Wszystko, co musisz wiedzieć o pomiarach troponiny

Wprowadzenie

W tym artykule przedstawiono ogólne tło charakterystyki analitycznej związanej z badaniem troponiny sercowej.

Odniesiono się w nim do następujących obszarów:

• Wprowadzenie do troponiny
• Co to jest górna granica referencyjna (URL) 99. percentyla i dlaczego jej używamy?
• Określanie 99. percentyla URL
• Dynamika troponiny i konieczność wykonywania pomiarów seryjnych
  • Wszystko o czułości i precyzji
  • Wszystko o zmianach, kiedy pobrać i zmierzyć drugą próbkę
• Wpływ wydajności testu na algorytmy wykluczenia i wykluczenia ostrego zawału mięśnia sercowego (MI)
• Podsumowanie

Wprowadzenie do troponiny

Troponina jest jednym z białek regulatorowych w tkance mięśniowej. Mięsień sercowy, czyli myocardium, zawiera specyficzny dla serca typ troponiny (cTn). W przypadku urazu mięśnia sercowego i uszkodzenia komórek, cTn jest uwalniana z mięśnia sercowego do krwi. Specyficzne przeciwciała monoklonalne przeciwko cTn umożliwiły opracowanie testów specyficznych dla cTn, które mogą mierzyć stężenie cTn we krwi. Od czasu pierwszych publikacji na temat troponiny sercowej (cTn) w latach 70. ubiegłego wieku opublikowano około 20 000 doniesień naukowych na temat tego silnego biomarkera uszkodzenia mięśnia sercowego. Z czasem testy cTn poprawiły swoją wydajność analityczną i stały się wyznaczonym biomarkerem laboratoryjnym do diagnozowania uszkodzenia mięśnia sercowego i zawału serca (MI). W końcu, im większe uszkodzenie mięśnia sercowego, tym więcej troponiny jest uwalniane do krążenia. W konsekwencji, ilościowe wyniki cTn dostarczają również wartości prognostycznej w celu wsparcia stratyfikacji ryzyka i zarządzania pacjentem.

Co to jest 99 percentyl URL i dlaczego go używamy?

Ponieważ cTn nie jest konstytutywnym białkiem krwi, poziom cTn we krwi będzie bardzo niski u zdrowych osób bez uszkodzenia mięśnia sercowego. W przeciwieństwie do wielu innych biomarkerów krwi, które mogą wykazywać nienormalnie niskie i nienormalnie wysokie poziomy, kliniczne zainteresowanie poziomami cTn dotyczy zatem tylko podwyższonych poziomów.

Pierwsze generacje testów cTn były, co nie jest zaskakujące, ledwo zdolne do zgłaszania ilościowych wyników cTn u osób NIE posiadających uszkodzenia mięśnia sercowego. W większości tych przypadków, „niższy niż poziom wykrywania” (

Do pewnego stopnia, to również wyjaśnia pochodzenie używania 99 percentyla URL jako odcięcia między normalnym i zwiększonym poziomem cTn. Kiedy zwykły 97,5 percentyl odcięcia zostałby wybrany, np. jak zastosowano dla większości biomarkerów, wiele współczesnych testów cTn walczyłoby o wygenerowanie więcej niż 2,5% mierzalnych wyników wymaganych do ustanowienia 97,5% odcięcia w oparciu o statystyki nieparametryczne .

Najważniejszym powodem używania 99 percentyla URL jest jednak obecny brak harmonizacji między, i standaryzacji, różnych testów cTn. To zabrania stosowania jednego liczbowego odcięcia we wszystkich oznaczeniach cTn jako fizjologicznego progu dla uszkodzenia mięśnia sercowego. Zamiast tego, 99 percentyl URL zapewnia obowiązkowy „stick-in-the-ground” dla każdego badania cTn i analityczny punkt odcięcia pomiędzy normalnym i podwyższonym poziomem cTn. Kliniczne znaczenie 99. percentyla URL jest zatem jasne, a ciągłe zainteresowanie ekspertów 99. percentylem URL testów cTn jest logiczną konsekwencją.

W konsekwencji, producenci testów cTn są zobowiązani do dostarczenia specyficznego dla danego testu 99. percentyla URL w IFU. Jednakże, wartość ta będzie zazwyczaj oparta na regionalnej populacji zdrowych kontroli, co może nie zapewnić optymalnej wartości dla wszystkich użytkowników na całym świecie. Czynniki takie jak wiek, płeć i pochodzenie etniczne mogą wpływać i będą wpływać na poziom cTn i znacząco wpływać na URL. Dlatego wskazana jest staranna lokalna walidacja tego opartego na IFU 99 percentyla URL. Ponadto, w przypadku przewidywanej tendencyjności populacji lokalnej, zalecane jest lokalne wyprowadzenie odcięcia 99 percentyla URL, co zostanie omówione później.

