Klinische Chemie

Entwicklung und Bewertung Labormedizinischer Tests

• Anwendungsgebiete: Früherkennung von Risikopatiente, Früherkennung subklinischer Erkrankungen, Diagnose akuter und chronischer Sysndrom, Risikostratifizierung, Therapieauswahl, Monitorin
• Klinische Tauglichkeit von Biomarkern:
  • Kann er gemessen werden (Präzision, Präanalytik, Assays, hochdurchsatzfähig, Kosten)
  • Bringt er Informationen (Assoziation zu Krankheit, neuheit der Information, >1 Studie + zufällige Populationen)
  • Hilft er beim management des Patienten (Überlegenheit ggü vorhandenen Tests, man kann therapeutisch Etwas machen, Verbesserung der Patienteversorgung)
• Phasen der Entwicklung von diagnostischen Biomarkern:
  • Präklinische Studie: kleine Populationen, Biomarker-Identifikation, Machbarkeits-Studien, Assay-Entwicklung
  • Klin. Charakterisierung und Assay-Validation: kleine Population, biologische Variation, Referenzbereiche
  • Klin. Assoziation (Fall-Kontroll-Studien): Mittlere Population, klinische Validation (Spezifität, Sensitivität)
    • Ideale Test kann gesunde von Kranke perfekt trennen, in Realität oft Überlappungen von Testergebnisse
    • Wahl des cut-offs: Sensitivität (Kranke werden richtig erfasst) vs Spezifität (Gesunde werden richtig erfasst)
    • Receiver Operator Characteristic (ROC)- Analyse anhand variation des Cutoffs
      • AUC = 1 (idealer Test) vs AUC = 0.5 (wertloser Test)
      • Diagnostisch relevante Tests ab 0.8
  • Klin. Assoziation (Prospektive Studie): Mittele/Grosse Porpulation, ROC-Analysen, Präd. Werte, diagnostische Effizienz
    • Pos. und Neg. Prädiktive Werte (Denke immer an 4-felder-Tafel), abhängig von Prävalenz
      • Betrachten von Vortest-Wahrscheinlichkeiten, meist mittels Scores (in Ambulanter Medizin meist tiefer)
      • Allgemein: Keine Labordiagnostik ohne klinischen Verdacht oder klinisch hergeleitete Fragestellung
    • Hoher neg. PW (hohe Sensitivität): Gut für Ausschlussdiagnostik
  • Wirksamkeit (RKS): Grosse Populationen, Outcome: Verminderung der Krankheitsbelastung
    • Patienen Zufriedenheit vs klinischer Nutzen vs Ökonomischen Nutzen
    • Allgemeiner Endpunkte (Kosten, Zeit bis Entlassung, ...)
• Hoher Zeitablauf und Misserfolg Raten in der Entwicklung von diagnostischen Biomarker (klassische Tests oft unvollständig getestet)
• Klinische und technische Innovation

Labor Diagnostik der Entzündung

• Entzündung: Standardantwort des Organismus auf eine Gewebsschädigung
• Häufigste Ursache: Infektion mit Mikroorganismen
• Aktivierung von Immunzellen, Kreislaufanpassungen, Gerinnung, Diabetogene Stoffwechsellage
  • Kann alles schief gehen -> Sepsis/Multiorganversagen
• Frühe Diagnose wichtig für Prognose
• Ziele von Entzündungsmarkern: Früherkennung, Grobklassifizierung der Entzündungsursachen, Verlaufskontrolle (kein Ersatz für Mikrobiologie)
• Lokale Entzündungsantwort und systemische Reaktion (meist erst verzögert)
  • Hauptsächlich auf Zytokine zurückzuführen (IL, TNF, TGF)
  • Lokal: Chemotaxis, IL, IFN, Adhäsionsakrivierung, Proteolyse, Kollage/Kollagenase
  • ZNS: Fieber, Schlaf, ACTH
  • Pankreas (Insulin), B-Zellen (AK), Nebenniere (Glukokortikoide), Niere (Natriurese), Osteoklasten Aktivierung
  • Leber: C-Reaktives Protein (CRP), Akut Phase Protein (α1-AT, Fibrinogen, Haptoglobin, etc)
• Diagnose von Entzündungen:
  • Körpertemperatur
    • Unklare Fieberzustände > 1W oft durch Infektionen (40%), Krebs (20%), Bindegewebserkrankungen (20%)
    • Falsch negative (lokale Entzündung, Kleinkinder, Alte, Aspirin) und falsch positive (Hirverletzung, Anstrengung)
  • Leukozyten/Differentialblutbild
    • Leukozyten/Granulozyten vorallem bei akuten bakteriellen Infektionen (oft mit Linksversch.)
    • Nur leicht vermehrt Leukozyten/Granulozyten bei Gewebsnekrosen (selten Linksversch.)
    • Monozytose bei Chronischen Entzündungen
    • Eosinophilie bei akuter allerg. Reaktion
    • Lymphozytose bei viralen Infekte
    • Ganz starke Linksverschiebung bei Leukämie
    • Falsch negative (lokale Entzündung) und falsch positive (Anstrengung)
  • Blutkörperchensenkungs-Reaktion (BSR)
    • Normalwert 1. Stunde: < 15mm (M), < 20mm (F)
    • Viele Fehlerquellen (Zitratanteil, Umgebungstemperatur)
    • Einflussfaktoren: Hämatokrit, Proteinfraktionen
    • Beschleunigt bei Entzündungen das Bildung von Ery-Aggregate
    • Unspezifisch, Aktivitätskriterium, Hinweis auf schwere Verlaufsform
    • Viele Gründe für falsch Negative/Positive
  • Akute Phase Antwort: frühe Anteil der syst. Entzündungsreaktion (vorallem Konzentrationsänderung von sekretorischen Proteinen)
    • Als erstes (6-10h): CRP, serum amyloid A, α1-ACT
      • CRP: Ca-bindendes Protein, Opsonierung, synthese durch IL-6 stimuliert, 1-10 mg/L normal, akute Entzündung bis 1000 mg/L, meist bestimmter Laborwert
        • G+ Bakterien > 100mg/L, G- Bakterien < 50mg/L, RE/AI <<< 50mg/L, auch erhöht bei Nekrosen
        • Kann falsch tief sein bei Lebererkrankungen
        • Anstieg bei: Bakterielle Infektion, nur gering bei viraler Infektion, Postoperativ (max am 3. Tag), Herzinfarkt (schwacher Marker für Prognose), RE, AI
        • Vegleich zu BSR: schnellerer Anstieg/Abfall, Spezifischer, BSR besser bei chronischen Entzündungen
    • Als zweits (24-48h): saures α1-Glykoprotein, α1-AT, Haptoglobin, Fibrinogen
    • Als Dritts (48-72h): C3, C4, Caeruloplasmin
  • Zytokine (IL-6): eher neuer Biomarker, durch Endothel-Zellen/Fibroblasten/Monozyten/T-Zellen sezerniert, untersch. Auslöser, besonders bei Säuglinge geeignet
    • B-Zell Aktivierung, Fieber, Induktion von APP
    • Geschwindigkeit: TNF > IL-1β > IL-6, CRP
    • Problem der schnellen Normalisierung, nicht geeignet in Hausarztmedizin
  • Procalcitonin (PCT): neuer Biomarker, Propeptid von Calcitonin
    • Erkennung von schweren bakteriellen, pilzbedingte, und parasitären Infektion
    • Kein Anstieg bei viralen und chronischen Entzündungen
    • Zeitlich ähnlich wie CRP
    • Risiko für Entwicklung einer Spesis: 0.1-0.5 (gering), 0.5-2.0 (möglich), 2.0-10 (hoch)
    • AB-Gabe ab 0.3 ng/ml als gute Regel

