POCT - Patientennahe Labordiagnostik

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Author: Peter B. Luppa | Harald Schlebusch

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Peter B. Luppa Harald Schlebusch (Hrsg.) POCT – Patientennahe Labordiagnostik

Peter B. Luppa Harald Schlebusch (Hrsg.)

POCT – Patientennahe Labordiagnostik Mit 42 Abbildungen

123

Prof. Dr. Peter B. Luppa

Prof. Dr. Harald Schlebusch

Institut für Klinische Chemie und Pathobiochemie am Klinikum rechts der Isar der TU München Ismaninger Str. 22 81675 München

Rheinische Friedrich-WilhelmsUniversität Bonn Nadistr. 14 80809 München

ISBN-13 978-3-540-79151-5 Springer Medizin Verlag Heidelberg Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über abrufbar. Dieses Werk ist urheberrechtlich geschützt. Die dadurch begründeten Rechte, insbesondere die der Übersetzung, des Nachdrucks, des Vortrags, der Entnahme von Abbildungen und Tabellen, der Funksendung, der Mikroverfilmung oder der Vervielfältigung auf anderen Wegen und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen, bleiben, auch bei nur auszugsweiser Verwertung, vorbehalten. Eine Vervielfältigung dieses Werkes oder von Teilen dieses Werkes ist auch im Einzelfall nur in den Grenzen der gesetzlichen Bestimmungen des Urheberrechtsgesetzes der Bundesrepublik Deutschland vom 9. September 1965 in der jeweils geltenden Fassung zulässig. Sie ist grundsätzlich vergütungspflichtig. Zuwiderhandlungen unterliegen den Strafbestimmungen des Urheberrechtsgesetzes. Springer Medizin Verlag springer.de © Springer Medizin Verlag Heidelberg 2008 Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutzgesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Produkthaftung: Für Angaben über Dosierungsanweisungen und Applikationsformen kann vom Verlag keine Gewähr übernommen werden. Derartige Angaben müssen vom jeweiligen Anwender im Einzelfall anhand anderer Literaturstellen auf ihre Richtigkeit überprüft werden. Planung: Ulrike Hartmann und Dr. Anna Krätz, Heidelberg Projektmanagement: Gisela Schmitt, Heidelberg Copy-Editing: Dr. med. Elke Wolf, Garbsen Layout und Umschlaggestaltung: deblik Berlin Covermotiv: © Dipcom Satz: TypoStudio Tobias Schaedla, Heidelberg SPIN: 12193332 Gedruckt auf säurefreiem Papier

2122 – 5 4 3 2 1 0

V

Vorwort Ein praxisnahes, deutschsprachiges Lehrbuch über Prinzipien und Anwendung der patientennahen Labordiagnostik zu schreiben, war das Anliegen der Autoren. Das »point of care testing« (POCT) wird inzwischen in Deutschland, Österreich und der Schweiz in praktisch allen Krankenhäusern und in vielen Praxen sowie von den Patienten selbst durchgeführt. Es handelt sich dabei zumeist um Laboruntersuchungen, die mit kleinen, anwenderfreundlichen Analysegeräten nicht in einem Zentrallabor, sondern dezentral direkt beim Patienten selbst durchgeführt werden. Vor allem die Blutgasanalytik und die Blutzuckerdiagnostik sind hier beispielhaft hervorzuheben. Für die korrekte Durchführung dieser scheinbar simplen Tests ist jedoch eine vertiefte Kenntnis der testspezifischen Besonderheiten und Einschränkungen sowie der Qualitätskontrolle erforderlich, um Fehlinterpretationen und daraus folgende inadäquate therapeutische Konsequenzen zu vermeiden. Die Richtlinien der Bundesärztekammer zur Qualitätssicherung laboratoriumsmedizinischer Untersuchungen (RiliBÄK) haben in den letzten Jahren die Anwendung von POCT in den Krankenhäusern neu definiert und den Einfluss des Zentrallabors auf die dezentral erbrachten Leistungen gestärkt. Aus diesem Grund gibt es die Arbeitsgruppe für POCT innerhalb der Deutschen Vereinten Gesellschaft für Klinische Chemie und Laboratoriumsmedizin. Ihre Mitglieder, die in diesem Buch als Autoren vertreten sind, setzen sich für den labormedizinischen Fortschritt und damit verbunden für die neuen Technologien des POCT ein. Gleichzeitig hinterfragen sie aber auch kritisch die Umsetzung der patientennahen Labordiagnostik, um so ein Optimum an diagnostischer Sicherheit für den einzelnen Patienten zu garantieren. Die Zielgruppe für das vorliegende POCT-Lehrbuch sind in erster Linie die POCT-Anwender, also Krankenhaus- und niedergelassene Ärzte, Krankenpfleger und -schwestern, Arzthelferinnen sowie Angestellte des medizinisch-technischen Bereichs. Daneben hoffen wir, auch die Krankenhausverwaltungen für diese moderne und wichtige, leider aber auch teure Diagnostik zu interessieren. Wir haben daher besonderen Wert auf die Benutzerfreundlichkeit des Buches gelegt, damit jedem Leser alle wichtigen Informationen über die analytischen und klinischen Aspekte der patientennahen Labordiagnostik geboten werden, und wünschen allen POCT-Anwendern – zum Wohle unserer Patienten – einen großen Lernerfolg.

VI

Vorwort

Wir bitten die germanistisch gebildeten Leser um Nachsicht wegen der wiederholten Benutzung von Anglizismen und Amerikanismen, die aber oft treffender als deutsche Ausdrücke einen bestimmten Sachverhalt beschreiben und daher allgemein gebräuchlich sind. Wir bitten auch um das Verständnis der weiblichen Leserschaft, dass wir bei Bezeichnungen von Personengruppen (»POCT-Koordinator«) sprachlich darauf verzichten, sowohl weibliche als auch männliche Gruppenangehörige explizit einzubeziehen. Wir wollen das modische Binnen-I vermeiden, jedoch durch den Gebrauch des generischen Maskulinums Frauen keinesfalls diskriminieren. Für die zahlreichen Anregungen und Hinweise möchten wir folgenden Personen an dieser Stelle ausdrücklich unseren Dank aussprechen: Herrn Karl-Ludwig Dronka (Fa. Siemens, Bad Nauheim), Herrn Dr. Günter Frick (Klinikum rechts der Isar, München), Frau Sabrina Hohe (Fa. Nova, Rödermark), Herrn Josef Koller (Fa. OPTI Medical Systems, Neu-Anspach), Frau Priv.-Doz. Dr. Petra Krämer (Helmholtz Zentrum München, Neuherberg), Herrn Jochen Läber (Fa. Radiometer, Willich), Frau Eva-Maria Mack (Fa. Instrumentation Laboratory, Kirchheim), Frau Dr. Patrizia Mikulcik (Fa. Siemens, Bad Nauheim), Herrn Dr. Karl-Heinz Pick (Fa. Abbott, Wiesbaden), Herrn Roman Rosenkranz (Fa. Conworx, Berlin), Frau Dr. Marianne Sorger (Universität Bonn) und Herrn Bernd Stöbel (Fa. Roche, Mannheim). München, im August 2008 Peter B. Luppa und Harald Schlebusch für die Herausgeber Ralf Junker für die Autoren

VII

Autorenverzeichnis Gässler, Norbert, Prof. Dr.

Köller, Ursula, Univ.-Prof. Dr.

Zentrum für Labordiagnostik St. Bernward-Krankenhaus Treibestr. 9 31134 Hildesheim

Institut für medizinische und chemische Labordiagnostik Krankenhaus Hietzing mit Neurologischem Zentrum Rosenhügel Wolkersbergenstraße 1 A-1130 Wien

Hafner, Gerd, Prof. Dr. ZLM-GmbH Herwarthstr. 100 45138 Essen

Hölzl, Mathias, Dr. Klinik für Anästhesiologie, Intensivmedizin und Schmerztherapie Unfallkrankenhaus Berlin Warener Straße 7 12683 Berlin

Hoffmann, Georg, Prof. Dr. Trillium GmbH Hauptstr. 12b 82284 Grafrath

Huber, Andreas R., Prof. Dr. Zentrum für Labormedizin Kantonsspital Aarau CH-5001 Aarau

Koschinsky, Theodor, Prof. Dr. Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf Heilmannstr. 25 81479 München

Luppa, Peter B., Prof. Dr. Institut für Klinische Chemie und Pathobiochemie Klinikum rechts der Isar der TU München Ismaninger Str. 22 81675 München

Meyer-Lüerßen, Dierk Verband der Diagnostica-Industrie e. V. Mainzer Landstr. 55 60329 Frankfurt/Main

Meyer-Lüerßen, Inka Rheinbergerstr. 65 10115 Berlin

Junker, Ralf, Prof. Dr. Westfälische Wilhelms-Universität Münster Abendrothsweg 31 20251 Hamburg

Peetz, Dirk, Priv.-Doz. Dr. Institut für Klinische Chemie und Laboratoriumsmedizin Langenbeckstraße 1 55131 Mainz

VIII

Autorenverzeichnis

Romann, Daniel

Stürenburg, Enno, Priv.-Doz. Dr.

Berufsgenossenschaftliches Unfallkrankenhaus Hamburg Bergedorfer Straße 10 21033 Hamburg

LADR GmbH Medizinisches Versorgungszentrum Geesthacht Lauenburger Straße 67 21502 Geesthacht

Schaffartzik, Walter, Prof. Dr. Klinik für Anästhesiologie, Intensivmedizin und Schmerztherapie Unfallkrankenhaus Berlin Warener Straße 7 12683 Berlin

Wahl, Hans Günther, Priv.-Doz. Dr. Dr. Institut für Laboratoriumsmedizin Klinikum Lüdenscheid Märkische Kliniken GmbH Paulmannshöher Str. 14 58515 Lüdenscheid

Schimke, Ingolf, Prof. Dr. Medizinische Klinik (Kardiologie) Charité – Universitätsmedizin Berlin Schumannstr. 20/21 10098 Berlin

Schlebusch, Harald, Prof. Dr. Rheinische Friedrich-WilhelmsUniversität Bonn Nadistr. 14 80809 München

Spannagl, Michael, Priv.-Doz. Dr. Klinikum der Universität München Ziemssenstr. 1 80336 München

Spitzenberger, Folker, Dr. Zentralstelle der Länder für Gesundheitsschutz bei Arzneimitteln und Medizinprodukten Sebastianstraße 189 53115 Bonn

Wilhelm, Lars LADR GmbH Medizinisches Versorgungszentrum Geesthacht Lauenburger Straße 67 21502 Geesthacht

Ziervogel, Heiko, Dr. HCx Consulting Reichenwalder Str. 25 15526 Bad Saarow

IX

Inhaltsverzeichnis Abkürzungsverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .XIX

I 1 2 3

Medizinische und wirtschaftliche Bedeutung von POCT . . . . . . . . . . . . . . . . . .3 Definitionen und Anwendungsgebiete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Gerätekategorien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Literatur zu Sektion I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

II 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Einleitung

Methodik und analytische Verfahren Allgemeine analytische Prinzipien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Prä- und Postanalytik. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 Glukosebestimmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 Klinisch-chemische Parameter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 Blutgasanalytik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 Blutgerinnungsanalytik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 Immunologische Verfahren. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 Hämatologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 Nichtinvasive (transkutane) Analytik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 Urinanalytik. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 Sonstige Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 Literatur zu Sektion II . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137

X

Inhaltsverzeichnis

III Organisation und allgemeine Aspekte von POCT im stationären und ambulanten Bereich 15 16 17 18 19 20 21

Rechtliche Aspekte von POCT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Implementierung von POCT im Krankenhaus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . POCT in der präklinischen Notfallmedizin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . POCT im niedergelassenen Bereich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . POCT und Vernetzung im Krankenhaus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Krankenhausökonomische Aspekte – Kosten von POCT . . . . . . . . . . . . . . Diagnostische Aspekte – evidenzbasierte Empfehlungen für POCT . . . . Literatur zu Sektion III . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

IV 22

24

V 25 26 27 28

Qualitätssicherung für das POCT EU-Gesetzgebung, nationale Gesetze und Verordnungen, POCT in Österreich und in der Schweiz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Qualitätssicherung und Richtlinie der Bundesärztekammer zur Qualitätssicherung laboratoriumsmedizinischer Untersuchungen (RiliBÄK) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Qualitätsmanagementsysteme (QMS) für POCT – Internationale Standardisierung und Akkreditierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . Literatur zu Sektion IV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

23

149 153 167 173 181 191 197 205

213

229 237 247

Klinische Anwendungen Glukosebestimmung und Diabetesdiagnostik mittels POCT . . . . . . . . . . . Gerinnungsdiagnostik mittels POCT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . POCT in der Diagnostik kardiovaskulärer Krankheiten . . . . . . . . . . . . . . . . . POCT in der Intensivmedizin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

253 267 281 297

XI Inhaltsverzeichnis

29 30 31 32

Drogen- und Medikamentenscreening . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . POCT in der Neonatologie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Klinische Anwendung von Urinschnelltests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Klinische Anwendungen von mikrobiologischen Schnelltests . . . . . . . . . Literatur zu Sektion V. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

VI 33

305 321 329 337 347

Zukünftige Entwicklungstendenzen Neue Analysekonzepte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 361 Literatur zu Sektion VI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 371 Stichwortverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 373

XIII

Abkürzungsverzeichnis μTAS AACC ACC ACS ACT AHA aPTT AST ASTM AWMF BE BfArM BGA BGSK BNP CE CEN CENELEC cFABP CFT CIC CK-MB CLSI CRP CT CV CVD DDG DGKL DI EA

»micro total analysis systems« American Association for Clinical Chemistry American College of Cardiology »acute coronary syndrome« »activated clotting time« American Heart Association »activated partial thromboplastin time«, aktivierte partielle Thromboplastinzeit »alternative/alternate site testing« American Society for Testing and Materials Arbeitsgemeinschaft der Wissenschaftlichen Medizinischen Fachgesellschaften Basenexzess Bundesinstitut für Arzneimittel und Medizinprodukte Blutgasanalyse, Blutgasanalytik Blutglukoseselbstkontrolle »brain natriuretic peptide« »conformité européenne« Comité Européen de Normalisation Comité Européen de Normalisation Electrotechnique »cardiac fatty acid binding protein« »clot forming time« Connectivity Industry Consortium Kreatinkinase »muscle-brain« Clinical Laboratory Standards Institute C-reaktives Protein »clotting time« »coefficient of variation« »chemical vapor deposition« Deutsche Diabetes-Gesellschaft Deutsche Vereinte Gesellschaft für Klinische Chemie und Laboratoriumsmedizin »device interface« European Cooperation of Accreditation

XIV

Abkürzungsverzeichnis

EBM EBV ECT EDMA ESC FAD FET GDH GOÄ GOD GLORIA GPBB GTS Hb HCG HIS HIV HK HL7 HRP HTLV ICT IEEE IFCC INR INSTAND ISE ISFET IVD k KBMAL KGM KHK KIS

Einheitlicher Bewertungsmaßstab; evidenzbasierte Medizin Epstein-Barr-Virus »ecarin clotting time« European Diagnostic Manufacturer Association European Society of Cardiology Flavin-Adenin-Dinukleotid »field effect transistor« Glukosedehydrogenase Gebührenordnung für Ärzte Glukoseoxidase »gold-labelled optical-read rapid immuno assay« Glykogenphosphorylase BB Gemeinsame Technische Spezifikationen Hämoglobin humanes Choriongonadotropin Hospitalinformationssystem Humanes Immundefizienz-Virus Hämatokrit »health level 7« »horseradish peroxidase« humanes T-Zell-Leukämievirus immunchromatographischer Test Institute of Electrical and Electronics Engineers International Federation of Clinical Chemistry and Laboratory Medicine »international normalised ratio« Gesellschaft zur Förderung der Qualitätssicherung in medizinischen Laboratorien e.V. ionenselektive Elektrode ionenselektiver FET (vgl. FET) In-vitro-Diagnostika Koagulationszeit Kriterien zum Betreiben eines medizinisch-analytischen Labors kontinuierliche Glukosemessung koronare Herzkrankheit Krankenhausinformationssystem

XV Abkürzungsverzeichnis

KPEM LBWI LED LFA LFD LIS MA MCF MI ML MPBetreibV MPG MRSA MTA MTAG NACB NAD NAT NCCLS NMP NSTEMI NVW ÖQUASTA ORI PCR PEI PFA POC POCT PQQ PT PVW QM QMS QUALAB

Kontrollprobeneinzelmessung »low birth weight infant« »light emitting diode« »lateral flow assay« »lateral flow device« Laborinformationssystem Maximalamplitude »maximum clot firmness« Myokardinfarkt maximale Lyse Medizinproduktebetreiberverordnung Medizinproduktegesetz methicillinresistenter Staphylococcus aureus Medizinisch technischer Assistent Gesetz über technische Assistenten in der Medizin National Academy of Clinical Biochemistry Nikotinsäureamid-Adenin-Dinukleotid Nukleinsäureamplifikationstechnik National Committee on Clinical Laboratory Standards Nuclear-Matrix-Protein »non-ST-segment elevation myocardial infarction« negativer Vorhersagewert Österreichische Gesellschaft für Qualitätssicherung und Standardisierung medizinisch-diagnostischer Untersuchungen »observation reporting interface« »polymerase chain reaction« Paul-Ehrlich-Institut Platelet function analyzer »point of care« »point of care testing« Pyrrolochinolin-Chinon »prothrombin time« positiver Vorhersagewert Qualitätsmanagement Qualitätsmanagementsystem Schweizerische Kommission für Qualitätssicherung im medizinischen Labor

XVI

Abkürzungsverzeichnis

r RfB RI RIfS RiliBÄK

Reaktionszeit Referenzinstitut für Bioanalytik der DGKL Reflexionsindex reflektometrische Interferenzspektroskopie Richtlinie der Bundesärztekammer zur Qualitätssicherung laboratoriumsmedizinischer Untersuchungen ROTEM Rotationsthrombelastometrie RPFA »rapid platelet function analysis« RSV respiratorisches Synzytialvirus SAMSHA Substance Abuse and Mental Health Service SOP »standard operating procedure« SPR Surface-Plasmon-Resonanz STEMI »ST-segment elevation myocardial infarction« TAT »turn around time« TEG Thrombelastographie TIRF totale interne Reflexionsfluoreszenzmessung TIRS totale interne Reflexionsspektroskopie TPZ (Quick-Wert) Thromboplastinzeit, Prothrombinzeit TRAP-6 »thrombin receptor activating peptide 6« TRBA Technische Regeln für Biologische Arbeitsstoffe TTAT therapeutische TAT (vgl. TAT) VDGH Verband der Diagnostica-Industrie ZL Zentrallabor ZLG Zentralstelle der Länder für Gesundheitsschutz bei Arzneimitteln und Medizinprodukten ZLS Zentralstelle der Länder für Sicherheitstechnik

I I

Einleitung

1

Medizinische und wirtschaftliche Bedeutung von POCT – 3 R. Junker, P.B. Luppa, H. Ziervogel, G. Hoffmann

2

Definitionen und Anwendungsgebiete – 15 H. Schlebusch, H. Ziervogel

3

Gerätekategorien – 21 P.B. Luppa

Literatur zu Sektion I – 27

1 Medizinische und wirtschaftliche Bedeutung von POCT R. Junker, P.B. Luppa, H. Ziervogel, G. Hoffmann

1.1

1.1

Einführung – 3

1.2

Medizinische und wirtschaftliche Aspekte der POCT-Diagnostik – 6

1.3

Marktsituation für POCT – 11

Einführung

Die Labordiagnostik direkt am Krankenbett ist eine moderne Variante der Laboratoriumsmedizin und wesentlich durch die heute mögliche Miniaturisierung der Geräte und Verfahren sowie durch die Nutzung moderner Informationstechnologien bestimmt. Die in vielen Gesundheitsmärkten gegenwärtig zu beobachtende Polarisierung der Organisationsstrukturen unterstreicht diesen Eindruck: Die Diagnostik am Krankenbett oder in unmittelbarer Nähe zum Patienten stellt eine überdurchschnittlich wachsende Handlungsoption im kontinuierlichen Wechselspiel von Diagnostik und Therapie dar [1]. Im historischen Rückblick auf die seit vielen Jahrhunderten unveränderten Prinzipien medizinischen Handelns wird jedoch eines klar: Der erfahrene Mediziner bediente sich stets der detaillierten Beobachtung und gezielten Befragung, der manuellen sowie technisch unterstützten Untersuchung des Patienten und seiner Organe. Nur dieses analytische Vorgehen versetzte ihn in die Lage, die Fragen seines Patienten zu beantworten und seine eigenen Vermutungen zu bestätigen, um dann therapeutische Maßnahmen einzulei-

4

1

Kapitel 1 · Medizinische und wirtschaftliche Bedeutung von POCT

ten, zu kontrollieren und zu optimieren. Das Bedürfnis, Diagnosen schnell, frühzeitig und möglichst am Ort des Geschehens (»point of care«, POC) zu stellen, ist so alt wie die Medizin selbst. In jeder Epoche gab es deshalb zahlreiche Tests, die einfach und robust genug waren, um direkt beim Patienten angewandt zu werden. Aber es gab ebenso gute Gründe, bestimmte Tests nicht am Ort des Geschehens durchzuführen. Das Wort »Labortest« entstand in einer Zeit, als die technische Komplexität der diagnostischen Verfahren zunahm und spezielle instrumentelle und räumliche Voraussetzungen, begleitet von laboratoriumsmedizinischem Spezialwissen, immer wichtiger wurden. Sieht man von Labortests ab, die sich aus primär lebensbedrohlichen Situationen ergeben, so erschienen Antwortzeiten von 0,5–2 h, die typischerweise von einem kleinen bis mittelgroßen Krankenhauslabor erreicht werden, für die ärztliche Entscheidungsfindung im Allgemeinen völlig ausreichend. Diese Situation hat sich heute zumindest teilweise geändert. Seit Jahren steigt die Zahl der Analysen, die direkt am Patientenbett oder in unmittelbarer räumlicher Nähe zum Patienten durchgeführt werden, kontinuierlich an. Die patientennahe Sofortdiagnostik (»point of care testing«, POCT) begann ursprünglich dort, wo in der Klinik bei lebensbedrohlichen Notfallsituationen so zeitnah wie möglich aus Laborwerten direkte therapeutische Konsequenzen abgeleitet werden mussten. Schnell wurden aber auch die Vorteile im ambulanten Bereich, z. B. bei der ärztlichen Betreuung von Patienten mit chronischen Erkrankungen wie Diabetes mellitus, erkannt und die Möglichkeiten der Patientenselbstkontrolle im »Home-care«-Bereich genutzt. Die unterschiedlichen Anwendungsbereiche des POCT sind in ⊡ Abb. 1.1 dargestellt. Blutglukose- und Blutgasbestimmungen werden heute großteils direkt am POC durchgeführt; hinzugekommen ist ein wachsendes Spektrum von klinisch-chemischen, hämatologischen und hämostaseologischen Untersuchungen. Diese Entwicklung steht einerseits in Kontrast zur wachsenden Zentralisierung der Laboratoriumsmedizin in den letzten Jahren, andererseits wird aber gerade durch die Möglichkeit, Notfallanalysen mittels einfacher Verfahren schnell und patientennah durchzuführen, die Grundlage für eine stärkere Zentralisierung der Laboranalytik geschaffen. So kann z. B. in kleineren Kliniken die Not- und Eilfalldiagnostik mittels POCT vor Ort, die Routine- und Spezialanalytik jedoch in einem größeren regionalen Krankenhauslabor oder in einer Laborarztpraxis durchgeführt werden.

5 1.1 · Einführung

Intensivstation/Operationssaal

“critical care testing”: Blutgase, Elektrolyte, Laktat

Notaufnahme

Notfallparameter: Blutgase, Elektrolyte, Glukose

Ambulanz

Überwachungsparameter: Glukose, HbA1c

1

Notarztwagen

“critical care testing”: “cardiac marker” Glukose

Arztpraxis

Überwachungsparameter: Glukose, HbA1c, Gerinnungsglobaltests

Patient zu Hause

Selbstkontrolle: Glukose, Gerinnungsglobaltests

⊡ Abb. 1.1. Anwendungshierarchie von POCT

Dass die zunehmende Verbreitung von POCT auch in Bereichen außerhalb von Krankenhaus und Arztpraxis vorteilhaft sein kann, belegen mehrere amerikanische Studien. Es konnte nachgewiesen werden, dass das Angebot von Apotheken, bei ihren Kunden mittels POCT die Cholesterinkonzentration zu bestimmen und ggf. die erforderliche medikamentöse Behandlung zur Lipidsenkung zu übernehmen, positiv aufgenommen wurde und zu einer signifikanten Verringerung der Cholesterinwerte innerhalb der untersuchten Gruppe führte [2–6]. Es ist vorstellbar, dass allein das Wissen um einen auffälligen Messwert zu einem erhöhten Gesundheitsbewusstsein der Betroffenen mit allen daraus resultierenden Konsequenzen führt, einschließlich des dann fälligen Arztbesuchs. Auswirkungen auf die gesamte Gesundheitsökonomie sind denkbar. Grundsätzlich stehen sich die patientennahe Sofortdiagnostik und die Hochdurchsatzanalytik in Zentral- und Großlaboratorien nur scheinbar entgegen [7]. POCT erscheint derzeit als ein hilfreiches, zusätzliches Instrument für die Krankenversorgung, was aber keinesfalls bedeutet, dass auf die konventionelle Laboranalytik verzichtet werden kann. Aber auch wenn die

6

1

Kapitel 1 · Medizinische und wirtschaftliche Bedeutung von POCT

klassische Laboranalytik vorerst ihre Berechtigung behält, ist auf lange Sicht zu erwarten, dass die technologische Weiterentwicklung und die Massenproduktion von POCT-Geräten und -verfahren zu deren weiterer Verbreitung im medizinischen Alltag beitragen werden. Ob schon in den nächsten Jahren einfach zu bedienende Multifunktionsgeräte in größerem Umfang Eingang in Krankenhausambulanzen und Arztpraxen finden werden, ist allerdings offen. Dies hängt insbesondere auch von der Art und der Form der Vergütung durch die Krankenversicherungen ab.

1.2

Medizinische und wirtschaftliche Aspekte der POCT-Diagnostik

Medizinische und wirtschaftliche Überlegungen sind beim Thema »POCT« eng miteinander verknüpft. Die medizinische Bedeutung von POCT in Hinblick auf die Versorgung mit Notfallanalysen in lebensbedrohlichen Situationen ist zweifellos groß und kaum infrage zu stellen. Bei der intensivmedizinischen Versorgung sind neben rein medizinischen auch organisatorische Aspekte wichtig, während für Ambulanzen und Aufnahmebereiche die organisatorischen Aspekte deutlich im Vordergrund stehen. Auch im niedergelassenen Bereich ist der Einsatz von POCT derzeit v. a. aus organisatorischen Gründen erforderlich oder wünschenswert. Allein aus den möglichen Einsatzgebieten kann jedoch keine generelle Aussage über den medizinischen oder wirtschaftlichen Nutzen abgeleitet werden. Da sich die Rahmenbedingungen von Fall zu Fall unterscheiden, variieren auch die Beurteilungskriterien für den ökonomischen Nutzen [8]. Grundsätzlich gilt aber, dass durch den Einsatz eines neuen Verfahrens bei gleichen Kosten die medizinischen Leistungen verbessert, bei gleichwertiger medizinischer Versorgung die Kosten reduziert oder – im Idealfall – bei niedrigeren Kosten medizinische Leistungen verbessert werden sollten. Dazu sind folgende Ziele anzustreben [9]: ▬ Verbessern oder Ändern von klinischen Strategien, frühzeitiges Stellen von Diagnosen, Beschleunigen von diagnostischen oder therapeutischen Prozessen; ▬ Verkürzung der Verweildauer in der Klinik, auf Intensivstationen und im Operationssaal sowie Verringerung der Zeit, die Arzt oder Pflegekräfte für den Patienten aufwenden müssen;

7 1.2 · Medizinische und wirtschaftliche Aspekte

1

▬ Verringerung von Behandlungskosten durch adäquate Strukturierung der Therapie bei optimaler Patientenüberwachung und Vermeidung von Komplikationen; ▬ Erhöhung der allgemeinen Zufriedenheit von Ärzten, Pflegekräften und Patienten. Ein Überblick über bisher durchgeführte Studien zur Frage medizinischer und/oder wirtschaftlicher Vorteile beim Einsatz von POCT findet sich bei [10] und [11].

