トロポニン測定のすべて

はじめに

この記事では、心筋トロポニン検査に関連する分析特性の一般的な背景を特集します。

• トロポニンへの導入
• 99％基準上限（URL）とは何か、なぜそれを使用するか？
• 99パーセンタイルURLの決定
• トロポニンの動態、連続測定の必要性
  • 感度と精度について
  • 変化について
    • 感度と精度について
    • 変化について。 2検体を採取して測定するタイミング
  • 急性心筋梗塞（MI）のルールインとルールアウトのアルゴリズムにおける測定性能の意味
  • 概要

  トロポニンについて

  トロポニンは筋肉組織の制御タンパクの1つであり、その特性は、心筋梗塞（miocardial infarction: MI）、および心筋症（mycle-out：mycle-out）の発症に関与する。 心筋（myocardium）には、心臓に特異的なタイプのトロポニン（cTn）が存在する。 心筋の傷害や細胞の損傷があると、cTnは心筋から血液中に放出される。 cTnに対する特異的なモノクローナル抗体により、血中のcTn濃度を測定できるcTn特異的アッセイが開発された。 1970年代に心筋トロポニン（cTn）に関する最初の論文が発表されて以来、この心筋傷害の強力なバイオマーカーに関する科学的報告が2万件ほど発表されている。 その後、cTn測定法はその分析性能を向上させ、心筋傷害や心筋梗塞（MI）の診断に用いられる臨床バイオマーカーとなった。 最後に、心筋障害が大きくなればなるほど、トロポニンはより多く循環器内に放出される。 その結果、定量的なcTnの結果は、リスク層別化と患者管理をサポートする予後的価値も提供する。

  99th percentile URLとは何か、なぜそれを使うのか？

  cTnは構成的な血液タンパク質ではないため、心筋障害のない健康な人のcTnの血中濃度は極めて低くなります。 他の多くの血液バイオマーカーが異常低値や異常高値を示すのとは対照的に、cTn値に対する臨床的興味は、したがってレベルの上昇にのみ関係する。

  第一世代のcTn-アッセイは、当然のことながら、心筋障害のない個人のcTn定量結果をほとんど報告できなかった。 これらのほとんどの場合、「検出レベルより低い」（

  ある程度、これはcTnレベルの正常と増加の間のカットオフとして99パーセンタイルURLを使用する由来を説明するものでもある。 通常の97.5％カットオフが選ばれた場合、例えばほとんどのバイオマーカーに適用されているように、多くの現代のcTn測定法は、ノンパラメトリック統計に基づく97.5％カットオフの確立に必要な2.5％以上の測定結果を出すのに苦心していたことでしょう。 このため、心筋障害の生理学的閾値として、すべてのcTn測定法にわたって一つの数値のカットオフを適用することはできない。 その代わりに、99パーセンタイルURLは全てのcTn測定法において、正常値と増加値の間の分析上のカットオフ値として、必須の「基準値」となっている。 したがって、99パーセンタイルURLの臨床的重要性は明らかであり、cTn測定法の99パーセンタイルURLに対する専門家の継続的な関心は論理的帰結である。 しかし、この値は一般的に健康な対照者の地域集団に基づいており、世界中のすべてのユーザーにとって最適な値を提供しないかもしれません。 年齢、性別、民族性などの因子は cTn レベルに影響を与え、URL に大きな影響を与える可能性があ ります。 従って、この IFU ベースの 99 パーセンタイル URL のローカルな検証を慎重に行うことが望ま しい。 さらに、地域集団の偏りが予想される場合、後述するように99パーセンタイルURLのカットオフ値を地域で設定することが推奨されます。

