Alt, hvad du behøver at vide om troponinmålinger

Indledning

Denne artikel indeholder en generel baggrund for de analytiske egenskaber, der er forbundet med troponintestning af hjertet.

Den omhandler følgende områder:

• Indledning til troponin
• Hvad er den øvre referencegrænse (URL) på 99. percentil, og hvorfor bruger vi den?
• Bestemmelse af den 99. percentil URL
• Dynamikken i troponin og behovet for seriemålinger
  • Det handler om følsomhed og præcision
  • Det handler om forandring, hvornår man skal udtage og måle den 2. prøve
• Implikationer af analysens ydeevne på rule-in- og rule-out-algoritmer for akut myokardieinfarkt (MI)
• Summarum

Indledning til troponin

Troponin er et af de regulerende proteiner i muskelvæv. Hjertemusklen, eller myokardiet, indeholder en hjerte-specifik type af troponin (cTn). I tilfælde af myokardiebeskadigelse og celleskader frigives cTn fra myokardiet til blodet. Specifikke monoklonale antistoffer mod cTn har gjort det muligt at udvikle cTn-specifikke assays, der kan måle koncentrationen af cTn i blodet. Siden de første publikationer om cardiac troponin (cTn) i 1970’erne er der blevet offentliggjort omkring 20 000 videnskabelige rapporter om denne effektive biomarkør for myokardiebeskadigelse. Med tiden har cTn-assays forbedret deres analytiske ydeevne og er blevet den udpegede laboratoriebiomarkør til diagnosticering af myokardiebeskadigelse og myokardieinfarkt (MI). Endelig gælder det, at jo større myokardieforseelsen er, jo mere troponin frigives i cirkulationen. Derfor har kvantitative cTn-resultater også prognostisk værdi til støtte for risikostratificering og patientbehandling .

Hvad er den 99. percentil URL, og hvorfor bruger vi den?

Da cTn ikke er et konstitutivt blodprotein, vil blodniveauerne af cTn være ekstremt lave hos raske personer uden myokardiebeskadigelse. I modsætning til mange andre blodbiomarkører, der kan vise unormalt lave og unormalt høje niveauer, vedrører den kliniske interesse i cTn-niveauer derfor kun forhøjede niveauer.

De første generationer af cTn-assays var, ikke overraskende, næppe i stand til at rapportere kvantitative cTn-resultater hos personer, der IKKE havde myokardiebeskadigelse. I de fleste af disse tilfælde var der tale om et “lavere end detektionsniveau” (

Dette forklarer til en vis grad også oprindelsen til at bruge den 99. percentil URL som grænseværdi mellem normale og forhøjede cTn-niveauer. Når den sædvanlige 97,5 percentil cut-off ville være blevet valgt, f.eks. som anvendt for de fleste biomarkører, ville mange nutidige cTn-assays have haft svært ved at generere mere end 2,5 % målbare resultater, som er nødvendige for at etablere en 97,5 % cut-off baseret på ikke-parametrisk statistik .

Den vigtigste grund til at anvende den 99. percentil URL er imidlertid den nuværende mangel på harmonisering mellem og standardisering af de forskellige cTn-assays. Dette forhindrer anvendelse af ét numerisk cut-off på tværs af alle cTn-assays som fysiologisk tærskelværdi for myokardiebeskadigelse . I stedet udgør 99-percentilen URL en obligatorisk “holdepunkt” for alle cTn-analyser og den analytiske grænseværdi mellem normale og forhøjede cTn-niveauer. Den kliniske betydning af den 99. percentil-URL er derfor klar, og eksperternes fortsatte interesse for cTn-assays’ 99. percentil-URL er en logisk konsekvens.