1.2.1 Medizinische Aspekte

Analytische und diagnostische Vorteile, die sich aus der Anwendung von POCT ergeben, sind überwiegend auf die kürzere Bearbeitungszeit (»turn around time«, TAT) zurückzuführen, die Zeit also, die zwischen der Anforderung des Tests und dem Erhalt des diagnostischen Befundes vergeht. Diese Zeit verkürzt sich im Wesentlichen durch den Wegfall des Probentransports, da die Diagnostik in Patientennähe erfolgt, und der Probenbearbeitung, da meist Vollblutproben verwendet werden. Darüber hinaus entstehen durch den Wegfall des Probentransports weniger präanalytische Probleme bei instabilen Analyten. Der wichtigste Vorteil der POCT-Diagnostik, nämlich die rasche Verfügbarkeit der Messergebnisse, führt im Krankenhaus dennoch nicht zwangsläufig zu medizinischen oder ökonomischen Vorteilen [12–15]. Dies ist häufig darauf zurückzuführen, dass eine durch POCT verkürzte TAT einer nach wie vor unverändert langen therapeutischen TAT (TTAT) gegenübersteht, d. h. der Zeit von der Blutentnahme bis zur therapeutischen Konsequenz, die sich aus dem Messergebnis ergibt [16, 17]. Konkrete Untersuchungen zu der Frage, ob die vielfach der POCT-Diagnostik zugesprochenen Vorteile in der Tat zu einer Verbesserung der Krankenversorgung führen, existieren allerdings nur in begrenztem Umfang. In einer umfangreichen englischen Studie von van Heyningen et al. [15] wurde der Frage nach dem klinischen Outcome nachgegangen, je nachdem ob eine POCT-Diagnostik oder eine traditionelle Laboranalytik verwendet wurde. Untersucht wurden 1728 chirurgische und internistische Patienten der Notaufnahmestation eines Lehrkrankenhauses. Die Patienten wurden bezüglich der eingesetzten

8

1

Kapitel 1 · Medizinische und wirtschaftliche Bedeutung von POCT

Methode für die klinisch-chemische Analytik randomisiert (POCT oder Zentrallabor). Erfasst wurden verschiedene Indikatoren wie die TTAT, die Aufenthaltsdauer in der Notfallaufnahme, die Rate eingewiesener Patienten oder Mortalität und Liegedauer im Krankenhaus. Es fand sich zwar eine signifikant verkürzte TAT für die POCT-Gruppe, jedoch waren keine signifikanten Unterschiede in den Outcome-Indikatoren nachweisbar. Die Autoren kommen zu dem Schluss, dass die diagnostische TAT beim klinischen Management ihrer Notfallpatienten nicht der den medizinischen Nutzen bestimmende Faktor ist. ⓘ Hinweis Es ist daher notwendig, für das jeweilige Krankenhaus ein integratives Konzept zu entwerfen, welches unter Beteiligung des Zentrallabors die Standorte für das POCT koordiniert und zudem durch Umsetzung der vorgeschriebenen Qualitätssicherungsmaßnahmen die Qualität des Befundes sicherstellt.

Im Einzelfall muss sich dieses Konzept an der räumlichen Situation und der Ausstattung des Krankenhauses orientieren. So ist in Häusern mit modernen Rohrpost- bzw. Kassettenfördersystemen in der Regel auch ohne umfassende POCT-Versorgung eine sehr kurze analytische TAT bei Laboruntersuchungen im Zentrallabor gewährleistet. Ideal ist die Kombination mit einem »Order-entry«-Anforderungssystem, bei dem die gewünschten Laboruntersuchungen direkt vom Anforderer am PC erfasst und online an das Labor übermittelt werden. Die Ergebnisse können dann unmittelbar nach Freigabe an den Anforderer zurückgesandt werden. Für die medizinische Einsetzbarkeit von POCT ist entscheidend, dass Qualitätsstandards eingehalten werden, die in Deutschland seit Jahrzehnten für große Bereiche der konventionellen medizinischen Laboratoriumsdiagnostik wirksam sind und die durch die Richtlinie der Bundesärztekammer zur Qualitätssicherung laboratoriumsmedizinischer Untersuchungen (RiliBÄK) [18] ohne Einschränkung auch für die POCT-Diagnostik gelten ( Kap. 23). Dennoch treten bei einigen Analyten systematische Unterschiede zwischen den Ergebnissen von POCT und Zentrallabor auf, was die Vergleichbarkeit der Befunde erschwert. Ein weiteres Problem besteht darin, dass Patientendaten bei POCT-Analysen häufig unvollständig angegeben werden oder vollständig fehlen; falsche Übertragungen in die Patientenakte sind die Folge. Gleiches gilt dann auch für Abrechnungs- und Leistungsdaten der jeweiligen Station oder Ambulanz.

9 1.2 · Medizinische und wirtschaftliche Aspekte

1

Weniger deutlich stellt sich die Situation in anderen Bereichen dar. Beim niedergelassenen Arzt wird nahezu keine Notfalldiagnostik durchgeführt, sodass der Nutzen von POCT an anderen Stellen zu suchen ist. Hierzu gehören organisatorische Aspekte, z.B. eine verkürzte Wartezeit von Patienten und eine dadurch potenziell verbesserte Compliance, was zumindest einen indirekten Effekt auf die medizinische Behandlungsqualität haben kann. Aus der Notwendigkeit, Informationen und Empfehlungen zur angemessenen Verwendung der patientennahen Sofortdiagnostik zu geben, ist eine evidenzbasierte Richtlinie für POCT entstanden, die von der National Academy of Clinical Biochemistry (NACB) publiziert wurde [19]. Für häufig angewandte POCT-Methoden liegen nun umfangreiche Empfehlungen und damit sachlich begründete Entscheidungskriterien für deren Anwendung vor ( Kap. 21). Diese Leitlinien können eine nützliche Hilfe für POCT-Koordinatoren und andere Entscheidungsträger sein. Eine wesentliche Einschränkung ergab sich für die Verfasser jedoch bei der Überprüfung der einschlägigen Literatur. Es gibt augenblicklich nur wenige valide Studien, in denen die Anwendung von POCT in Hinblick auf den medizinischen Nutzen (»patient outcome«) untersucht wurde; vielen Studien fehlt eine klare klinische oder wirtschaftliche Aussage. Ein Großteil der für die POCT-Leitlinien begutachteten Literatur ist daher nicht ausreichend, um eine evidente Empfehlung für oder gegen den Einsatz von POCT auszusprechen.

1.2.2 Wirtschaftliche Aspekte

Die Notwendigkeit der Einführung oder Ausweitung der POCT-Diagnostik ist v. a. wegen der hohen direkten Kosten in jedem Einzelfall kritisch zu hinterfragen [17, 20, 21]. POCT-Reagenzien verursachen Kosten, die ein Mehrfaches der Kosten der Analytik im Zentrallabor betragen können. Pflegekräfte und Ärzte werden durch die Bedienung von POCT-Geräten zusätzlich belastet. Die Einführung von POCT-Methoden und die dadurch zunehmende Arbeitsbelastung können im Einzelfall eine Aufstockung des Stellenplans im Bereich der Pflegekräfte erforderlich machen, ohne dass im Zentrallabor Arbeitsplätze eingespart werden können. Auch die Qualitätssicherung verursacht zusätzliche Kosten. Es ist mehrfach belegt worden, dass eine mit der Gesamtorganisation eines Krankenhauses unzureichend abgestimmte Einführung von POCT-Verfahren zu deutlichen Kostensteige-

10

1

Kapitel 1 · Medizinische und wirtschaftliche Bedeutung von POCT

rungen führen kann, nicht zuletzt dann, wenn POCT-Ergebnisse im Zentrallabor nachträglich kontrolliert werden (»Paralleldiagnostik«) [22]. Um eine klare Aussage bezüglich der wirtschaftlichen Auswirkungen von POCT treffen zu können, muss zunächst die Fragestellung klar definiert werden. Sollen z. B. nur die Kosten pro Analyse betrachtet werden oder die generelle Kosteneffizienz? Wie ist der medizinische Nutzen zu messen; ist beispielsweise die Verweildauer ein ausreichendes Kriterium? Je nachdem, auf welcher Ebene Kosten kalkuliert werden (z. B. Analytik, Patient, Krankenhaus, Gesundheitswesen), können sehr unterschiedliche Ergebnisse resultieren. Für Krankenhäuser, aber auch für andere medizinische Bereiche gilt, dass eine Verringerung von Liegezeiten z. B. durch verbesserte organisatorische Abläufe oder eine verbesserte medizinische Versorgung zu einem Abbau überschüssiger Bettenkapazität oder zu einer höheren Zahl pro Zeiteinheit behandelter Patienten führt, was der wirtschaftlichen Situation der Klinik zugute kommt. So erklärt es sich, dass Kosten auf der Ebene »Station« kurzfristig ansteigen, dass auf der Ebene »Krankenhaus« oder »Gesundheitswesen« durch eine verbesserte Krankenversorgung jedoch langfristig Einsparungen möglich sind. Bislang wurden nur wenige konkrete Daten zu wirtschaftlichen Fragestellungen publiziert. In einigen sehr speziellen Untersuchungen konnte aber der Nutzen von POCT unter medizinisch-ökonomischen Gesichtspunkten nachgewiesen werden, beispielsweise beim Einsatz von HIV-Schnelltests zum Screening von Schwangeren unmittelbar vor der Geburt oder für die CRP-Bestimmung in der ärztlichen Praxis, um unnötige Antibiotikagaben bei Erkrankungen der unteren Atemwege zu vermeiden [23]. In anderen Bereichen wie Arztpraxen oder Apotheken sind die potenziellen wirtschaftlichen Auswirkungen von POCT noch schwieriger einzuschätzen, da es meist um die Verlaufskontrolle bei chronischen Erkrankungen geht und Auswirkungen erst Jahre später erkennbar werden, dann aber möglicherweise nicht mehr eindeutig dem auslösenden Moment zuzuordnen sind. Es ist aber vorstellbar, dass der Einsatz von POCT in der Arztpraxis medizinisch sinnvoll ist. Dennoch unterbleibt er in Deutschland häufig aufgrund unzureichender Vergütung durch die Krankenversicherungen. Ein wichtiger Aspekt für den wirtschaftlichen Einsatz von POCT im Krankenhaus ist die vollständige Erfassung aller durchgeführten POCTMessungen, um die Leistungen abrechnen zu können. Dies kann jedoch nur dann gelingen, wenn alle Geräte über einen zentralen Server vernetzt und zwingend Patientenidentifizierungsnummern eingegeben werden.

11 1.3 · Marktsituation für POCT

1

ⓘ Hinweis Die heute in vielen Kliniken übliche Praxis, die Patientenstammdaten bei POCT-Messungen unberücksichtigt zu lassen, sollte auch aus wirtschaftlichen Erwägungen unbedingt verlassen werden.

1.3

Marktsituation für POCT

POCT-Systeme sind ein wichtiges Segment des Marktes für In-vitro-Diagnostika (IVD), der weltweit etwa 25 Mrd. Euro pro Jahr umsetzt. Davon entfallen nach Schätzungen von Industrieverbänden wie der European Diagnostic Manufacturer Association (EDMA; www.edma-ivd.be) oder dem deutschen Verband der Diagnostica-Industrie e. V. (VDGH; www.vdgh.de) auf Europa rund 10 und auf Deutschland 2 Mrd. Euro. Der POCT-Anteil am IVD-Markt wuchs in den führenden europäischen Ländern Deutschland, Italien und Großbritannien in den vergangenen 10 Jahren sehr rasch und hat mittlerweile mit 0,76 Mrd. Euro in Deutschland einen Anteil von mehr als einem Drittel erreicht. Den größten Teil davon nehmen mit etwa einer halben Milliarde Euro die Blutglukosestreifen und -geräte für die Selbsttestung von Diabetikern ein. POCT-Tests für Glukose im Krankenhaus machen nur rund 1 % des Gesamtumsatzes aus.

1.3.1 Probleme der Marktschätzung

Während die Umsatzzahlen für etablierte POCT-Parameter wie Blutglukose oder Blutgase relativ gut dokumentiert sind, muss man bei allen Schätzungen des Gesamtmarkts mit erheblichen Unschärfen rechnen, da die Produktpalette stark diversifiziert, nicht exakt definiert und auch nicht komplett erfasst ist. Dies gilt z. B. für physikalische Verfahren wie die transkutane Sauerstoffmessung, IT-Produkte zur Verwaltung und Vernetzung von POCT-Geräten oder innovative »Lab-on-a-chip«-Lösungen, die in nahezu alle POCT-Bereiche bis hin zur Molekulardiagnostik vordringen (www.lab-on-a-chip.com). Eine weitere Unsicherheit liegt in der korrekten Zuordnung von Bestimmungen wie Blutgasanalysen (inklusive Elektrolyt- und Metabolitbestimmungen), die im Krankenhaus teils im Zentrallabor, zunehmend aber auch am POC durchgeführt werden und vom VDGH bisher jedoch nur dem Laborbereich zugeordnet wurden.

12

1

Kapitel 1 · Medizinische und wirtschaftliche Bedeutung von POCT

Bei einer weiten Auslegung des Begriffs »POCT« dürfte das Marktvolumen in Deutschland also bereits näher an der Milliardengrenze liegen als die offiziellen Zahlen zeigen. Trotz aller Erfassungs- und Zuordnungsprobleme unterstreicht dies die Bedeutung des POCT-Segments für den heutigen Diagnostikmarkt: Mindestens jeder dritte IVD-Euro wird bereits am Patientenbett oder in der Apotheke erwirtschaftet, und auch in nichtmedizinischen Einrichtungen fassen Schnelltests inzwischen Fuß ( Kap. 2).

1.3.2 Derzeit verfügbare POCT-Systeme

Bislang existiert keine verbindliche Einteilung der POCT-Systeme. Sie kann nach unterschiedlichen Kriterien wie Technologie, Anwendungsgebiet oder Einsatzort erfolgen [24]. Sinnvoll ist zunächst eine Differenzierung nach den beiden großen Bereichen der Selbsttestung durch den Patienten (»home testing«) und der POCT-Diagnostik im Krankenhaus, die großteils vom medizinischen Personal durchgeführt wird. Das Testmenü der ersten Kategorie beschränkt sich weitgehend auf Glukose und Gerinnungsglobaltests für die Überwachung von Diabetikern bzw. antikoagulierten Patienten. In der zweiten Kategorie scheint die Menübreite dagegen fast grenzenlos zu sein: Es gibt inzwischen kaum einen Labortest, den man nicht wenigstens prinzipiell auch am POC verfügbar machen könnte. Auf Intensivstationen werden POCTGeräte zum Teil in die größeren Überwachungseinheiten integriert, um Laborwerte wie Blutgase und Elektrolyte zusammen mit Vitalparametern wie EKG und zentralem Venendruck verfügbar zu machen. Die meisten POCTSysteme werden allerdings derzeit noch als separate Tischgeräte (»benchtop analyzer«) betrieben und nur datentechnisch über Patientendatenmanagementsysteme vernetzt. Die POCT-Bereiche des Krankenhauses untergliedert man weiter nach typischen Einsatzorten wie Operationssaal und Aufwachraum, Intensivstation, Notaufnahme, Spezialambulanzen etc. Eine Grenzform stellen Akutlaboratorien für Krankenhäuser ohne eigenes Zentrallabor dar. Sie sind nicht unbedingt POCT-Bereiche im klassischen Sinne, fallen jedoch unter eine erweiterte Definition der »patientennahen Sofortdiagnostik, die außerhalb des Zentrallabors durchgeführt wird« [25]. Für jeden dieser Bereiche stehen unterschiedliche Testprofile, Geräte und IT-Lösungen zur Verfügung.

13 1.3 · Marktsituation für POCT

1

Nach der Zahl der Bestimmungen führen die Blutglukosegeräte, gefolgt von Blutgas- und Elektrolytanalytik, Hämostaseologie, Hämatologie, Bestimmungen von Metaboliten und Enzymen, Medikamenten und Drogen sowie zahlreichen Spezialtests, z. B. für die Allergie- oder Erregerdiagnostik. Aus technischer Sicht ist hier eine Einteilung nach Ein- und Mehrkanalmessungen sinnvoll. Erstere sind neben Krankenhaus und Patientenselbsttestung auch in Arztpraxen und Apotheken im Einsatz. Einzeltestsysteme ohne Ablesegerät sind z. B. Urinteststreifen, Testkärtchen für Blut im Stuhl oder Schwangerschaftstests. Die Mehrkanalgeräte bieten Testprofile für klinische oder organisatorische Problemstellungen, z. B. Herz-Kreislauf-Marker – Troponin, CK-MB, (NT-pro-)BNP, Myoglobin, D-Dimer – bzw. Intensivüberwachung (Hämoglobin, Hämatokrit, Blutgase, Elektrolyte). Sie reichen von 2-KanalGeräten für Gerinnungsglobaltests bis zu miniaturisierten Mehrkanalgeräten mit bis zu 25 Parametern, d. h. sie stehen für einen durchaus respektablen Ausschnitt aus dem Spektrum des klassischen Zentrallabors ( Kap. 3 und 7). Zukunftsentwicklungen mit weit mehr POCT-Tests pro Analyse sind dank Chip- und Mikrofluidiktechnologien durchaus vorstellbar, haben derzeit jedoch noch keinen Markt.

1.3.3 Künftige Entwicklung des Marktes

Günstige Angebote aus Indien und China schmälern derzeit die Erlöse westlicher Anbieter und verschieben den Schwerpunkt der Produktion teilweise nach Asien. Dennoch lassen sich durch komfortablere Produkte und Zusatzmerkmale wie Datenmanagement, kontraststarke Digital-Displays mit Spritzschutz, Testresultatausgabe in Textform und Sprache und Ähnliches entstehende Verluste kompensieren. Neue Marker und die fortschreitende Zentralisierung im klassischen Labormarkt dürften die Attraktivität der POCT-Systeme auch in Zukunft weiter steigern, sodass in zahlreichen Segmenten weiterhin mit Wachstumsraten um 10 % pro Jahr zu rechnen ist. Vor allem Schnelltests für Herz-Kreislauf- und Infektionskrankheiten sowie Ovulations- und Schwangerschaftsnachweise haben nach Ansicht des Marktforschungsunternehmens Frost & Sullivan (www.frost.com) großes Zukunftspotenzial. Vorhersagen, wonach POCT die klassische Labordiagnostik bald überholen oder gar überflüssig machen würde, sind allerdings voreilig. Der stürmische Aufschwung der 1990er Jahre mit 2-stelligen Wachstumsraten

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1

Kapitel 1 · Medizinische und wirtschaftliche Bedeutung von POCT

scheint sich vorerst zu beruhigen: Im Jahre 2007 konnte der deutsche POCTMarkt nur noch um 1 % zulegen. Die klassische Labordiagnostik hingegen, die jahrelang das Sorgenkind der Branche war, brachte es im selben Jahr auf ein Wachstum von knapp 3 %. So bleiben POCT und Zentrallabor auf absehbare Zeit einander ergänzende Säulen der Labordiagnostik mit unterschiedlichen Schwerpunkten in der Patientenversorgung: POCT wird bei der flexiblen Sofortdiagnostik in kritischen Bereichen (»critical care«) und dezentral gelegenen Einrichtungen weiterhin Marktanteile gewinnen, das Zentrallabor bleibt vorläufig dominierend bei der Abarbeitung von großen Analyseserien und aufwendigen Spezialtests. Bestimmend für die langfristige Entwicklung werden folgende Kriterien sein: ▬ Geschwindigkeit pro Einzeltest und in der Serie, ▬ Kosten und Personalbindung, ▬ organisatorischer und medizinischer Nutzen. Die langfristige Entwicklung wird auch vom Einsatz neuer diagnostischer Technologien wie z. B. der kontinuierlichen (»inline«) Messung von Metaboliten beeinflusst. So hat sich die kontinuierliche Glukosemessung im Subkutangewebe aus den klinischen Studien heraus zu einer wertvollen diagnostischen Ergänzung bei Typ-1-Diabetikern entwickelt ( Kap. 25). Diese Analysesysteme sind unschwer als POCT anzusprechen und könnten v. a. im Intensivbereich zukünftig größere Bedeutung erlangen. Zukünftige Entwicklungstendenzen des POCT und der Laboratoriumsmedizin insgesamt werden unter dem Schlagwort »Die 4. Generation der Laborsysteme« in Kap. 33 skizziert.

2 Definitionen und Anwendungsgebiete H. Schlebusch, H. Ziervogel

Unter »patientennaher Labordiagnostik« wird im allgemeinen Sprachgebrauch die Anwendung laboratoriumsmedizinischer Verfahren verstanden, die direkt am Patientenbett oder in unmittelbarer Nähe zum Patienten zur Anwendung kommen. Eine einheitliche, allgemein akzeptierte Definition existiert bislang nicht. Vielmehr sind unterschiedliche Begriffe in Gebrauch, die manchmal – aber nicht immer – auf eine unterschiedliche Definition hinweisen. Neben den deutschen Bezeichnungen »patientennahe Labordiagnostik« und »patientennahe Sofortdiagnostik« hat sich international der Begriff »point of care Testing« (POCT) weitgehend durchgesetzt. Darüber hinaus werden besonders im englischen Sprachgebrauch deskriptive Bezeichnungen wie »bedside testing«, »near patient testing« oder »decentralized testing« verwendet. Auch das »patient self management« wird dem POCT zugerechnet. In der Literatur finden sich zahlreiche Definitionen bzw. Beschreibungen des POCT-Prozesses, häufig zusammen mit der Evaluierung von technischen Lösungen oder Prozessabläufen [9, 26–28]. Die wichtigsten Charakteristika des POCT sind im Folgenden zusammengefasst. Dabei wird man in Ausnahmefällen auch dann von einem »Point-of-care«-Test sprechen, wenn nicht alle der in der nachfolgenden

16

2

Kapitel 2 · Definitionen und Anwendungsgebiete

Übersicht aufgeführten Kriterien erfüllt sind (z. B. keine Probenvorbereitung oder keine Pipettierschritte), der typische Charakter eines solchen Tests (besonders hinsichtlich der Punkte 1, 8 und 9) jedoch gewahrt ist [29].

Typische Merkmale des POCT 1. Durchführung von Laboruntersuchungen in unmittelbarer Nähe zum Patienten 2. Durchführung von Laboruntersuchungen außerhalb eines Zentral- oder Satellitenlaboratoriums 3. Keine Probenvorbereitung, d. h. meist Vollblut als Untersuchungsmaterial 4. Keine Pipettierschritte 5. »Ready-to-use«-Reagenzien, z. B. als Kassetten oder »unit-use devices« 6. Spezielle Messgeräte, die nur für die Einzelprobenmessung vorgesehen sind oder nur für die Einzelprobenmessung eingesetzt werden 7. Keine eingehende medizinisch-technische Qualifikation für die Bedienung der Messgeräte notwendig 8. Rasche Verfügbarkeit der Ergebnisse 9. Unmittelbare Ableitung einer Diagnose bzw. von therapeutischen Konsequenzen aus den Ergebnissen

War das POCT zunächst fast ausschliesslich auf Blutglukosebestimmungen und die Messung von Vitalparametern mittels Blutgasanalysatoren in Operationssälen und auf Intensivstationen beschränkt, so hat sich das Spektrum der Anwendungsgebiete und der möglichen Untersuchungen in den letzten Jahren kontinuierlich ausgeweitet. Die Gründe dafür sind vielfältig. Es lässt sich voraussehen, dass bereits vorhandene Analyseprinzipien und -geräte weiterentwickelt und vereinfacht sowie neue Verfahren (Stichwort »labon-the-chip«) dazukommen werden. Die Palette der messbaren Parameter wird sich ausweiten, und die Anwendung des POCT wird nicht nur in der Heilkunde zunehmen. ⊡ Tabelle 2.1 gibt eine Übersicht über das jetzt schon umfangreiche Anwendungsspektrum des POCT; sie konzentriert sich auf Anwendungen in der Heilkunde. Darüber hinaus gibt es vielfältige Anwendungen außerhalb der klinischen Medizin, z. B. in der Veterinärmedizin, aber auch in der Apotheke,

17 Kapitel 2 · Definitionen und Anwendungsgebiete

2

⊡ Tab. 2.1. Einsatzbereiche des POCT in der Heilkunde Im Krankenhaus

Außerhalb des Krankenhauses

        

 Beim Notarzteinsatz (auch im Rahmen des Katastrophenschutzes oder im militärischen Bereich)  Beim niedergelassenen Arzt (Praxis, Hausbesuche)  Bei medizinischen Diensten  In der Sportmedizin  In der ambulanten Pflege  Bei der Patientenselbstkontrolle (Blutglukose, Gerinnung)

Intensivstation Operationssaal/Aufwachraum Kreißsaal/Neugeborenenstation Lungenfunktionsuntersuchungen Invasive Radiologie Notaufnahme Spezialambulanzen Stationen mit Diabetikerbetreuung Generell außerhalb der regulären Dienstzeit des Zentrallabors  Krankenhäuser ohne eigenes Labor

beim Heilpraktiker, beim Leistungssport, im Fitnessstudio oder auch in der Industrie. Gegenwärtig sind mehr als 100 POCT-Analyte beschrieben, und die Entwicklung neuer Tests geht kontinuierlich weiter [30]. ⊡ Tabelle 2.2 beschränkt sich – unter Verzicht auf Exoten – auf klinisch wichtige Analyte bzw. Parameter, für die i. A. bereits mehrere technische Lösungen für die Durchführung am POC auf dem Markt sind. Die für den Anwender zur Verfügung stehenden Informationen zu den einzelnen Tests sind qualitativ äußerst unterschiedlich, und zum Teil werden Tests, die sich noch in der Entwicklung befinden oder nur als Labormuster existieren, bereits als fertige Tests angepriesen. Jedoch auch für etablierte Tests sind die Herstellerinformationen oft nicht vollständig, und es fehlen teilweise valide Daten zur analytischen Qualität (Präzision, Richtigkeit, Sensitivität, Spezifität), zur Vergleichbarkeit der Ergebnisse mit Standardlabormethoden sowie zur Praktikabilität. Dies gilt in noch stärkerem Maße für Informationen zur diagnostischen Sensitivität und Spezifität. In diesen Fällen sind vor der Einführung eines Tests eine Literaturrecherche, eine eigene Evaluation und/oder eine Diskussion mit erfahrenen Fachleuten unumgänglich. Auch evidenzbasierte Empfehlungen für die Verwendung eines bestimmten Analyten können ggf. weiterhelfen; sie finden sich bei [19] und in Kap. 21. Es lässt sich i. A. nur schwer entscheiden, ob ein Test generell sinnvoll oder unnötig ist. Dies ist nur unter Berücksichtigung aller

18

Kapitel 2 · Definitionen und Anwendungsgebiete

⊡ Tab. 2.2. Klinisch wichtige Parameter, die mittels POCT bestimmt werden können

2

(Klinisches) Einsatzgebiet

Kenngrößen/Parameter

Säure-Basen-Haushalt, Blutgase

pH, pCO2, pO2 (Messungen oft in Kombination mit Elektrolyten, Metaboliten und CO-Oxymetrie)

Elektrolyte

Na+, K+, Cl–, ionisiertes Ca2+, ionisiertes Mg2+

Metabolite

Cholesterin, HDL-Cholesterin, Triglyzeride, Kreatinin, Harnstoff, Harnsäure, Bilirubin, Laktat, Ammoniak

Enzyme

Amylase, alkalische Phosphatase, CK, AST, ALT, γ-GT

Hämostaseologie

Aktivierte Vollblutgerinnungszeit (ACT), partielle Thromboplastinzeit (PTT, aPTT), Thromboplastinzeit (Quick-Test, INR), D-Dimer, Thrombozytenfunktionstests, Blutungszeit

Hämatologie

Hämoglobin, Hämatokrit, Erythrozyten, Leukozyten, Thrombozyten

Hämoglobinfraktionen

CO-Oxymetrie

Kardiale Marker

Troponin T, Troponin I, Myoglobin, CK-MB, natriuretische Peptide (BNP/NT-pro-BNP)

Diabetes mellitus

Glukose, HbA1c, minimal-invasive kontinuierliche Glukosemessung, Ketone

Akute-Phase-Proteine

CRP

Allergiediagnostik

Allergenspezifisches IgE

Medikamentenspiegel und Drogenscreening

Medikamente, Alkohol, Amphetamine, Barbiturate, Benzodiazepine, Cannabinoide, Kokain, Methadon, Opiate

Infektiologie

HIV, infektiöse Mononukleose, Chlamydia trachomatis, Trichomonas vaginalis, Plasmodium falciparum, Plasmodium vivax, Influenza A, Influenza B, Steptokokken A und B

Fertilität

HCG, LH und FSH im Urin, Spermienzahl im Ejakulat

Urindiagnostik

Teststreifen (pH, Protein, Glukose, Ketone, Bilirubin, Urobilinogen, Nitrit, Leukozyten, Blut, spezifisches Gewicht), Mikroalbumin, Bakterien

▼

19 Kapitel 2 · Definitionen und Anwendungsgebiete

2

⊡ Tab. 2.2. Fortsetzung (Klinisches) Einsatzgebiet

Kenngrößen/Parameter

Stuhldiagnostik

Okkultes Blut im Stuhl

Nichtinvasive Messungen

Transkutane pCO2- und pO2-Messungen, neonatales Bilirubin

Patientenselbstmessung

Blutglukose, Uringlukose, Thromboplastinzeit (INR)

γ-GT γ-Glutamyltranspeptidase; ACT »activated clotting time«; ALT Alaninaminotransferase; aPTT aktivierte partielle Thromboplastinzeit; AST Aspartataminotransferase; BNP brain natriuretic peptide; CK Kreatinkinase; CK-MB Kreatinkinase »muscle-brain«; CRP C-reaktives Protein; FSH follikelstimulierendes Hormon; HCG humanes Choriongonadotropin; INR »international normalised ratio«; LH luteinisierendes Hormon; pCO2 Kohlendioxidpartialdruck; pO2 Sauerstoffpartialdruck; PTT partielle Thromboplastinzeit

medizinischen, räumlichen, technischen, wirtschaftlichen und personellen Rahmenbedingungen möglich, die für den Anwender in seiner speziellen Situation relevant sind. Dazu sollte in einer Gesundheitseinrichtung eine POCT-Kommission etabliert sein, die sämtliche Entscheidungen hinsichtlich Auswahl, Prüfung und Beurteilung infrage kommender Tests trifft ( Kap. 16 und 24).