  99パーセンタイルURLのカットオフ値以外にも、後述のようにそのレベルでの測定精度は重要です。 ガイダンスによれば、現代のcTn測定法における99％URLを決定するためには、適切な年齢、民族、性別の混合で少なくとも300人の健康な人が必要とされます。 高感度測定法の場合、99 パーセンタイルは性別に依存するため、少なくとも健康な女性 300 人と健康な男性 300 人が検査されなければならない。 現代の測定法では、ほとんどの結果において、パーセンタイル URL は測定可能な限られた数の結果 に基づいているのが実際である。 99 パーセンタイル URL を設定する方法として、明らかな異常値を除外した後、単純なノンパラメトリック法 を推奨する。 健康な300人の集団に基づき、全ての結果>LoDをランク付けし、データベースで3番目に高い値が99パーセンタイルURLを決定します。 99パーセンタイルURLを決定するために使用される結果のいくつかがそのような併存疾患の影響を受けると、99パーセンタイルURLも容易に影響を受けることができます。 従って、健康な基準集団に登録された全ての被験者は、そのような要因の潜在的な影響 を軽減するために事前にスクリーニングされる必要がある。 cTn アッセイの適切な 99 パーセンタイル URL を決定する上で、このような徹底した事前選択 の重要性は多くの研究で示されている。 全体として、健康な基準集団のための個人の選択は、少なくとも健康についてのアンケートと、正常な腎機能とうっ血性心不全がないことを確認するためのいくつかの臨床検査を含むことが推奨される。

  多くの研究が、様々なcTn測定法の代替カットオフを報告しており、メーカーが国際標準語で提供している99％URLとは異なり、しばしば優れた診断性能と関連している。 心筋傷害の最適な診断精度を達成するために99パーセンタイルURLをcTnアッセイで使用することに基づく現在のベストプラクティスは、したがって、日常的に使用するcTnアッセイのキャリブレーションと精度の検証、特に診断カットオフ値に関する重要な監視を含むべきである。 その結果、図1に示すように、新しい世代のcTnアッセイはcTn値の上昇をより早く検出することができ、心筋傷害に対する感度の向上とACSのルールインおよびルールアウトの迅速化に結びついている。 しかし、最新世代の高感度（hs-cTn）アッセイは、日常臨床診断における最適使用に関して多くの議論を引き起こし、論争にさえなっている。 特に，MIを過剰に診断するリスクの増加やhs-cTn測定法の複雑化により，いくつかの一般的な懸念が生じている。 cTnアッセイの感度と99％値の推移 URL.

  The dynamics of troponin and the need for serial measurements

  急性心筋梗塞から短時間の局所虚血の後、心筋細胞が死に始め（壊死）、心筋トロポニンが放出される。 通常、心筋梗塞後数時間のうちに、患者は胸や腕に鈍い痛みを感じ始める。 明らかに、患者は緊急の医療処置を求め、ほとんどの場合、胸痛治療室または近くの病院の救急部（ED）に入院することになる。 心筋梗塞の種類にもよりますが、cTn値は6時間から3日の間に最大値となり、その後低下し始めます。

  現在の心筋梗塞の定義と臨床ガイドラインによれば、急性心筋梗塞は、心筋トロポニン（cTn）値の上昇と著しい低下によって明らかになる急性心筋障害の存在と、病的心電図変化などの心筋虚血の臨床徴候とによって診断されることになっている 。

  急性心筋梗塞の診断を裏付けるcTn陽性結果は、したがって、以下を必要とする：

  • cTnが増加した少なくとも1つのサンプル、例えば99パーセンタイルを超える URL
  • cTnレベルの著しい変化、例えば……。 2つの連続測定間の「デルタ」

