2.9 Gráfico de Controle de Dados Censurados

Dados censurados ocorrem quando a informação sobre um ou mais valores em um conjunto de dados é parcialmente conhecida, frequentemente devido a limitações nos métodos de medição (limites de detecção) ou restrições de coleta de dados. Os principais tipos de censura de dados são: censura à direita, censura à esquerda e censura intervalar.

Censura à direita ocorre quando o evento de interesse não é observado até o fim do experimento. A censura à esquerda ocorre quando o início do fenômeno é desconhecido, ou seja, o valor do evento já ultrapassou um limite antes da observação. Por fim, a censura intervalar ocorre quando o evento acontece (falha) dentro de um intervalo de tempo específico, mas o tempo exato não é observado.

2.9.1 - Validação de Limpeza

Entende-se por validação de limpeza a evidência documentada de que os procedimentos de higienização de equipamentos, utensílios e áreas produtivas são consistentes, reprodutíveis e eficazes na remoção de resíduos, de modo a evitar contaminação cruzada entre lotes subsequentes.

Seu objetivo central é assegurar que resíduos físico-químicos (tais como princípios ativos, excipientes e agentes de limpeza) e microbiológicos sejam reduzidos a níveis pré-determinados e cientificamente justificados, garantindo a qualidade do produto, a segurança do paciente e a conformidade regulatória.

A validação de limpeza constitui um requisito fundamental das Boas Práticas de Fabricação (BPF) e deve ser conduzida de acordo com uma abordagem baseada no ciclo de vida do processo, conforme estabelecido pela RDC nº 658/2022 da ANVISA.

Esse ciclo compreende, de forma geral, as etapas de:

  • desenvolvimento e definição da estratégia de limpeza;
  • qualificação e validação inicial;
  • verificação contínua e manutenção do estado de controle.

O processo de validação de limpeza baseia-se em duas frentes analíticas complementares e obrigatórias:

  • avaliação físico-química;
  • avaliação microbiológica, ambas essenciais para uma avaliação abrangente do risco de contaminação.

2.9.2 - Resíduos Físico-Químicos

No contexto de resíduos físico-químicos, o objetivo é garantir que resíduos de princípios ativos (APIs), excipientes, intermediários de processo e agentes de limpeza sejam removidos a níveis aceitáveis previamente estabelecidos com base em critérios toxicológicos, limites visuais, solubilidade e pior caso.

Um processo de limpeza é considerado eficaz quando os níveis residuais encontrados estão consistentemente abaixo dos limites de aceitação pré-definidos, demonstrando controle adequado do risco de contaminação cruzada.

Os dados relacionados aos limites de detecção (LD) e limites de quantificação (LQ) são fundamentais para a validação de métodos analíticos e para a correta interpretação de resultados em análises de baixa concentração.

  • O limite de detecção (LD) representa a menor concentração de um analito que pode ser detectada, mas não necessariamente quantificada com precisão e exatidão aceitáveis;
  • O limite de quantificação (LQ) corresponde à menor concentração que pode ser quantificada com precisão e exatidão aceitáveis.

Esses parâmetros são determinados experimentalmente e são especialmente relevantes em atividades como:

  • controle de qualidade de medicamentos;
  • toxicologia;
  • análises ambientais;
  • validação de processos industriais. Nessas áreas, a capacidade de detectar e quantificar traços de contaminantes é essencial para assegurar a segurança, eficácia e conformidade dos produtos.

2.9.3 - Tratamento de Dados Censurados

Durante a execução de um plano de amostragem considerando LD e LQ, é comum a ocorrência de dados incompletos ou censurados.

Os principais cenários incluem:

  • resultados abaixo do LD, nos quais não há evidência analítica suficiente para detectar o analito;
  • resultados entre LD e LQ, nos quais o analito é detectado, mas não pode ser quantificado com exatidão e precisão;
  • resultados com censura intervalar, quando o valor está entre dois limites conhecidos, mas sem um valor exato determinado.

Diante desse contexto, é importante considerar que:

  • Nem todas as medições são plenamente observadas, sendo parte dos dados composta por observações censuradas;
  • A incerteza analítica deve ser considerada, especialmente próxima aos limites de quantificação;
  • Dados censurados ainda carregam informação relevante, contribuindo para a avaliação da capacidade e consistência do processo de limpeza;
  • A exclusão indevida desses dados pode levar a viés na avaliação do processo.
  • Recomenda-se o uso de abordagens estatísticas adequadas para tratamento de dados censurados.