3 Gerätekategorien P.B. Luppa

3.1

»Unit-use«-Systeme – 22

3.2

Benchtop-Instrumente – 24

Auf dem IVD-Markt (IVD: In-vitro-Diagnostika) finden sich die unterschiedlichsten Geräte, von den kompakten »handhelds« bis zu den Tischgeräten, die komplizierte Analysensysteme für Küvettentests oder trägergebundene Verfahren darstellen. Das Methodenspektrum reicht von einfachen Teststreifen bis hin zu komplexen immunchemischen Analysen [31]. Die POCT-Geräte sind in der Regel nahezu vollständig automatisiert und erfordern von der Probenvorbereitung bis zum Testergebnis nur einfachste Handgriffe des Benutzers. In den letzten Jahren haben sich folgende Instrumentenkonzepte durchgesetzt: ▬ Handgeräte, z. B. Glukosemessgeräte (entspricht einem »Unit-use«-System; s. unten), ▬ andere »Unit-use«- oder »Multi-use«-Kassettensysteme (z. B. i-STAT für Blutgasanalysen oder Hemochron Jr. Signature+ für Gerinnungsanalysen), ▬ stationäre Tischgeräte, z. B. Blutgas-Elektrolyt-Substrat-Analysatoren, ▬ »Lab-on-a-chip«-Systeme. Im Folgenden werden die einzelnen Instrumentenkonzepte vorgestellt. Einzig die »Lab-on-a-chip«-Systeme sollen an dieser Stelle nicht weiter bespro-

22

3

Kapitel 3 · Gerätekategorien

chen werden, da die Entwicklung derartiger Chips zurzeit zwar sprunghaft voranschreitet, die Anwendungen in der Medizin (z. B. für den Nachweis diverser Krankheitserreger mittels Polymerasekettenreaktion) jedoch noch nicht ausreichend evaluiert sind ( Kap. 14). Die POCT-Analytik ist – verglichen mit der Analytik im Zentrallabor – prinzipiell mit erheblich höheren Kosten verbunden. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die speziell vorkonfektionierten Reagenzien sehr kostenintensiv sind. Zudem sind die Vorhaltungskosten (Kapitalbindung durch Beschaffung und Wartung vieler Analysesysteme, Reagenzienbevorratung etc.) hoch. Weiterhin spielen für das Krankenhaus als übergeordnete wirtschaftliche Einheit mögliche Einsparungen durch die Verlagerung von Analytik vom Zentrallabor zu den dezentralen POCT-Plätzen kaum eine Rolle, da dieser Transfer zumeist keine Aufgabe des entsprechenden Arbeitsplatzes im Zentrallabor zulässt.

3.1

»Unit-use«-Systeme

»Unit-use«-POCT-Geräte haben i. A. folgende Charakteristika: ▬ Für jede Messung werden einzeln verpackte Reagenzien/Strips benutzt. »Unit-use«-Reagenzien sind also Reagenzien, die für Einzelbestimmungen portioniert und mit einer Untersuchung verbraucht sind. ▬ Sie benutzen zur Testung unprozessiertes Vollblut, wobei das Testmenü sehr unterschiedlich ist und von den verwendeten Sensoren abhängt. ▬ Charakteristisch ist, dass die Sensoren in den Test-Strip und nicht in das Gerät eingearbeitet sind. Häufig werden dabei trockenchemische Verfahren benutzt, z. B. glukoseumsetzende Enzyme, die auf Reagenzienstrips immobilisiert sind. Bei diesen Geräten wird eine Kalibrierung zumeist durch elektronische oder physikalische Standards ersetzt. ▬ Komplexere Kassettengeräte verfügen dagegen über automatische Kalibrierungsprogramme, die in festgelegten Zeitabständen ablaufen. ▬ Es gibt Geräte, die nur für eine einzige Kenngröße ausgelegt sind (z.B. Bayer Ascensia für Glukose, Roche Coaguchek für INR). Häufig können jedoch Gerätesysteme über den Einsatz unterschiedlicher Strips verschiedene Kenngrößen messen (z.B. Nova StatStrip für Glukose und Kreatinin, Biosite Triage für verschiedene Parametergruppen).

23 3.1 · »Unit-use«-Systeme

3

Obwohl die Blutglukosebestimmung nach wie vor die häufigste Anwendung von »Unit-use«-Geräten ist, sind gerade in den letzten Jahren eine Reihe verschiedenster Systeme z. B. für Gerinnungsanalysen, Herzinfarktmarker, HbA1c und Blutgase entwickelt wurden. Dieser Trend wird sich in den nächsten Jahren sicher noch verstärken. Die angewandten Technologien für »Unit-use«-Geräte reichen von elektrochemischen Methoden (Blutglukosegeräte) über Immunosensoren

Kartuschenetikett

Probeneinlass, Dichtung mit Vertiefung

Flüssigkeitskanal

Kartuschenabdeckung

Probeneinlass mit Vertiefung

Abdichtungsband

Biosensor-Chips

Kalibrierbeutel

Punktierstelle Kartuschenboden Luftblase

⊡ Abb. 3.1. Aufbau der Einmalkartusche des i-STAT. Mit freundlicher Genehmigung der Abbott GmbH & Co. KG, Wiesbaden

24

3

Kapitel 3 · Gerätekategorien

(DCA von Siemens) bis zu Dünnfilmsensoren (i-STAT von Abbott). Das letztere Gerät ist ein gutes Beispiel für die Anwendung von Chip-basierten Mikrofabrikationstechnologien, um Biosensor-Chips herzustellen. Ziel ist es dabei, die eigentlichen analytischen Sensoren direkt in einen MikroChip einzubringen und durch verschiedene Kanäle sowohl elektrisch mit dem Transducer als auch durch die Mikrofluidik mit einer Durchflusszellenkonstruktion zu verbinden. Mittels Dünnschichttechnik werden zunächst SiO2-Chips gefräst, bei denen man auf der Grundstruktur (z. B. 1 μm) eine 200-nm-Schicht, z. B. mit Si3N4, aufbringt, auf die dann die Elektrodenstrukturen aufgesputtert werden. Die Zwischenschichten bzw. Mikrokanäle werden z. B. mit dünnen Titanlagen (15 nm) isoliert. Die Abdeckung zur Isolierung des Chips nach außen wird z. B. mittels Polyethylen und Si3N4 in einem »Chemical-vapor-deposition«-(CVD-)Prozess realisiert [32]. Bei i-STAT (Abbott) ist eine Serie von Biosensoren als Dünnfilmelektroden auf einem Chip aufgebracht. Dieser ist in einer Einmalkartusche untergebracht, die daneben noch Kalibratorlösungen, ein »Sample-handling«-System und Anschlusskontakte für den Analyzer bereithält. ⊡ Abbildung 3.1 zeigt schematisch den Aufbau eines derartigen Chips [33]. Die Dünnfilmtechnik wird neuerdings experimentell auch für holographische Optosensoren bei der Online-Glukosemessung eingesetzt [34].

3.2

Benchtop-Instrumente

Im Allgemeinen sind Benchtop-Geräte als komplexe Analysesysteme nicht direkt am Patientenbett lokalisiert, sondern in den Funktionsbereichen einer Intensivstation, in Ambulanzen oder in Arztpraxen. Man unterscheidet bei den Benchtop-Geräten: ▬ klinisch-chemische, spektrophotometrische Vielkanalgeräte (z.B.: Abaxis Piccolo), ▬ klinisch-chemische Teststreifen/Kartuschengeräte (z.B.: Roche Reflotron), ▬ hämatologische Vielkanalgeräte (z.B. Sysmex pocH-100i), ▬ Blutgasgeräte mit/ohne Oxymetrie und Elektrolyt-/Substratmessungen (z. B. von IL, Nova, Radiometer, Roche und Siemens), ▬ immunologische Vielkanalgeräte (Mitsubishi Chemical Pathfast).

25 3.2 · Benchtop-Instrumente

3

Die in den unterschiedlichen Systemen eingesetzte Technologie stammt weitestgehend von den im Zentrallabor benutzten mechanisierten Analysesystemen ab und wurde hinsichtlich Bedienerfreundlichkeit, Miniaturisierung und Analysegeschwindigkeit optimiert. Dagegen wurden die Blutgasanalysatoren bereits vor Jahrzehnten primär für die POCT-Analytik konzipiert und seither mit einem ständig steigenden Menüangebot komplettiert. Spezifisch für patientennahe diagnostische Anwendungen wurden jedoch neben bereits etablierten POCT-Techniken wie der Reflexionsphotometrie bei trockenchemischen Reagenzträgern auch neue Technologien wie z. B. die Technik der Dickfilmsensoren entwickelt. Bei der Dickfilmtechnik handelt es sich um ein spezielles Herstellungsverfahren für elektronische Schaltkreise. Für die zu integrierenden Sensorelemente werden auf einen Isolator (Substrat) mittels Siebdruck die notwendigen Leiterbahnen, Kondensatoren, Widerstände und Induktivitäten in Schichtdicken von 10–50 μm aus organischen Pastensystemen mit leitenden/dielektrischen Substanzen aufgebracht und dauerhaft fixiert. Viele Benchtop-Geräte werden durch eine verbesserte Rechnerausstattung in die Lage versetzt, den Bediener von Kontrolltätigkeiten wie Kalibrierung und Qualitätssicherung weitestgehend zu entlasten. Eine der wichtigsten Errungenschaften dieser komplexen Geräte ist die Beherrschung der Vollblutsensortechnologie, die einen Durchflussbetrieb und eine sehr kurze Analysezeit bei geringsten Probenvolumina ermöglicht. Um dies zu erreichen, wird eine hochentwickelte Mikrofluidik angewandt, welche die Handhabung, den Transport und die Mischung von Flüssigkeiten auf kleinstem Raum ermöglicht und prozessiert. Diese in vielen Ingenieurbereichen anzutreffenden Technologien bestehen zum einen aus Mikroventilen und zum anderen aus Mikropumpen. Dabei sind bei den Ventilen passive Ventile, die durch den hydrodynamischen Druck kontrolliert werden, von aktiven Mikroventilen, die sich z. B. der Piezokeramiktechnik bedienen, zu unterscheiden. Die Mikroventile werden heutzutage aus Silizium-Wavern gefertigt. Bei den Mikropumpen gibt es ebenfalls eine ganze Reihe unterschiedlicher Realisierungen. Oft werden oszillierende Membranen, aber auch peristaltische Systeme benutzt. Bei nichtmechanischen Pumpen, die eine weitere Miniaturisierung erlauben, werden hohe elektrische bzw. magnetische Feldstärken angelegt und elektrokinetische oder elektrohydrodynamische Effekte zum Transport der Flüssigkeit ausgenutzt. Aber auch Zentrifugalkräfte werden zum Transport von geringsten Flüssigkeitsmengen eingesetzt, z. B. bei den Zentrifugal-Analyzern.

26

3

Kapitel 3 · Gerätekategorien

Ein wichtiger Teil eines Benchtop-Geräts ist ein Kontrollsubsystem, das alle Analyseprozessschritte inklusive Reagenzienladung, Temperatureinstellung, Injektion, Inkubation, zeitlicher Ablauf etc. kontrolliert. Aber auch Möglichkeiten der Datenspeicherung (inklusive Kalibrierungs- und Qualitätskontrolldaten) sind wichtige Voraussetzungen für POCT-BenchtopGeräte. Die nachfolgende Übersicht fasst speziell für Blutgasanalysesysteme wichtige Geräteeigenschaften zusammen, die das Risiko von Fehlbestimmungen minimieren und die Bedienung robust gestalten [35].

Wichtige Eigenschaften von Blutgasgeräten ▬ Wartungsfreie Sensoren ▬ Touchscreen als User-Interface mit eingebauten Trainingsvideos ▬ Software, die den Benutzer sowie die zu untersuchende Patientenprobe durch eingebaute Barcode-Scanner zu identifizieren hilft

▬ Probenaspiration anstelle von Injektion (wichtig!) ▬ Clot-Detektion in der Durchflusszelle und Probevolumendetektion, um Proben mit geringen Volumina den noch möglichen Bestimmungen zuzuordnen ▬ Flüssigkalibrierungssystem anstelle von Gasflaschen ▬ Automatische Kalibrierung und Qualitätskontrolle ▬ Vernetzbarkeit mit Informationssystemen

27

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28

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II II Methodik und analytische Verfahren 4

Allgemeine analytische Prinzipien – 31 P.B. Luppa

5

Prä- und Postanalytik – 43 H. Schlebusch

6

Glukosebestimmung

– 55

H.G. Wahl, T. Koschinsky, H. Schlebusch

7

Klinisch-chemische Parameter – 67 R. Junker, H. Schlebusch

8

Blutgasanalytik

– 75

P.B. Luppa

9

Blutgerinnungsanalytik

– 91

M. Spannagl

10

Immunologische Verfahren – 101 P. Luppa, R. Junker, I. Schimke

11

Hämatologie – 109 R. Junker

12

Nichtinvasive (transkutane) Analytik – 117 H. Schlebusch

13

Urinanalytik

– 123

N. Gässler

14

Sonstige Verfahren – 131 E. Stürenburg

Literatur zu Sektion II – 137

4 Allgemeine analytische Prinzipien P.B. Luppa

4.1

Detektor – 32

4.2

Transducer – 39

4.3

Probenaufgabe/Fluidikeinheit – 40

4.4

Processing-Einheit – 40

Die POCT-Technologie hat – ausgehend von einfachen Handgeräten für die Blutglukosebestimmung und ersten Blutgasanalysatoren in den 1960er Jahren – die unterschiedlichsten Methodiken und Anwendungen hervorgebracht. Die Verschiedenheit der Anwendungsfelder erlaubt an dieser Stelle keine umfassende Darstellung der zugrunde liegenden Analysemethoden. Die allgemeinen Prinzipien sollen jedoch kurz erläutert werden. Eine hilfreiche erste Übersicht gibt dabei der Aufbau dieser Analysesysteme [1]: ▬ Detektoreinheit, ▬ Transducer-Einheit, ▬ Probenaufgabe/Fluidikeinheit, ▬ Processing-Einheit. POCT-Systeme entwickelten sich aber auch aus den sog. Schnelltests (z. B. Schwangerschaftstest). Bei diesen einfachen Systemen entspricht das menschliche Auge der Signalauslesung im Transducer. Alle weiteren komplexeren Analysesysteme werden dann als Sensor betrachtet, wenn durch den Transducer das Signal ausgelesen und in ein elektrisches Signal umgewandelt wird. Die zugrunde liegende Technologie wird dabei als »Chemo«- und »Biosen-

32

Kapitel 4 · Allgemeine analytische Prinzipien

Probenzuführung

Detektor Transducer

POCTGerät

Sensor

Messdaten

4 Detektor

Selektiver Signalgeber

Signalgenerierung

Transducer

Messwandler

• Optische Auslesung

(mit/ohne Substrataddition)

Erkennungsschicht

• Elektrochemische Auslesung

(biospezifisch/chemospezifisch)

Plane Oberfläche (mit/ohne funktionalisierte Zwischenschicht)

• Sonstige Auslesung (thermometrisch, akustisch, magnetisch ...)

⊡ Abb. 4.1. Prinzipieller Aufbau eines Biosensors

sorik« bezeichnet [2]. In ⊡ Abb. 4.1 ist zur Erläuterung ein Sensor in einer Durchflusszelle dargestellt.

4.1

Detektor

Der Detektor ist als selektiver Signalgeber anzusprechen. Dies ist dann der Fall, wenn auf einer planen Oberfläche des Detektors eine spezifische Erkennungsschicht immobilisiert wurde. Diese Erkennungsschicht kann sowohl biospezifische als auch chemospezifische Eigenschaften aufweisen. Die plane Oberfläche kann aus unterschiedlichen Kunststoffmaterialien, Glas, Silizium oder Edelmetallen bestehen. Metalloberflächen können mit oder ohne funktionalisierte Zwischenschicht hergestellt werden. Die Signalgenerierung kann auf verschiedene Weise mit oder ohne Substrataddition realisiert werden. Zum einen gibt es optische Oberflächen-

33 4.1 · Detektor

4

⊡ Tab. 4.1. Eigenschaften eines Biosensordetektors Plane Oberfläche

Erkennungsschicht

Signalgenerierung

 Verschiedenste Kunststoffmaterialien  Glas

Biospezifisch:  Antikörper  Rezeptoren  andere Bindungsproteine  Enzyme (Substratumsatz, Enzymaktivierung oder -inhibition)  Aptamere  DNA/RNA  (Protein-)Scaffold  lebende Zellen

Optische Oberflächenabtastung:  Oberflächenplasmonresonanz  Ellipsometrie  »Evanescent-wave«Fluoreszenz  Diffraktion

Chemospezifisch:  »molecular imprints«  Indikatoren  ionenselektive Membranen

Optische Bewegungsanalyse:  Elektrochemie  Amperometrie  Potenziometrie  Konduktivität  Coulometrie

Silizium-Wafer

 Edelmetalloberflächen mit/ohne funktionalisierte Zwischenschicht  »Self-assembling«-Monolayer auf Metalloberflächen (gebildet aus n-Alkanthiolen)  Carboxymethyldextranbeschichtung auf Metalloberflächen  Sonstige Beschichtungen (Silanisierung etc.)

Spektroskopie:  Absorption  Reflexion  Trübungsmessung  Fluoreszenz, (Chemi-) Lumineszenz

abtastungsmethoden wie z. B. die Ellipsometrie oder die Oberflächenplasmonresonanz, die von der Oberfläche spezifische Informationen generieren. Es können zum anderen aber auch spektroskopische Methoden eingesetzt werden wie Absorptions-, Fluoreszenz- oder (Chemi-)Lumineszenzmessungen. Weiterhin werden elektrochemische Methoden wie Amperometrie und Potenziometrie oder sogar optische Bewegungsanalysen zur Signalgenerierung eingesetzt. In ⊡ Tab. 4.1 sind die bereits angesprochenen Eigenschaften des Detektors zusammengefasst.

34

Kapitel 4 · Allgemeine analytische Prinzipien

4.1.1 Elektrochemische Sensoren

Potenziometrische Sensoren

4

Die Nernst-Gleichung [3] ist die Grundlage für alle potenziometrischen Tansducer-Typen. Gemäß der Gleichung sind Potenzialänderungen bei Nullstrom logarithmisch proportional zur spezifischen Ionenaktivität. Potenziometrische Transducer-Elektroden werden dabei methodologisch eingeteilt: ▬ Transmembranes Potenzial. Dieser Transducer basiert auf der Akkumulation eines Potenzials entlang einer Sensormembran. Ionenselektive Elektroden (ISE) nutzen dabei ionenselektive Membranen, die eine Ladungsseparation zwischen der Probe und der Sensoroberfläche generieren. ▬ Elektrodenpotenzial. Dieser Transducer ähnelt dem transmembranen Potenzialsensor, jedoch ist die Elektrode selber die Oberfläche für die biochemische Erkennungsreaktion, wodurch sich das Elektrodenpotenzial in Abhängigkeit von der Analytkonzentration ändert. ▬ »Field effect transistor« (FET). Der FET als Halbleiterbauelement ist in der Lage, geringste Ladungsänderungen an der Oberfläche einer Elektrode (»gate« genannt), die zwischen den sog. Source- und DrainElektroden liegt, zu analysieren. Beim ionenselektiven FET (ISFET), einer Kombination aus ISE und FET, beruht das Messprinzip auf der Veränderung des Feldeffekts (Ausbildung einer Raumladungszone), der in Abhängigkeit von der Konzentration der Ionen in der zu untersuchenden Probe zwischen Source und Drain beobachtet werden kann, wenn anstelle des elektrischen Kontakts am »gate« eine ionenselektive Schicht aufgebracht und mit der zu messenden Lösung in Kontakt gebracht wird. Dies führt zu einer Änderung des »Source-drain«-Stroms, der direkt proportional zur Änderung der Analytkonzentration ist und sehr genau gemessen werden kann. Als Vorteile potenziometrischer Sensoren gelten die Einfachheit und die Robustheit der Messeinrichtung. Vorteilhaft ist auch die geringe Größe dieser Sensoren, was für POCT-Systeme wichtig ist. Alle potenziometrischen Sensormethoden haben jedoch Probleme mit der Sensitivität und mit nichtspezifischen Effekten, die sich in einem schlechten Signal-zu-Rausch-Verhältnis niederschlagen. Beispielkenngrößen für potenziometrische Sensoren sind pH, pCO2, Na+, + K , Ca2+ und Cl–.

35 4.1 · Detektor

4

Amperometrische Sensoren Amperometrische Sensoren messen den Strom, der durch eine elektrochemische Reaktion bei konstanter Spannung erzeugt wird. Die Anwendung von amperometrischen Sensoren gelingt nur dann, wenn der Analyt auch als Redoxpartner in einer elektrochemischen Reaktion fungieren kann. Die erste Beschreibung eines derartigen Analysesystems lieferte im Jahre 1956 L.C. Clark [4]. Dabei wurde eine Sauerstoffelektrode beschrieben, die aus einer elektrolythaltigen Kammer, einer Platindetektorkathode (polarisiert bei –0,7 V) und einer Ag/AgCl-Referenzelektrode besteht. Dabei ist die Kammer mit einer O2-permeablen Membran bespannt. Die Kathodenreaktionen verlaufen wie folgt: O2 + 2 H2O + 2 e– → H2O2 + 2 OH– H2O2 + 2 e– → 2 OH– Die ablaufende Anodenreaktion lautet: 4 Ag + 4 Cl– → 4 AgCl + 4 e– Es gibt eine Reihe von Enzymen mit hohen katalytischen Umsatzraten (>103 s-1), die für eine Substrattransformation in amperometrischen Systemen sorgen [5]. Neben Sauerstoff, durch Katalase aus H2O2 generiert, gibt es weitere amperometrisch detektierbare Verbindungen wie Ferrozenderivate, In2+-Salze [6] oder das Redoxpolymer PVP-Os(bipyridyl)2Cl, das z. B. in Immunosensoren mit Antikörpern ko-immobilisiert werden kann [7]. Enzyme wie die Meerrettichperoxidase (»horseradish peroxidase«, HRP), die Glukoseoxidase, die Glukosedehydrogenase und andere wurden erfolgreich in amperometrischen Sensoren eingesetzt [8]. Amperometrische Sensoren besitzen eine exzellente analytische Sensitivität, während sich eine systemimmanente Transportratenlimitation für die Redoxpartner auf der Elektrodenoberfläche nachteilig auswirken kann. Beispielkenngrößen für amperometrische Sensoren sind pO2, Glukose und Laktat.

Konduktometrische und kapazitive Sensoren Diese Sensoren messen die Änderung der elektrischen Konduktivität in einer Lösung bei konstanter Spannung. Diese Änderung wird durch biochemische

36

4

Kapitel 4 · Allgemeine analytische Prinzipien

Reaktionen bedingt, die auf spezifische Weise Ionen erzeugen oder verbrauchen. Die Kapazitätsänderungen werden mittels einer elektrochemischen Anordnung gemessen, indem das bioaktive Element auf einem Paar Au- oder Pt-Elektroden fixiert wird. Außer der Messung des Hämatokrits gibt es nur wenige klinische Applikationen, da es die hohe Ionenstärke von Vollblut oder Serum schwierig macht, die relativ geringen Konduktivitätsänderungen bei einer Signalgenerierungreaktion zu erfassen [9].

4.1.2 Optische Sensoren

Die Methoden, die bei diesen Sensoren zur Anwendung kommen, können in drei Kategorien eingeteilt werden: ▬ optische Detektion, ▬ Optoden, ▬ optische Oberflächenabtastung.

