Alles wat u moet weten over troponinemetingen

Inleiding

Dit artikel biedt een algemene achtergrond van de analytische kenmerken die verbonden zijn aan het testen van harttroponine.

Het behandelt de volgende gebieden:

• Inleiding tot troponine
• Wat is de 99-percentiel bovenste referentielimiet (URL) en waarom gebruiken we die?
• Bepaling van de 99ste percentiel URL
• De dynamiek van troponine, en de noodzaak van seriële metingen
  • Alles over gevoeligheid en precisie
  • Alles over verandering, wanneer het tweede monster te trekken en te meten
• Implicaties van de assayprestaties voor rule-in en rule-out algoritmen voor acuut myocardinfarct (MI)
• Samenvatting

Inleiding tot troponine

Troponine is een van de regulerende eiwitten in spierweefsel. De hartspier, of myocardium, bevat een cardiaal-specifiek type troponine (cTn). In geval van verwonding van de hartspier en cellulaire schade komt cTn uit de hartspier vrij in het bloed. Specifieke monoklonale antilichamen tegen cTn hebben de ontwikkeling mogelijk gemaakt van cTn-specifieke assays waarmee de concentratie van cTn in het bloed kan worden gemeten. Sinds de eerste publicaties over cardiaal troponine (cTn) in de jaren zeventig zijn er ongeveer 20.000 wetenschappelijke rapporten over deze krachtige biomarker van myocardschade gepubliceerd. In de loop der tijd hebben cTn-tests hun analytische prestaties verbeterd en zijn zij de aangewezen laboratorium-biomarker geworden voor de diagnose van myocardschade en myocardinfarct (MI). Tenslotte, hoe groter het myocardiaal letsel, hoe meer troponine er vrijkomt in de circulatie. Bijgevolg bieden kwantitatieve cTn-resultaten ook prognostische waarde ter ondersteuning van risicostratificatie en patiëntenbeheer .

Wat is het 99e percentiel URL en waarom gebruiken we het?

Omdat cTn geen constitutief bloedeiwit is, zullen de bloedspiegels van cTn extreem laag zijn bij gezonde personen zonder myocardiale schade. In tegenstelling tot veel andere biomarkers in het bloed die abnormaal lage en abnormaal hoge niveaus kunnen vertonen, heeft de klinische belangstelling voor cTn-niveaus daarom alleen betrekking op verhoogde niveaus.

De eerste generaties cTn-tests waren, niet verrassend, nauwelijks in staat om kwantitatieve cTn-resultaten te rapporteren bij personen die GEEN myocardschade hadden. In de meeste van deze gevallen was er sprake van een “lager dan detectieniveau” (

Tot op zekere hoogte verklaart dit ook de oorsprong van het gebruik van het 99e percentiel URL als de cut-off tussen normale en verhoogde cTn-niveaus. Wanneer de gebruikelijke 97,5 percentiel cut-off zou zijn gekozen, bijvoorbeeld zoals toegepast voor de meeste biomarkers, zouden veel hedendaagse cTn-tests moeite hebben gehad om meer dan 2,5% meetbare resultaten te genereren die nodig zijn voor het vaststellen van een 97,5% cut-off op basis van niet-parametrische statistieken.

De belangrijkste reden voor het gebruik van de 99e percentiel URL is echter het huidige gebrek aan harmonisatie tussen, en standaardisatie van, de verschillende cTn-tests. Dit verhindert de toepassing van één numerieke cut-off voor alle cTn-tests als fysiologische drempel voor myocardiale schade. In plaats daarvan biedt de 99e percentiel-URL een verplichte “stick-in-the-ground” voor elke cTn-test en de analytische cut-off tussen normale en verhoogde cTn-niveaus. Het klinische belang van de 99-percentiel-URL is daarom duidelijk, en de voortdurende belangstelling van deskundigen voor de 99-percentiel-URL van cTn-tests een logisch gevolg.