  次の章では、cTnアッセイのさまざまなカテゴリに対する両方の要件について、より詳細に取り上げます。

  感度と精度について

  cTnアッセイの検出限界はその感度と精度によって異なります。 感度と精度が高ければ高いほど、cTn濃度の上昇や変化をより早く検出することができ、その結果、急性心筋梗塞や心筋梗塞をより早く発見することができる。 現在のガイドラインでは、99％URLでの総CVが10％以下の測定法を推奨しており、そのような測定法を「ガイドライン許容値」と分類している。 臨床ルーチンでは、99パーセンタイルのURLが10％から20％のcTn測定法も許容され、これらの測定法を使用する患者の誤判定リスクは低いため、このような測定法は「臨床的に使用可能」である。 最新世代のhs-cTnアッセイは、99パーセンタイルのURLでCV≤10%を提供できるだけでなく、健康な集団の50%以上で検出レベル(LoD)を超えるcTn濃度を測定することが可能である。 さらに、hs-cTnアッセイでは性別ごとの99パーセンタイルURLが明らかになっており、女性の値は通常男性よりも低いことが分かっている（図2）。 tile = パーセンタイル、cTn = 心筋トロポニン、CV = 変動係数、LoB = ブランク限界、LoD = 検出限界、LoQ = 定量限界、Std. Dev.=標準偏差

  図2. 臨床医を理解するためのさまざまな分析定義（Journal of the American College of Cardiologyの許可を得て）

  cTnアッセイの感度がますます高くなっているため、心筋損傷のレベルがますます低くなっていることが検出される。 このような軽微な損傷は小さなサイズの梗塞によって引き起こされることもあるが、その背後にある病因は虚血性損傷ではなく、むしろ慢性疾患を含む心筋損傷の他の多くの原因の1つであることが多い. hs-cTnアッセイの感度が高いため、胸痛患者の診断ワークアップにおいて、特にcTn陽性が心電図陽性で確認されない場合に混乱を招くことがある。

  急性心筋障害の診断では、主に99パーセンタイルに依存する感度以外に、測定値の精度も重要な役割を担っている。 新しい世代のcTnアッセイは一般に感度が高く、精度も高い（あるいは不正確さが低い）。 前述したように、99パーセンタイルのURLにおける総不確実性は、そのアッセイをガイドライン許容範囲（CV ≦10 %）または臨床的に使用可能（CV > 10 %および≦20 %）に分類する。

  精度が高ければ高いほど、連続した2つのサンプルの間に見出される差が有意で、急性心筋障害を示唆する確率が高くなる。

  変化について、いつ2回目の検体を採取し測定するか？

  臨床では、2回の連続検体間のcTn値の有意な変化は、「臨床的に使用可能な」アッセイよりも「ガイドラインに沿った」アッセイで早く検出でき、hs-cTnアッセイの場合はさらに早く検出できるようになる。 言い換えれば、「臨床的に使用可能な」測定法では、急性心筋梗塞を検出するためには、「ガイドラインに沿った」測定法と比較して、連続した検査の間にもっと時間が必要である。 この違いを理解するために、図3を参照されたい。ここでは、cTnレベルの有意な変化（”delta”）を検出する際の2つのクラスのcTnアッセイの違いを図示している。 このモデルでは、両アッセイの99パーセンタイルが同じであると仮定しており、青の点線で示されている。 ガイドライン許容」と「臨床使用可能」トロポニンアッセイの診断性能の図解

  急性心筋損傷を診断するためには、少なくとも1つの結果が99パーセンタイルURLを超えている2つの連続したcTn結果の間でcTnレベルの著しい変化「delta」を示すことが必須である。 2 つの連続したサンプルの cTn 結果の両方が 99 パーセンタイル URL より上である場合、そのような「デルタ」、最も好ましくは予め定義されたアッセイ固有の絶対変化量は、しばしばより大きく、検出が容易である。 この変化は、進行中の急性病理を示すものである。 図3に示すように、不正確さの低い測定法では、cTn値のこのような著しい変化をより早く検出することができ、連続測定の間隔を短くする必要がある。

  図3はまた、カットオフ値の減少は、現代の測定法と高感度測定法の両方でより早いルールインにつながること、特に地域人口の偏りが見込まれる場合にトロポニン測定法のユーザーがその地域人口に基づいてカットオフ値を決定することが勧められる理由も示している . 例えば、若年者、高齢者、腎臓病患者、特定の民族グループなど、主に患者の部分集団を治療するクリニックでは、