Optische Detektionsverfahren Die am häufigsten eingesetzten optischen Sensoren sind aus der ersten Kategorie und messen Lichtabsorption oder Lichtreflexion, wenn die zu untersuchende Kenngröße zumindest in einer millimolaren Konzentration vorliegt. Dabei unterliegt die Absorption des Lichts als elektromagnetische Strahlung mit einer vorgegebenen Energie bzw. Wellenlänge dem Lambert-BeerGesetz, sofern der absorbierende Analyt homogen in der Lösung verteilt ist. Über den Einsatz von Multiwellenlängenphotometern im Rahmen der Oxymetrie wird in Kap. 8 referiert. Wenn der Analyt jedoch weit unterhalb einer millimolaren Konzentration anzunehmen ist, müssen – wie bei der Immunoassaymethodik – andere spektroskopische Methoden wie Nephelometrie/Turbidimetrie oder Fluoreszenz- oder (Chemi-)Lumineszenzmessungen eingesetzt werden; dies erfordert jedoch die Verwendung von entsprechend markierten Tracer-Substanzen.

Optoden Fiberoptische Chemosensoren, »Optoden« genannt, stellen eine weitere Kategorie optischer Sensoren dar, die in Zukunft eine kontinuierliche Messung

37 4.1 · Detektor

4

verschiedener Parameter (Elektrolyte, Blutgase), z. B. intraarteriell, erlauben könnten. Sie nutzen Fluoreszenzfarbstoffe, die z. B. an ionenselektive (Ionophore) oder gasdurchlässige Membranen gebunden sind. Wenn diese Membranen nun die Fiberoptik ummanteln, ist eine Bestimmung von Elektrolyten wie Na+, K+ und Ca2+ oder die Messung von pO2, pCO2 und pH möglich. Die Intensität der nach Anregung mit einer bestimmten Anregungswellenlänge und bei konstanter Energie emittierten Fluoreszenz ist dabei direkt proportional zur Konzentration eines anwesenden Kations oder dem Partialdruck eines Gases.

Optische Oberflächenabtastungsverfahren Die Technik der markierungsfreien optischen Oberflächenabtastung kommt – trotz ihrer hohen analytischen Potenz – bei POCT-Systemen noch selten zum Einsatz. Dagegen werden optische Bewegungs- bzw. Bildanalysen bereits häufig in Gerinnungsanalysatoren eingesetzt, um die Gerinnselbildung nachzuweisen. So kann z. B. unter Zuhilfenahme von paramagnetischen Eisenoxidpartikeln in einem orthogonalen oszillierenden magnetischen Feld das Bewegungsverhalten dieser Partikel unter dem Einfluss der Fibrinbildung mittels einer Photodiode beobachtet werden [10]. Totale interne Reflexionsspektroskopie (TIRS). In diesem optischen Sensor, der aus zwei Materialien mit unterschiedlichen Reflexionsindices (RI) besteht, trifft das Licht unter der Bedingung der totalen internen Reflexion durch die Schicht mit dem höheren RI kommend, auf die Sensoroberfläche. Dadurch wird eine evaneszente Welle (als elektrischer Vektor des Lichts) in dem Material mit dem geringeren RI darunter ausgelöst. Diese Welle penetriert (bis 100 nm) in das Medium, mit einer exponentiell abfallenden Amplitude. Daher können Biomoleküle, die auf der Sensoroberfläche immobilisiert sind, mit dieser evaneszenten Welle interagieren. Dies führt zu einer Schwächung der reflektierten Dichteintensität. In Abwandlung dieser Technik kann auch durch den Einsatz von fluoreszenten Stoffen eine totale interne Reflexionsfluoreszenzmessung (TIRF) realisiert werden [11]. Reflektometrische Interferenzspektroskopie (RIfS). Die RIfS ist eine auf Mehrfachreflexion an dünnen Schichten beruhende Detektionsmethode. Biochemische Bindungsereignisse können zeitaufgelöst über die Verschie-

38

Kapitel 4 · Allgemeine analytische Prinzipien

bung des für das jeweilige Schichtsystem charakteristischen Interferenzspektrums verfolgt werden.

4

Ellipsometrie. Mit dieser Technik wird die Änderung des Polarisationszustands von Licht bei Reflexion an einer oberflächenimmobilisierten Probe gemessen. Im Allgemeinen wird linear oder zirkular polarisiertes Licht verwendet, welches nach Reflexion elliptisch polarisiert ist, woraus sich auch der Name der Methode ableitet [12]. Die Orientierung der Ellipse hängt vom Einstrahlungswinkel ab, zudem von der Orientierung der Polarisierung des eingestrahlten Lichts und von den Reflexionseigenschaften der Sensoroberfläche (RI, Dichte der biologisch veränderten Oberfläche). Oberflächenplasmonresponanz. Das Prinzip der Surface-Plasmon-Resonanz-(SPR-)Technologie basiert auf einem quantenphysikalischen Phänomen an der Goldoberfläche. Durch Einstrahlung von monochromatischem und polarisiertem Licht unter den Bedingungen der Totalreflexion werden in der Goldschicht die sog. Plasmone (Dichteschwankungen der schwingenden Elektronen im Metall, quantenmechanisch als Quasiteilchen behandelt) erzeugt, die durch Abführen von Energie in Form einer evaneszenten Welle (analog zur TIRS) eine Art Schattenwurf (Intensitätsverlust) im reflektierten Licht hervorrufen. Der Winkel dieses Lichtschattens ändert sich bei ansonsten konstanten optischen Parametern durch die Interaktion von Molekülen mit einer funktionalisierten biochemischen Schicht an der Chip-Unterseite, da sich der RI des Mediums durch die Änderung der Oberflächenzusammensetzung geringfügig ändert. Das Prinzip ist in ⊡ Abb. 4.2 dargestellt [13].

4.1.3 Sensoren für hämostaseologische und hämatologische

Analysen Für Gerinnungsanalysen werden neben den oben beschriebenen optischen Bewegungssensoren die aus den mechanisierten Gerinnungsanalysatoren bekannten Prinzipien zum Nachweis der Gerinnselbildung angewandt. Für hämatologische POCT-Untersuchungen kommen analog die bei den mechanisierten Hämatologieanalysatoren angewandten Prinzipien der Partikelzählung (hydrodynamische Fokussierung etc.) bzw. -charakterisierung zum Einsatz. Nähere Einzelheiten sind den Kapiteln 9 und 11 zu entnehmen.

4

39 4.2 · Transducer

Weißlichtquelle

Detektor

1

Prisma

I

II

Intensität

0,8 0,6 0,4 0,2

Δn

0 600

Linear polarisiertes Licht

640 680 720 Wellenlänge (nm)

760

Reﬂektiertes Licht

Goldschicht

Sensor-Chip

Immobilisiertes Antigen

Biologische Oberﬂäche

Antikörper Durchﬂusszelle ⊡ Abb. 4.2. Prinzip der Surface-Plasmon-Resonanz-Technologie

4.2

Transducer

Der Transducer entspricht einem Messwandler, der optische, elektrochemische oder andere Auslesungen (thermometrisch, akustisch, magnetisch etc.) ermöglicht. Der Transducer wandelt das Signal in digitale Daten um, das danach auf vielfältigste Weise weiterverarbeitet werden kann. Das Signalverarbeitungssystem konditioniert dabei das Sensorsignal durch elektronisches Glätten und Rauschfilterung. Besonders bewerkenswert ist die biospezifische Erkennungsschicht auf dem Transducer [14, 15]. Dabei handelt es sich häufig um immobilisierte Antikörper oder um Enzyme. Während die Antikörper durch Assoziation mit dem Analyten als biospezifische Erkennungsschicht fungieren, wird bei den Enzymen meistens die katalytische Reaktion nach Zusatz von Substrat ausgenutzt. Als Beispiel sind hier die Glukosesensoren zu nennen ( Kap. 6). Bindungsproteine können als »recognition proteins«, z. B. bei einer Blutgerinnungsanalyse, eingesetzt werden [1].

40

Kapitel 4 · Allgemeine analytische Prinzipien

Unter chemospezifischen Erkennungsschichten versteht man dagegen alle Arten von ionen- und molekülselektiven Membranen, molekulare Abdrücke (»imprints«) oder Indikatormoleküle, die durch Selektivität gegenüber dem Analyten als Erkennungsschicht geeignet sind.

4

4.3

Probenaufgabe/Fluidikeinheit

Die Probenaufgabe bei POCT-Geräten kann im Gegensatz zur oft komplexen Einschleusung einer Patientenprobe in klinisch-chemische Analysengeräte stark vereinfacht ablaufen. Die POCT-Geräte nutzen dazu häufig eine Fluidikeinheit, die zumeist aus Einwegkomponenten aufgebaut ist. Das Fluidikformat kann wie folgt definiert werden: ▬ Systeme mit absorbierenden Materialien, Durchflusszelle, lateralem Flow oder (Immuno-)Chromatographie, ▬ Kassetten-, Kapillar-, Schlauch- oder Zentrifugalsysteme. Dabei wird die Fließbewegung durch Vakuum, Pumpen oder Zentrifugalkräfte aufrechterhalten; es werden alternativ aber auch die absorptiven Eigenschaften vieler Materialien, die Kapillarkraft sowie die Elektroosmose ausgenutzt [1]. Viele Fluidiksysteme sind Kassetten, die sämtliche Reagenzien in Segmenten bereitstellen und durch eine Öffnung mit Probenmaterial beschickt werden. Einfache »Unit-use«-POCT-Geräte (wie z. B. Blutglukosemessgeräte) benutzen oft Teststreifen, die für eine Messung manuell in das Gerät eingesetzt werden. Danach wird das Probenmaterial ebenfalls manuell an die Auftragszone gebracht und selbsttätig durch Kapillarkräfte in den Streifen eingesaugt. Blutgasanalysatoren dagegen saugen eine Blutprobe zumeist direkt aus der Spritze oder Kapillare mit Hilfe von Rollerpumpen und Schlauchsystemen an.

4.4

Processing-Einheit

Zur Weiterverarbeitung der vom Transducer aufbereiteten Messsignale benutzen viele POCT-Geräte gängige Computerbetriebssysteme (z. B. Palm Computing Platform). Damit werden nicht nur die (quantitativen) Resultate

41 4.4 · Processing-Einheit

4

sichtbar gemacht (Display, Drucker etc.), sondern es werden auch sämtliche analysebegleitenden Berechungen (Kalibrierung etc.) und das Datenmanagement (Speicherung von Qualitätskontrollmessungen, Patientenergebnissen etc.) im Gerät durchgeführt.

5 Prä- und Postanalytik H. Schlebusch

5.1

Präanalytik – 44

5.2

Postanalytik – 52

Das Ziel aller Qualitätsmaßnahmen in der Laboratoriumsmedizin ist die optimale Qualität des Befundes. Das bedeutet für den Patienten sachgerechte Diagnostik und Therapie und dadurch ein Maximum an Sicherheit (Patientenschutz). Für das Laboratorium und auch für die POCT-Anwender bedeutet dies umgekehrt, dass es gilt, von der Qualitätskontrolle der Analytik zu einem umfassenden Qualitätsmanagement fortzuschreiten. Dieses Ziel ist nur dann erreichbar, wenn der gesamte diagnostische Prozess in die Betrachtung einbezogen wird, der sich dann von der richtigen, patientenbezogenen Anforderung krankheitsrelevanter Analyte bis zur korrekten Interpretation der Analyseergebnisse zur Diagnosefindung und Therapiekontrolle erstreckt [16, 17]. Dieser Gesamtprozess lässt sich in eine präanalytische, eine analytische und eine postanalytische Phase aufteilen, wobei jedoch vielfach die Aktivitäten des behandelnden Arztes zu Beginn (richtige Testauswahl zur richtigen Zeit) und am Ende (richtige Interpretation des Ergebnisses) des Prozesses nicht der Prä- und Postanalytik zugerechnet werden. Auch im vorliegenden Kapitel werden unter Prä- und Postanalytik die Arbeitsschritte verstanden, die bis zur bzw. nach der eigentlichen Messung durchlaufen werden. Überle-

44

Kapitel 5 · Prä- und Postanalytik

⊡ Tab. 5.1. Fehlerprävalenz bei laboratoriumsmedizinischen Untersuchungen

5

Literatur

Präanalytisch [%]

Analytisch [%]

Postanalytisch [%]

[26]

46

7

47

[27]

35

32

33

[28]

53

23

24

[23]

68

13

19

[29]

75

16

9

[24]

62

15

23

Mittelwert

57

18

25

gungen zur Bedeutung nichtanalytischer Faktoren für die Qualität eines laboratoriumsmedizinischen Befundes (»extraanalytical quality«) haben in den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung gewonnen [18–24] und auch Eingang in die neue Richtlinie der Bundesärztekammer zur Qualitätssicherung laboratoriumsmedizinischer Untersuchungen (RiliBÄK 2008) gefunden [25]. ⊡ Tabelle 5.1 fasst verschiedene Veröffentlichungen zur Fehlerprävalenz bei laboratoriumsmedizinischen Untersuchungen zusammen, die ohne Ausnahme die Bedeutung besonders der präanalytischen Fehler belegen. Zwar beziehen sich diese Daten nicht speziell auf POCT, sondern auf klinischchemische Routine- und Notfalluntersuchungen; da aber beim POCT meist einfach zu bedienende Messgeräte mit »Ready-to-use«-Reagenzien verwendet werden, dürfte der Anteil der analytischen Fehler hier kaum größer sein.

5.1

Präanalytik

Die wichtigsten präanalytischen Teilschritte sind: 1. Vorbereitung des Patienten (z. B. Diät, Medikamente, Körperlage, Uhrzeit der Probennahme), 2. Gewinnung des Untersuchungsmaterials, 3. Transport und Aufbewahrung des Untersuchungsmaterials,

45 5.1 · Präanalytik

5

4. Beurteilung des Untersuchungsmaterials (hämolytisch, ikterisch, lipämisch), 5. Probenvorbereitung (z. B. Zentrifugation). Gemäß dem Konzept des POCT spielen die Punkte 3 und 5 hier eine eher untergeordnete Rolle. Eine korrekte Gewinnung der Probe (Punkt 2) hat jedoch innerhalb des präanalytischen Prozesses einen besonderen Stellenwert [22, 30–33]. Abhängig von der diagnostischen Fragestellung und der analytischen Methodik kommt eine venöse, arterielle oder kapilläre Blutabnahme in Betracht, wobei für POCT vielfach Kapillarblut bevorzugt wird [34].

5.1.1 Kapilläre Blutabnahme

Kapillarblut ist eine Mischung von Blut aus Arteriolen, Venolen und Kapillaren, ggf. verdünnt durch interstitielle oder intrazelluläre Flüssigkeit (Hämolyse). Die relative Zusammensetzung hängt u. a. von der Durchblutung der Einstichstelle ab; Erwärmung führt zu einer Arterialisierung des gewonnenen Blutes. Es bestehen Unterschiede zwischen venösem und Kapillarblut, was sich z. B. bei hämatologischen Untersuchungen oder beim oralen Glukosetoleranztest bemerkbar machen kann. Beim Erwachsenen werden i. A. Fingerkuppen und Ohrläppchen, bei Neugeborenen und Säuglingen die seitlichen Bereiche der Ferse punktiert. Bei der Blutglukosediagnostik im Therapieverlauf wird Kapillarblut auch aus anderen Hautbezirken gewonnen (siehe Kap. 25). Es ist auf eine ausreichende Durchblutung der Einstichstelle zu achten. Um arterialisiertes Kapillarblut für die Blutgasanalyse zu gewinnen, muss die Punktionsstelle durch ein mit warmem Wasser (42°C) getränktes Tuch oder durch eine durchblutungsfördernde Salbe (z. B. Finalgon) hyperämisiert werden. Zwischen Blutvolumen und Einstichtiefe besteht eine lineare Beziehung. Deshalb sind Stechhilfen, die man auf das benötigte Probevolumen einstellen kann, besonders empfehlenswert. Für die kapilläre Blutabnahme im Rahmen der Patientenselbsttestung steht ein umfangreiches Angebot an Stechhilfen zur Verfügung, wobei sich bei allen Geräten die Stichtiefe variieren lässt. Darüber hinaus gibt es für manche Stechhilfen mehrere Lanzetten, die sich z. B. im Feinschliff und in der Unterdrückung von schmerzhaften Vibrationen unterscheiden.

46

Kapitel 5 · Prä- und Postanalytik

Stechhilfen zur Gewinnung von Kapillarblut durch den Patienten (Auswahl)

5

▬ ▬ ▬ ▬ ▬ ▬ ▬ ▬

Bayer: Glucolet Combi, Microlet, Microlet Vaculance BD Diagnostics: BD Optimus TM Lifescan: Penlet Plus, One Touch Ultra Soft Menarini: Glucoject dual Owen Mumford: Autolet Impression, Unilet Roche Diagnostics: Softclix, Multiclix Terumo: FineTouch Lanzetten Pelikan Technologies: Pelikan Sun Stechhilfe (mit elektronisch geregelter Tiefeneinstellung)

Bei der Verwendung von Stechhilfen in Krankenhäusern, Praxen, Notarztwagen etc. sind die Technischen Regeln für Biologische Arbeitsstoffe (TRBA 250) zu beachten. Für die Blutabnahme ist die »Verwendung sicherer Instrumente bei Tätigkeiten, bei denen Körperflüssigkeiten in infektionsrelevanter Menge übertragen werden können« seit dem 01.08.2007 verbindlich vorgeschrieben. Dabei müssen u. a. folgende Anforderungen erfüllt sein: ▬ Der Sicherheitsmechanismus muss Bestandteil des Systems und durch ein hör- oder fühlbares Signal gekennzeichnet sein. Ein erneuter Gebrauch ist auszuschließen. ▬ Die Auslösung des Sicherheitsmechanismus muss einhändig und sofort nach Gebrauch erfolgen. Empfehlenswert sind selbstaktivierende Systeme, da diese in der Regel einfacher zu handhaben sind. ▬ Sichere Arbeitsgeräte müssen kompatibel mit verwendetem Zubehör und mit anderen eingesetzten Systemen sein. Die in der nachfolgenden Aufstellung aufgeführten Produkte sind nach Herstellerangaben für die Verwendung im Krankenhaus konzipiert. Ob die Anforderungen der TRBA 250 für ein bestimmtes Produkt in ausreichendem Maße erfüllt sind, muss der Anwender für seine spezielle Situation in eigener Verantwortung entscheiden.

47 5.1 · Präanalytik

5

Stechhilfen zur Gewinnung von Kapillarblut in Krankenhäusern (Auswahl) ▬ ▬ ▬ ▬ ▬ ▬ ▬

Bayer: Glucolet combi, Glucolet 2 BD Diagnostics: BD Genie Sicherheitslanzetten ITC: Tenderlet Menarini: Securjet pro Owen Mumford: Unistick 3 Roche Diagnostics: Softclix pro Sarstedt: Safety Lanzette

Die Geräte können ggf. auch für die Pädiatrie/Neonatologie verwendet werden. Die Tiefe des Einstichs in die kindliche Ferse ist kritisch, da besonders bei Frühgeborenen die Gefahr einer Verletzung des Calcaneus besteht. Vorzugsweise sollten deshalb spezielle Lanzetten mit geringer Einstichtiefe (max. 2,4 mm) verwendet werden.

Spezielle Stechhilfen für die Pädiatrie/Neonatologie (Auswahl) ▬ BD Diagnostics: BD Microtainer Quickheel ▬ ITC: Tenderfoot ▬ Owen Mumford: Unistick 3 neonatal ▬ Sarstedt: Safety Lanzette neonatal

Nach Desinfektion der Haut wird mit einer Einmallanzette punktiert. Die Blutprobe soll durch leichtes Drücken (nicht Quetschen) gewonnen werden, insbesondere um eine Hämolyse – einer der wichtigsten präanalytischen Störfaktoren – zu vermeiden oder wenigstens zu minimieren. Der erste Bluttropfen soll abgewischt werden, da er häufig mit Gewebebestandteilen kontaminiert ist. Bei der Patientenselbstkontrolle des Quick(INR)-Wertes darf der erste Tropfen nicht abgewischt werden, auch für die Glukosebestimmung kann man darauf verzichten. Die folgenden Tropfen werden in Kapillaren (z. B. »End-to-end«-Kapillaren) oder speziellen Kapillargefäßen gesammelt, von denen ein breites Sortiment von verschiedenen Firmen angeboten wird. Gefäße mit Zusätzen

48

Kapitel 5 · Prä- und Postanalytik

sollen nach Füllung mit Blut 5-mal über Kopf geschwenkt (nicht geschüttelt!) werden.

5

Entnahmesysteme für Kapillarblut ▬ BD Diagnostics: Microtainer ▬ Greiner: MiniCollect ▬ Sarstedt: Microvette ▬ Terumo: Capiject

Ausführliche Informationen für die Blutgasanalyse werden unter »Arterielle Blutabnahme« (s. unten, 5.1.3) gegeben.

5.1.2 Venöse Blutabnahme

Vor der Venenpunktion soll der Patient für möglichst 15 min eine sitzende oder liegende Position einhalten. Nach Desinfektion der Einstichstelle wird mit einer Staubinde oder einer Blutdruckmanschette (Staudruck zwischen systolischem und diastolischem Blutdruck) gestaut, wobei die Stauung nicht länger als 1 min andauern soll. Nicht mit der Faust pumpen! Nach erfolgreicher Punktion der Vene wird die Stauung sofort beendet. Müssen mehrere Proben – auch für Nicht-POCT-Untersuchungen – abgenommen werden, so wird folgende Reihenfolge empfohlen, wobei in jedem Fall – wegen der Kontamination durch Gewebethrombokinase – nicht mit der Zitratplasmaprobe begonnen werden soll: ▬ Blutkultur, ▬ Röhrchen ohne Zusatz (Serum), ▬ Zitratröhrchen, ▬ Heparinröhrchen, ▬ EDTA-Röhrchen, ▬ Röhrchen mit anderen Zusätzen, z. B. Glykolysehemmer. Aus Sicherheitsgründen werden im deutschsprachigen Raum nur noch geschlossene Abnahmesysteme verwendet, die auf zwei verschiedenen Prinzipien basieren: Vakuum- und Stempelblutentnahmeröhrchen. Die Systeme

49 5.1 · Präanalytik

5

sind wegen unterschiedlicher Konstruktionsprinzipien und Anschlüsse nicht untereinander kombinierbar; für alle werden unterschiedliche Größen mit verschiedenen Zusätzen angeboten.

Systeme zur venösen Blutabnahme ▬ BD Diagnostics: Vacutainer (Vakuumentnahmeröhrchen) ▬ Greiner: Vacuette (Vakuumentnahmeröhrchen) ▬ Sarstedt: Monovette (Stempelentnahmeröhrchen) ▬ Terumo: Venosafe (Vakuumentnahmeröhrchen)

5.1.3 Arterielle Blutabnahme

Die arterielle Blutabnahme ist insbesondere bei blutgasanalytischen Untersuchungen indiziert [35]. Die Proben werden i. A. durch Punktion der A. femoralis, der A. brachialis oder der A. radialis oder aus einem Arterienverweilkatheter gewonnen. Ein instruktives Lehrvideo zum »Placement of an arterial line« kann über das New England Journal of Medicine (13.04.2006) im Internet aufgerufen werden. Nach der Entnahme muss die Einstichstelle ausreichend komprimiert werden. Häufig kann dem Patienten für Blutgasanalysen aber auch kapilläres Blut aus hyperämisierten Hautbezirken am Ohrläppchen oder an der Fingerbeere abgenommen werden. Spezielle geschlossene Nadel-Röhrchen-Systeme aus Glas oder Kunststoff (s. unten) ermöglichen eine automatische Füllung durch den arteriellen Druck und minimieren die Gefahr eines Auftretens von Luftblasen in der Probe. Es sollte unbedingt eine anaerobe Blutentnahme angestrebt werden; evtl. aspirierte Luftblasen sind sofort zu entfernen. Ansonsten äquilibrieren sich die in den Luftblasen eingeschlossenen Gase mit den im Blut gelösten. Davon ist mehr das CO2 als das O2 betroffen, da es im Blut einen hohen, in der Luft aber sehr geringen Partialdruck aufweist. Die arterielle O2-Partialdruck-Messung ist dagegen im hyperoxischen Bereich (>200 mmHg) fehlerbehaftet, da in diesem Fall Diffusionsvorgänge zur Raumluft mehr Relevanz haben [36, 37]. Die Probe sollte nach der Entnahme vorsichtig durch Rollen zwischen den Handflächen gemischt

50

5

Kapitel 5 · Prä- und Postanalytik

und dann unverzüglich innerhalb von 5–10 min analysiert werden. Ist dies nicht möglich, ist eine Lagerung in Eiswasser für bis zu 30 min möglich. Eine Hämolyse ist dabei jedoch unbedingt zu vermeiden. Vor der Messung erneut mischen! Ist ein Probentransport per Rohrpost nötig, sollte auf die Spezifikation der Anlage geachtet werden. Pneumatische Rohrpostsysteme, die aufgrund kontrollierter Beschleunigungen und schonender Kurvenfahrten geringe Scherkräfte verursachen und für den Transport von Blutproben freigegeben sind, eignen sich auch uneingeschränkt für Blutgasproben [38].

5.1.4 Blutentnahmesysteme und Antikoagulanzien

für die Blutgasprobe Im Idealfall werden Vollblutproben in Glasspritzen abgenommen, da die gelösten Gase nicht durch Glas diffundieren. Bei der Verwendung von Plastikspritzen ist zu bedenken, dass Diffusionsvorgänge die Werte von pO2 und pCO2 verfälschen können. Daher ist die Analyse, wie oben beschrieben, zeitnah durchzuführen. Für die kapilläre Blutabnahme eignen sich heparinbeschichtete Kunststoffkapillaren. Die Hersteller von Blutgasgeräten bieten jeweils eigene Blutabnahmesysteme an. Beispiele sind von Siemens Medical Solutions das RapidLyte pro als selbstfüllendes System mit Volumenvorwahl und von Radiometer das safePICO mit einer Sicherheitsverschlusskappe safeTIPCAP und einer integrierten Metallkugel als Mischsystem, um das korrekte Mischen der Probe vor der Analyse zu gewährleisten. Roche bietet für seine Blutgassysteme den BS2 Bloodsampler und den Microsampler an. Aber auch andere Systeme sind auf dem europäischen Markt erhältlich: ▬ BD Diagnostics: Vacutainer Blutgasspritzen; ▬ Instrumentation Laboratory: IL Blutgasspritzen; ▬ Sarstedt: Blutgas-Monovette; ▬ Terumo: Preza Pak Syringes. Heparin ist das am häufigsten angewandte und am besten geeignete Antikoagulans, da es den Säure-Basen-Haushalt am wenigsten verändert. Werden keine mit lyophilisiertem Heparin vorgefertigten Spritzen verwendet, genügt bei einer 2-ml-Spritze gewöhnlich ein Durchspülen mit Heparinlösung,

51 5.1 · Präanalytik

5

wobei danach nur noch der Spritzenkonus (Volumen: 0,1 ml) mit Heparin gefüllt sein sollte. Dadurch wird ein Einbringen von zu großen Volumina der Heparinlösung vermieden, was ansonsten den pH-Wert der Probe herabsetzt (Heparin ist ein saures Mukopolysaccharid) und zu Verdünnungsfehlern führen würde. Am besten verwendet man zum Durchspülen der Spritze Heparinlösungen mit 500 oder 1000 IU/ml. Daraus ergibt sich eine Endkonzentration von 20–30 IU/ml. Da die Blutgasanalyse häufig mit der Messung von Elektrolyten kombiniert wird, kann verständlicherweise nur Lithium-, nicht Natrium- oder Kaliumheparin als Antikoagulans eingesetzt werden. Da alle Heparinsorten positiv geladene Ionen wie Ca2+ komplexieren, wurden für die Kombination von Blutgasanalyse und Elektrolytbestimmungen Spritzensysteme mit elektrolytkompensierten Heparinen entwickelt, die den Einfluss der Ionenbindung durch spezielle Elektrolyt-Heparin-»Mischungen« ausgleichen (z. B. pico Probennehmer von Drott Medizintechnik).

