Allt du behöver veta om troponinmätningar

Introduktion

Denna artikel ger en allmän bakgrund till de analytiska egenskaper som är förknippade med troponintestning av hjärtat.

Den tar upp följande områden:

• Introduktion till troponin
• Vad är den övre referensgränsen (URL) för 99:e percentilen och varför använder vi den?
• Bestämning av den 99:e percentilen URL
• Troponins dynamik och behovet av seriemätningar
  • Allt om känslighet och precision
  • Allt om förändring, när man ska ta och mäta det andra provet
• Implikationer av testprestanda på regel in- och uteslutningsalgoritmer för akut hjärtinfarkt (MI)
• Sammanfattning

Introduktion till troponin

Troponin är ett av de reglerande proteinerna i muskelvävnad. Hjärtmuskeln, eller myokardiet, innehåller en hjärtspecifik typ av troponin (cTn). Vid myokardskador och cellskador frigörs cTn från myokardiet till blodet. Specifika monoklonala antikroppar mot cTn har gjort det möjligt att utveckla cTn-specifika tester som kan mäta koncentrationen av cTn i blodet. Sedan de första publikationerna om cardiac troponin (cTn) på 1970-talet har omkring 20 000 vetenskapliga rapporter om denna kraftfulla biomarkör för hjärtmuskelskador publicerats. Med tiden har cTn-testerna förbättrat sin analytiska prestanda och blivit den utsedda laboratoriebiomarkören för att diagnostisera hjärtmuskelskador och hjärtinfarkt (MI). Ju större myokardiell skada, desto mer troponin frisätts i cirkulationen. Följaktligen ger kvantitativa cTn-resultat också ett prognostiskt värde som stöd för riskstratifiering och patienthantering .

Vad är den 99:e percentilen URL och varför använder vi den?

Då cTn inte är ett konstitutivt blodprotein kommer blodnivåerna av cTn att vara extremt låga hos friska individer utan hjärtmuskelskada. Till skillnad från många andra blodbiomarkörer som kan uppvisa onormalt låga och onormalt höga nivåer, gäller det kliniska intresset för cTn-nivåer därför endast förhöjda nivåer.

De första generationerna av cTn-analyser kunde, föga förvånande, knappast rapportera kvantitativa cTn-resultat hos individer som INTE hade någon myokardskada. I de flesta av dessa fall var en ”lägre än detektionsnivån” (

I viss mån förklarar detta också ursprunget till att man använder den 99:e percentilen URL som gräns mellan normala och förhöjda cTn-nivåer. När den vanliga 97,5 percentilgränsen skulle ha valts, t.ex. som tillämpas för de flesta biomarkörer, skulle många samtida cTn-analyser ha haft svårt att generera mer än 2,5 % mätbara resultat som krävs för att fastställa en 97,5 %-gräns baserat på icke-parametrisk statistik .

Den viktigaste orsaken till att man använder 99-percentil-URL är dock den nuvarande bristen på harmonisering mellan, och standardisering av, de olika cTn-analyserna. Detta förhindrar tillämpningen av ett numeriskt gränsvärde för alla cTn-analyser som ett fysiologiskt tröskelvärde för hjärtmuskelskada . Istället utgör den 99:e percentilen URL en obligatorisk ”hållpunkt” för varje cTn-analys och den analytiska gränsen mellan normala och förhöjda cTn-nivåer. Den kliniska betydelsen av den 99:e percentilen är därför tydlig, och experternas ständiga intresse för cTn-analysers 99:e percentilen är en logisk följd.

Följaktligen måste tillverkarna av cTn-analyser ange sin specifika 99:e percentilen i IFU. Detta värde kommer dock vanligtvis att baseras på en regional population av friska kontroller, vilket kanske inte ger det optimala värdet för alla användare över hela världen. Faktorer som ålder, kön och etnicitet kan och kommer att påverka cTn-nivåerna och påverka URL-värdet avsevärt. En noggrann lokal validering av denna IFU-baserade URL för 99:e percentilen är därför tillrådlig . Dessutom rekommenderas en lokal härledning av den 99:e percentilen URL-gränsen, vilket kommer att diskuteras senare.