  現在の文献やベストプラクティスに基づいて、連続cTn検査のサンプル採取の間隔を6～12時間にすると、現在使われているほとんどの現代cTn測定法で最適な診断精度が得られるようである。 高感度アッセイを含むより高感度なアッセイでは、3～6時間以内に十分な診断性能が得られるが、特定の患者や非常に厳格な基準を適用することでさらに早くなる。

  地域の臨床で使用されているcTnアッセイにかかわらず、一般に臨床機関では、ACSが疑われて入院した患者のための、地域のcTnアッセイに適した標準的な連続サンプリングの手順を開発することが推奨されている。 このプロトコルには、急性心筋梗塞を示す有意な変化の閾値が含まれていなければならない。

  急性心筋梗塞のルールイン・ルールアウトアルゴリズムにおけるアッセイ性能の意味

  虚血の臨床症状と組み合わせたcTn値の上昇と変化の検出は、急性心筋梗塞の診断とさらなる診断的検査や侵襲的管理への患者の紹介を支援する。

  最新の測定法を使用する場合、心筋梗塞は救急外来でのcTn測定と、使用する測定法によっては約6時間の適切なサンプル間隔の後にcTn測定を繰り返すことによって診断される。

  高感度測定法を使用する場合、救急外来での高いcTnレベル（>5 x 99th percentile URL）と陽性のECG変化は患者を即時侵襲治療に導くのに役立つ。 正常な心電図と正常なcTn値（th percentile URL）は、そのような患者を早期にMIから除外し、退院させるのに役立つ。 特に、到着が遅れた患者（入院の6時間前に胸痛＜66＞）の場合、cTn値が陰性であれば、MIを除外することができる。 到着が早かった患者のcTnが陰性であった場合、あるいはhs-cTnが中程度の陽性であった場合は、3〜6時間後に再検査を行う必要がある。 感度が高ければ、急性心筋梗塞の患者を見逃すリスクは低くなる。 また、感度が高ければ、現代のcTn測定法が提供するルールアウト性能と比較して、有益な患者の割合が低くても、早期かつ安全なルールアウトアルゴリズムをサポートする。

  hs-cTnアッセイの感度向上の欠点は、特異度の低下とACSを示唆する偽陽性結果のリスクの増加である。 hs-cTnアッセイを使用した場合、MIを見逃すリスクは小さくなるが、特にACSのない高齢患者や腎臓病など他の疾病を持つ患者では、cTnレベルが中程度に上昇したり変化したりする可能性がある。 hs-cTn検査に伴うこのような偽陽性の増加は、診断的フォローアップの必要性を高め、不適切な治療のリスクとなる。

  医療施設や臨床スタッフは、物流と経済的理由の双方から、このような不当なフォローアップを避けようとしている。 したがって，hs-cTn検査の特異度の低さに関連した不当なMI診断に伴う追加費用とケアは，ますます懸念されるところである 。 さらに、hs-cTn検査の実施には、その適切な診断と臨床使用を保証するためのいくつかの実際的な要件が伴う。 これらの懸念にもかかわらず、hs-cTn測定法の導入は、心筋梗塞の早期診断と安全な除外をさらに強化し、したがって、ACSが疑われる患者の診断ワークアップにおいて、臨床検査室に不可欠なバイオマーカーとなるであろう。

• このようなレベルの診断性能は、診断カットオフ値で20％以上の不正確さ（CV）を示すcTnアッセイによって提供される。
• ユーザーが検査する患者集団にも、メーカーが測定値のカットオフを決定するために使用する対照集団にも、母集団の偏りのリスクがあります。
• 特に母集団の偏りが予想される場合は、99thパーセンタイルURLのローカルバリデーションまたは導出をお勧めします。
• cTnアッセイの低いカットオフ値と低い不正確さは、一般的にアッセイの感度の上昇と関連している。
• cTnアッセイの感度と精度の上昇により、急性MIの診断と除外がより早く、迅速に達成できる。