Følgelig skal cTn-assayproducenterne angive deres assayspecifikke 99. percentil-URL i IFU’en. Denne værdi vil dog typisk være baseret på en regional population af sunde kontroller, hvilket måske ikke giver den optimale værdi for alle brugere i hele verden. Faktorer som alder, køn og etnicitet kan og vil påvirke cTn-niveauerne og påvirke URL-værdien betydeligt. Det er derfor tilrådeligt at foretage en omhyggelig lokal validering af denne IFU-baserede 99. percentil-URL . Hvis der forventes en lokal befolkningsbias, kan det desuden anbefales at udlede den 99. percentil URL-grænseværdi lokalt, hvilket vil blive diskuteret senere.

Suden den 99. percentil URL-grænseværdi er præcisionen af assayet på dette niveau også vigtig, hvilket vi vil diskutere senere.

Bestemmelse (og overvågning) af den 99. percentil URL

Den 99. percentil URL-værdi for et specifikt assay beregnes ud fra de resultater, der er opnået i en sund kontrolpopulation. Ifølge vejledningen kræves der til kvalificeret bestemmelse af den 99. percentil URL for et aktuelt cTn-assay en population på mindst 300 raske personer med en passende blanding af alder, etnicitet og køn for en kvalificeret bestemmelse af den 99. percentil URL for et aktuelt cTn-assay. For højfølsomme assays er 99-percentilerne kønsspecifikke, og derfor bør der testes mindst 300 raske kvinder og 300 raske mænd . I forbindelse med moderne analyser er URL-percentilen for de fleste resultater i virkeligheden baseret på et begrænset antal målbare resultater. Som metode til fastsættelse af den 99. percentil URL anbefales en simpel ikke-parametrisk metode efter udelukkelse af åbenlyse outliers . Når der tages udgangspunkt i en population på 300 raske personer, rangordnes alle resultater >LoD , og den tredjehøjeste værdi i databasen bestemmer derefter den 99. percentil URL .

Flere co-morbiditeter og/eller confoundere er kendt for at øge det cirkulerende niveau af cTn . Når nogle af de resultater, der anvendes til at bestemme den 99. percentil-URL, påvirkes af sådanne co-morbiditeter, kan den 99. percentil-URL også let blive påvirket. Derfor skal alle forsøgspersoner, der indgår i den sunde referencepopulation, screenes på forhånd for at mindske den potentielle indflydelse af sådanne faktorer. Betydningen af en sådan grundig forhåndsudvælgelse ved fastlæggelse af den passende 99. percentil-URL for cTn-analyser er blevet påvist i mange undersøgelser . Generelt anbefales det, at udvælgelsen af personer til sunde referencepopulationer som minimum bør omfatte et sundhedsspørgeskema og flere laboratorieundersøgelser for at sikre normal nyrefunktion og fravær af hjerteinsufficiens.

Flere undersøgelser har rapporteret alternative grænseværdier for de forskellige cTn-assays, der afviger fra den 99. percentil URL, som producenten angiver i IFU’en, og som ofte er forbundet med bedre diagnostiske resultater . Den nuværende bedste praksis, der er baseret på anvendelse af den 99. percentil URL med cTn-assays for at opnå optimal diagnostisk nøjagtighed for myokardiebeskadigelse, bør derfor omfatte kritisk overvågning af cTn-assayet i rutinemæssig brug med hensyn til kalibrering og verifikation af præcision, især ved den diagnostiske cut-off .

I tidens løb er der blevet udviklet forskellige generationer af troponinassays med stadigt stigende følsomhed og stadigt lavere 99. percentiler. Som illustreret i figur 1 kan de nyere generationer af cTn-assays derfor påvise forhøjede cTn-niveauer tidligere, hvilket er forbundet med øget følsomhed for myokardiebeskadigelse og hurtigere ind- og udslusning af ACS. De seneste generationer af højfølsomme (hs-cTn) assays har imidlertid også givet anledning til mange diskussioner og endog kontroverser med hensyn til deres optimale anvendelse i klinisk rutinediagnostik. Især den øgede risiko for overdiagnosticering af MI og den stigende kompleksitet i forbindelse med brugen af hs-cTn-assays har givet anledning til nogle generelle bekymringer.

Figur 1. Udviklingen i cTn-assays følsomhed og 99. percentiler URL.

