responder
    • Oscar Delgado

      Hola Will, que gusto saludarte. El LD y el LC del instrumento solo hace referencia a cuanto pude detectar o cuantificar un instrumento, normalmente se hace con patrones o materiales de referencia.

      Los LD y LC hacen referencia a cuanto puede detectar o cuantificar el método, es decir, debes incluir todas las etapas del método de medición, normalmente se hace con patrones y muestras reales.

      La manera de encontrarlos es como se indica en el post de referencia.

      Saludos!

      Responder
  12. Edgar

    Buenas tardes, podrías informar sobre la determinación de los límites de detección y de cuantificación en el laboratorio clínico. Gracias.

    Responder
    • Oscar Delgado

      Hola Edgar, un gusto saludarte. Te cuento que estaremos publicando un tutorial para los limites de cuantificación de métodos microbiológicos. Saludos!

      Responder
  13. Diego Rodriguez

    Hola, hay parámetros que son derivados o secundarios y son calculados a partir de la suma de otro dos parámetros, por ejemplo la Dureza total = dureza cálcica + dureza magnésica. [DT=DCal+DMag]
    En el caso que se tenga establecidos los LCM para la DCal y para la DMag y que estos límites sean diferentes, que me puedes recomendar para el límite de la DT?
    Por ejemplo: si el LCM de DCal es 1,0 y el de la Dmag es 2,0 cual podría ser el LCM de la DT?

    Responder
    • Oscar Delgado

      Hola Diego, un gusto saludarte. Te ofrezco disculpas por la demora en responder. Te cuento que lo que se hace en estos casos es encontrar el LC de manera experimental, te lo explico a continuación.

      Debes preparar una serie de patrones de dureza total que contengan calcio y magnesio en cantidades conocidas, estas concentraciones deben ser cercanas a los LC para el calcio y magnesio individuales.

      Luego analizas el calcio y el magnesio con los métodos de rutina de tu laboratorio, y seguido debes encontrar la concentración experimental de la dureza total (sumando DCal y la DMg).

      La concentración más baja de la dureza total que cumpla los requisitos de precisión y sesgo será tomada como LC. Saludos!

      Responder
  14. Lizbeth

    Buenos días

    Como puedo verificar mis límites de detección y cuantificación teóricos calculados mediante este post.

    Saludos

    Responder
    • Oscar Delgado

      Hola Lizbeth, buen día. Los límites teóricos los puedes verificar en el laboratorio utilizando o preparando unos patrones de trabajo en las concentraciones teóricas, analizas esos patrones, sacas el promedio y la desviación estándar, luego evalúas la precisión y la veracidad de esos datos, y si cumplen tus propios criterios, entonces esos límites son los correctos.

      Si los criterios de aceptación no cumplen, entonces debes preparar patrones por encima de ese valor teórico y realizar de nuevo la comprobación de arriba. Saludos!

      Responder
  15. yeniset

    Hola Oscar, tengo dudas en cuanto a la expresión de los resultados cuando estos son por debajo de los límites de detección y cuantificación. Me sugieren que debo de escoger uno de los dos límites y expresar los resultados como menores que el límite de cuantificación o menores que el detección. ¿Qué me sugieres?. Yo había pensado en la posibilidad de usar los dos límites pero me plantean que no es correcto que debo escoger uno.

    Responder
    • Oscar Delgado

      Hola Yeniset, un gusto saludarte. Lo correcto es usar el límite de cuantificación cuando vas a emitir un resultado cuantificable, y el límite de detección para mediciones cualitativas. Saludos!

      Responder
  16. Noeliga Guzmán

    Buenos dias, tengo una duda. Para el cálculo de los LD, y LQ se toman los valores negativos que pueden arrojar el equipo de las lecturas del blanco?
    Saludos

    Responder
    • Oscar Delgado

      Hola Noeliga, un gusto saludarte. Los valores negativos son propios de la naturaleza de las mediciones en algunos equipos, y para el calculo de los LOD y de LOQ puedes solo tomar los valores positivos, en todo caso deberías hacer más mediciones en caso de que tengas que eliminar algunos valores. Saludos!

      Responder

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