Dientengevolge zijn fabrikanten van cTn-tests verplicht om hun assay-specifieke 99-percentiel-URL in de IFU te vermelden. Deze waarde zal echter meestal gebaseerd zijn op een regionale populatie van gezonde controles, die mogelijk niet de optimale waarde biedt voor alle gebruikers over de hele wereld. Factoren zoals leeftijd, geslacht en etniciteit kunnen en zullen de cTn-niveaus beïnvloeden en de URL aanzienlijk beïnvloeden. Een zorgvuldige lokale validatie van deze URL op basis van het 99e percentiel van de IFU is daarom aan te bevelen. Bovendien is het raadzaam om de 99-percentiel-URL cut-off lokaal af te leiden als er een lokale populatievertekening wordt verwacht, zoals later zal worden besproken.

Naast de 99-percentiel-URL cut-off is ook de precisie van de assay op dat niveau van belang, zoals we later zullen bespreken.

Bepaling (en controle) van de 99-percentiel-URL

De 99-percentiel-URL voor een specifieke assay wordt berekend op basis van de resultaten die in een gezonde controlepopulatie zijn verkregen. Volgens de richtsnoeren is voor een gekwalificeerde bepaling van de 99-percentiel-URL voor een eigentijdse cTn-test een populatie van ten minste 300 gezonde personen nodig met een passende mix van leeftijd, etnische achtergrond en geslacht. In het geval van zeer gevoelige tests zijn de 99-percentielen geslachtsspecifiek, en daarom moeten ten minste 300 gezonde vrouwen en 300 gezonde mannen worden getest. Voor hedendaagse assays is het 99e percentiel in feite gebaseerd op een beperkt aantal meetbare resultaten. Als methode voor het vaststellen van het 99-percentiel URL wordt een eenvoudige niet-parametrische methode aanbevolen na uitsluiting van duidelijke uitbijters . Wanneer men uitgaat van een populatie van 300 gezonde individuen, worden alle resultaten >LoD gerangschikt en de op twee na hoogste waarde in de database bepaalt dan de 99-percentiel-URL .

Van verscheidene co-morbiditeiten en/of confounders is bekend dat zij het circulerende niveau van cTn verhogen . Wanneer sommige van de resultaten die worden gebruikt om de 99-percentiel-URL te bepalen, door dergelijke co-morbiditeiten worden beïnvloed, kan de 99-percentiel-URL gemakkelijk ook worden beïnvloed. Bijgevolg moeten alle proefpersonen die in de gezonde referentiepopulatie zijn ingeschreven, vooraf worden gescreend om de mogelijke invloed van dergelijke factoren te beperken. Het belang van een dergelijke grondige voorselectie bij het bepalen van de juiste 99-percentiel-UR van cTn-tests is in vele studies aangetoond. In het algemeen wordt aanbevolen dat de selectie van personen voor gezonde referentiepopulaties ten minste een gezondheidsvragenlijst en verschillende laboratoriumtests omvat om een normale nierfunctie en afwezigheid van congestief hartfalen te verzekeren.

Vele studies hebben alternatieve afkapwaarden voor de verschillende cTn-tests gerapporteerd, die afwijken van de 99-percentiel-URL zoals die door de fabrikant in de IFU wordt vermeld, en die vaak in verband worden gebracht met een betere diagnostische prestatie . De huidige beste praktijken, die gebaseerd zijn op het gebruik van de 99-percentiel-URL met cTn-tests om een optimale diagnostische nauwkeurigheid voor myocardschade te bereiken, moeten daarom een kritische controle van de cTn-test bij routinegebruik omvatten met betrekking tot kalibratie en verificatie van de precisie, vooral bij de diagnostische cut-off .

In de loop der tijd zijn er verschillende generaties troponine-tests ontwikkeld met een steeds grotere gevoeligheid en steeds lagere 99-percentielen. Bijgevolg kunnen, zoals geïllustreerd in figuur 1, de nieuwere generaties cTn-tests verhoogde cTn-niveaus vroeger opsporen, wat gepaard gaat met een verhoogde gevoeligheid voor myocardschade en een snellere rule-in en rule-out van ACS. De laatste generaties van hooggevoelige (hs-cTn) assays hebben echter ook veel discussie en zelfs controverse veroorzaakt over hun optimale gebruik in de klinische routinediagnostiek. Vooral het verhoogde risico op overdiagnose van MI en de toenemende complexiteit die gepaard gaat met het gebruik van hs-cTn-tests hebben tot enige algemene bezorgdheid geleid.

Figuur 1. De evolutie van de gevoeligheid van cTn-tests en 99e percentielen URL.