Oprócz odcięcia 99 percentyla URL, ważna jest również precyzja badania na tym poziomie, co omówimy później.

Określenie (i monitorowanie) 99 percentyla URL

Określenie (i monitorowanie) 99 percentyla URL dla konkretnego badania jest obliczane na podstawie wyników uzyskanych w zdrowej populacji kontrolnej. Zgodnie z wytycznymi, w celu kwalifikowanego określenia 99. percentyla URL dla współczesnego badania cTn, wymagana jest populacja co najmniej 300 zdrowych osób w odpowiednim przedziale wiekowym, etnicznym i płciowym. W przypadku testów o wysokiej czułości, 99 percentyl jest zależny od płci, a zatem należy przebadać co najmniej 300 zdrowych kobiet i 300 zdrowych mężczyzn. Dla współczesnych testów, z większością wyników th percentile URL jest w rzeczywistości oparty na ograniczonej liczbie mierzalnych wyników. Jako metodę ustalenia 99. percentyla URL zaleca się prostą metodę nieparametryczną, po wykluczeniu wszelkich oczywistych wartości odstających. Kiedy w oparciu o populację 300 zdrowych osób, wszystkie wyniki >LoD są uszeregowane, a trzecia najwyższa wartość w bazie danych określa następnie 99. percentyl URL .

Wiele współistniejących chorób i/lub czynników zakłócających jest znanych z tego, że zwiększają krążący poziom cTn . Kiedy niektóre z wyników używanych do określenia 99. percentyla URL są dotknięte takimi chorobami współistniejącymi, 99. percentyl URL może być łatwo dotknięty również. W związku z tym, wszyscy uczestnicy włączeni do zdrowej populacji referencyjnej muszą być poddani wstępnej selekcji w celu zmniejszenia potencjalnego wpływu takich czynników. Znaczenie takiej dokładnej selekcji wstępnej w określaniu odpowiedniego 99 percentyla URL dla oznaczeń cTn zostało wykazane w wielu badaniach. Ogólnie rzecz biorąc, zaleca się, aby wybór osób do zdrowych populacji referencyjnych obejmował co najmniej kwestionariusz zdrowotny i kilka badań laboratoryjnych w celu zapewnienia prawidłowej funkcji nerek i braku zastoinowej niewydolności serca.

Wiele badań zgłosiło alternatywne punkty odcięcia dla różnych testów cTn, odbiegające od 99. percentyla URL, jak podano przez producenta w IFU, i często związane z lepszą wydajnością diagnostyczną. Obecne najlepsze praktyki, oparte na użyciu 99 percentyla URL z analizatorami cTn w celu osiągnięcia optymalnej dokładności diagnostycznej dla uszkodzenia mięśnia sercowego, powinny zatem obejmować krytyczne monitorowanie analizatora cTn w rutynowym użyciu w odniesieniu do kalibracji i weryfikacji precyzji, szczególnie przy diagnostycznym odcięciu .

Z biegiem czasu, różne generacje analizatorów troponiny zostały opracowane z coraz większą czułością i coraz niższymi 99 percentylami. W konsekwencji, jak pokazano na rycinie 1, nowsze generacje testów cTn mogą wykrywać podwyższone poziomy cTn wcześniej, co wiąże się ze zwiększoną czułością na uszkodzenie mięśnia sercowego i szybszym wykluczeniem ACS. Jednak najnowsze generacje testów o wysokiej czułości (hs-cTn) również wywołały wiele dyskusji, a nawet kontrowersji dotyczących ich optymalnego wykorzystania w rutynowej diagnostyce klinicznej. Zwłaszcza zwiększone ryzyko nadrozpoznawalności MI oraz rosnąca złożoność związana ze stosowaniem testów hs-cTn wzbudziły pewne ogólne obawy .

Ryc. 1. Ewolucja czułości testów cTn i 99 percentyli URL.