5.1.5 Blutabnahme aus Kathetern

Die Probengewinnung aus intravasal liegenden Nadeln, Kanülen oder Kathetern ist – besonders auf Intensivstationen – weit verbreitet. Vor der Probennahme soll der Katheter ggf. mit Heparin »angespült« und danach mindestens das 2fache Kathetervolumen, d. h. 2–5 ml Blut, verworfen werden, um eine Kontamination der Probe mit Infusionslösungen und Medikamenten auszuschließen. Bei Abnahme mehrerer Proben sollte mit dem Heparinröhrchen begonnen werden. Eine Beurteilung der Blutprobe (Punkt 4; s. oben) auf Hämolyse, Lipämie und Hyperbilirubinämie, die im Zentrallabor routinemäßig durchgeführt wird, ist beim POCT nicht möglich, da i. A. Vollblut für die Analytik eingesetzt wird. Dies ist bei Hämolyse besonders problematisch, da eine hämolytische Probe mit Abstand den häufigsten präanalytischen Fehler darstellt [22] und die Hämolyse eine wichtige Störgröße für viele Bestimmungsmethoden darstellt. Als – unbefriedigende – Lösung des Problems bietet sich lediglich die Vermeidung einer Hämolyse durch sachgerechte Gewinnung des Probenmaterials an. Ein ähnliches, nur schwer lösbares Problem stellt die Erkennung von Mikrogerinnseln in Proben für hämostaseologische oder blutgasanalytische Untersuchungen dar.

52

Kapitel 5 · Prä- und Postanalytik

Wichtige präanalytische Fehler und Probleme ▬ mangelnde Vorbereitung des Patienten (z. B. Diät vor Funktionstests), ▬ mangelnde Informationen über den Zustand des Patienten (z. B. Medika▬

5

▬ ▬ ▬ ▬

5.2

mentenanamnese, Körpertemperatur bei blutgasanalytischen Untersuchungen), falsche Zeiten bei der Probennahme (z. B. beim oralen Glukosetoleranztest und bei anderen Funktionstests, zirkadiane Rhythmen), falsche Abnahmetechnik (z. B.Kapillarblut: falsche oder unzureichend durchblutete Abnahmestelle, Quetschen bei der Abnahme und dadurch bedingte Hämolyse), falsche oder fehlende Zusätze zur Blutprobe, falsche Probenbehandlung (z. B. unzureichende Vermischung der Probe mit Zusätzen, Sedimentation der Erythrozyten, Bildung von Mikrogerinnseln), falsche oder fehlende Kennzeichnung der Probe.

Postanalytik

Die postanalytische Phase des diagnostischen Prozesses beginnt mit der Erstellung des Messwerts [31]. Sie umfasst folgende wichtigen Schritte: ▬ technische und ggf. medizinische Validierung der Untersuchungsergebnisse, ▬ Mitteilung der Ergebnisse an den behandelnden Arzt, ▬ Dokumentation der Ergebnisse in der Krankenakte, ▬ Speicherung der Ergebnisse in einem elektronischen Informationssystem (wenn vorhanden), ▬ Sicherung der Dokumentation für die aus ärztlichen, rechtlichen und organisatorischen Gründen notwendigen Zeiträume. Postanalytische Fehler sind vielfach nicht so offensichtlich wie präanalytische, darum aber für die Qualität des Befundes nicht weniger wichtig und bedeutsam. Die im Folgenden aufgeführten postanalytischen Fehler und Probleme sind meist nicht POCT-spezifisch, aber auch für POCT relevant. Sie hängen teilweise davon ab, inwieweit Messgeräte, Stationen, Ambulanzen, Labor und Krankenhausverwaltung miteinander vernetzt sind ( Kap. 19).

53 5.2 · Postanalytik

5

Wichtige postanalytische Fehler und Probleme ▬ Unzureichende technische Validierung unter dem Zeitdruck einer möglichst kurzen »turn around time«

▬ Falsche Zuordnung der Ergebnisse ▬ Fehlerhafte oder unvollständige Mitteilung der Ergebnisse bei mündlicher oder telefonischer Übermittlung

▬ Verzögerte Ergebnismitteilung bei Werten außerhalb von »Alarmgrenzen«

▬ Fehlerhafte, unvollständige oder verzögerte Ergebnismitteilung bei »Computerproblemen«

▬ Unübersichtliche Ergebnisdarstellung, fehlende Markierung von Ergebnissen außerhalb des Referenzbereichs

▬ Fehler bei der Datenspeicherung im Labor- oder Krankenhausinformationssystem

▬ Fehlende (restriktive) Berechtigungs- und Zugangsregelungen zu Patientendaten (Datenschutz)

Vermeidung prä- und postanalytischer Probleme. Prä- und postanalytische Fehler lassen sich – wie auch die analytischen – nie völlig vermeiden [39, 40], in vielen Fällen jedoch durch organisatorische Maßnahmen deutlich vermindern. Hierzu existieren eine Reihe von Vorschlägen [16–20, 22, 33, 35, 40]; detaillierte Hinweise finden sich auch in der RiliBÄK 2008 [25] und der DIN EN ISO 15189 [41] ( Kap. 22 und 23). Alle prä- und postanalytischen Schritte müssen genau beschrieben und für die einzelnen Arbeitsschritte detaillierte Verfahrensanweisungen (»standard operating procedures«, SOP) erstellt werden, die man in Qualitätsmanagement- oder Qualitätssicherungshandbüchern zusammenfassen sollte. Darüber hinaus sollte sich ein kompetentes Gremium (z. B. die POCTKommission; Kap. 16) in einem Krankenhaus mit Strategien zur Fehlervermeidung sowie der Nachverfolgung und Reduzierung von entstandenen Fehlern einschließlich einer eventuellen Umgestaltung von Arbeitsabläufen beschäftigen. Von entscheidender Bedeutung sind dabei eine intensive, in regelmäßigen Abständen wiederholte Schulung des Pflegepersonals und eine gute Kommunikation.

6 Glukosebestimmung H.G. Wahl, T. Koschinsky, H. Schlebusch

6.1

Enzymatische Messreaktionen – 55

6.2

Detektionsmethoden – 58

6.3

Einflussfaktoren und Interferenzen – 63

6.4

Probenmaterial – 64

6.5

Evaluierung und Validierung – 65

Für die Glukosebestimmung am POC werden heute fast ausschließlich enzymatische Messmethoden unter Verwendung der Enzyme Glukoseoxidase und Glukosedehydrogenase eingesetzt. Die Detektion der Reaktionsprodukte erfolgt photometrisch oder elektrochemisch.

6.1

Enzymatische Messreaktionen

Mit Hilfe der Glukoseoxidase wird Glukose unter Anwesenheit von Wasser und Sauerstoff zu Glukonsäure oxidiert. Glukoseoxidase β-D-Glukose + H2O + O2 ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯→ D-Glukonolakton + H2O2 Dabei dient der Ko-Faktor Flavin-Adenin-Dinukleotid (FAD) als erster Elektronenakzeptor, der dabei zu FADH reduziert wird. Danach wird FADH durch molekularen Sauerstoff (O2), den endgültigen Elektronenakzeptor, wieder oxidiert. Dabei entsteht H2O2. Der O2-Verbrauch bzw. das entstehende H2O2 kann dann mit elektrochemischen oder chromogenen Methoden nachgewiesen werden. Als Chromogene kann man z. B. o-Dianisidin, p-Aminophenazon/Phenol, sowie Jodid/Molybdat einsetzen. Hierbei wird

56

6

Kapitel 6 · Glukosebestimmung

das Chromogen durch das entstehende H2O2 oxidiert und reflektometrisch gemessen (z. B. GlucoTouch, LifeScan). Modifizierte Clark-Elektroden (Sauerstoffelektroden) finden ihre Anwendung zur Glukosebestimmung ohne Verdünnung der Probe (direkt) in klassischen Blutgasgeräten ( Kap. 8), im i-STAT (Abbott) und im ecoSolo II System (CAREdiagnostica) oder nach Verdünnung der Blutprobe (indirekt) in den Glukosemessgeräten von Yellow Springs Instruments (YSI Glucose analyzer). Werden anstelle des molekularen Sauerstoffs Mediatoren wie Ferrocen (Precision PCx) oder Hexacyanoferrat (Ascensia Elite, Nova Stat Strip) als endgültiger Elektronenakzeptor verwendet, können anstelle von Platinelektroden (modifizierte Clark-Elektrode) einfache, kostengünstige Einmalelektroden (Sensorteststreifen) verwendet werden. Die Messreaktion ist hochspezifisch, die Indikatorreaktion kann jedoch in unterschiedlichem Ausmaß durch reduzierende Substanzen wie z. B. Ascorbinsäure oder Acetaminophen gestört werden. Ein spezielles analytisches Problem ist die zum Teil erhebliche Abhängigkeit der Messergebnisse vom Sauerstoffgehalt der Probe. Auch hierbei müssen die einzelnen Varianten der Glukoseoxidasemethoden genau betrachtet werden. Diejenigen Methoden, die Sauerstoff als letzten Elektronenakzeptor benutzen (Blutgasgeräte, YSI oder GlucoTouch) sind unempfindlich gegenüber wechselnden Sauerstoffkonzentrationen, solange genügend Sauerstoff in der Probe vorhanden ist. Das Gegenteil ist für Methoden der Fall, die Ferrocen (Precision PCx) oder Hexacyanoferrat (Ascensia Elite) statt Sauerstoff als letzten Elektronenakzeptor benutzen. Hier tritt Sauerstoff als möglicher Elektronenakzeptor in Konkurrenz zu den Mediatoren, sodass die Glukose bei erhöhten Sauerstoffwerten in der Probe falsch niedrig bestimmt wird. Bei der Oxidation mit der Glukosedehydrogenase (GDH) dienen Nikotinsäureamid-Adenin-Dinukleotid (NAD; HemoCue sowie Precision PCx, Xceed und Xceed Pro), Pyrrolochinolin-Chinon (PQQ; Accu-Chek Inform, Aviva und Compact Plus) und seit kurzem auch FAD (Ascensia CONTOUR) als erste Elektronenakzeptoren und werden dabei zu NADH, PQQH und FADH reduziert: Glukosedehydrogenase β-D-Glukose ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯→ D-Glukonolakton + H+ + e– Die Detektion erfolgt nach Bildung eines Farbstoffs photometrisch (HemoCue) oder reflektometrisch (Accu-Chek Compact Plus). Dabei ist He-

57 6.1 · Enzymatische Messreaktionen

6

moCue Glukose 201 das einzige POC-System, das unter Verwendung von Einmalküvetten die Glukose photometrisch bestimmt. Nach Lyse der Erythrozyten und Oxidation der Glukose durch die Glukosedehydrogenase wird das entstandene NADH mit einem Tetrazoliumsalz durch Diaphorase zu Formazan umgesetzt, das bei 660/840 nm gemessen wird. Die Messdauer beträgt konzentrationsabhängig 40–240 s. Die Kalibrierung erfolgt durch den Hersteller. Elektrochemisch kann die Detektion mit Hexacyanoferrat (Ascensia CONTOUR) oder Nitrosoanilin (Accu-Chek Inform und Aviva) als endgültiger Elektronenakzeptor mittels Sensorteststreifen durchgeführt werden. Neben Mannose, Maltose und Xylose werden auch Glukosamin und 2-Desoxyglukose von der Glukosedehydrogenase umgewandelt und können somit das Ergebnis verändern. Wie wichtig dabei die genaue Kenntnis der Gesamtreaktion ist, zeigt eine Warnmeldung der FDA vom 04.11.2005 über falsch hohe Glukosewerte bei Patienten mit erhöhten Konzentrationen von Maltose, Galaktose (bei der seltenen Galaktosämie des Neugeborenen) oder Xylose (beim Xylosetoleranztest) im Blut, die bereits am 09.11.2005 korrigiert werden musste (www.fda.gov/CBER/safety/maltose110405.htm): »… Probleme treten allerdings nur bei einer einzigen Messmethode auf, die das Enzym Glukosedehydrogenase-Pyrrolochinolin Chinone (GDHPQQ) verwendet. Andere Geräte, die die Enzyme Glukosedehydrogenase Nikotinamid Adenin Dinucleotide (GDH-NAD) oder Glukoseoxidase oder Glukosehexokinase verwenden, sind sicher …«. Am häufigsten tritt dieses Problem bei Patienten mit Peritonealdialyse auf, wenn sich in der Lösung Icodextrin (z. B. Extraneal Baxter) befindet, das dann im Körper zu Maltose abgebaut wird. Intravenös verabreichte maltosehaltige Lösungen (z. B. bestimmte Immunglobulinpräparate) können die Maltosekonzentration im Blut auf >13 mg/dl (0,72 mmol/l) erhöhen und damit ebenfalls zu überhöhten Messwerten führen. Messgeräte wie HemoCue (GDH-NAD) und Ascensia CONTOUR (GDH-FAD) wie auch alle Systeme mit Glukoseoxidasemethoden können also eingesetzt werden, Geräte der Accu-Chek Reihe (alle GDH-PQQ) unter den genannten Bedingungen jedoch nicht. Ein Vorteil aller GDH-Methoden gegenüber Systemen mit Glukoseoxidasemethoden ist die i. A. deutlich geringere Störanfälligkeit in Bezug auf Medikamente (reduzierende Substanzen) und den Sauerstoffgehalt der Probe.

58

Kapitel 6 · Glukosebestimmung

6.2

Detektionsmethoden

Die Detektion der enzymatischen Reaktionen im Vollblut kann photometrisch oder elektrochemisch erfolgen. Noch viele Jahre nach Einführung der ersten Glukoseteststreifen waren Reflektometer die einzige Möglichkeit, das farbige Endprodukt der Reaktion quantitativ zu detektieren. Wesentliche Fortschritte waren die Einführung der »Non-wipe«-Technologie, die das

6 ”Wipe“-Technik

Licht

Vollblut Reagenzträger Plastikstreifen

”Non-wipe“-Technik Vollblut Plastikstreifen Membran Reagenzträger

Licht

⊡ Abb. 6.1. Reflektometrische Messung im »Plasma«

6

59 6.2 · Detektionsmethoden

bis dahin notwendige Abwischen (»wipe«) des Blutes nach einer bestimmten Zeit überflüssig machte, sowie das automatisierte Ablesen (⊡ Abb. 6.1). Voraussetzung hierfür war die Abtrennung der Erythrozyten (und anderer zellulärer Bestandteile) vom Plasma, um die Farbreaktion nicht durch die Eigenfarbe des Vollblutes zu verfälschen. Die Konsequenz ist, dass zwar Vollblut aufgetragen wird, aber die eigentliche Messung im Plasma stattfindet (⊡ Abb. 6.2). Die technische Herausforderung besteht dabei darin,

Reﬂexionsverfahren mit Teststreifen

Bluttropfen Plasma Lichtquelle Plasma sickert durch den Teststreifen

Photozelle

Photozelle HemoCue– Absorptionsverfahren Vollblut

⊡ Abb. 6.2. Photometrische Messung im hämolysierten Vollblut. Mit freundlicher Genehmigung der HemoCue GmbH, Grossostheim

Lichtquelle

60

6

Kapitel 6 · Glukosebestimmung

eine quantitative Abtrennung der Erythrozyten unter Gewährleistung eines hinreichend schnellen und großen Plasmaflusses zur störungsfreien Umsetzung am Reaktionsträger zu erreichen. Hierzu werden herstellerspezifisch unterschiedliche, zum Teil mehrfache Membranfolien mit unterschiedlichen Eigenschaften eingesetzt. Weitere Fortschritte, überwiegend durch die Einführung der Sensortechnologie bedingt, waren reduzierte Blutprobenvolumina (0,3–5 μl), kürzere Messzeiten (3–30 s), eingebaute Qualitätssicherungen und die Möglichkeit, Interferenzen und direkten Blutkontakt zum Messgerät weitgehend zu vermeiden und damit die Hygiene sowie die Sicherheit vor Infektionsrisiken – besonders beim Einsatz im POCT-Bereich – zu verbessern. Die ersten Sensorteststreifen waren in Hinblick auf die Abtrennung der Erythrozyten ähnlich aufgebaut wie die photometrischen Teststreifen (⊡ Abb. 6.3). Die Einführung einer dritten, nach hinten versetzten Elektrode (⊡ Abb. 6.4) diente sowohl der Überprüfung eines ausreichenden Blutvolumens als auch der Kompensation von Interferenzen. Während ursprünglich bei allen Sensorteststreifen ein amperometrisches Messverfahren eingesetzt wurde, ist mit dem FreeStyle (Abbott) das

Schutzfolie Hydrophobe Beschichtung Referenzelektrode

Hydrophile Gewebeschicht

Reaktionszone

Zielzone zum Blutauftrag

⊡ Abb. 6.3. Schematischer Aufbau des Precision QID. Mit freundlicher Genehmigung der Abbott GmbH & Co. KG, Wiesbaden

61 6.2 · Detektionsmethoden

6

erste System mit einer coulometrischen Messmethode auf dem Markt. Der Vorteil dieses Messverfahrens ist der geringere Einfluss des Hämatokrits (HK; s. unten) auf das Messergebnis. Bei den amperometrischen Verfahren wird nur ein relativ kleiner Anteil der tatsächlich vorhandenen Glukose

⊡ Abb. 6.4. Precision-QID-Sensor (bis 2003). Mit freundlicher Genehmigung der Abbott GmbH & Co. KG, Wiesbaden

Oberste Schicht Kapillaröﬀnung Kapillarschicht 1,2 μl Probenkanal Elektrodenschicht Messung von Glucose, Hämatokrit und Interferenz Elektrisch leitende Trägerschicht Goldoberﬂäche

⊡ Abb. 6.5. Nova StatStrip, Aufbau des Teststreifens. Mit freundlicher Genehmigung der Nova Biomedical GmbH, Rödermark

Kontrolle einer ausreichenden Blutprobenmenge

Kontrolle der Reagenzien und der Luftfeuchtigkeit

Überprüfung der Teststreifen auf physische Schäden

Korrektur von temperaturund Hämatokrit-bedingten Abweichungen und anschließende Blutzuckermessung

Korrektur kleinerer Schäden am Teststreifen (bei Bedarf )

⊡ Abb. 6.6. ACCU-CHEK Aviva, Aufbau des Teststreifens. Mit freundlicher Genehmigung der Roche Diagnostics GmbH, Mannheim

Die breite Y-förmige Auftragszone sorgt für ein punktgenaues Auftragen und ein schnelles Einziehen der Blutprobe.

Der starke Blau-Gelb-Kontrast bietet einen klaren Anhaltspunkt beim Auftragen der Blutprobe.

Der für einen einfachen Blutprobenauftrag konzipierte Teststreifenrand saugt das Blut schnell und problemlos ein.

6 8 lasergeätzte Goldelektroden zur:

62 Kapitel 6 · Glukosebestimmung

63 6.3 · Einflussfaktoren und Interferenzen

6

gemessen, wobei die Stromstärke direkt proportional zur Glukosekonzentration ist. Im Fall der Coulometrie ist das Verhältnis zwischen Elektrodenoberfläche und Blutvolumen größer, sodass praktisch die gesamte Glukose gemessen werden kann; die Ladung (Q = 0∫t I dt) ist direkt proportional zur Glukosekonzentration. Die HK-Abhängigkeit vieler Blutglukosemessgeräte erschwert deren Einsatz in der Neonatologie oder in der Intensivmedizin; neue Technologien haben hier zu deutlichen Verbesserungen geführt. Das Nova-StatStrip-System arbeitet als erstes Messgerät mit einer zusätzlichen Bestimmung des HK (»multi-well«, 4 Elektroden) und anschließender Korrektur des Glukosemesswertes (⊡ Abb. 6.5). Gleich 8 Elektroden werden in den Accu-Chek Aviva Teststreifen (⊡ Abb. 6.6) eingesetzt. Sie dienen der Kontrolle der Reagenzien, der Luftfeuchtigkeit, der Teststreifenintegrität und einer ausreichenden Blutmenge sowie temperatur- und HK-bedingten Abweichungen. Temperatur- und HK-Korrektur erfolgen dabei mit Hilfe eines zusätzlichen Wechselstroms an den entsprechenden Elektroden (Impedanzmessung), während die eigentliche Blutzuckermessung weiterhin mit der konventionellen Gleichstrommethode durchgeführt wird.

6.3

Einflussfaktoren und Interferenzen

Im Krankenhaus und hier insbesondere auf Intensivstationen und in der Neonatologie gibt es eine Vielzahl von patientenbedingten Einflussfaktoren [42], die zu veränderten Glukosemesswerten führen können ( Kap. 25). Dabei spielt der HK eine besonders wichtige Rolle. Prinzipiell führt ein HK-Anstieg zu einer Erniedrigung der Glukosewerte und ein Abfall zu einer Erhöhung [43–45]. Die geringsten Abweichungen wurden bisher bei Messungen mit Blutgasgeräten und dem HemoCue-System sowie seit kurzem auch bei Messungen mit Systemen, die eine HK-Messung bzw. -Korrektur vornehmen (Nova StatStrip, Accu-Chek Aviva) [44, 45], festgestellt. Ein erhöhter Sauerstoffgehalt im Blut führt bei einigen glukoseoxidaseabhängigen Messverfahren zu erniedrigten Glukosewerten [46, 47]. Während bei den klassischen Elektroden (Blutgassysteme, YSI, i-STAT, ecoSolo) ein gewisser Sauerstoffgehalt notwendig ist, führt er bei Systemen mit anderen Mediatoren (z. B. Ferrocen) zu einer Konkurrenzreaktion und somit zu falsch niedrigen Glukosewerten (s. oben).

64

6

Kapitel 6 · Glukosebestimmung

Weitere Interferenzen sind von körpereigenen Metaboliten und Medikamenten mit reduzierenden Eigenschaften (Vitamin C, Acetaminophen, Dopamin etc.) zu erwarten. Hierbei handelt es sich meist um Messverfahren, die glukoseoxidasebasierend die Peroxidreaktion [48, 49] als Detektionsmethode einsetzen. Verfahren, die die Glukosedehydrogenase als Enzym einsetzen, sind gegenüber solchen Substanzen wesentlich stabiler (s. oben). Zusätzlich zu diesen eher allgemeinen Störungen gibt es einzelne, auf ein bestimmtes Verfahren oder auch Messsystem bezogene Interferenzen. Hierzu gehört im Fall des HemoCue-Systems die Störung durch Methämoglobin (>10 %) oder Intralipid [50, 51]. Auf die Störungen der GlukosedehydrogenasePQQ-Methoden durch Mannose, Maltose [52], Xylose, Glukosamin und 2-Desoxyglukose wurde bereits hingewiesen. Neben den prä- und postanalytischen Einflussgrössen sowie den messsystemimmanenten Interferenzen muss auf die Bedeutung von Fehlern bei der Bedienung der Geräte besonders hingewiesen werden [53, 54].

6.4

Probenmaterial

Als Probenmaterialien kommen generell Vollblut, Hämolysat, Serum/Plasma (mit und ohne Enteiweißung), Urin, Liquor und interstitielle Flüssigkeit bzw. das daraus gewonnene Dialysat ( Kap. 25) infrage, wobei am POC i. A. nur Vollblut verwendet wird. Wegen des arteriovenösen Konzentrationsgefälles für Glukose, das je nach Stoffwechsellage 5–50 mg/dl betragen kann, geht der Ort der Abnahme (arteriell, kapillär, venös) in die Beurteilung der Ergebnisse ein ( Kap. 25). Die Glykolyse spielt am POC wegen der sofortigen Messung meist keine Rolle; bei Verzögerungen muss die Glukose jedoch durch Zusatz von Glykolysehemmern wie Natriumfluorid (6 g/l Blut) oder Maleinimid (100 mg/l Blut) stabilisiert werden, was allerdings nicht vollständig gelingt. Für die Praxis spielt der Konzentrationsunterschied zwischen der Glukose im Vollblut und im Plasma eine wichtige Rolle. Glukose passiert durch passiven Transport leicht die Erythrozytenmembran und verteilt sich zwischen Plasma und Erythrozyten analog zu Wasser. Während also die Molalität der Glukose (mg Glukose/kg Wasser) im wässrigen Kompartiment gleich ist, ist ihre Molarität (Konzentration) in Erythrozyten niedriger als im Plasma, da der typische Wassergehalt der Erythrozyten 0,71 kg H2O/l, derjenige des Plasmas jedoch 0,93 kg H2O/l beträgt.

65 6.5 · Evaluierung und Validierung

6

Bei einem HK von 43 % berechnet sich daraus ein Faktor von 1,11 für die Umrechnung von Vollblut- in Plasmaglukose. Bei Proben mit abweichenden HK-Werten ist dieser Faktor nicht mehr exakt. Bei extremen HK-Werten kann für den Umrechnungsfaktor eine »HK-Korrektur« sinnvoll sein:

d=

0,84 0,93− 0, 22 × HK

Dabei ist der HK als Bruch einzugeben. Mit dem so errechneten Korrekturfaktor ist dann der Umrechnungsfaktor 1,11 zu multiplizieren. Von dieser physiologischen HK-Abhängigkeit der Vollblut-Plasma-Differenz ist die HK-Interferenz zu unterscheiden. Diese spielt bei vielen POCTMessgeräten eine Rolle (s. oben) und ist – wenn überhaupt – nur durch gerätetechnische Maßnahmen zu kompensieren. Um klinische Fehlinterpretationen zu vermeiden, hat die International Federation of Clinical Chemistry and Laboratory Medicine (IFCC) im Jahre 2005 vorgeschlagen, alle Glukoseergebnisse als Plasmawerte (Plasmaäquivalente) anzugeben, unabhängig von Probentyp und Messmethode [55]. Nicht nur die Vollblutmessgeräte, sondern auch direkt messende Glukosesensoren (z. B. in Blutgasanalysatoren) sollen ihre Messwerte in Plasmakonzentrationen umrechnen. Diese Empfehlung wird zurzeit in Deutschland noch nicht einheitlich umgesetzt ( Kap. 25). Für den Nutzer ist daher u. U. eine Nachfrage beim Hersteller angezeigt, ob sein Messgerät plasma- oder vollblutkalibriert ist.

6.5

Evaluierung und Validierung

Am POC sollten nur evaluierte und validierte Geräte und Verfahren eingesetzt werden. So schließen Hinweise des Herstellers, dass ein Gerät nur für die Selbstkontrolle des Diabetikers bestimmt ist, seinen Einsatz an anderer Stelle aus. Evaluierungen von Blutglukosemessgeräten sind in großer Zahl publiziert worden. Erwartungsgemäß unterscheiden sich die Ergebnisse für verschiedene Messgeräte zum Teil deutlich voneinander, aber auch für dasselbe Modell finden sich nicht selten bei den zentralen Leistungsdaten signifikante Unterschiede. Dies lässt sich teilweise durch die bekannten Qualitätsstreuungen der Geräte selbst und mehr noch der Teststreifen (insbesondere durch Unterschiede von Charge zu Charge) erklären [56]. Es spielen jedoch

66

6

Kapitel 6 · Glukosebestimmung

auch methodische Unzulänglichkeiten bei der Durchführung von Evaluierungen und Methodenvergleichen eine wesentliche Rolle. Zwar existieren dazu mehrere Vorschläge, z. B. des Clinical Laboratoy Standards Institute (CLSI; früher National Committee on Clinical Laboratory Standards, NCCLS) [57] oder der STARD-Initiative [58, 59], die aber in vielen Studien nur unzulänglich umgesetzt worden sind [60]. Mahoney und Ellison [61] haben im Jahre 2007 unter Verwendung der oben genannten und anderer Empfehlungen (IFCC, FDA, TNO, SKUP, ISO 15179) eine praktikable Checkliste mit 14 Punkten vorgelegt, die als Leitlinie für Evaluationsprotokolle dienen kann und damit auch die Beurteilung entsprechender Publikationen erleichtert. Ferner wurde vom CLSI im Jahre 2008 ein Vorschlag (POCT 6-P) publiziert, der den Vergleich von Glukosebestimmungsmethoden bei der Verwendung unterschiedlicher Probenarten standardisieren soll [62]. Es sei abschließend daran erinnert, dass Aussagen zur Richtigkeit von Blutglukosemessgeräten nicht aus Ringversuchsergebnissen abgeleitet werden können, solange – wegen des Fehlens geeigneter Vollblutkontrollproben – keine Referenzmethodenwerte, sondern nur geräteabhängige Sollwerte zur Beurteilung verwendet werden.