Dynamikken af troponin og behovet for seriemålinger

Efter en akut hjerteinsult og en kort periode med lokal iskæmi begynder myokardieceller at dø (nekrose), og hjertets troponin frigives. Typisk begynder patienterne i løbet af de første mange timer efter insulten at føle en stump smerte i/på brystet og/eller i armene. De vil naturligvis søge akut lægehjælp og i de fleste tilfælde blive indlagt på en brystsmerteafdeling eller en akutmodtagelse på et nærliggende hospital. Afhængigt af typen af MI når cTn-niveauerne deres maksimum mellem 6 timer og 3 dage og begynder derefter at falde . Normalt kræver cTn-niveauerne flere uger for at vende tilbage til baseline, forudsat at der ikke påføres yderligere myokardiebeskadigelse i denne periode.

I henhold til den nuværende definition af MI og de nuværende kliniske retningslinjer diagnosticeres akut MI ved tilstedeværelse af akut myokardiebeskadigelse, der viser sig ved en øget og signifikant stigning og/eller fald i cTn-niveauet (cardiac troponin) i kombination med kliniske tegn på myokardieiskæmi, såsom patologiske EKG-ændringer .

Et positivt cTn-resultat, der understøtter diagnosen akut MI, kræver derfor:

• Mindst én prøve med forhøjet cTn, f.eks. over 99. percentil URL
• En betydelig ændring i cTn-niveauet, f.eks. “delta”, mellem to seriemålinger

De følgende kapitler vil fokusere mere detaljeret på begge krav til de forskellige kategorier af cTn-assays.

Det handler om følsomhed og præcision

Detektionsgrænserne for et cTn-assay afhænger af dets følsomhed og præcision. Højere følsomhed og præcision resulterer i tidligere påvisning af forhøjede eller ændrede cTn-koncentrationer og dermed tidligere påvisning af akut myokardiebeskadigelse og MI. De nuværende retningslinjer anbefaler, at der anvendes assays med et samlet CV ≤ 10 % ved den 99. percentil URL, hvilket klassificerer sådanne assays som “guideline acceptable” . Acceptable i klinisk rutine er også cTn-analyser med et samlet CV ved 99. percentil URL på mellem 10 % og 20 %, hvilket gør sådanne analyser “klinisk anvendelige”, fordi risikoen for fejlklassificering af patienter ved brug af disse analyser er lav .

Med den videre udvikling af cTn-analyser bliver analysernes 99. percentiler URL stadig lavere, og følsomheden bliver stadig højere. Den seneste generation af hs-cTn-assays er ikke kun i stand til at tilbyde et CV ≤ 10 % ved 99. percentil URL, men kan også måle cTn-koncentrationer over detektionsniveauet (LoD) i mere end 50 % af en sund befolkning. Desuden har hs-cTn-assays afdækket kønsspecifikke 99. percentiler URL, idet værdien for kvinder typisk findes lavere end for mænd (figur 2).

En forståelse af disse begreber letter overgangen til højfølsom hjertetroponintestning. %tile = percentil; cTn = cardiac troponin; CV = variationskoefficient; LoB = Limit of Blank; LoD = Limit of Detection; LoQ = Limit of Quantitation; Std. Dev. = standardafvigelse.

Figur 2. Forskellige analysedefinitioner til orientering af klinikere (med tilladelse fra Journal of the American College of Cardiology .

På grund af de stadig højere følsomheder for cTn-analyser påvises stadig lavere niveauer af myokardiebeskadigelse. Selv om en sådan mindre skade kan være forårsaget af et lille infarkt, er den bagvedliggende ætiologi oftest ikke iskæmisk skade, men snarere en af de mange andre årsager til myokardiebeskadigelse, herunder kronisk sygdom . Den høje følsomhed af hs-cTn-analyser kan derfor skabe forvirring i den diagnostiske behandling af patienter med brystsmerter, især når positive cTn-resultater ikke bekræftes af positive EKG-resultater .