Dynamika troponiny i potrzeba pomiarów seryjnych

Po ostrym urazie serca i krótkim okresie miejscowego niedokrwienia komórki mięśnia sercowego zaczynają obumierać (martwica) i uwalniana jest troponina sercowa. Zazwyczaj w ciągu pierwszych kilku godzin po urazie, pacjenci zaczynają odczuwać tępy ból w/na klatce piersiowej i/lub w ramionach. Oczywiście, będą oni poszukiwać pilnej pomocy medycznej i w większości przypadków zostaną przyjęci do oddziału leczenia bólu w klatce piersiowej lub na oddział ratunkowy (ED) pobliskiego szpitala. W zależności od rodzaju zawału, poziom cTn osiąga swoje maksimum pomiędzy 6 godzinami a 3 dniami, a następnie zaczyna spadać. Zwykle poziom cTn wymaga kilku tygodni, aby powrócić do poziomu wyjściowego, pod warunkiem, że w tym czasie nie dojdzie do dodatkowego uszkodzenia mięśnia sercowego.

Zgodnie z aktualną definicją MI i obowiązującymi wytycznymi klinicznymi, ostry MI rozpoznaje się w obecności ostrego uszkodzenia mięśnia sercowego, widocznego przez zwiększony i znaczący wzrost i/lub spadek poziomu troponiny sercowej (cTn), w połączeniu z klinicznymi objawami niedokrwienia mięśnia sercowego, takimi jak patologiczne zmiany w EKG.

Dodatni wynik cTn wspierający rozpoznanie ostrego MI wymaga zatem:

• Przynajmniej jednej próbki z podwyższonym poziomem cTn, np. przekraczającym 99 percentyl URL
• Znaczącej zmiany poziomu cTn, np. „delta”, pomiędzy dwoma seryjnymi pomiarami

Następne rozdziały skupią się na obu wymaganiach dla różnych kategorii testów cTn w sposób bardziej szczegółowy.

Wszystko o czułości i precyzji

Limity wykrywania testu cTn zależą od jego czułości i precyzji. Wyższa czułość i precyzja prowadzą do wcześniejszego wykrycia zwiększonego lub zmienionego stężenia cTn, a tym samym wcześniejszego wykrycia ostrego uszkodzenia mięśnia sercowego i zawału. Aktualne wytyczne zalecają stosowanie testów o całkowitym CV ≤ 10% przy 99. percentylu URL, klasyfikując takie testy jako „akceptowalne przez wytyczne” . Akceptowalne w rutynie klinicznej są również oznaczenia cTn z całkowitym CV przy 99 percentylu URL pomiędzy 10% a 20%, co czyni takie oznaczenia „klinicznie użytecznymi”, ponieważ ryzyko błędnej klasyfikacji pacjentów stosujących te oznaczenia jest niskie .

Wraz z dalszym rozwojem oznaczeń cTn, 99 percentyl URL oznaczeń staje się coraz niższy, a czułość coraz wyższa. Najnowsza generacja testów hs-cTn jest nie tylko w stanie zaoferować CV ≤ 10% przy 99 percentylu URL, ale może również mierzyć stężenia cTn powyżej poziomu wykrywalności (LoD) w ponad 50% zdrowej populacji. Co więcej, oznaczenia hs-cTn ujawniły specyficzne dla płci 99. percentyla URL, przy czym wartość dla kobiet jest zwykle niższa niż dla mężczyzn (ryc. 2).

Zrozumienie tych terminów ułatwia przejście do wysokoczułego testowania troponin sercowych. %tile = percentyl; cTn = troponina sercowa; CV = współczynnik zmienności; LoB = granica ślepa; LoD = granica wykrywalności; LoQ = granica ilościowa; Std. Dev. = odchylenie standardowe.

Ryc. 2. Various Analytic Definitions to Familiarise Clinicians (with permission from Journal of the American College of Cardiology .

Z powodu coraz wyższej czułości testów cTn wykrywane są coraz niższe poziomy uszkodzenia mięśnia sercowego. Chociaż takie niewielkie uszkodzenie może być spowodowane przez niewielkich rozmiarów zawał, to częściej etiologią stojącą za nim nie jest uszkodzenie niedokrwienne, ale raczej jedna z wielu innych przyczyn uszkodzenia mięśnia sercowego, w tym choroba przewlekła. Wysoka czułość oznaczeń hs-cTn może zatem powodować zamieszanie w diagnostyce pacjentów z bólem w klatce piersiowej, zwłaszcza gdy dodatnie wyniki oznaczeń cTn nie są potwierdzone dodatnimi wynikami EKG .