När det gäller den 99:e percentilen URL-gränsen är också analysens precision på den nivån viktig, vilket vi kommer att diskutera senare.

Bestämning (och övervakning) av den 99:e percentilen URL

Den 99:e percentilen URL-gränsen för en specifik analys beräknas från de resultat som erhållits i en hälsosam kontrollpopulation. Enligt vägledning , för kvalificerad bestämning av den 99:e percentilen URL för en modern cTn-analys krävs en population på minst 300 friska individer med en lämplig blandning av ålder, etnicitet och kön. När det gäller högkänsliga tester är den 99:e percentilen könsspecifik, och därför bör minst 300 friska kvinnor och 300 friska män testas . När det gäller moderna analyser baseras de flesta resultat på ett begränsat antal mätbara resultat. Som metod för att fastställa den 99:e percentilen URL rekommenderas en okomplicerad icke-parametrisk metod efter att ha uteslutit uppenbara avvikande värden . När man utgår från en population på 300 friska individer rangordnas alla resultat >LoD och det tredje högsta värdet i databasen bestämmer sedan den 99:e percentilen URL .

Vissa samsjukligheter och/eller confounders är kända för att öka den cirkulerande nivån av cTn . När vissa av de resultat som används för att bestämma den 99:e percentilen URL påverkas av sådana samsjukligheter kan den 99:e percentilen URL också lätt påverkas. Följaktligen måste alla försökspersoner som ingår i den friska referenspopulationen genomgå en förhandsgranskning för att minska det potentiella inflytandet av sådana faktorer. Betydelsen av ett sådant grundligt förurval för att fastställa den lämpliga 99:e percentilen URL för cTn-analyser har visats i många studier . Sammantaget rekommenderas att urvalet av individer till friska referenspopulationer åtminstone bör omfatta ett frågeformulär och flera laboratorietester för att säkerställa normal njurfunktion och avsaknad av hjärtsvikt.

Många studier har rapporterat om alternativa gränsvärden för de olika cTn-testerna, som avviker från den 99:e percentil-URL som anges av tillverkaren i IFU, och som ofta är förknippade med överlägsen diagnostisk prestanda . Nuvarande bästa praxis, som bygger på att använda den 99:e percentilen URL med cTn-analyser för att uppnå optimal diagnostisk noggrannhet för hjärtmuskelskada, bör därför innefatta kritisk övervakning av cTn-analysen i rutinanvändning med avseende på kalibrering och verifiering av precisionen, särskilt vid den diagnostiska brytpunkten .

Med tiden har olika generationer av troponinanalyser utvecklats med allt högre känslighet och allt lägre 99:e percentiler. Som framgår av figur 1 kan de nyare generationerna av cTn-analyser följaktligen upptäcka förhöjda cTn-nivåer tidigare, vilket är förknippat med ökad känslighet för hjärtmuskelskada och snabbare fastställande och uteslutande av ACS. De senaste generationerna av högkänsliga (hs-cTn) analyser har dock också orsakat en hel del diskussioner och till och med kontroverser när det gäller deras optimala användning i rutinmässig klinisk diagnostik. Särskilt den ökade risken för överdiagnostik av hjärtinfarkt och den ökande komplexiteten i samband med användningen av hs-cTn-analyser har gett upphov till vissa allmänna farhågor.

Figur 1. Utvecklingen av cTn-analysens känslighet och 99:e percentiler URL.