Suden følsomheden, som primært afhænger af 99-percentilen, spiller også analysens præcision en vigtig rolle i forbindelse med diagnosticering af akut myokardiebeskadigelse. Nyere generationer af cTn-assays har typisk højere følsomhed samt højere præcision (eller lavere upræcision). Som tidligere nævnt klassificerer den samlede upræcision ved 99. percentil URL assayet som acceptabelt i henhold til retningslinjerne (CV ≤ 10 %) eller klinisk anvendeligt (CV > 10 % og ≤ 20 %).

Jo bedre præcisionen er, desto større er sandsynligheden for, at en konstateret forskel mellem to serielle prøver er signifikant og tegn på akut myokardiebeskadigelse.

Alt om ændring, hvornår skal den 2. prøve udtages og måles?

I klinisk praksis vil en signifikant ændring i cTn-niveauet mellem to serielle prøver kunne påvises tidligere med et “retningslinjemæssigt acceptabelt” assay end med et “klinisk anvendeligt” assay, og med et hs-cTn-assay endnu tidligere. Med andre ord vil man for at påvise akut myokardiebeskadigelse med et “klinisk anvendeligt” assay have brug for mere tid mellem de serielle prøver sammenlignet med en “vejledende acceptabel” test for at påvise akut myokardiebeskadigelse med et “klinisk anvendeligt” assay. For at forstå forskellen henvises til figur 3, hvor forskellen mellem de to klasser af cTn-assays med hensyn til påvisning af en signifikant ændring i cTn-niveauet (“delta”) er illustreret. I denne model har vi antaget, at den 99. percentil for begge assays er den samme, illustreret ved den stiplede blå linje.

Figur 3. Illustration af den diagnostiske ydeevne af “guideline acceptable” og “klinisk anvendelige” troponinassays

For at diagnosticere akut myokardiebeskadigelse er det vigtigt at påvise en signifikant ændring “delta” i cTn-niveauet mellem to serielle cTn-resultater med mindst ét resultat over den 99. percentil URL. Når begge cTn-resultater fra to serielle prøver ligger over den 99. percentil-URL, er et sådant “delta”, helst en foruddefineret assay-specifik absolut ændring , ofte større og lettere at påvise. Denne ændring er et tegn på en igangværende akut patologi . Som det fremgår af figur 3, vil et assay med lavere upræcision være i stand til at opdage en sådan signifikant ændring i cTn-niveauet tidligere og kræve et kortere interval mellem seriemålinger.

Figur 3 illustrerer også, at et fald i cut-off vil føre til hurtigere rule-in for både nutidige og højfølsomme assays, og hvorfor det anbefales, at brugere af troponinassays fastsætter en cut-off baseret på deres lokale population, især når der forventes en lokal befolkningsbias . F.eks. på klinikker, der overvejende behandler en delpopulation af patienter, f.eks. unge, gamle, patienter med nyresygdomme eller en bestemt etnisk gruppe.

Baseret på den nuværende litteratur og bedste praksis synes et tidsinterval på 6-12 timer mellem prøveudtagninger til seriel cTn-testning at give optimal diagnostisk nøjagtighed for de fleste af de aktuelt anvendte moderne cTn-assays. Mere følsomme assays, herunder de højfølsomme assays, kan give tilstrækkelig diagnostisk ydeevne inden for 3-6 timer, eller endda hurtigere hos udvalgte patienter eller ved anvendelse af meget strenge kriterier .

Uafhængigt af det cTn-assay, der anvendes i lokal klinisk praksis, anbefales det generelt at udvikle en standardiseret protokol for seriel prøveudtagning i kliniske institutioner for patienter, der indlægges med mistanke om ACS, passende for deres lokale cTn-assay . Protokollen bør omfatte tærskelværdierne for signifikante ændringer, der indikerer akut myokardiebeskadigelse.