De dynamiek van troponine en de noodzaak van seriële metingen

Na een acuut cardiaal insult en een korte periode van plaatselijke ischemie beginnen myocardiale cellen af te sterven (necrose) en komt er cardiaal troponine vrij. Typisch is dat de patiënten in de eerste uren na het hartinfarct een stomp gevoel in/op hun borst en/of in hun armen krijgen. Het is duidelijk dat zij dringend medische hulp zullen inroepen en in de meeste gevallen zullen worden opgenomen in een borstpijnafdeling of spoedafdeling (ED) van een nabijgelegen ziekenhuis. Afhankelijk van het type MI bereikt het cTn-niveau zijn maximum tussen 6 uur en 3 dagen, en begint dan te dalen. Normaliter hebben de cTn-niveaus verscheidene weken nodig om terug te keren naar de uitgangswaarde, mits gedurende die tijd geen bijkomende schade aan de hartspier wordt toegebracht.

Volgens de huidige definitie van MI en de huidige klinische richtlijnen wordt de diagnose acuut MI gesteld bij aanwezigheid van acuut myocardiaal letsel, dat blijkt uit een verhoogde en significante stijging en/of daling van de cardiale troponine (cTn)-niveaus, in combinatie met klinische tekenen van myocardische ischemie, zoals pathologische ECG-veranderingen .

Een positief cTn-resultaat dat de diagnose van een acuut MI ondersteunt, vereist derhalve:

• Minimaal één monster met verhoogd cTn, bv. hoger dan het 99e percentiel URL
• Een significante verandering in het cTn-niveau, bv. “delta”, tussen twee seriële metingen

De volgende hoofdstukken zullen meer in detail ingaan op beide vereisten voor de verschillende categorieën cTn-tests.

Alles over gevoeligheid en precisie

De detectielimieten van een cTn-test hangen af van de gevoeligheid en precisie ervan. Een hogere gevoeligheid en precisie resulteren in een snellere detectie van verhoogde of veranderde cTn-concentraties, en dus een snellere detectie van acuut myocardiaal letsel en MI. In de huidige richtsnoeren wordt aanbevolen tests te gebruiken met een totale CV ≤ 10% bij het 99e percentiel URL, waarbij dergelijke tests als “richtlijn aanvaardbaar” worden geclassificeerd. Aanvaardbaar in de klinische routine zijn ook cTn-tests met een totale CV bij het 99e percentiel URL tussen 10% en 20%, waardoor dergelijke assays “klinisch bruikbaar” zijn omdat het risico van misclassificatie bij patiënten die deze assays gebruiken laag is.

Met de verdere ontwikkeling van cTn-tests wordt het 99e percentiel URL van de assays steeds lager, en de gevoeligheid steeds hoger. De nieuwste generatie hs-cTn-tests kan niet alleen een CV ≤ 10% bij het 99e percentiel URL bieden, maar kan ook cTn-concentraties boven het detectieniveau (LoD) in meer dan 50% van een gezonde populatie meten. Bovendien hebben hs-cTn-tests geslachtsspecifieke 99-percentiel-URL aan het licht gebracht, waarbij de waarde voor vrouwen doorgaans lager wordt gevonden dan voor mannen (figuur 2).

Een goed begrip van deze termen vergemakkelijkt de overgang naar hooggevoelige cardiale troponinetests. %tile = percentiel; cTn = cardiaal troponine; CV = variatiecoëfficiënt; LoB = Limit of Blank; LoD = Limit of Detection; LoQ = Limit of Quantitation; Std. Dev. = standaardafwijking.

Figuur 2. Verschillende analytische definities om clinici vertrouwd te maken (met toestemming van Journal of the American College of Cardiology).

Omdat de gevoeligheid van cTn-tests steeds hoger wordt, worden steeds lagere niveaus van myocardiaal letsel gedetecteerd. Hoewel een dergelijk gering letsel kan worden veroorzaakt door een infarct van geringe omvang, is de achterliggende etiologie vaker niet ischemisch letsel, maar eerder een van de vele andere oorzaken van myocardiaal letsel, waaronder chronische ziekte . De hoge gevoeligheid van hs-cTn-tests kan daarom verwarring veroorzaken bij de diagnostische work-up van patiënten met pijn op de borst, vooral wanneer positieve cTn-resultaten niet worden bevestigd door positieve ECG-resultaten.