Labormedizinische Prozess

• Ablauf:
  • Präanalytik:
    • Auftrag, Probengewinnung, Transport
    • Probenannahme und Vorbereitung (Labor)
  • Analytik (Labor)
  • Postanalytik: Befund (Labor)
• Laborfehler: meist in präanalytik (70%), meist ohne Effekt auf Patient-Outcome (75%)
  • Sehr oft falsche Probenidentifikation (Beschriftung vor Probennahme!)
  • Einflussgrössen: Faktoren die in-vivo zu Veränderungen von Messgrössen führen, unabhängig vom Analysenverfahren
    • Unbeeinflussbare Grössen: Alter, Geschlechte, Erbfaktoren, Langzeit Biorhytmen, Krankheit, Gewicht
    • Beeinflussbare Grössen: Prä-/Postprandial, Alkohol, Phys. Aktivität, Stress, Zirkadiane Zyklen, Körperlage (Proteinkonzentration im Blut!)
      • Blutentnahme Morgens und Nüchtern!
  • Störgrössen: Faktoren die in-vitro zu Veränderungen von Messgrössen führen, abhängig oder unabhängig vom Analysenverfahren
    • Probenmaterial, Probenalter (Lagerung, Transport), Probenbeschaffenheit (Hämolyse, Lipämie,...), diagnostische und therapeutisch Massnahmen (Medikamente)
    • Wähle richtige Zusätze für Blutproben (EDTA, Citrat, Heparin, Fluorid, ohne Zusätze)
    • Beachte richtige Füllmenge (Konzentrationen, Verdunstung, CO2, minimal Menge)
    • Verlängerte Lagerung stört Messgrössen (meisten Elktrolyte)
    • Hämolyse: oft mechanische -> oft unbrauchbar (Zelluläre Protein im Plasma, Interferenz mit Photometrie)
      • Vermeidung: Handschuhe, Einmalgebrauchsartikel, kein Erwärmen/Gefrieren/Bestrahlung, Versand Vermeiden, korrekte Zentrifugation, kein Umgiessen, gut Mischen nach Entnahme
• Fehler:
  • Zufällige (Impräzision) vs Systematisch (Unrichtigkeit -> Kallibrieren) vs Grobe (nicht zulässig, meist menschlich)
  • Streung s = Standardabweichung,
  • Variationskoeffizient VK = s/mittelwert
  • Präzision nimmt meist mit Konzentration eines Analyten ab
  • 95% Sicherheit entspricht ungefär +/- 2s
  • Unrichtigkeit kann auch Prozentual angegeben werden
  • Qualitätskontrolle
    • Kontrol-/warngrenzen gesetzlich vorgegeben
    • Interne Qualitätskontrolle mittels Qualitätskontrol-Karten und Kontrollproben
      • Meist parallel zur Diagnostik
    • Externe Qualitätskontrolle mittels Ringversuche
      • Vierteljährlich, CH: verein für Medizinische Qualitätskontrolle
    • Hilft nicht bei Fehler der Präanalytik!
• Beurteilung
  • Plausibilitätskontrolle (Extremwerte, Konstellationen)
  • Transversal-Beurteilung (Vergleich mit Normal-/Referenzbereich, Konsensus-Grenzwerte, diagn. Cut-offs)
    • Arbeite mit Perzentile falls keine Normalverteilung
    • Achtung bei ungezieltem Testen
    • Achtung bei Referenzbereiche aus Literatur (Population?Methode?Material?) -> Verwende mitgelieferte Normbereiche
    • Cut-Off-Auswahl? -> ROC
  • Longitudinal-Beurteilung
    • Verlaufskontrolle, Einschätzen von Differenzen (D_krit = 2 * sqrt(2) * s)