Implikationer af analysens ydeevne på regel-in- og regel-out-algoritmer for akut MI

Detektion af forhøjede og ændrede cTn-niveauer i kombination med kliniske tegn på iskæmi vil støtte diagnosen akut MI og henvisning af patienten til yderligere diagnostisk behandling og/eller invasiv behandling.

Ved anvendelse af et moderne assay vil myokardiebeskadigelse blive diagnosticeret ved en cTn-måling ved indgangen til skadestuen og gentagelse af cTn-målingen efter et passende prøveinterval på ca. 6 timer, afhængigt af det anvendte assay.

Ved anvendelse af et højfølsomt assay kan høje cTn-niveauer ved indgangen til skadestuen (>5 x 99. percentil URL) og positive EKG-ændringer bidrage til at henvise patienter til øjeblikkelig invasiv behandling. Normale cTn-niveauer (th percentil URL) i kombination med et normalt EKG vil støtte en tidligere udelukkelse af MI og udskrivning af en sådan patient . Især i tilfælde af sent ankomne patienter (brystsmerter > 6 timer før indlæggelsen) vil negative cTn-resultater støtte udelukkelsen af MI. Negative cTn-resultater ved tidlige ankomster eller moderat positive hs-cTn-resultater vil kræve fornyet testning efter 3-6 timer .

Den positive effekt af hs-cTn-testning hænger klart sammen med dens høje sensitivitet. Den høje følsomhed resulterer i en lav risiko for at overse patienter med akut hjertestop. Høj følsomhed understøtter også tidlige og sikre udelukkelsesalgoritmer, selv når en lavere procentdel af patienterne kan drage fordel heraf sammenlignet med den udelukkelsespræstation, som moderne cTn-analyser tilbyder .

Ulempen ved den øgede følsomhed af hs-cTn-assays er den nedsatte specificitet og den øgede risiko for falske positive resultater, der tyder på ACS. Selv om risikoen for at overse MI er mindre, når der anvendes et hs-cTn-assay, kan især ældre patienter uden ACS eller patienter med andre morbiditeter såsom nyresygdom vise moderat forhøjede og/eller ændrede cTn-niveauer. Dette øgede niveau af falske positive resultater i forbindelse med hs-cTn-testning vil resultere i et øget behov for diagnostisk opfølgning og en risiko for uhensigtsmæssig behandling .

Medicinske faciliteter og klinisk personale forsøger at undgå en sådan uberettiget opfølgning af både logistiske og økonomiske årsager. De ekstra omkostninger og den ekstra pleje, der er forbundet med uberettiget diagnosticering af MI i forbindelse med den lavere specificitet af hs-cTn-test, er derfor et voksende problem . Desuden er gennemførelsen af hs-cTn-testning forbundet med en række praktiske krav for at sikre en hensigtsmæssig diagnostisk og klinisk anvendelse af den . På trods af disse betænkeligheder vil indførelsen af hs-cTn-test yderligere forbedre den tidlige diagnose og sikre udelukkelse af myokardieinfarkt og udgør derfor en vigtig biomarkør for det kliniske laboratorium i den diagnostiske behandling af patienter med mistanke om ACS.

Summary

• Forhøjede og ændrede cTn-niveauer er afgørende for den kliniske diagnose af akut MI.
• Sådan diagnostisk ydeevne kan opnås ved cTn-assays, der udviser en unøjagtighed (CV) på 20 % eller bedre ved den diagnostiske cut-off.
• Den diagnostiske cut-off for hvert cTn-assay er den 99. percentil URL som bestemt i en population af sunde kontroller for det pågældende assay.
• Der er risiko for befolkningsbias i den patientpopulation, som brugeren tester, samt i den kontrolpopulation, som producenten anvender til at bestemme assayets cut-off.
• Lokal validering eller afledning af den 99. percentil URL anbefales, især når der kan forventes befolkningsbias.
• Lavere cut-offs og lavere upræcision af cTn-assays er typisk forbundet med stigende følsomhed af assayet.
• Med stigende følsomhed og præcision af cTn-assays kan diagnosen og udelukkelsen af akut MI opnås tidligere og hurtigere.