7 Klinisch-chemische Parameter R. Junker, H. Schlebusch

7.1

7.1

Einleitung – 67

7.2

Gerätetechnik und Methoden – 67

7.3

Klinisch-chemische Analysesysteme – 68

7.4

Einsatzgebiete und Indikationen – 73

Einleitung

Mit klinisch-chemischen Analysen ist i. A. die Bestimmung von Enzymen, Substraten und Stoffwechselprodukten gemeint. Ein großes Spektrum der in klinisch-chemischen Laboratorien angebotenen Analytik ist auch für die patientennahe Diagnostik verfügbar, z. B. die Bestimmung von Enzymen (AP, GOT, GPT, γ-GT, Amylase, CK), Elektrolyten (Na+, K+, Ca2+, Cl–, Mg2+) und zahlreichen Stoffwechselgrößen (Bilirubin, Gesamt-, HDL- und LDL-Cholesterin, Triglyzeride, Glukose, Harnsäure, Kreatinin, Harnstoff und Laktat). Obwohl die CK-MB-Bestimmung auch dem Bereich klinisch-chemischer Analysen zugeordnet wird, erfolgt die POCT-Bestimmung üblicherweise an Systemen zur Messung kardialer Marker ( Kap. 27).

7.2

Gerätetechnik und Methoden

Ein Vorteil von POCT liegt neben dem Fehlen des Probentransports im Verzicht auf die Zentrifugation der Probe, um Serum oder Plasma zu gewinnen. Um patientennah klinisch-chemische Analysen durchzuführen, muss daher

68

7

Kapitel 7 · Klinisch-chemische Parameter

entweder mit Vollblut gearbeitet oder ein Schritt zur Eliminierung zellulärer Bestandteile aus dem Vollblut in den Analyseprozess integriert werden. Meist wird für die POCT-Analytik Kapillarblut, aber auch arterielles oder venöses Blut verwendet. In der Regel genügen wenige Mikroliter. Die eigentliche Analytik erfolgt innerhalb von Minuten. Gängige Messsysteme können in einem bestimmten Umfang Daten speichern und haben einen integrierten Drucker und eine EDV-Schnittstelle, um Daten und Messwerte an Laboroder Krankenhausinformationssysteme zu exportieren. Prinzipiell sind 3 verschiedene Geräteklassen zu unterscheiden: ▬ Vollwertige klinisch-chemische Analysesysteme, die eine Verkleinerung etablierter Laborsysteme darstellen und die ein großes Spektrum an Parametern – einzeln oder parallel – analysieren können. In dieser Gruppe existieren nass- und trockenchemisch arbeitende Systeme. ▬ Messgeräte, an denen klinisch-chemische Analysen in Ergänzung zu anderen Messungen möglich sind, z. B. Geräte für Blutgasanalysen (BGA), an denen mittels Elektroden bzw. photometrisch Elektrolyte, Glukose, Laktat, Kreatinin, Bilirubin und andere Parameter bestimmt werden können. ▬ In die dritte Kategorie fallen Testsysteme, die speziell für einzelne Verfahren konstruiert wurden, beispielsweise Messgeräte zur Bestimmung des Lipidstatus oder des Laktats.

7.3

Klinisch-chemische Analysesysteme

7.3.1 Trockenchemie

Bei trockenchemisch arbeitenden Systemen erfolgt die eigentliche Analytik auf einzelnen Teststreifen. Nach der Aufgabe des Probenmaterials – Vollblut oder Plasma – erfolgt ein Plasmaseparationsschritt, bei dem mittels eines Filters die zellulären Bestandteile zurückgehalten werden. Danach gelangt das Plasma in ein Reservoir. Die erforderlichen Reagenzien haften an Membranen, die nach Einschieben des Teststreifens in das Messgerät an das Plasmareservoir gedrückt und nacheinander vom Plasma bzw. den entstehenden Reaktionsprodukten durchdrungen werden (⊡ Abb. 7.1). Der letzte Reaktionsschritt besteht in einer für die jeweilige Gerätetechnik erforderlichen Nachweisreaktion, beispielsweise in der Entstehung eines Farbstoffs, dessen Intensität in einem Verhältnis zur Konzentration des

69 7.3 · Klinisch-chemische Analysesysteme

7

Schutzschicht

Transparente Folie

Magnetstreifen Hilfsreagenzien

Trägerschicht

Plasmatrennschicht Reagenzlayer Plasmareservoir

⊡ Abb. 7.1. Schematischer Aufbau eines Teststreifens

Analyten steht. Dementsprechend erfolgt am Ende der Reaktionskette eine optische Detektion der Farbstoffentwicklung ( Kap. 4). Ein verbreiteter Vertreter dieses Gerätetyps ist das Roche Reflotron, das seit einigen Jahren in unterschiedlichen Bauformen erhältlich ist. Es handelt sich um ein Gerät mit reflektometrischer Messung des Lichtes einer »light emitting diode« (LED) in einer sog. Ulbricht‘schen Kugel. Die Reflexion an derjenigen Stelle des Teststreifens, an der die Nachweisreaktion stattfindet, unterscheidet sich von den restlichen Reflexionen innerhalb der Kugel und erlaubt eine Aussage über die Reaktionsstärke und damit die Konzentration des Analyten. Alle Informationen zu Gerätesteuerung, Messmethoden und Kalibrierung sowie sämtliche mathematische Konstanten zur Auswertung sind in einem Magnetstreifen an der Unterseite jedes Teststreifens gespeichert, sodass eine Messung ohne Chargenverwaltung möglich ist. Die Testverfahren weichen von den nasschemischen IFCC-Methoden ab, da in der Trockenchemie andere Anforderungen an die Reagenzien gestellt werden, beispielsweise die Fixierung an spezielle Reagenzträger, eine hohe Stabilität und die Möglichkeit zur Lagerung bei Raumtemperatur. Dennoch sind die Methoden in der Regel so kalibriert, dass sie in ihren Ergebnissen den Standardmethoden weitgehend entsprechen. Gegebenenfalls sind aber abweichende Referenzbereiche zu beachten, insbesondere im Rahmen einer Verlaufskontrolle, wenn alternierend POCT und Methoden

70

Kapitel 7 · Klinisch-chemische Parameter

aus einem Zentrallabor eingesetzt werden. Je nach Gerätetyp können Analyten mit solchen Systemen einzeln oder parallel gemessen werden. Die analytische Qualität verschiedener Systeme wurde in mehreren Studien belegt [63, 64].

7.3.2 Nasschemie

7

Nasschemisch arbeitende Systeme sind trotz hoher analytischer Qualität weniger verbreitet, was zumindest teilweise auf die vergleichsweise hohen Betriebskosten zurückzuführen ist. Prinzipiell kommen hier etablierte Labormethoden in miniaturisierten Geräten zum Einsatz. Ein aktueller Vertreter nasschemisch arbeitender Systeme ist das Abaxis Piccolo (⊡ Abb. 7.2).

⊡ Abb. 7.2. Abaxis Piccolo. Mit freundlicher Genehmigung von Abaxis Europe, Darmstadt

71 7.3 · Klinisch-chemische Analysesysteme

7

Es handelt sich um ein System, das auf die Methodik von Großgeräten zurückgreift, jedoch für Einzelprobenmessungen ausgelegt ist. Ein vorausgehender Zentrifugationsschritt entfällt, da das Gerät auch die Zentrifugation der Probe übernimmt. Das System ist daher für die Verwendung von Vollblut ebenso geeignet wie für die Verwendung von Serum oder Plasma. Sämtliche Reagenzien und Verdünnungslösungen sind in vorgefertigten Kunststoffrotoren untergebracht, die in unterschiedlichen Kombinationen für verschiedene Analysespektren verfügbar sind. Ein Probenvolumen von 100 μl reicht für ein komplettes Panel von bis zu 14 Analysen aus. Nach Übertragung der Probe auf die Aufgabestelle des Rotors gelangt der Rotor in das Gerät und wird auf eine Spindel aufgesetzt, wo die Probe durch Zentrifugal- und Kapillarkräfte während der folgenden Rotation an die passenden Stellen in die Reaktionsküvetten fließt. Auch Verdünnungsflüssigkeit und Reagenz gelangen so an die passende Stelle. Innerhalb weniger Minuten wird die Lichtabsorption einer Xenonblitzlampe gemessen; bis zu 9 Wellenlängen sind möglich. Das System detektiert gleichzeitig Hämolyse und Lipämie als Interferenzen. Es erfolgt eine selbstständige Kalibrierung; die Qualitätskontrolle ist integriert. Auch für dieses System liegen Evaluierungsdaten vor, die eine hinreichende Qualität der Analytik und eine gute Korrelation mit Standardmethoden dokumentieren [65, 66].

7.3.3 Blutgasanalyzer und ähnliche Geräte

Klinisch-chemische Analysen werden auch an Blutgasgeräten durchgeführt, z. B. die Bestimmung von Elektrolyten mittels ionenselektiver Elektroden, aber auch von Parametern wie Harnstoff, Kreatinin, Bilirubin, Glukose und Laktat. Ionenselektive Elektroden finden sich an zahlreichen Blutgasgeräten (⊡ Abb. 7.3). Sie werden zur Bestimmung von Na+, K+, Ca2+, Mg2+ und Cl– eingesetzt. Ein hochgradig miniaturisiertes Gerät ist das i-STAT von Abbott. Es handelt sich um ein System zur Bestimmung von Blutgasen, Elektrolyten und anderen Parametern in unterschiedlichen Kombinationen. Zum Einsatz kommen Testkassetten, die eine Größe von wenigen Zentimetern haben und alle für die Messung erforderlichen Reagenzien und Technologien einschließlich der Kalibrierlösungen für verschiedene Messprinzipien beinhalten ( Kap. 3) [67]. Die analytische Qualität des Systems wurde mehrfach evaluiert [68].

72

Kapitel 7 · Klinisch-chemische Parameter

Elektrodenkontakt 2 1

3 4

Elektrode

Elektrodenmantel

Elektrolytlösung

7

5

b

1 Laktat-Messelektrode 2 Referenzelektrode Ionensensitive Membran

Dichtung a

3 Elektrode zur Messung von Störsubstanzen 4 Gegenelektrode 5 Probenweg

Zellophanmembran

⊡ Abb. 7.3. Ionenselektive Elektroden (ISE) in Blutgasanalysatoren. a ISE für K+ (Radiometer ABL505); mit freundlicher Genehmigung der Radiometer GmbH, Willich; b ISE für Laktat (Siemens Rapidlab 865); mit freundlicher Genehmigung der Siemens Medical Solutions Diagnostics GmbH, Bad Nauheim.

7.3.4 Spezielle Geräte für einzelne Analyten

Für die Bestimmung des Gesamtbilirubins bei Neugeborenen durch direkte Spektrophotometrie des unverdünnten Serums oder Plasmas werden häufig »Bilirubinometer« eingesetzt. Es handelt sich meist um Filterphotometer, mit denen die Absorption des Plasmas bei 455 nm – nahe dem Absorptionsmaximum des Bilirubins – gemessen wird. Da im Neugeborenenplasma keine Lipochrome wie z. B. Karotin vorhanden sind, die ebenfalls in diesem Wellenlängenbereich absorbieren, kann Bilirubin auf diese Weise quantitativ bestimmt werden, wenn die spektrale Interferenz durch Hämoglobin (Hb) kompensiert wird. Dies geschieht durch eine zusätzliche Messung bei

73 7.4 · Einsatzgebiete und Indikationen

7

575 nm. Da die molaren Extinktionskoeffizienten des Hb bei 455 nm und 575 nm identisch sind, lässt sich aus der Differenz ΔE = E455 nm – E575 nm die Bilirubinkonzentration berechnen. Als Küvette dient eine Hämatokrit-(HK-) Kapillare, die mit (Kapillar-)Blut gefüllt und in einer speziellen Zentrifuge zentrifugiert wird. Anschließend wird die Kapillare so in das Messgerät eingesetzt, dass der Messspalt des Photometers völlig von der Plasmasäule bedeckt ist. Im Allgemeinen reichen für die Messung 20–30 μl Blut aus [69]. In der Vergangenheit wurde über mangelnde Linearität und Kalibrierungsprobleme als wichtige Ursachen für falsche Messergebnisse berichtet. Bei neueren Geräten, z. B dem Bilimeter 3 (Pfaff medical), scheinen diese Probleme jedoch weitgehend gelöst zu sein, wie die Ringversuche für Neonatalbilirubin der Deutschen Vereinten Gesellschaft für Klinische Chemie und Laboratoriumsmedizin (DGKL) zeigen. Ein spezielles System, das in Spezialambulanzen oder Apotheken zum Einsatz kommt, um den Lipidstatus des Patienten zu bestimmen, ist das LDX-System des Herstellers Cholestech. Mit diesem Gerät, das eine gute analytische Qualität aufweist, sind neben Gesamt-, HDL- und LDL-Cholesterin sowie Triglyzeriden auch Glukose und GOT im Vollblut bestimmbar [70]. Darüber hinaus gibt es Verfahren zur potenziometrischen Bestimmung der Elektrolyte und andere Spezialanwendungen, z. B. Laktatmessungen in der Sportmedizin aus Blut oder Speichel. Die Entwicklung weiterer spezialisierter (»dedicated«) Systeme dürfte voranschreiten, sodass sich das Spektrum in Zukunft ausweiten wird.

7.4

Einsatzgebiete und Indikationen

Patientennahe klinisch-chemische Analysen werden v. a. in kleineren Krankenhäusern, für die ein 24-h-Betrieb des Laboratoriums nicht rentabel ist, aber auch in größeren Arztpraxen durchgeführt. Die Hauptgründe für den Einsatz von POCT für klinisch-chemische Analysen im Krankenhaus sind folgende: ▬ Für die Notfallversorgung in Ambulanzen und Aufnahmebereichen sind Wartezeiten auf Messergebnisse aus einem Zentrallabor zu lang. ▬ In Kliniken, die nicht über ein Zentrallabor verfügen, sind klinischchemische Analysen auch für die »Eilfall«-Diagnostik als POCT durchzuführen, z. B. für ein präoperatives Screening bei neu aufgenommenen

74

Kapitel 7 · Klinisch-chemische Parameter

Patienten, was als solches keinen Notfall darstellt, aber dennoch zeitnah durchgeführt werden sollte. ▬ Im Bereich der Intensivmedizin sind POCT-Verfahren als Bestandteil der engmaschigen Patientenüberwachung, z. B. auch im Rahmen der BGA, hilfreich.

7

Wie stichhaltig derartige von klinisch tätigen Kollegen vorgebrachte Gründe für den Einsatz von POCT-Methoden im Einzelfall sind, bleibt dahingestellt. In ärztlichen Spezialpraxen wie Dialysezentren oder in der Onkologie können kurzfristig verfügbare Ergebnisse für Eilfallentscheidungen herangezogen werden, weniger für vitale Notfallsituationen, da diese hier eher selten vorkommen. Aber auch vor Therapiebeginn kann es von Bedeutung sein, die aktuellen Nierenretentions- und Elektrolytwerte sowie andere klinischchemische Parameter zu kennen, um ggf. Therapieregimes zu adaptieren.

8 Blutgasanalytik P.B. Luppa

8.1

Messmethoden für pH, pO2 und pCO2

– 76

8.2

Oxymetrie – 80

8.3

Weitere Parameter des Säure-Basen-Haushalts und des Sauerstoffstatus – 83

8.4

Temperaturkorrektur und Präanalytik – 88

Die Blutgasanalytik wird seit vielen Jahren hauptsächlich am POC durchgeführt [71, 72]. Über die Qualitätssicherung der zahlreichen auf diesen Analysesystemen vorgehaltenen Kenngrößen ist jedoch auch das Zentrallabor in die Blutgasanalytik (BGA) eingebunden. In variablen Ausführungen analysieren die BGA-Geräte folgende Parameter: ▬ Die basalen Messgrößen – Sauerstoffpartialdruck (pO2), Kohlendioxidpartialdruck (pCO2), und pH – werden gemessen, eine Reihe weiterer Parameter der BGA (z.B. Standardbikarbonat) und des Säure-BasenHaushalts (z. B. Basenexzess) berechnet. Die Blutgase können auf die aktuelle Körpertemperatur des Patienten korrigiert werden. ▬ Mittels CO-Oxymetrie wird die Oxygenierung des Blutes (O2-Sättigung – sO2) zusammen mit der Hämoglobin-(Hb-)Gesamtkonzentration, dem Hämatokrit (HK) und den Hb-Fraktionen (z. B. FO2-Hb, Met-Hb) gemessen. ▬ Die Messung der Elektrolyte Na+, K+, ionisiertes Ca2+, ionisiertes Mg2+ und Cl– ergänzt die Erfassung des Säure-Basen-Haushalts. ▬ Fakultativ ist auch die Messung der Metaboliten Glukose, Laktat, Kreatinin, Harnstoff, Bilirubin und anderer möglich. Die zugrunde liegenden Prinzipien der Sensortechnologie sind seit den Anfängen der BGA unverändert geblieben. Einzig die Prinzipien der Me-

76

Kapitel 8 · Blutgasanalytik

tabolitmessungen sind neu und zwischen den verschiedenen Systemen unterschiedlich. Für die Kreatininbestimmung sind erst seit Kurzem valide Sensorverfahren verfügbar. Als Beispiel soll der amperometrische Kreatininsensor im ABL837 FLEX (Radiometer) genannt werden, der auf der enzymatischen Umwandlung des Kreatinins zu H2O2 basiert [73]. Ein grundsätzliches, noch ungelöstes Problem bei den Blutgasgeräten der verschiedenen Hersteller ist die Uneinheitlichkeit der Nomenklatur für die gemessenen und berechneten Blutgasparameter. Bisherige Versuche eines Konsenses zur Vereinheitlichung der Symbole sind erfolglos geblieben (www. physioklin.de) [74]. Als Lektüre geeignet sind die ausführlichen Empfehlungen der Firma Radiometer zu diesem Thema. Die Broschüre AS111 kann per E-Mail ([email protected]) angefordert werden.

8

8.1

Messmethoden für pH, pO2 und pCO2

Die modernen BGA-Geräte sind Analysesysteme, die bei der Messung der Parameter pO2, pCO2 und pH im heparinisierten Vollblut 2 unterschiedliche Technologien anwenden: ▬ elektrochemische Verfahren, ▬ optische Verfahren. Gemeinsam ist allen Gerätetypen, dass sie selbsttätig Funktionsprüfungen der einzelnen Sensoren durchführen und in festgelegten Zeitintervallen Kalibrierungs- und Reinigungsprozeduren starten können. In ⊡ Tab. 8.1 ist eine Auswahl der gängigen Systeme aufgeführt. Beispielhaft sind in ⊡ Abb. 8.1, ⊡ Abb. 8.2 und ⊡ Abb. 8.3 die Geräte der Firmen IL (GEM Premier 4000), Nova (Critical Care Xpress) und Radiometer (ABL800 FLEX) dargestellt.

8.1.1 Elektrochemischer Sensor

Der elektrochemische BGA-Sensor besteht aus einer pH-Glaselektrode, einer pCO2-Elektrode nach Stow-Severinghaus und einer pO2-Elektrode nach Clark. Die Messprinzipien dieser Sensoren, die als chemospezifische Erkennungsschichten selektive Membranen benutzen, beruhen auf elek-

77 8.1 · Messmethoden für pH, pO2 und pCO2

8

⊡ Tab. 8.1. Auf dem deutschen Markt etablierte Blutgassysteme Hersteller

Gerätebezeichnung

Abbott GmbH

i-STAT

Instrumentation Laboratory GmbH

IL GEM Premier 3000/4000, IL Synthesis, GEM OPL

Nova Biomedical GmbH

Stat Profile pHOx/pHOx Plus/pHOx Plus L, Nova CRT, Stat Profile, Critical Care Xpress

OPTI MEDICAL Systems GmbH

AVOXimeter 4000 tragbarer CO-Oxymeter, OPTI CCA-TS, OPTI R

Radiometer GMBH

ABL5, ABL800 FLEX, NPT7, ABL800 BASIC, ABL80

Roche Diagnostics GmbH

Cobas b 121 System (Roche OMNI C), cobas b 221

Siemens Medical Solutions Diagnostics GmbH

Rapidlab 800, 248/348, 1200; Rapidpoint 400

Das Methodenspektrum ist sehr unterschiedlich: Blutgase mit oder ohne CO-Oxymetrie; Blutgase mit oder ohne CO-Oxymetrie plus Elektrolyte; Blutgase mit oder ohne CO-Oxymetrie plus Elektrolyte sowie Substrate/Metabolite

trochemischen Reaktionen, die sich an der Grenzfläche zwischen Elektrode und Blut abspielen. Die dabei auftretenden Ströme (pO2) bzw. Spannungen (pH und pCO2) sind der H+-Konzentration bzw. den Partialdrücken von O2 und CO2 proportional. Unter Elektroden sind dabei Einstabmessketten zu verstehen, die aus Mess- und Bezugselektrode bestehen. Beim pCO2-Sensor konnte durch Einsatz von Silikonmembranen die Diffusion der CO2-Gasmoleküle und dadurch die Gesamtmesszeit deutlich beschleunigt werden. Beim pO2-Sensor ist die oxidative Disproportionierung des zunächst entstehenden H2O2 geschwindigkeitsbestimmend; sie wird durch Einbringung von katalytisch aktivem Platinschwarz (einer besonderer Form von Platinoxiden) auf der Innenseite der O2-durchlässigen Teflonmembran optimiert. Durch diese Maßnahmen wird heute eine Gesamtanalysezeit von deutlich unter 60 s bei einem Probevolumen von < 400 μl (inklusive CO-Oxymetrie) erreicht.

78

Kapitel 8 · Blutgasanalytik

8 ⊡ Abb. 8.1. Blutgasgerät IL GEM Premier 4000. Mit freundlicher Genehmigung der Instrumentation Laboratory GmbH, Kirchheim

⊡ Abb. 8.2. Nova Critical Care Xpress. Mit freundlicher Genehmigung der Nova Biomedical GmbH, Rödermark

79 8.1 · Messmethoden für pH, pO2 und pCO2

8

⊡ Abb. 8.3. Radiometer ABL800 FLEX. Mit freundlicher Genehmigung der Radiometer GmbH, Willich

8.1.2 Optischer Sensor

Beim optischen BGA-Sensor, der als Sensor mit spektroskopischer Signalgenerierung anzusprechen ist (Optode), kommt für die Bestimmung des pO2 ein optisch anregbarer, fluoreszierender Farbstoff zum Einsatz, dessen Fluoreszenzdauer durch den O2-Gehalt der Blutprobe moduliert wird. Diese Änderung kann mittels einer Standardreihe einem pO2-Wert zugeordnet werden [71]. Die Beziehung zwischen der emittierten Fluoreszenz und dem pO2 wird durch die Stern-Volmer-Gleichung quantifiziert, die beschreibt, wie sich die Emissionsintensität umgekehrt proportional zum pO2 verhält. Im Gegensatz zur elektrochemischen Clark-Elektrode verbraucht die Optode während der Messung keine O2-Moleküle. Das pCO2-Messprinzip basiert dagegen auf Absorptionsmessungen im Infrarotbereich. Das gelöste CO2 absorbiert Infrarotlicht. Ein Photometer bestimmt die Absorptionen bei drei verschiedenen Wellenlängen und berechnet nach dem Lambert-Beer-Gesetz die Konzentration des gelösten CO2 und den

80

8

Kapitel 8 · Blutgasanalytik

pCO2-Wert. Die Bestimmung des pH-Wertes im Vollblut basiert auf der spektroskopischen Erfassung spezifischer Lichtabsorptionen eines Farbindikators im sichtbaren Spektralbereich mittels eines Diodenarray-Photometers. Diese charakteristischen Absorptionen können dem aktuellen pH-Wert zugeordnet werden. Von historischem Interesse ist die indirekte Messung des pCO2. Gemäß der Methode nach Astrup und Siggaard-Andersen kann man aus der Äquilibrierung des Blutes mit Gasgemischen bekannter CO2-Konzentration und anschließender Messung der pH-Änderung den Wert des endogenen pCO2 errechnen. Um BGA-Systeme zu kalibrieren, werden in Geräten älterer Bauart CO2- und O2-Gasflaschen benötigt, da durch Einleitung von Reinstgas reproduzierbare O2- und CO2-Partialdrücke in Lösungen sichergestellt werden können. Pufferlösungen mit konstanten Gaspartialdrücken in Plastikgefäßen sind schwierig herstellbar, da diese geringgradig gasdurchlässig sind. In den neuesten Blutgasanalysatoren werden nun aber Raumluft und Kalibrierungslösungen eingesetzt, die jeweils durch Vereinigung von 2 Basislösungen direkt vor der Kalibrierung der Lösungen hergestellt werden. Eine Lösung wird dabei O2-depletiert. 8.2

Oxymetrie

CO-Oxymeter sind Multiwellenlängenphotometer zur Bestimmung der Gesamt-Hb-Konzentration, zur Messung der O2-Sättigung (sO2) sowie zur Erfassung der Anteile der Hb-Fraktionen O2Hb, HHb (Desoxy-Hb), COHb, MetHb etc. in einer Blutprobe. Die Oxymetrie ermöglicht die Diagnostik einer CO-Intoxikation (Rauchvergiftung) oder einer Vergiftung mit MetHbBildnern (Nitrit etc.). Bei dieser Messmethode werden die Absorptionsspektren der Hb-Fraktionen in Abhängigkeit von der Wellenlänge miteinander verglichen. Die spektrale Absorptionsmethode erlaubt die Bestimmung der Konzentration mit Hilfe von Matrixgleichungen. Für jede Fraktion gilt bezüglich der Absorption A folgende Beziehung: A=λ×ε×c Dabei ist ε der Extinktionskoeffizient der jeweiligen Hb-Spezies [72], λ die Wellenlänge und c die Konzentration.