Naast de gevoeligheid, die voornamelijk afhangt van het 99e percentiel, speelt ook de precisie van de assay een belangrijke rol bij de diagnose van acuut myocardiaal letsel. Nieuwere generaties cTn-tests hebben doorgaans zowel een hogere gevoeligheid als een hogere precisie (of lagere imprecisie). Zoals eerder vermeld, classificeert de totale imprecisie bij het 99e percentiel URL de assay als richtlijn aanvaardbaar (CV ≤ 10 %) of klinisch bruikbaar (CV > 10 % en ≤ 20 %).

Hoe beter de precisie is, hoe groter de kans dat een gevonden verschil tussen twee seriële monsters significant is en een aanwijzing vormt voor acuut myocardiaal letsel.

Alles over verandering, wanneer het 2e monster trekken en meten?

In de klinische praktijk zal een significante verandering in cTn-niveaus tussen twee seriële monsters eerder detecteerbaar zijn met een “richtlijn aanvaardbare” assay dan met een “klinisch bruikbare” assay, en met een hs-cTn assay zelfs eerder. Met andere woorden, voor het opsporen van acute myocardschade met een “klinisch bruikbare” assay zal men meer tijd tussen de seriële tests nodig hebben dan met een “richtlijn aanvaardbare” test. Om het verschil te kunnen zien, wordt verwezen naar figuur 3, waarin het verschil tussen de twee soorten cTn-tests bij het detecteren van een significante verandering in het cTn-niveau (“delta”) wordt geïllustreerd. In dit model zijn we ervan uitgegaan dat het 99e percentiel van beide tests hetzelfde is, wat wordt geïllustreerd door de gestippelde blauwe lijn.

Figuur 3. Illustratie van de diagnostische prestaties van “richtlijn aanvaardbare” en “klinisch bruikbare” troponine-tests

Om acuut myocardiaal letsel te diagnosticeren, is het van essentieel belang om een significante verandering “delta” in het niveau van cTn aan te tonen tussen twee seriële cTn-resultaten met ten minste één resultaat boven het 99e percentiel URL. Wanneer beide cTn-resultaten van twee seriële monsters boven de 99-percentiel-URL liggen, is zo’n “delta”, bij voorkeur een vooraf bepaalde assayspecifieke absolute verandering, vaak groter en gemakkelijker op te sporen. Deze verandering is indicatief voor een aan de gang zijnde acute pathologie . Zoals blijkt uit figuur 3, zal een test met een lagere imprecisie een dergelijke significante verandering in cTn-niveaus eerder kunnen detecteren en een korter interval tussen seriële metingen vereisen.

Figuur 3 illustreert ook dat een verlaging van de cut-off zou leiden tot een snellere rule-in voor zowel hedendaagse als hooggevoelige tests, en waarom het voor gebruikers van troponine-tests aan te bevelen is een cut-off te bepalen op basis van hun lokale populatie, met name wanneer een vertekening van de lokale populatie te verwachten is . Bijvoorbeeld in klinieken die voornamelijk een subpopulatie van patiënten behandelen, bijv. jonge, oude, nierpatiënten, of een bepaalde etnische groep.

Gebaseerd op de huidige literatuur en beste praktijken, lijkt een tijdsinterval van 6-12 uur tussen monsterafnames voor seriële cTn-tests de optimale diagnostische nauwkeurigheid te bieden voor de meeste momenteel gebruikte hedendaagse cTn-tests. Gevoeligere tests, waaronder de zeer gevoelige tests, kunnen adequate diagnostische prestaties leveren binnen 3-6 uur, of zelfs sneller bij geselecteerde patiënten of door toepassing van zeer strenge criteria. Ongeacht de cTn-test die in de lokale klinische praktijk wordt gebruikt, wordt in het algemeen aanbevolen om in klinische instellingen een gestandaardiseerd protocol voor seriële monsterneming te ontwikkelen voor patiënten die worden opgenomen met verdenking op ACS, dat geschikt is voor hun lokale cTn-test. Het protocol moet de drempels voor significante verandering bevatten, die duiden op acuut myocardiaal letsel.