Troponins dynamik och behovet av seriemätningar

Efter en akut hjärtinsats och en kort period av lokal ischemi börjar myokardcellerna att dö (nekros) och hjärttroponin frisätts. Vanligtvis börjar patienterna under de första timmarna efter kränkningen känna en trubbig smärta i/på bröstet och/eller i armarna. De kommer naturligtvis att söka akut läkarvård och i de flesta fall läggas in på en bröstsmärtenhet eller akutmottagning på ett närliggande sjukhus. Beroende på typen av hjärtinfarkt når cTn-nivåerna sitt maximum mellan 6 timmar och 3 dagar och börjar sedan sjunka. Normalt krävs det flera veckor för att cTn-nivåerna ska återgå till baslinjen, förutsatt att ingen ytterligare myokardskada uppstår under denna tid.

Enligt den nuvarande definitionen av hjärtinfarkt och de nuvarande kliniska riktlinjerna diagnostiseras akut hjärtinfarkt i närvaro av akut myokardskada, som visar sig genom en ökad och signifikant ökning och/eller minskning av cTn-nivåerna (cardiac troponin) i kombination med kliniska tecken på ischemi i myokardet, t.ex. patologiska EKG-förändringar .

Ett positivt cTn-resultat som stöder diagnosen akut hjärtinfarkt kräver därför:

• Minst ett prov med förhöjt cTn, t.ex. överstigande den 99:e percentilen URL
• En signifikant förändring av cTn-nivåerna, t.ex. ”delta”, mellan två seriemätningar

De följande kapitlen kommer att fokusera på båda kraven för de olika kategorierna av cTn-analyser mer i detalj.

Allt om känslighet och precision

Detektionsgränserna för en cTn-analys beror på dess känslighet och precision. Högre känslighet och precision resulterar i tidigare upptäckt av ökade eller förändrade cTn-koncentrationer och därmed tidigare upptäckt av akut hjärtmuskelskada och hjärtinfarkt. I nuvarande riktlinjer rekommenderas användning av tester med en total CV ≤ 10 % vid den 99:e percentilen URL och sådana tester klassificeras som ”guideline acceptable” . Acceptabelt i klinisk rutin är också cTn-analyser med ett totalt CV vid den 99:e percentilen mellan 10 % och 20 %, vilket gör sådana analyser till ”kliniskt användbara” eftersom risken för felklassificering av patienter som använder dessa analyser är låg .

Med den fortsatta utvecklingen av cTn-analyser blir analysernas 99:e percentiler lägre och sensitiviteten blir högre. Den senaste generationen hs-cTn-analyser kan inte bara erbjuda en CV ≤ 10 % vid 99:e percentilen URL utan kan också mäta cTn-koncentrationer över detektionsnivån (LoD) i mer än 50 % av en frisk befolkning. Dessutom har hs-cTn-analyser avslöjat könsspecifika 99:e percentiler URL, där värdet för kvinnor vanligtvis hittas lägre än för män (figur 2).

En förståelse för dessa termer underlättar övergången till högkänslig hjärttroponintestning. %tile = percentil; cTn = cardiac troponin; CV = variationskoefficient; LoB = Limit of Blank; LoD = Limit of Detection; LoQ = Limit of Quantitation; Std. Dev. = standardavvikelse.

Figur 2. Olika analytiska definitioner för att göra kliniker bekanta (med tillstånd från Journal of the American College of Cardiology .

På grund av den allt högre känsligheten hos cTn-testerna upptäcks allt lägre nivåer av hjärtmuskelskada. Även om en sådan mindre skada kan orsakas av en liten infarkt, är den bakomliggande etiologin oftare inte ischemisk skada, utan snarare en av de många andra orsakerna till hjärtmuskelskada, inklusive kronisk sjukdom . Den höga känsligheten hos hs-cTn-analyser kan därför orsaka förvirring vid den diagnostiska bearbetningen av patienter med bröstsmärtor, särskilt när positiva cTn-resultat inte bekräftas av positiva EKG-resultat .