81 8.2 · Oxymetrie

8

Die Gesamtabsorption ist die Summe der Einzelabsorptionen der gemessenen Hb-Fraktionen. Um die Einzelkonzentrationen bestimmen zu können, müssen die Messungen bei mindestens 2 verschiedenen Wellenlängen durchgeführt werden. Jede Hb-Fraktion wird über ihr charakteristisches Absorptionsmaximum bestimmt. Interferenzen, z. B. durch Bilirubin, können dadurch eliminiert werden. Die Geräte der marktführenden Hersteller Radiometer, Siemens, Roche, Nova und Instrumentation Laboratory führen im Messbereich von 460–680 nm zwischen 128 und 512 unterschiedliche Messungen aus (z. B. Radiometer ABL bei 128 Wellenlängen im Bereich von 478–672 nm; Roche cobas b221 bei 512 Wellenlängen im Bereich von 460–660 nm; Siemens Rapidlab bei 256 Wellenlängen im Bereich von 500–680 nm). Dabei werden die einzelnen Extinktionsmaxima automatisch erkannt. Um die zur Messung notwendige Hämolyse herbeizuführen, wird bei Roche und Radiometer Ultraschall eingesetzt, während bei Nova und Instrumentation Laboratory Lysereagenzien zur Anwendung kommen. Einzig die neuen Geräte von Siemens (405 und 1200) verzichten auf die Hämolyse. Durch die intakten Erythrozyten werden Streulichtstörungen in der optischen Einheit generiert, die durch eine komplexe Datenauswertung mittels Matrixprogrammen (»least square matrix«) eliminiert werden. Vorteile des Verzichts auf die Hämolyse sind der geringere mechanische Aufwand und die einfachere Prozessführung der Oxymetrie. Die Messung der Gesamt-Hb-Konzentration kann alternativ zur oben dargestellten Multiwellenlängenphotometrie auch direkt photometrisch mittels Hemiglobinzyanidmethode oder indirekt über den HK erfolgen. Bei der Hemiglobinzyanidmethode wird das stabile Hb-Derivat A mit einem charakteristischen Absorptionsmaximum bei 540–546 nm quantitativ erfasst. Es entsteht durch Umsetzung von Hb mit Kaliumhexazyanoferrat III: Hb(Fe2+) + [Fe(CN)6]3– → Hb(Fe3+) + [Fe(CN)6]4– Hb(Fe3+) + CN– → Hb(Fe3+)CN (Derivat A) Der HK als Verhältnis des Erythrozyten- zum Vollblutvolumen kann mittels Zentrifugation oder – wie in den meisten Blutgasanalysatoren – mit Hilfe eines Leitfähigkeitssensors ermittelt werden ( Kap. 4). Die Leitfähigkeit des Blutes ist dabei indirekt proportional zur Zahl und zur Größe der Erythrozyten und wird über eine Potenzialdifferenz an 2 Ableitungsstellen des Sensors

82

8

Kapitel 8 · Blutgasanalytik

gemessen. Die Leitfähigkeitsmessung ist jedoch störanfällig; Interferenzen entstehen bei Antikoagulanzientherapie, ausgeprägter Leukozytose und Infusion von Plasmaexpander oder Kristalloiden in größerem Umfang. Dies ist bei Operationen mit Herz-Lungen-Bypass zu beachten. Als Alternative wird von Opti-Medical im OPTI-CCA-Blutgasanalysator eine direkte HbBestimmung eingesetzt: Laserdiodenlicht wird durch ein Fenster zum Blut in der Kassette über dem Sauerstoffsensor geleitet. Es wird teilweise absorbiert und von den Erythrozyten gestreut. Über einen optischen Wellenleiter gelangt das Licht zu einer Photodiode. Diese misst die Intensität, welche zur Berechnung des Gesamt-Hb herangezogen werden kann. Die spektrophotometrische Messung des Gesamtbilirubins im Vollblut ist mit den Oxymetermodulen folgender Geräte möglich: ▬ ABL 730, 735, 830 FLEX, 835 FLEX und 837 FLEX (Radiometer), ▬ Rapidlab 1200 (Siemens), ▬ cobas b 221 (Roche), ▬ STP CCX (Nova). Während die Geräte von Roche und Siemens nur für die Messung von Neugeborenenbilirubin vorgesehen sind, können mit den Radiometer-Geräten auch Proben von Erwachsenen bestimmt werden. Dazu wird mit einer Korrekturtaste der Berechnungsmodus verändert. Das Nova-Gerät ist bisher nur für Erwachsenenblut evaluiert. Das Messprinzip ist für alle Geräte identisch: Im CO-Oxymetriemodul wird in der hämolysierten (ABL, cobas, STP CCX) bzw. nichthämolysierten (Rapidlab) Probe neben den Hb-Fraktionen das Bilirubin durch eine Mehrwellenlängenmessung bestimmt. Obwohl sich die Spektren von Bilirubin und Hb deutlich voneinander unterscheiden, werden an die Messung wegen des großen Konzentrationsunterschieds zwischen Bilirubin und dem »störenden« Hb hohe analytische Anforderungen gestellt. Die Bilirubinkonzentration wird aus den Ergebnissen der Absorptionsmessungen mit Hilfe einer Multikomponentenanalyse berechnet. Der verwendete Algorithmus ist – neben einer exakten Wellenlängenkalibrierung – für die Richtigkeit der Ergebnisse entscheidend [69]. Für eine Bilirubinbestimmung werden in den ABL-Geräten 35 μl, für cobas b 221 und Rapidlab 50 μl und für STP CCX 105 μl Blut benötigt. Der Messbereich liegt für die ersten 3 Geräte zwischen 3 und 30 mg/dl und für STP CCX zwischen 0,5 und 35 mg/dl. Eine Qualitätskontrolle ist mit herstellereigenen Kontrollproben möglich. Über die ABL-Geräte und

83 8.3 · Weitere Parameter des Säure-Basen-Haushalts

8

den cobas b 221 sind mehrere Evaluationsberichte publiziert [75–78], die erkennen lassen, dass die Geräte hinsichtlich ihrer zentralen Leistungsdaten (Präzision, Richtigkeit, Interferenzen) miteinander vergleichbar sind. Methodenvergleiche mit auf dem Jendrassik-Grof-Verfahren basierenden Referenzmethoden zeigen, dass im Konzentrationsbereich von 3–20 mg/ dl bei beiden Geräten mit Abweichungen von bis zu ±2 mg/dl gerechnet werden muss.

8.3

Weitere Parameter des Säure-Basen-Haushalts und des Sauerstoffstatus

8.3.1 Berechnete Parameter des Säure-Basen-Haushalts

Aus den primär gemessenen Parametern pH, pCO2 und pO2 werden die im Folgenden aufgeführten Säure-Basen-Parameter berechnet.

Aktuelle Bikarbonatkonzentration – cHCO3– (akt) Die Kenngröße wird nach der Henderson-Hasselbalch-Gleichung aus den Messwerten für pH und pCO2 errechnet. cHCO3– (akt) ist vom aktuellen pCO2 abhängig. Bei einer respiratorischen Azidose ist die Konzentration folglich erhöht.

Standardbikarbonatkonzentration – cHCO3– (std) Die Standardbikarbonatkonzentration ist definiert als die HCO3–-Konzentration (in vitro) des vollständig oxygenierten Plasmas bei einem pCO2 von 40 mm Hg (37°C). Durch diese »Standardisierung« wird cHCO3– (std) von respiratorischen Einflüssen unabhängig. Eine evtl. zu beobachtende Abweichung vom Referenzwert ist dann Ausdruck einer metabolischen Störung des Säure-Basen-Haushalts.

Aktueller Basenexzess – BE Das Konzept der Basenabweichung wurde unter dem Begriff des »base excess« von Siggaard-Andersen entworfen und in die Blutgasanalytik ein-

84

Kapitel 8 · Blutgasanalytik

gebracht [79]. Er beschrieb mit diesem Begriff die Fragestellung, wieviel Mol einer starken Säure oder Base im Fall positiver bzw. negativer Basenabweichung notwendig sind, um Blut oder eine andere Körperflüssigkeit unter Standardbedingungen auf einen pH-Wert von 7,40 zu titrieren. Das Säure-Basen-Nomogramm nach Siggaard-Andersen bietet die Möglichkeit, den BE anhand der bekannten Größen pH, Hb und pCO2 abzulesen. Die modernen Blutgasanalysatoren berechnen den Wert aus den Messwerten pH, pCO2, cHb (Hb-Konzentration) und sO2. Der BE wird nicht durch akute Änderungen des pCO2 beeinflusst. So kann er für eine therapeutische Korrektur aller nichtrespiratorischen Störungen des Säure-Basen-Haushalts eingesetzt werden. Die Einbeziehung der O2-Sättigung hat den Vorteil, dass für alle arteriellen, gemischtvenösen und venösen Blutproben der gleiche BE ermittelt wird [80].

8 Basenexzess der Extrazellulärflüssigkeit – BEE Der BEE wird auch als »in-vivo-Basenabweichung« bezeichnet und in modernen BGA-Geräten nach folgender Formel, entsprechend einer Konvention des Clinical Laboratory Standards Institute (CLSI) [81], berechnet: BEE = cHCO3– – 24,8 + 16,2 (pH – 7,40) Der numerische Term 24,8 entspricht der Pufferkapazität der Extrazellulärflüssigkeit unter Einschluss der Erythrozyten. Zur Erklärung: Hb ist neben Bicarbonat die wichtigste Pufferbase. Es erfüllt diese Funktion jedoch nicht nur im intravasalen Raum, sondern indirekt auch im gesamten proteinarmen Extrazellulärraum. Durch die Aufnahme von peripher gebildetem CO2 in die Erythrozyten entsteht nämlich, von der Carboanhydrase katalysiert, Kohlensäure, die intrazellulär in H+ und HCO3– zerfällt. Das Proton kann vom Hb gebunden werden, während das HCO3– zurück ins Plasma und zu 2/3 weiter in den interstitiellen Raum diffundiert. Da der Basenexzess nur unter in-vitro-Bedingungen im heparinisierten Vollblut gemessen werden kann, müssen zur Abschätzung des BEE die in-vivo-Verhältnisse der interstitiellen HCO3–-Diffusion berücksichtigt werden. Dies erreicht man, indem die Pufferkapazität des Hb fiktiv auf den Extrazellulärraum ausgedehnt und der Basenexzess für 1/3 eines tatsächlichen Hb-Wertes von 15 g/dl, also 5 g/ dl, berechnet wird.

85 8.3 · Weitere Parameter des Säure-Basen-Haushalts

8

Graphische Methode zur Diagnostik von Störungen des Säure-Basen-Haushalts Im weithin bekannten Säure-Basen-Nomogramm nach Müller-Plathe [82] sind die verschiedenen Säure-Basen-Störungen unter Berücksichtigung der Bandbreite der erwarteten kompensatorischen Antworten eingezeichnet. Der Kreuzungspunkt der jeweiligen Werte für pCO2 (x-Achse) und cHCO3– (yAchse) erlaubt die Zuordnung als reine oder kombinierte Störung. Auch andere Graphiken wie die von Driscoll et al. [83] können helfen, primäre oder kombinierte Störungen des Säure-Basen-Haushalts zu diagnostizieren. Derartige graphische Präsentationen können bei manchen Blutgasgeräten (z. B. ABL 700 von Radiometer) zusätzlich zum zahlenmäßigen Befund ausgedruckt werden.

8.3.2 Berechnete Parameter des Sauerstoffstatus

Sauerstoffsättigung – sO2 und psO2 Die modernen Multiwellenlängen-CO-Oxymeter sind in der Lage, alle in einer Blutprobe vorliegenden Hb-Fraktionen (F) (O2Hb, HHb, MetHb, COHb und andere) zu erfassen und damit die tatsächliche Sättigung (»fraktionelle Sättigung«, sO2) zu berechnen: sO 2

FO 2 Hb u 100 (%) FO 2 Hb FHHb FCOHb FMetHb ...

sO2 ist somit der Anteil des Oxyhämoglobins am Gesamthämoglobin. Davon zu unterscheiden ist die partielle Sättigung psO2. Sie wird auch »funktionelle Sättigung« genannt und bezeichnet nur den Anteil des Oxyhämoglobins am gesamten bindungsfähigen (!) Hb mit 2-wertigem Hämeisen (O2Hb + HHb):

psO 2

FO 2 Hb u 100 (%) FO 2 Hb FHHb

Die psO2 wird falsch hoch gemessen, wenn – wie bei Rauchern häufig – erhöhte COHb- und/oder MetHb-Fraktionen vorliegen. Dieser Parameter wird von älteren Blutgasanalysatoren oder auch von den meisten Pulsoxymetern

86

Kapitel 8 · Blutgasanalytik

ausgegeben, bei denen die transmissionsspektrometrische Messung nur mit 2 Wellenlängen erfolgen kann ( Kap. 12). ⓘ Hinweis Die dargestellten physiologischen Grundlagen sind zwar unstrittig, die Begriffe jedoch leider immer noch nicht einheitlich und daher oft für den Anwender verwirrend. Häufig wird nämlich die »fraktionelle Sättigung sO2« als »FO2Hb« bezeichnet, während die »partielle Sättigung psO2« »Sauerstoffsättigung sO2« genannt wird.

Maximale Sauerstoffbindungskapazität – BO2

8

Die maximale Sauerstoffbindungskapazität ist diejenige Sauerstoffmenge in Millilitern, die in einer Blutmenge von 1 dl maximal transportiert werden kann. Der Wert (angegeben in ml/dl) gibt also die gesamte Sauerstoffmenge an, die an Hb gebunden ist:

BO2

1,34 u

FO 2 Hb FHHb u cHb 100

Die BO2 ist zur Bestimmung der Effektivität einer O2-Beatmung hilfreich.

Sauerstoffkonzentration – cO2 Die Sauerstoffkonzentration cO2, auch »Gesamtsauerstoffgehalt« genannt, wird ebenso wie die sO2 zumeist mittels der CO-Oxymetrie bestimmt. Die O2-Konzentration in ml O2/dl Blut ist die Summe aus an Hb gebundenem und physikalisch im Blut gelöstem O2: cO2 = FO2Hb × cHb × 1,34 + 0,0031 × pO2 Dabei wird die Hüfner-Zahl in die Formel eingebracht, die angibt, welche Menge O2 von 1 g Hb in vivo maximal gebunden werden kann, nämlich 1,34 ml O2/g Hb. Der Löslichkeitskoeffizient für O2 beträgt 0,0031 ml O2/ dl Blut × mmHg. Alle Veränderungen des pO2, der Hb-Konzentration und des O2-Bindungsverhaltens werden durch die cO2 erfasst. Diese Kenngröße ist daher als globaler Oxygenierungsparameter zur Beurteilung der Sauerstoffversorgung eines Patienten unverzichtbar.

87 8.3 · Weitere Parameter des Säure-Basen-Haushalts

8

Arteriovenöse Sauerstoffdifferenz – avDO2 Eine wichtige Kenngröße zur Beurteilung der peripheren Sauerstoffversorgung ist neben der cO2 auch die arteriovenöse Sauerstoffdifferenz (avDO2). Sie ergibt sich aus der Differenz der Sauerstoffkonzentrationen des arteriellen und des gemischtvenösen Blutes, das mittels eines Pulmonaliskatheters (Swan-Ganz-Katheter) abgenommen werden kann. Eine erhöhte avDO2 ist ein Hinweis auf eine vermehrte O2-Ausschöpfung des Blutes und damit auf eine nicht ausreichende Sauerstoffversorgung des Organismus.

p50 Der p50 ist derjenige pO2-Wert in der sigmoiden Sauerstoffbindungskurve, bei dem eine 50%ige Sättigung des Blutes mit O2 (bei 37°C und einem pHWert von 7,4) vorliegt. Der Halbsättigungsdruck gibt Aufschluss über die O2-Abgabe im peripheren Gewebe und wird von einigen Blutgasanalysatoren mit den Ergebnissen angegeben.

Sauerstoff-Partialdruck im alveolären Gasgemisch – pO2(A) Der O2-Partialdruck im alveolaren Gasgemisch pO2(A) ist eine primäre Komponente der Gasaustauschindizes. Der Wert ist wichtig zur Berechnung der alveoloarteriellen Partialdruckdifferenz pO2(A–a) und des alveolararteriell Oxygenierungsindex. Für den pO2(A) wird die sog. alveoläre Gasgleichung formuliert: pO2(A) = FiO2 (pB – pH2O) – (pCO2(A)/RQ) (vereinfachte Form) Dabei sind folgende Parameter zu definieren: [FiO2 (pB−pH2O)] = inspiratorischer O2-Partialdruck mit FiO2 = inspiratorische Sauerstofffraktion (bei Raumluft = 0,21), pB = Barometerdruck (wird von den Blutgasgeräten gemessen) und pH2O = Wasserdampfdruck (= 47 mmHg, 37°C); pCO2(A) alveolärer CO2-Partialdruck (unter physiologischen Bedingungen kann der pCO2(A) näherungsweise mit dem arteriellen pCO2(a) gleichgesetzt werden); RQ = respiratorischer Quotient = CO2-Abgabe/O2-Aufnahme pro Zeiteinheit (ernährungsabhängig, bei gemischter Ernährung kann man einen RQ von 0,85 annehmen).

88

Kapitel 8 · Blutgasanalytik

Alveoloarterielle Sauerstoff-Partialdruckdifferenz – pO2(A–a) Die alveoloarterielle O2-Partialdruckdifferenz pO2(A–a) kann man mit Hilfe der alveolären Gasgleichung (s. oben) wie folgt berechnen: pO2(A–a) = pO2(A) – pO2(a) = FiO2 (pB – pH2O) – (pCO2(a)/RQ) – pO2(a) Die alveoloarterielle O2-Partialdruckdifferenz gibt einen Hinweis auf die Effizienz des Oxygenierungsprozesses in der Lunge und ist somit in der Intensivmedizin für die Beurteilung der Sauerstoffumsetzung in der Lunge unter Beatmung wichtig.

Respiratorischer Index – RI

8

Der respiratorische Index RI wird aus der alveoloarteriellen pO2-Differenz und dem pO2 im arteriellen Blut bei Patiententemperatur gebildet und häufig anstelle der alveoloarteriellen O2-Druckdifferenz verwendet:

RI

8.4

pO2 ( A a ) pO2 (a)

Temperaturkorrektur und Präanalytik

8.4.1 Temperaturkorrektur der Blutgasanalyseergebnisse

Blutgasanalysatoren führen alle Messungen standardmäßig bei 37°C durch. Da die physikalische Löslichkeit von Gasen im Blut temperaturabhängig ist, werden empirisch ermittelte Korrekturformeln für Patiententemperaturen ungleich 37°C eingeführt, mit denen die Blutgaswerte auf die jeweilige Körpertemperatur bezogen werden können. Dabei sind O2 und CO2 unterschiedlich zu korrigieren. Beim CO2 ist zu beachten, dass der Löslichkeitskoeffizient αCO2 bei erniedrigter Temperatur zunimmt, d. h. das Gas besser gelöst wird. Da die CO2-Konzentration cCO2 jedoch in der Probe konstant bleibt, muss der pCO2 entsprechend abnehmen. Dies folgt aus dem Henry-Gesetz: cCO2 = αCO2 × pCO2

89 8.4 · Temperaturkorrektur und Präanalytik

8

Beim O2 führt eine Hypothermie ebenfalls zu einer erhöhten Löslichkeit. Es kommt aber auch zu einer Zunahme der Affinität des Hb für O2 (Linksverschiebung der Bindungskurve) und dadurch zu einer signifikanten Abnahme des pO2. 8.4.2 Präanalytik

Hinweise zur Präanalytik finden sich in Kap. 5.

9 Blutgerinnungsanalytik M. Spannagl

9.1

Einteilung hämostaseologischer POCT-Verfahren – 92

9.2

Stör- und Einflussgrößen – 96

9.3

Nutzen-Risiko- und Kosteneffektivität – 97

9.4

Vernetzung und »Back-up«-Geräte – 98

9.5

Qualitätsmanagement – 98

Global- und Spezialtests der plasmatischen Gerinnung werden in großer Zahl im klinischen Alltag eingesetzt. Dabei werden die Verlaufskontrolle der Therapie mit Antikoagulanzien und die Abklärung der Hämostasekapazität vor Operationen/Interventionen am meisten nachgefragt. Das kleine Blutbild erfasst nur die Anzahl der Thrombozyten im peripheren Blut. Defekte der primären Hämostase (Defekte der Adhäsion und Aggregation von Thrombozyten bei Verletzungen) sind in der Routinediagnostik meist nicht oder nur eingeschränkt messbar. Spezifische Abklärungen plasmatischer oder thrombozytärer Gerinnungsstörungen werden meist in Speziallaboratorien durchgeführt, wobei die Ergebnisse häufig erst nach Tagen vorliegen. Dies liegt nicht primär an der Dauer dieser Analysen, sondern an logistischen Aspekten wie Terminvereinbarungen sowie der Tatsache, dass die spezialisierten Analysen zum Teil nur gesammelt erfolgen, z. B. einmal in der Woche. Wesentliche Argumente dafür sind Kosteneffektivität sowie eine bessere analytische Qualität bei der Messung größerer Probenserien unter kontrollierten Bedingungen. In den letzten Jahren kommen bei der Versorgung operativer und intensivmedizinischer Patienten gerade in der Gerinnungsdiagnostik ver-

92

9

Kapitel 9 · Blutgerinnungsanalytik

mehrt globale Analyseverfahren zum Einsatz, die patientennah mit antikoaguliertem oder zum Teil auch unbehandeltem Vollblut durchgeführt werden können. Zum Monitoring des unfraktionierten Heparins wird POCT im Katheterlabor, auf Intensivstationen und in Dialyseeinheiten seit Langem angewandt. Der entscheidende Vorteil der Analyse am Patienten ist die schnelle Verfügbarkeit der Ergebnisse mit der Möglichkeit einer zielgerichteten therapeutischen Intervention [84]. So ist etwa bei extrakorporalen Therapieverfahren die zeitnahe Anpassung der Antikoagulanziendosis zwingend erforderlich. Auch zur Indikationsstellung und Steuerung einer Therapie mit prokoagulatorischen Medikamenten, Antifibrinolytika und Blutprodukten werden Gerinnungstests patientennah durchgeführt [85, 86]. Die hämostaseologischen POCT-Methoden umfassen einfach zu handhabende Tests zum bereits erwähnten Antikoagulanzienmonitoring und zur Beurteilung der plasmatischen Gerinnung sowie komplexere, viskoelastische Analyseverfahren zur gleichzeitigen Messung der plasmatischen und zellulären Hämostase sowie zur Durchführung von Thrombozytenfunktionstests [87]. Die heute verfügbaren Verfahren zur POCT-Gerinnungsdiagnostik können zwar nicht alle, aber doch viele Prozesse der Hämostase in vitro erfassen. Die unterschiedlichen Reaktionsabläufe der Hämostase werden aber unterschiedlich gewichtet und durch die einzelnen POCT-Methoden nicht unbedingt in ihrer physiologischen Balance abgebildet. Letztendlich sind für alle Methoden des Gerinnselnachweises im Vollblut artifizielle Komponenten in den Testsystemen erforderlich. Zur Interpretation der Befunde sind daher die geschulte Kenntnis der Reaktionsbedingungen sowie von Einflussund Störfaktoren wie auch eine gewisse klinische analytische Erfahrung erforderlich.

9.1

Einteilung hämostaseologischer POCT-Verfahren

Inhaltlich lassen sich die verfügbaren Methoden folgendermaßen einteilen: ▬ Analyse der plasmatischen Gerinnung, ▬ kombinierte Erfassung der plasmatischen Gerinnung, der Thrombozytenfunktion und der Fibrinolyse (viskoelastische Methoden), ▬ Analyse der Thrombozytenfunktion.

93 9.1 · Einteilung hämostaseologischer POCT-Verfahren

9

Analyse der plasmatischen Gerinnung ▬ »Activated clotting time« (ACT; verschiedene Hersteller) [88] ▬ Heparinmanagementsystem (Protamintitration; Medtronic) ▬ POCT-Systeme für die Thromboplastinzeit (TPZ; Quick-Wert) und die aktivierte partielle Thromboplastinzeit (»activated partial thromboplastin time«, aPTT) (verschiedene Hersteller)

In diesen Testsystemen wird die Gerinnung mittels Thromboplastinen (für die TPZ-Messung) bzw. Kontaktaktivatoren (für die aPTT und die ACTMessung) getriggert. Die Detektion des Beginns der Gerinnungszeit erfolgt dabei direkt oder indirekt über die Gelierung der Probe oder mittels fluorogener oder elektrochemischer Substrate. Es besteht aktuell ein Trend zur Integration von Gerinnungsmessungen in multifunktionelle POCT-Systeme (z. B. i-STAT, Abbott).

Kombinierte Erfassung der plasmatischen Gerinnung, der Thrombozytenfunktion und der Fibrinolyse (viskoelastische Methoden) ▬ Rotationsthrombelastographie (System ROTEM, Pentapharm) [89] ▬ Thrombelastographie (TEG; Haemoscope, USA) [90] ▬ Sonoclot (Sienco, USA) [91]

Mittels der sog. viskoelastischen Methoden wird die Gerinnselfestigkeit kontinuierlich aufgezeichnet. Dies erlaubt die funktionelle Beurteilung der plasmatischen Gerinnung, der Fibrinolyse sowie der Gerinnselfestigkeit. In Letzteres gehen der Fibrinogenspiegel sowie die Eigenschaften der Fibrinpolymerisation und der Thrombozytenfunktion ein (zur Illustrierung ⊡ Abb. 9.1 und ⊡ Abb. 9.2). Noch vor wenigen Jahren wurden v. a. nichtaktivierte Gerinnsel-Messungen durchgeführt, was zu einer erhöhten Variabilität, einer geringen Spezifität sowie langen Messzeiten führte. Heute werden in der Regel spezifisch aktivierte Messungen verwendet, die unterschiedliche Aspekte der Hämostase abbilden. In Europa ist das System ROTEM am breitesten im Einsatz.

94

Kapitel 9 · Blutgerinnungsanalytik

Aktivierung Gerinnungskaskade Thrombinbildung

Trübung/Festigkeit

Fibrin fällt aus

Trübung

Sensor

Polymerisation Quervernetzung Fibrin-ThrombozytenInteraktion

Festigkeit

Probe

Zeit ⊡ Abb. 9.1. Aufzeichnung der Gerinnselfestigkeit im Vollblutaggregator

Zeit

Festigkeit

9

⊡ Abb. 9.2. Thrombelastogramm

Gerinnselbildung

Gerinnungsaktivierung

Fibrinolyse

95 9.1 · Einteilung hämostaseologischer POCT-Verfahren

9

Analyse der Thrombozytenfunktion ▬ PFA-100 (Dade-Behring) [92] ▬ Vollblutaggregation (Multiplate, Dynabyte) [93] ▬ Verifynow (Accumetrics, USA) [94]

Systeme zur Analyse der Thrombozytenfunktion werden vergleichsweise selten am POC angewandt. Der zunehmende Einsatz von plättchenhemmenden Medikationen hat jedoch zu einem steigenden Interesse an der patientennahen Thrombozytendiagnostik geführt. Die Vollblutaggregation sowie das Verifynow-Verfahren untersuchen dabei die Thrombozytenfunktion unter niedrigen Scherbelastungen nach spezifischer Stimulation der Plättchen durch Arachidonsäure, ADP oder TRAP-6 (»thrombin receptor activating peptide 6«). Im PFA-100-System wird die primäre Hämostase unter hohen Scherbelastungen bei gleichzeitiger Stimulation mit Kollagen/Epinephrin oder Kollagen/ADP untersucht. Das System benötigt keine Reagenzienzugabe; die Durchführung ist dennoch komplexer als die der »echten POCMethoden« (Präanalytik, Aufbewahrung der Messzelle bei Raumtemperatur für einige Minuten, Plausibilitätskontrolle), sodass es hier in die Gruppe der Geräte mit höheren Bedienungsanforderungen eingeteilt wird [95]. Hinsichtlich der Durchführung kann man »echte« POCT-Methoden von »POCT-tauglichen« Methoden unterscheiden. Dabei handelt es sich um Methoden, die ohne Probenvorbereitung mittels Einzelmessungen patientennah ohne großen Schulungsaufwand durchgeführt werden können.