Oprócz czułości, która zależy przede wszystkim od 99. percentyla, również precyzja oznaczenia odgrywa ważną rolę w diagnostyce ostrego uszkodzenia mięśnia sercowego. Nowsze generacje testów cTn charakteryzują się zazwyczaj wyższą czułością, jak również wyższą precyzją (lub niższą niedokładnością). Jak wspomniano wcześniej, całkowita niedokładność przy 99 percentylu URL klasyfikuje test jako akceptowalny z punktu widzenia wytycznych (CV ≤ 10 %) lub nadający się do użytku klinicznego (CV > 10 % i ≤ 20 %).

Im lepsza jest precyzja, tym większe prawdopodobieństwo, że stwierdzona różnica między dwiema próbkami seryjnymi jest istotna i wskazuje na ostre uszkodzenie mięśnia sercowego.

Wszystko o zmianie, kiedy pobrać i zmierzyć drugą próbkę?

W praktyce klinicznej istotna zmiana w poziomie cTn pomiędzy dwiema próbkami seryjnymi będzie wykrywalna wcześniej w przypadku oznaczenia „akceptowanego przez wytyczne” niż w przypadku oznaczenia „nadającego się do użytku klinicznego”, a w przypadku oznaczenia hs-cTn nawet wcześniej. Innymi słowy, do wykrycia ostrego uszkodzenia mięśnia sercowego przy użyciu testu „nadającego się do użytku klinicznego” potrzeba więcej czasu pomiędzy badaniami seryjnymi w porównaniu z testem „akceptowalnym przez wytyczne”. Aby docenić tę różnicę, proszę odnieść się do Ryciny 3, gdzie zilustrowano różnicę pomiędzy dwoma klasami testów cTn w wykrywaniu znaczącej zmiany w poziomie cTn („delta”). W tym modelu założyliśmy, że 99 percentyl obu testów jest taki sam, co ilustruje niebieska przerywana linia.

Rycina 3. Ilustracja wyników diagnostycznych oznaczeń troponiny „akceptowalnych przez wytyczne” i „użytecznych klinicznie”

Do rozpoznania ostrego uszkodzenia mięśnia sercowego niezbędne jest wykazanie istotnej zmiany „delta” w poziomie cTn pomiędzy dwoma seryjnymi wynikami cTn z co najmniej jednym wynikiem powyżej 99 percentyla URL. Kiedy oba wyniki cTn z dwóch próbek seryjnych znajdują się powyżej 99 percentyla URL, wtedy taka „delta”, najlepiej wstępnie zdefiniowana, specyficzna dla testu zmiana bezwzględna, jest często większa i łatwiejsza do wykrycia. Zmiana ta wskazuje na toczącą się ostrą patologię. Jak pokazano na rycinie 3, test o niższej niedokładności będzie w stanie wykryć tak znaczącą zmianę w poziomie cTn wcześniej i wymagać krótszego odstępu czasu między seryjnymi pomiarami.

Rycina 3 ilustruje również, że obniżenie wartości odcięcia doprowadziłoby do szybszego wykluczenia zarówno dla współczesnych, jak i wysokoczułych testów, i dlaczego zaleca się, aby użytkownicy testów troponinowych określili wartość odcięcia w oparciu o ich lokalną populację, zwłaszcza gdy przewiduje się stronniczość lokalnej populacji. Na przykład, w klinikach leczących głównie subpopulację pacjentów, np. młodych, starych, pacjentów z chorobami nerek lub określoną grupę etniczną.

W oparciu o aktualną literaturę i najlepsze praktyki, odstęp czasowy 6-12 godzin pomiędzy kolejnymi pobraniami próbek do seryjnych badań cTn wydaje się zapewniać optymalną dokładność diagnostyczną dla większości obecnie stosowanych współczesnych testów cTn. Bardziej czułe testy, w tym testy o wysokiej czułości, mogą zapewnić odpowiednią wydajność diagnostyczną w ciągu 3-6 godzin, a nawet szybciej u wybranych pacjentów lub przy zastosowaniu bardzo rygorystycznych kryteriów .

Niezależnie od testu cTn stosowanego w lokalnej praktyce klinicznej, ogólnie zaleca się opracowanie standardowego protokołu seryjnego pobierania próbek w instytucjach klinicznych dla pacjentów przyjętych z podejrzeniem ACS, odpowiedniego dla ich lokalnego testu cTn . Protokół powinien zawierać progi dla istotnych zmian, wskazujących na ostre uszkodzenie mięśnia sercowego.