När känsligheten, som i första hand beror på den 99:e percentilen, spelar även precisionen hos analysen en viktig roll vid diagnostisering av akut hjärtmuskelskada. Nyare generationer av cTn-analyser har vanligtvis högre känslighet samt högre precision (eller lägre imprecision). Som tidigare nämnts klassificerar den totala oprecisionen vid 99:e percentilen URL testet som vägledande acceptabelt (CV ≤ 10 %) eller kliniskt användbart (CV > 10 % och ≤ 20 %).

Ju bättre precisionen är, desto större är sannolikheten för att en påträffad skillnad mellan två serieprover är signifikant och indikerar en akut hjärtmuskelskada.

Allt om förändring, när ska man ta och mäta det andra provet?

I klinisk praxis kommer en signifikant förändring av cTn-nivåerna mellan två serieprover att kunna upptäckas tidigare med en ”riktlinjebekräftande” analys än med en ”kliniskt användbar” analys, och med en hs-cTn-analys ännu tidigare. För att upptäcka akut hjärtmuskelskada med en ”kliniskt användbar” analys behöver man med andra ord mer tid mellan serieproverna jämfört med ett ”riktlinjebekräftat” prov. För att förstå skillnaden hänvisas till figur 3 där skillnaden mellan de två klasserna av cTn-analyser när det gäller att upptäcka en signifikant förändring i cTn-nivåerna (”delta”) illustreras. I denna modell har vi antagit att den 99:e percentilen för båda testerna är densamma, vilket illustreras av den streckade blå linjen.

Figur 3. Illustration av den diagnostiska prestandan hos troponinanalyser som är ”acceptabla enligt riktlinjer” och ”kliniskt användbara”

För att diagnostisera akut hjärtmuskelskada är det viktigt att påvisa en signifikant förändring ”delta” i nivån av cTn mellan två seriella cTn-resultat med minst ett resultat över den 99:e percentilen URL. När båda cTn-resultaten från två serieprov ligger över den 99:e percentilen, är ett sådant ”delta”, helst en fördefinierad analys-specifik absolut förändring, ofta större och lättare att upptäcka. Denna förändring tyder på en pågående akut patologi . Som framgår av figur 3 kommer ett test med lägre oprecisionsgrad att kunna upptäcka en sådan signifikant förändring i cTn-nivåerna tidigare och kräva ett kortare intervall mellan seriemätningarna.

Figur 3 illustrerar också att en sänkning av cut-off-värdet skulle leda till snabbare rule-in för både samtida och högkänsliga test, och varför det rekommenderas att användare av troponinanalyser fastställer ett cut-off-värde baserat på den lokala populationen, särskilt när man räknar med att den lokala populationen har en viss bias . Till exempel på kliniker som huvudsakligen behandlar en delpopulation av patienter, t.ex. unga, gamla, njursjuka patienter eller en viss etnisk grupp.

Baserat på aktuell litteratur och bästa praxis tycks ett tidsintervall på 6-12 timmar mellan provtagningar för seriella cTn-tester ge optimal diagnostisk noggrannhet för de flesta av de för närvarande använda samtida cTn-analyserna. Mer känsliga tester, inklusive de högkänsliga testerna, kan ge adekvat diagnostisk prestanda inom 3-6 timmar, eller till och med snabbare hos utvalda patienter eller genom att tillämpa mycket strikta kriterier .

Oavsett vilken cTn-analys som används i lokal klinisk praxis rekommenderas generellt sett att utveckla ett standardiserat protokoll för serieprovtagning på kliniska institutioner för patienter som läggs in med misstänkt ACS, lämpligt för deras lokala cTn-analys . Protokollet bör innehålla tröskelvärden för signifikanta förändringar som indikerar akut hjärtmuskelskada.

Implikationer av testprestanda på algoritmer för att fastställa och utesluta akut hjärtinfarkt

Detektering av förhöjda och förändrade cTn-nivåer, i kombination med kliniska tecken på ischemi, kommer att stödja diagnosen akut hjärtinfarkt och remittera patienten till ytterligare diagnostisk bearbetning och/eller invasiv behandling.