Implicaties van de assayprestaties op rule-in en rule-out algoritmen voor acuut MI

Het opsporen van verhoogde en veranderende cTn-niveaus, in combinatie met klinische tekenen van ischemie, zal de diagnose van acuut MI en de verwijzing van de patiënt naar verdere diagnostische work-up en/of invasieve behandeling ondersteunen.

Wanneer een eigentijdse assay wordt gebruikt, wordt myocardiaal letsel gediagnosticeerd door een cTn-meting bij binnenkomst op de ED en herhaling van de cTn-meting na het juiste sample-interval van ongeveer 6 uur, afhankelijk van de gebruikte assay.

Wanneer een hooggevoelige assay wordt gebruikt, kunnen hoge cTn-spiegels bij binnenkomst op de ED (>5 x 99e percentiel URL) en positieve ECG-veranderingen helpen om patiënten door te verwijzen voor onmiddellijke invasieve behandeling. Normale cTn niveaus (th percentiel URL), in combinatie met een normaal ECG, ondersteunen het eerder uitsluiten van MI en ontslag van een dergelijke patiënt. Vooral in het geval van late patiënten (pijn op de borst > 6 uur voor opname) zal een negatieve cTn uitslag de uitsluiting van MI ondersteunen. Negatieve cTn-resultaten bij vroege patiënten, of matig positieve hs-cTn-resultaten, vereisen een nieuwe test na 3-6 uur.

Het voordeel van hs-cTn-tests is duidelijk gerelateerd aan de hoge gevoeligheid ervan. Hoge gevoeligheid resulteert in een laag risico van het missen van patiënten met een acuut MI. Hoge gevoeligheid ondersteunt ook vroege en veilige uitsluitingsalgoritmen, zelfs wanneer een lager percentage patiënten hiervan zou kunnen profiteren in vergelijking met de uitsluitingsprestaties die door de hedendaagse cTn-tests worden geboden.

De keerzijde van de verhoogde gevoeligheid van de hs-cTn-tests is de verminderde specificiteit en het verhoogde risico op vals-positieve resultaten die ACS suggereren. Hoewel het risico op het missen van een MI kleiner is bij gebruik van een hs-cTn-test, is het mogelijk dat vooral oudere patiënten zonder ACS, of patiënten met andere morbiditeiten zoals nieraandoeningen matig verhoogde en/of veranderde cTn-niveaus vertonen. Dit verhoogde niveau van vals-positieven in verband met hs-cTn-tests zal resulteren in een verhoogde behoefte aan diagnostische follow-up, en een risico op ongepaste behandeling.

Medische faciliteiten en klinisch personeel proberen dergelijke ongerechtvaardigde follow-up te vermijden, om zowel logistieke als economische redenen. De extra kosten en zorg die gepaard gaan met onterechte diagnose van MI in verband met de lagere specificiteit van hs-cTn-tests is daarom een groeiend punt van zorg . Bovendien gaat de invoering van een hs-cTn-test gepaard met een aantal praktische vereisten om een passende diagnostische en klinische toepassing ervan te waarborgen. Ondanks deze bezwaren, zal de invoering van hs-cTn testen de vroege diagnose en veilige uitsluiting van myocardinfarct verder verbeteren en presenteert daarom een essentiële biomarker voor het klinisch lab in de diagnostische work-up van patiënten met verdenking op ACS.

Samenvatting

• Verhoogde en veranderende niveaus van cTn zijn essentieel in de klinische diagnose van acuut MI.
• Dergelijke diagnostische prestaties kunnen worden geleverd door cTn-tests met een imprecisie (CV) van 20% of beter bij de diagnostische cut-off.
• De diagnostische cut-off van elke cTn-test is de URL van het 99e percentiel zoals bepaald in een populatie van gezonde controles voor die assay.
• Er bestaat een risico van populatievertekening in de door de gebruiker geteste patiëntenpopulatie, evenals in de controlepopulatie die door de fabrikant wordt gebruikt om de cut-off van het assay te bepalen.
• Lokale validatie of afleiding van de 99e percentiel-URL is aan te bevelen, vooral wanneer populatievertekening wordt verwacht.
• Lagere cut-offs en lagere imprecisie van cTn-tests gaan gewoonlijk gepaard met een toenemende gevoeligheid van de test.
• Met toenemende gevoeligheid en precisie van cTn-tests kan de diagnose en uitsluiting van acuut MI eerder en sneller worden bereikt.