Wpływ wyników badania na algorytmy „rule-in” i „rule-out” dla ostrego zawału serca

Wykrywanie zwiększonych i zmieniających się poziomów cTn, w połączeniu z klinicznymi objawami niedokrwienia, będzie wspierać rozpoznanie ostrego zawału serca i skierowanie pacjenta do dalszych badań diagnostycznych i/lub postępowania inwazyjnego.

Przy użyciu współczesnego testu, uszkodzenie mięśnia sercowego zostanie zdiagnozowane przez pomiar cTn przy wejściu do ED i powtórzenie pomiaru cTn po odpowiednim odstępie czasu między próbkami wynoszącym około 6 godzin, w zależności od użytego testu.

Przy użyciu testu o wysokiej czułości, wysokie poziomy cTn przy wejściu do ED (>5 x 99 percentyl URL) i pozytywne zmiany w EKG mogą pomóc w skierowaniu pacjentów do natychmiastowego leczenia inwazyjnego. Prawidłowe stężenie cTn (th percentile URL), w połączeniu z prawidłowym EKG, przemawia za wcześniejszym wykluczeniem MI i wypisaniem takiego pacjenta. Szczególnie w przypadku późno przybywających pacjentów (ból w klatce piersiowej > 6 godzin przed przyjęciem) ujemne wyniki cTn będą przemawiać za wykluczeniem MI. Ujemne wyniki cTn u pacjentów przybywających wcześnie lub umiarkowanie dodatnie wyniki hs-cTn będą wymagały ponownego badania w ciągu 3-6 godzin. Wysoka czułość skutkuje niskim ryzykiem przeoczenia pacjentów z ostrym zawałem serca. Wysoka czułość wspiera również wczesne i bezpieczne algorytmy wykluczania, nawet jeśli mniejszy odsetek pacjentów może odnieść korzyść w porównaniu z wydajnością wykluczania oferowaną przez współczesne testy cTn.

Wadą zwiększonej czułości testów hs-cTn jest zmniejszona specyficzność i zwiększone ryzyko fałszywie pozytywnych wyników sugerujących ACS. Chociaż ryzyko pominięcia MI jest mniejsze przy użyciu testu hs-cTn, szczególnie starsi pacjenci bez ACS lub pacjenci z innymi chorobami, takimi jak choroba nerek, mogą wykazywać umiarkowanie zwiększone i/lub zmienione poziomy cTn. Ten zwiększony poziom wyników fałszywie dodatnich związanych z testowaniem hs-cTn spowoduje zwiększoną potrzebę kontynuacji diagnostyki i ryzyko niewłaściwego leczenia .

Ośrodki medyczne i personel kliniczny starają się unikać takiej nieuzasadnionej kontynuacji, zarówno z powodów logistycznych, jak i ekonomicznych. Dodatkowe koszty i opieka związane z nieuzasadnionym rozpoznaniem MI związanym z niższą swoistością badania hs-cTn jest zatem rosnącym problemem . Ponadto, wdrożenie badania hs-cTn wiąże się z kilkoma praktycznymi wymaganiami, aby zapewnić jego właściwe zastosowanie diagnostyczne i kliniczne . Pomimo tych obaw, wprowadzenie testów hs-cTn przyczyni się do dalszej poprawy wczesnej diagnostyki i bezpiecznego wykluczenia zawału mięśnia sercowego, a zatem stanowi istotny biomarker dla laboratorium klinicznego w diagnostyce pacjentów z podejrzeniem ACS.

Podsumowanie

• Podwyższone i zmieniające się poziomy cTn są kluczowe w klinicznej diagnostyce ostrego MI.
• Taki poziom skuteczności diagnostycznej mogą zapewnić testy cTn wykazujące niedokładność (CV) 20% lub lepszą przy diagnostycznym punkcie odcięcia.
• Diagnostycznym punktem odcięcia każdego testu cTn jest 99. percentyl URL określony w populacji zdrowych kontroli dla tego testu.
• Ryzyko błędu populacyjnego istnieje w populacji pacjentów badanych przez użytkownika, jak również w populacji kontrolnej używanej przez producenta do określenia punktu odcięcia testu.
• Lokalna walidacja lub wyprowadzenie 99. percentyla URL jest zalecane, zwłaszcza gdy przewiduje się błąd populacyjny.
• Niższe wartości odcięcia i mniejsza niedokładność oznaczeń cTn są zwykle związane ze wzrostem czułości oznaczenia.
• Wraz ze wzrostem czułości i precyzji oznaczeń cTn, rozpoznanie i wykluczenie ostrego zawału serca można postawić wcześniej i szybciej.