När man använder ett modernt assay kommer hjärtmuskelskada att diagnostiseras genom en cTn-mätning vid inträdet på akutmottagningen och genom att upprepa cTn-mätningen efter ett lämpligt provtagningsintervall på cirka 6 timmar, beroende på vilket assay som används.

När man använder ett högkänsligt assay kan höga cTn-nivåer vid inträdet på akutmottagningen (>5 x 99:e percentilen URL) och positiva EKG-förändringar bidra till att patienterna hänvisas till omedelbar invasiv behandling. Normala cTn-nivåer (th percentilen URL), i kombination med normalt EKG, stöder en tidigare uteslutning av hjärtinfarkt och utskrivning av en sådan patient. Särskilt när det gäller sent anlända patienter (bröstsmärta > 6 timmar före intagningen) kommer negativa cTn-resultat att stödja uteslutandet av hjärtinfarkt. Negativa cTn-resultat vid tidig ankomst, eller måttligt positiva hs-cTn-resultat, kommer att kräva förnyad testning efter 3-6 timmar .

Den positiva effekten av hs-cTn-testning är klart relaterad till dess höga känslighet. Hög känslighet resulterar i låg risk för att missa patienter med akut hjärtinfarkt. Hög känslighet stöder också tidiga och säkra uteslutningsalgoritmer, även om en lägre procentandel av patienterna kan gynnas jämfört med de uteslutningsresultat som erbjuds av samtida cTn-analyser .

Nedsidan av den ökade känsligheten hos hs-cTn-analyserna är den minskade specificiteten och den ökade risken för falskt positiva resultat som tyder på ACS. Även om risken för att missa MI är mindre när man använder en hs-cTn-analys, kan särskilt äldre patienter utan ACS eller patienter med andra morbiditeter, t.ex. njursjukdom, uppvisa måttligt förhöjda och/eller förändrade cTn-nivåer. Denna ökade nivå av falska positiva resultat i samband med hs-cTn-testning kommer att resultera i ett ökat behov av diagnostisk uppföljning och en risk för olämplig behandling .

Sjukvårdsinrättningar och klinisk personal försöker undvika sådan omotiverad uppföljning, av både logistiska och ekonomiska skäl. De extra kostnader och den vård som är förknippade med omotiverad diagnos av hjärtinfarkt i samband med den lägre specificiteten hos hs-cTn-testning är därför ett växande problem . Genomförandet av hs-cTn-testning är dessutom förknippat med flera praktiska krav för att säkerställa en lämplig diagnostisk och klinisk användning . Trots dessa farhågor kommer införandet av hs-cTn-analyser att ytterligare förbättra den tidiga diagnosen och den säkra uteslutningen av hjärtinfarkt och utgör därför en viktig biomarkör för det kliniska laboratoriet i det diagnostiska arbetet med patienter med misstänkt akut hjärtinfarkt.

Sammanfattning

• Förhöjda och föränderliga cTn-nivåer är avgörande för den kliniska diagnosen av akut hjärtinfarkt.
• En sådan nivå av diagnostisk prestanda kan tillhandahållas av cTn-analyser som uppvisar en oprecision (CV) på 20 % eller bättre vid den diagnostiska brytpunkten.
• Den diagnostiska brytpunkten för varje cTn-analys är den 99:e percentilen URL som bestämts i en population av friska kontroller för den analysen.
• Det finns en risk för populationsbias i den patientpopulation som testas av användaren, liksom i den kontrollpopulation som används av tillverkaren för att fastställa testets cut-off.
• Lokal validering eller härledning av den 99:e percentil-URL:n är att rekommendera, särskilt när populationsbias kan förväntas.
• Lägre cut-offs och lägre oprecision för cTn-analyser är vanligtvis förknippade med ökande känslighet hos analysen.
• Med ökande känslighet och precision hos cTn-analyser kan diagnos och uteslutning av akut hjärtinfarkt uppnås tidigare och snabbare.