Exemplo 2.9.3.1 - Tratamento de dados censurados censurados por Máxima Verossimilhança

Uma abordagem estatística robusta para o tratamento de dados censurados é o uso de métodos paramétricos baseados em máxima verossimilhança (Maximum Likelihood Estimation). Essa abordagem permite incorporar, de forma adequada, a informação parcial contida nas observações censuradas, evitando vieses decorrentes de simplificações inadequadas.

Considere os dados abaixo, obtidos a partir de um processo de limpeza de um determinado equipamento. Considere os limites: $LD = 0,0114$ e $LQ=0,0379$.

Ponto Amostragem Concentração (ug/mL)
Tampa 0.03096 <LQ
Parede 0.02644 <LQ
Fundo 0.05426 0.05426
Agitador 0.02969 <LD

Tabela 2.9.1: Exemplo de dados censurados intervalares

Nesse contexto:

  • As medições de Tampa e da Parede estão censuradas, entre o LD e o LQ;
  • A medição do Agitador está censurada e se encontra entre 0 e LD;
  • A medição de Fundo é um valor observado (não censurado).

Para aplicação de métodos estatísticos apropriados, os dados podem ser reestruturados em termos de limites inferior e superior de censura:

LI LS
0.0114 0.0379
0.0114 0.0379
0.05426 0.05426
0.0114 0.0379

Tabela 2.9.2: Exemplo de dados censurados intervalares com seus limites

Para a validação do processo de limpeza, deseja-se estimar:

  • A probabilidade de exceder o limite de aceitação;
  • O índice de performance do processo de limpeza;
  • O comportamento probabilístico do processo de limpeza, por meio de uma distribuição de probabilidade representativa.

A escolha de uma distribuição de probabilidade adequada é uma etapa crítica da análise. Modelos paramétricos permitem inferências mais precisas quando a suposição de distribuição é válida. A utilização de um modelo inadequado poderá a erros grosseiros nas estimativas de risco, comprometendo a conclusão da validação.

Entre as distribuições mais utilizadas para esse tipo de análise destacam-se:

  • Weibull
  • Exponencial
  • Gamma
  • Log-normal
  • Normal
  • Logística

O método paramétrico de máxima verossimilhança é um método estatístico utilizado para estimar os parâmetros de uma distribuição de probabilidade. Baseado nos resultados obtidos pela amostra, esse método escolhe a distribuição e os possíveis valores de seus parâmetros pela métrica de maior verossimilhança (possibilidade).

A função de verossimilhança sem censura é dada por: $$L(\theta | x_1, \dots, x_n) = \displaystyle \prod^n_{i=1} f(x_i, \theta),$$ sendo $f(x_i, \theta)$ a função de densidade de probabilidade.

No caso de censura, a função de verossimilhança é dividida em duas partes:

$$L(\theta | x_1, \dots, x_n) = \displaystyle \prod^{n_c}{i=1} [F(LS_I, \theta) - F(LI_i, \theta)] \prod^m{j=1} f(x_m, \theta),$$

no qual $m$ corresponde ao total de observações não censuradas e $n_c$ corresponde ao total de observações com censura intervalar.

O estimador de máxima verossimilhança é dado por: $$L(\hat{\theta} | x_1, \dots, x_n) = \underset{\theta}{\text{max}} \ L(\theta, x_1, \dots, x_n)$$

2.9.4 - Gráfico de controle

A avaliação da estabilidade de um processo de limpeza deve ser realizada mediante de gráficos de controle adequados, os quais permitem monitorar a variabilidade ao longo do tempo e identificar desvios relevantes. O gráfico deverá representar os seguintes limites:

  • Limite de Aceitação (LSE);
  • Limite Superior de Controle (LSC);
  • Limite Central (LC)
  • Limite Inferior de Controle (LIC), quando aplicável;
  • Limite de Quantificação (LQ);
  • Limite de Detecção (LD);
  • Limite de Alerta (LA), se desejado.

Em processos de limpeza, é comum que os dados apresentem assimetria positiva, com concentração próxima de zero e cauda longa à direita. Nesses casos, a aplicação direta de métodos baseados na distribuição normal pode ser inadequada. Embora o critério clássico de controle estatístico utilize µ ± 3σ (intervalo de seis sigma) — cobrindo aproximadamente 99,73$\char37$ da variabilidade sob normalidade — para distribuições não normais recomenda-se o uso de abordagens baseadas em quantis da distribuição ajustada aos dados.

Figura 2.9.1

Figura 2.9.1: Visualização de dados com assimetria positiva e quantis.

O cálculo dos limites de controle pode ser feito mediante os seguintes quantis da distribuição estimada:

  • Limite Inferior de Controle - LIC (q1): quantil da distribuição específica com 0,135$\char37$;
  • Limite Central - LC (q2): quantil da distribuição específica com 50$\char37$ (mediana);
  • Limite Superior de Controle - LSC (q3): quantil da distribuição específica com 99,865$\char37$.

2.9.5 - Exemplo

Considere os dados abaixo, obtidos a partir de um processo de limpeza de uma envasadora. Considere os limites:

  • $LD = 0,5$
  • $LQ=1$
  • $LSE = 2$

Dados dos resíduos de uma Envasadora:

Dados
1.7
1
0.9
0.5
1.4
0.1
0.4
1.1
1.2
0.8
1.3
1.1
1.5
0.7

Tabela 2.9.3: Dados de exemplo

Para aplicação de métodos estatísticos apropriados, os dados podem ser reestruturados em termos de limites inferior e superior de censura:

LI LS
1.7 1.7
1.0 1.0
0.5 1.0
0.5 1.0
1.4 1.4
0.0 0.5
0.0 0.5
1.1 1.1
1.2 1.2
0.5 1.0
1.3 1.3
1.1 1.1
1.5 1.5
0.5 1.0

Tabela 2.9.4: Dados reestruturados com censura intervalar e seus limites

Para a escolha da distribuição de dados, realizou-se o ajuste com as diferentes distribuições possíveis, avaliando-os por meio das métricas AIC e BIC. Além disso, a curva de sobrevivência estimada pelo método de Kaplan-Meier foi plotada e comparada visualmente com a curva de sobrevivência teórica de cada distribuição para validar a qualidade do ajuste.

Distribuições AIC BIC loglik
weibull 27.36273 28.64085 -11.68137
exponential 37.78532 38.42437 -17.89266
gamma 29.01491 30.29302 -12.50745
lognormal 30.44837 31.72648 -13.22418
normal 27.27745 28.55556 -11.63872
logistic 27.86149 29.13960 -11.93074

Tabela 2.9.5: Métricas AIC e BIC de cada distribuição

Figura 2.9.2

Figura 2.9.2: Curva de sobrevivência estimada pelo método de Kaplan-Meier em comparação com os ajustes das distribuições teóricas para os dados.

A distribuição escolhida foi a distribuição normal, com os parêmtros estimados:

Parâmetro Estimativa Erro Padrão Limite Inferior Limite Superior
mean 1.0071729 0.4099179 0.2037486 1.8105972
sd 0.3988453 0.3011393 -0.1913768 0.9890674

Tabela 2.9.6: Estimação dos parâmetros

Percentil Quantil Erro Padrão Limite inferior Limite Superior
1 0.10000 0.4960321 0.5826909 -0.64602112 1.638085
2 0.20000 0.6714962 0.4970726 -0.30274813 1.645741
3 0.30000 0.7980182 0.4496677 -0.08331421 1.679351
4 0.40000 0.9061266 0.4222708 0.07849105 1.733762
5 0.50000 1.0071729 0.4099179 0.20374856 1.810597
6 0.60000 1.1082192 0.4115749 0.30154714 1.914891
7 0.70000 1.2163276 0.4286494 0.37619021 2.056465
8 0.80000 1.3428496 0.4663187 0.42888163 2.256817
9 0.90000 1.5183137 0.5425990 0.45483925 2.581788
10 0.95000 1.6632150 0.6200260 0.44798640 2.878444
11 0.96000 1.7054258 0.6443274 0.44256736 2.968284
12 0.97000 1.7573186 0.6750664 0.43421269 3.080424
3 0.98000 1.8263010 0.7172039 0.42060720 3.231995
14 0.99000 1.9350258 0.7860418 0.39441205 3.475639
15 0.99865 2.2036996 0.9650798 0.31217787 4.095221

Tabela 2.9.7: Percentis da distribuição

O cálculo dos limites de controle pode ser feito mediante os seguintes quantis da distribuição estimada:

  • Limite Inferior de Controle - LIC (q1) quantil $0.135\char37$: $$LIC = 0.5671716 $$
  • Limite Central - LC (q2) quantil 50$\char37$ (mediana): $$LC = 1.0071729$$
  • Limite Superior de Controle - LSC (q3) quantil 99,865$\char37$: $$LSC = 2.2036996$$
  • Limite de Alerta - LA quantil 0,135$\char37$: $$LA = 1.6632150$$

Figura 2.9.3

Figura 2.9.3: Função de densidade de probabilidade do exemplo

Figura 2.9.4

Figura 2.9.4: Carta de Controle