Einteilung einiger POCT-Gerinnungsverfahren nach ihrem Schwierigkeitsgrad ▬ »Echte« POCT-Methoden: – – – – – ▼

ACT Heparinmanagementsystem (Protamintitration) POCT-Systeme für TPZ/aPTT/ECT (»ecarin clotting time«) »rapid platelet function analysis« (RPFA) »platelet-activated clotting test (PACT)«

96

Kapitel 9 · Blutgerinnungsanalytik

▬ POCT-taugliche Methoden (mit zunehmendem Komplexitätsgrad): – – – –

9

PFA-100 Rotationsthrombelastographie (ROTEG) Sonoclot Thrombelastographie (TEG)

Echte POCT-Methoden sind von der Einfachheit der Durchführung her mit einer Blutgasanalyse vergleichbar. Dagegen erfordern POCT-taugliche Methoden mehr Aufwand und Geschick vom Untersucher und dementsprechend mehr Training und Motivation. In der Regel sind eine Probenabarbeitung und ein spezifischer Umgang mit Reagenzien erforderlich. Um eine 24-stündige Verfügbarkeit zu gewährleisten, ist ein größerer logistischer und personeller Aufwand notwendig als bei echten POCT-Methoden. Daher wird die Diagnostik vielerorts gemeinsam von Mitarbeitern des Zentrallabors und z. B. der Anästhesiologie übernommen.

9.2

Stör- und Einflussgrößen

Bei der Blutgerinnungsdiagnostik mittels POCT-Methoden sind mehrere Stör- und Einflussgrößen vonseiten der Probe und der Bedienung zu bedenken. Verschiedene Instrumente können dabei – je nach Detektionsverfahren – unterschiedlich stark auf Variationen des Hämatokrits (HK), auf den Kolloideinfluss sowie auf die Bildung von Mikroaggregaten in der Zirkulation reagieren. Hinzu kommt, dass die patientennahen Verfahren häufig bei schwerkranken Patienten (Schockraum, Intensivstation) eingesetzt werden, bei denen deutliche Veränderungen der Verhältnisse zwischen Plasma und zellulären Blutbestandteilen sowie Medikamenteneinwirkungen zu erwarten sind (⊡ Abb. 9.3). Auch sind die Einflüsse von speziellen Stoffwechselbedingungen (z. B. Azidose) und von Umgebungsbedingungen (z. B. Hypothermie) auf die Hämostasediagnostik häufig nicht systematisch geklärt. Ungünstige Blutabnahmebedingungen sowie die Blutentnahme aus Kathetern sind weitere Störfaktoren. Vollblutmethoden sind durch die fehlende oder nur geringe Menge der Reagenzienzugabe empfindlich für Störund Einflussfaktoren aus der Probenmatrix. Man sollte die POCT-Methoden

97 9.3 · Nutzen-Risiko- und Kosteneffektivität

9

Vollbluttest:

Globaltest:

Einzelfaktor:

Einzelfaktor:

TEG

aPTT

Clotting”

Chromogen

Reagenz 2/3

Reagenz 99/100

“

Reagenz 1/6

Reagenz 2/3

Mangelplasma

Blut 5/6

Plasma 1/3

Plasma 1/15

Plasma 1/100

⊡ Abb. 9.3. Verhältnis von Plasma zu zellulären Blutbestandteilen bei verschiedenen hämostaselologischen Analysen. aPTT aktivierte partielle Thromboplastinzeit; TEG Thrombelastographie

deshalb für die Hämostasediagnostik in dem jeweiligen klinischen Umfeld (z. B. Herzoperationssaal, Intensivstation) eingehend evaulieren, bevor man beginnt, klinische Konsequenzen aus den ermittelten Werten abzuleiten.

9.3

Nutzen-Risiko- und Kosteneffektivität

Nutzen und Risiken der POCT-Verfahren werden entscheidend von der Dringlichkeit der Analyse, den Reaktionszeiten unter den jeweiligen »VorOrt«-Bedingungen, den verfügbaren personellen und logistischen Ressourcen sowie dem zu erwartenden Spektrum der Gerinnungsveränderungen (besondere Patientenkollektive) geprägt. Sinnvoll ist die POCT-Diagnostik – trotz in der Regel höherer Kosten –, wenn sie eine bessere Prozessqualität des Hämostasemanagements zu Folge hat (z. B. Zeitvorteil, individuelle Steuerung der Antikoagulanziendosierungen, zielgerichtetes Hämostasemanagement statt einer polypragmatischen Anwendung verschiedener therapeutischer Optionen).

98

Kapitel 9 · Blutgerinnungsanalytik

Die Gerinnungsmesssysteme zum POCT-Einsatz sind sehr unterschiedlich konzipiert. Der ursprüngliche Ansatz der einfachen Messung einer Probe ohne besondere Vorbereitung (ACT) wird für die komplexen Verfahren zur Erfassung der primären Hämstase oder zur Messung der Thrombuselastizität nicht erfüllt. Hier werden mehrere Messkanäle vorgehalten, teilweise ist die manuelle Zugabe von Reagenzien erforderlich. Ein patientennaher Einsatz dieser Verfahren ist häufig dennoch sinnvoll, besonders unter intensivmedizinischen bzw. perioperativen Bedingungen, da somit eine zielgerichtete und rasche Behandlung erfolgen kann.

9.4

9

Vernetzung und »Back-up«-Geräte

Einige POCT-Verfahren bieten die Möglichkeit der Anbindung an das Krankenhausinformationssystem. Eine solche Anbindung erscheint jedoch nur dann sinnvoll, wenn das POCT-Verfahren Werte liefert, die direkt mit der Labormethode vergleichbar sind. Ansonsten ist die Gefahr von Fehlinterpretationen bezüglich der Wirkung therapeutischer Maßnahmen oder des klinischen Verlaufs relativ groß [96]. Wenn man berücksichtigt, dass unterschiedliche aPTT-Reagenzien stark variierende Ergebnisse liefern, selbst wenn sie auf dem gleichen Instrument für die aPTT-Bestimmung eingesetzt werden, so ist es nicht verwunderlich, dass POCT- und Zentrallabor-Analysen meist unterschiedliche Ergebnisse ausgeben. Für die Praxis ist deshalb eine separate Dokumentation unterschiedlicher Methoden zur Bestimmung der aPTT unabdingbar. Gerade für das Antikoagulanzienmonitoring sind die Variationen zwischen verschiedenen Tests (ACT-Verfahren, aPTT, amidolytische Heparinbestimmunsverfahren) besonders stark ausgeprägt.

9.5

Qualitätsmanagement

Die Qualitätskontrolle von POCT-Methoden ist dadurch erschwert, dass das Probenmaterial dieser Verfahren (Vollblut) nur über eine kurze Zeitspanne stabil ist. Die Lyophilisation der Probe führt zur Lyse der Blutzellen. Andere Verfahren zur Stabilisierung von Blut oder blutähnlichen Flüssigkeiten (wie bei Kontrollen für die Hämatologie angewendet) scheitern an der mangeln-

99 9.5 · Qualitätsmanagement

9

den Stabilität der Gerinnungsproteine und der Thrombozyten in wässriger Lösung. Verfügbare Kontrollmaterialien bestehen deshalb meist aus lyophilisiertem Plasma. Diese Kontrollen sind bei Instrumenten zur Erfassung der plasmatischen Gerinnung und bei den viskoelastischen Verfahren verwendbar. Für einige Systeme werden artifizielle Kontrollflüssigkeiten verwendet (Verifynow, Multiplate), für andere wiederum (z. B. PFA-100) ist kein Kontrollmaterial verfügbar; hier bleibt nur eine Plausibilitätskontrolle durch Messungen bei Patienten und Gesunden. Ähnliche Probleme existieren bei der Kalibrierung der POCT-Methoden. Für das POCT ist eine regelmäßige Kalibrierung der Parameter nicht durchführbar. Der Hersteller strebt deshalb eine stabile Kalibrierung der Chargen an. Für die jeweilige Charge werden dabei Umrechnungsfaktoren festgelegt, mit denen auf allen Instrumenten die ermittelte Messgröße (z. B. Gerinnungszeit) in das Messergebnis (z. B. INR) umgerechnet wird. RiliBÄK [25, 97] legt verbindliche Anforderungen für die Qualitätskontrolle von Laborparametern fest. Diese sind für die einzelnen Verfahren entsprechend umzusetzen. Es ist wichtig, regelmäßig interne Kontrollen durchzuführen (in der Regel mit den Kontrollmaterialien des Herstellers) und die Ergebnisse zu dokumentieren. Soweit durchführbar, wird auch die Teilnahme an Ringversuchen empfohlen. Bei POCT-Methoden, zu denen analoge Verfahren im Labor verfügbar sind (aPTT, TPZ), kann die externe Kontrolle indirekt durch die vergleichende Untersuchung auf dem POCTSystem und im Labor (das der externen Qualitätskontrolle unterliegt) erfolgen (»Split-sample«-Technik).

10 Immunologische Verfahren P. Luppa, R. Junker, I. Schimke

10.1

10.1

Methoden – 101

10.2

Geräteformate und Qualität – 102

10.3

Einsatzgebiete – 104

Methoden

Die Spezifität der molekularen Erkennung von antigenen Strukturen durch Antikörper ist die Basis sowohl für die Immunoassay-Technologie als auch für Immunosensoren, die Antikörper an einer Festphase immobilisiert haben ( Kap. 4 und 14; ⊡ Abb. 14.2). Die wichtigsten analytischen Problemfelder für die selektive Erkennung des Antigen-Antikörper-Komplexes sind die Biokonjugationschemie und die Orientierung der gebundenen Antikörper, deren Spezifität durch die Anbindung nicht kompromittiert werden darf [98]. Es können 4 Klassen von Immunosensoren unterschieden werden: ▬ elektrochemische Sensoren (potenziometrisch, amperometrisch oder konduktometrisch/kapazitiv), ▬ optische Sensoren, ▬ mikrogravimetrische Sensoren (Quarzmikrowaage), ▬ thermometrische Sensoren. Für POCT-Applikationen haben sich die mikrogravimetrischen und thermometrischen Sensorentypen nicht durchsetzen können. Alle Typen können

102

10

Kapitel 10 · Immunologische Verfahren

sowohl als direkte (nichtmarkierte) als auch als indirekte (markierte) Immunosensoren funktionieren. Dabei sind die direkten Sensoren in der Lage, physikochemische Änderungen während der Immunkomplexbildung zu verfolgen, während die indirekten Sensoren zumeist Fluoreszenz- oder Chemilumineszenzmarkierungen benutzen und dadurch eine hohe Sensitivität ermöglichen. Es ist jedoch die Überzeugung der Autoren, dass die direkten Immunosensoren in Zukunft für POCT-Anwendungen eine weitere Verbreitung finden werden, da sie aufgrund ihrer einfachen Reagenzienkonzeption analytische Vorteile bieten, sofern der relevante Konzentrationsbereich des jeweiligen Analyten erreicht werden kann. Die Liste der bei Immunosensoren angewandten Markierungssysteme ist ähnlich lang wie bei den Immunoassays; sie kann hier nur in Stichworten abgehandelt werden: Die verlässlichsten Markierungen sind Enzyme wie die Peroxidase, die Glukoseoxidase, die alkalische Phosphatase, die Katalase oder die Luciferase. Als elektroaktive Verbindungen werden Ferrocen oder In2+-Salze eingesetzt. Fluoreszente Marker sind Rhodamin, Fluorescein, Cy5, Rutheniumdiiminkomplexe, phosphoreszente Porphyrinderivate und andere. Besonders der laserinduzierte fluorometrische Resonanzenergietransfer zwischen 2 unterschiedlichen Fluorophoren hat methodische Vorteile und kann speziell für fiberoptische Sensoranwendungen eingesetzt werden [99].

10.2

Geräteformate und Qualität

Für zahlreiche Analyten existieren einfache Streifentests, deren Ablesung visuell erfolgt. Alternativ und für ein weniger umfangreiches Analysenspektrum kommen kleinere automatische Detektoren zum Ablesen der Teststreifen und zur Quantifizierung des Ergebnisses zum Einsatz. Hierzu gehören beispielsweise Geräte in der Größenordnung des Roche cobas h 232 (⊡ Abb. 10.1). Auch Benchtop-Formate sind zu finden, beispielsweise das Stratus CS von Siemens oder das Pathfast von Mitsubishi Chemical. Eine Mittelstellung nimmt das i-STAT (Abbott) ein, das als Kleingerät auch für immunologische Tests geeignet ist und somit als eines der wenigen Geräte für ein echtes »bedside testing« eingesetzt werden kann. Automatische Detektoren werden überwiegend im Klinikbereich eingesetzt. Das Methodenspektrum reicht von Fluoreszenz- über chromatographische Detektoren bis zu Enzymimmunoas-

103 10.2 · Geräteformate und Qualität

10

says. In der Regel werden die Untersuchungen aus Vollblut, Speichel oder Urin durchgeführt, aber auch aus Serum oder Plasma [100]. Ein wesentliches Problem bei Blutuntersuchungen mit Teststreifen liegt in der Verwendung von Kapillarblut. Hierbei kommt es bei der Blutabnahme zur Vermischung mit interstitieller Flüssigkeit und damit zu einer Konzentrationsänderung; die gemessene Konzentration des Analyten repräsentiert nicht zwangsläufig die Konzentration im Blut, was gerade bei unempfindlichen Tests oder bei Analyten, deren qualitativer Nachweis an der analytischen Grenze liegt, problematisch ist. Außerdem fehlen für die meisten Analyten, die mit Teststreifen bestimmt werden, valide Referenzbereiche [101]. Während für automatische Detektionssysteme zahlreiche Studien zu Qualität und Leistungsfähigkeit veröffentlicht wurden, existieren für Streifentests vielfach nur die vorgeschriebenen Evaluierungsdaten oder schwer

⊡ Abb. 10.1. Teststreifen und Lesegerät cobas h 232. Mit freundlicher Genehmigung der Roche Diagnostics GmbH, Mannheim

104

Kapitel 10 · Immunologische Verfahren

vergleichbare Studienergebnisse. So sind beispielsweise etwa 10 verschiedene Influenza-POCT-Tests in Deutschland verfügbar. Die Tests variieren in ihrer Sensitivität zwischen 50 % und 96 % und in ihrer Spezifität zwischen 72 % und 100 %, was vom Test selbst, der Art des klinischen Materials und dem Alter der Patienten abhängig ist. Die zum Teil sehr unterschiedlichen Ergebnisse sind u. a. durch die unterschiedlichen Designs der durchgeführten Studien zu erklären [102].

10.3

10

Einsatzgebiete

Nicht nur im klinischen Bereich, sondern auch in der hausärztlichen Versorgung und beim »home testing« kommen immunologische POCT-Verfahren zum Einsatz. Der steigende Bedarf an derartigen Tests in verschiedenen Märkten, v. a. in den USA, wurde vielfach belegt [103, 104]. Das Spektrum klinisch-chemischer Analysen ist begrenzt und durch verschiedene Verfahren der Trocken- und Nasschemie etabliert. In ähnlicher Weise gilt dies für funktionelle Gerinnungstests, wo v. a. weitere methodische Optimierungen, nicht aber eine Ausweitung des Analysespektrums im Vordergrund stehen. Demgegenüber besitzen immunologische Verfahren ein sehr viel größeres Entwicklungspotenzial. Verglichen mit anderen Ländern, beispielsweise den USA, ist die Verbreitung in Deutschland aber aufgrund des Zulassungsverfahrens und eingeschränkter Abrechnungsmöglichkeiten durch niedergelassene Ärzte deutlich geringer als in anderen Ländern ( Kap. 18 und 22). Als klassisches Einsatzgebiet ist die patientennahe Bestimmung der kardialen Troponine in der Notaufnahme, auf der Intensivstation oder im Herzkatheterlabor etabliert, wo therapeutische Strategien auf den Testergebnissen dieser Marker aufbauen. Gegenwärtig sind qualitative wie auch quantitative Tests für die Troponine T und I sowie für die Kreatinkinase MB (CK-MB; Masse) und Myoglobin verfügbar [105]. Die B-Typ-natriuretischen Peptide »brain natriuretic peptide« (BNP) und NT-pro-BNP haben sich in den letzten Jahren ebenfalls als Kenngrößen der chronischen Herzinsuffizienz etabliert [106]. Auch im Bereich der operativen Medizin können immunologische POCT-Tests zum Einsatz kommen, z. B. zum Nachweis von Parathormon (PTH), um den Erfolg einer Parathyreoidektomie unmittelbar zu dokumentieren oder die Wahrscheinlichkeit einer postoperativen Hypokalzämie abzuschätzen [107].

105 10.3 · Einsatzgebiete

10

⊡ Tab. 10.1. Kenngrößen, die mittels POCT-Immunosensormethoden bestimmt werden können Bereiche

Kenngrößen

Herzmarker

Kardiale Troponine, CK-MB, Myoglobin

Gerinnung

D-Dimer

Schwangerschaftstest

β-HCG

Akute Phase

CRP, Procalcitonin

Infektiologie

Erregernachweis: Streptokokken (Gruppen A und B, Pneumokokken), Clostridium difficile (Toxin oder Antigen), Chlamydien, Neisseria gonorrhoeae, Influenza, RSV, Malaria, Legionellen, Rotaviren Antikörpernachweis: Hepatitis, HIV, Epstein-Barr-Virus (meist heterophile Antikörper), TPHA, Helicobacter pylori, Mycobacterium tuberculosis

Endokrinologie

FSH, LH, PTH

Allergie, Immunologie

Immunglobulin E, Einzelallergene

Rheumatologie

Antistreptolysin, Rheumafaktor

Tumormarker

PSA, Hb im Stuhl

Drogenscreening (meist Gruppenscreening mit 4–10 Einzeltests)

Amphetamine, Barbiturate, Benzodiazepine, Buprenorphin, Kokain, Metamphetamin, Ecstasy, Morphine, Methadon, trizyklische Antidepressiva, Cannabis

Stoffwechsel

Marker des Knochenstoffwechsels

Verschiedene

Transglutaminase-/Gliadinantikörper, Laktoferrin

CK-MB Kreatinkinase »muscle-brain«; CRP C-reaktives Protein; FSH follikelstimulierendes Hormon; Hb Hämoglobin; HCG humanes Choriongonadotropin; HIV Humanes Immundefizienz Virus; LH luteinisierendes Hormon; PSA prostataspezifisches Antigen; PTH Parathormon; RSV »respiratory syncytial virus«; TPHA »treponema pallidum hemagglutination assay«

Bei infektiologischen Fragestellungen kommen immunologische POCTVerfahren zum Nachweis von Krankheitserregern oder Antikörpern zum Einsatz. So ist z.B. die Diagnose einer Streptokokkenpharyngitis, basierend

106

10

Kapitel 10 · Immunologische Verfahren

allein auf klinischen Symptomen, ist nicht zuverlässig möglich. Die klassische mikrobiologische Kultur erfordert 1–3 Tage. Daher haben einfach durchzuführende Streptokokkenschnelltests in den letzten Jahren zunehmend Verbreitung gefunden. Sie besitzen fast alle eine hohe Spezifität (>95 %), und auch die Sensitivität wurde in den letzten Jahren aufgrund technischer Verbesserungen deutlich gesteigert (>85 %) [108]. POCT-Verfahren zum Nachweis von HIV-Infektionen sind in ihrer Sensitivität nahezu mit Standardmethoden vergleichbar. Algorithmen, die auf dem gleichzeitigen Einsatz von 2 verschiedenen Tests aufbauen, können in ihrer Spezifität mit Western-Blots verglichen werden. POCT in der Akutdiagnostik von gemeingefährlichen Infektionskrankheiten könnte nach einem Großschadensereignis, beispielsweise nach einem (bio-)terroristischen Anschlag, die vor Ort verantwortlichen Führungskräfte bei ihrer ethisch schwierigen Aufgabe der Triage der betroffenen Personen unterstützen. Zum Einsatz kämen v. a. immunologische Verfahren. Das Gleiche gilt für die Diagnostik im Rahmen eines natürlichen außergewöhnlichen Seuchengeschehens [109]. Weitere Beispiele für immunologische POCT-Applikationen finden sich ohne Anspruch auf Vollständigkeit in ⊡ Tab. 10.1. Nochmals sei auf die diagnostische Bedeutung der Anwendung immunologischer Verfahren bei kardiovaskulären Krankheiten hingewiesen; dies wird in Kap. 27 weiter thematisiert.

10.3.1 Klinik

Der medizinische Nutzen immunologischer Schnelltests hängt von der individuellen klinischen Situation ab. So ist für kleinere Krankenhäuser ohne Notfalllabor der Einsatz von POCT für die Bestimmung kardialer Marker, aber auch von CRP sowie für Schwangerschaftstests und einige andere Analysten oft angezeigt. Sollte sich ein Labor auf dem Klinikgelände befinden, so hängt die Notwendigkeit des POCT-Einsatzes z. B. von der Dauer des Probentransports und der Befundübermittlung ab. POCT-Tests zum Antikörpernachweis, aber auch für den Nachweis von Proteinen (Tumormarker, Hormone) sind für den Klinikbereich meist entbehrlich und nur in Einzelfällen hilfreich, beispielsweise beim Nachweis von Streptokokken oder beim Drogenscreening.

107 10.3 · Einsatzgebiete

10

10.3.2 Arztpraxis

POCT wird in der Arztpraxis weniger wegen medizinischer Notfälle, als vielmehr zur Verbesserung organisatorischer Abläufe eingesetzt. So muss der Patient z. B. nicht erneut die Praxis aufsuchen, um das Testergebnis zu besprechen. In einigen Fällen können Tests in der Praxis allerdings auch eine unmittelbare medizinische Bedeutung haben, z. B. die CRP-Bestimmung vor einer antibiotischen Therapie [110]. Der Einsatz immunologischer POCTTests in Arztpraxen erfolgt derzeit nur sehr eingeschränkt, was im Wesentlichen auf die aktuellen Regularien zur Kostenerstattung und Abrechnung zurückzuführen ist. In der Regel sind die Material- und Gestehungskosten für den Test deutlich höher als die Vergütung durch die Krankenversicherung.

10.3.3 »Home testing«

Die Blutglukoseselbstkontrolle ist ebenso wie die INR-Überwachung bei Antikoagulanzientherapie seit längerer Zeit etabliert und trägt erheblich zur Qualität der Krankenversorgung bei [103, 104]. Der Nutzen der zahlreichen immunologischen Schnelltests ist dagegen weniger eindeutig. Einer der wesentlichen Vorteile, nämlich die schnelle Verfügbarkeit des Testergebnisses zur unmittelbaren therapeutischen Intervention, kommt hier nicht zum Tragen. Sofern Patienten Tests in Eigenregie durchführen, besteht lediglich subjektiv das Bedürfnis, das Testergebnis frühzeitig zu kennen; eine medizinische Notwendigkeit ergibt sich in der Regel jedoch nicht. So stellt sich die berechtigte Frage, ob beispielsweise die Bestimmungen von Infektionserregern, Tumormarkern und Hormonen nicht vorteilhafter in einem Zentrallabor durchgeführt werden sollten, um falsch positive oder falsch negative Ergebnisse zu vermeiden. ⓘ Hinweis Beim Einsatz von POCT ist zu bedenken, dass nicht allein der Test selbst, sondern v. a. auch eine fehlerhafte Handhabung Ursache falscher Ergebnisse sein kann.

Andererseits wird durch die Verfügbarkeit derartiger patientennaher Tests möglicherweise ein stärkeres Gesundheitsbewusstsein geschaffen.

11 Hämatologie R. Junker

11.1

11.1

Einleitung – 109

11.2

Gerätetechnik und Methoden – 110

11.3

Einsatzgebiete und Indikationen – 114

Einleitung

Hämatologische Untersuchungen mittels POCT reichen von der Messung des Hämatokrit (HK) und des Hämoglobins (Hb) bis zur kompletten Bestimmung des Blutbildes. Unter dem Begriff »Blutbild« wird i. A. die Zählung der Erythrozyten, Leukozyten (einschließlich der Verteilung von Granulozyten, Lymphozyten und Monozyten) und Thrombozyten zusammengefasst. Hinzu kommt die Bestimmung von HK und Hb sowie von Zelleigenschaften, z. B. der Erythrozytenindizes – mittleres korpuskuläres Volumen (»mean corpuscular volume«, MCV), mittleres korpuskuläres Hb (»mean corpuscular hemoglobin«, MCH) und mittlere korpuskuläre HbKonzentration (»mean corpuscular hemoglobin concentration«, MCHC) –, und weiteren Informationen, z. B. Größenverteilungskurven und Reifungsstadien einzelner Zellreihen. Die alleinige HK- und Hb-Messung ist als Bestandteil der Blutgasanalytik (BGA) fest etablierter Bestandteil der POCT-Diagnostik in Bereichen wie Intensivstation und Operationssaal. Die Bestimmung des Blutbildes ohne oder mit Differenzierung der Leukozyten (kleines bzw. großes Blut-

110

Kapitel 11 · Hämatologie

bild) kommt überwiegend in Zentrallaboratorien von Krankenhäusern oder in labormedizinischen Arztpraxen zum Einsatz. Die Notwendigkeit einer POCT-Diagnostik ist hier nur in wenigen Situationen offensichtlich.

11.2

Gerätetechnik und Methoden

Prinzipiell sind 3 Gerätekategorien für hämatologisches POCT zu unterscheiden: ▬ vollwertige Automaten zur Blutbildbestimmung, die eine Miniaturisierung konventioneller Laborautomaten darstellen und über ein entsprechendes messtechnisches Spektrum verfügen; ▬ Geräte, an denen die HK- und Hb-Bestimmung parallel zu anderen Messungen durchgeführt wird, z. B. Geräte für die BGA; ▬ Geräte zur Bestimmung einzelner hämatologischer Parameter, z. B. des Hb.

11

Das benötigte Probenvolumen liegt abhängig vom verwendeten Gerätesystem bei wenigen Mikrolitern bis zu 200 μl, die Messzeit beträgt meist wenige Sekunden. Messergebnisse werden bei allen nachfolgend erwähnten Geräten gespeichert, ggf. gedruckt oder über Standardschnittstellen an ein bestehendes EDV-System übertragen (POCT-Netzwerk, Labor- oder KrankenhausEDV).

11.2.1 Blutbildautomaten

Systeme, die eine Zellzählung ermöglichen, unterscheiden sich im Wesentlichen in ihrem Miniaturisierungsgrad von Standardsystemen, verwenden aber deren Technologie. Geräte werden von verschiedenen Herstellern angeboten; sie unterscheiden sich in der Art der Zellzählung und der Differenzierung sowie in Details der Handhabung und dem Automatisierungsgrad. Die Qualität der POCT-Systeme ist für klinische Fragestellungen ausreichend und wurde in mehreren Studien überprüft [111–122]. Als Beispiel wird in ⊡ Abb. 11.1 das pocH-100i-Gerät der Firma Sysmex gezeigt. Erythrozyten und Thrombozyten werden in der Regel mittels einer Widerstands-(Impedanz-)Messmethode detektiert. Das Messprinzip beruht

111 11.2 · Gerätetechnik und Methoden

11

darauf, dass Zellbestandteile im Vergleich zu Plasma weniger leitfähig sind. Die Zellen werden in einem Flüssigkeitsstrom (»hydrodynamische Fokussierung«; ⊡ Abb. 11.2) durch eine Messkammer geleitet, an der sich beiderseits Elektroden befinden und an der eine elektrische Spannung anliegt. In der Messkammer kann mittels hydrodynamischer Fokussierung die Ausrichtung der Zellen optimiert werden. Bei Durchtritt einer Zelle durch die Messkam-

⊡ Abb. 11.1. PocH 100i der Firma Sysmex. Mit freundlicher Genehmigung der Sysmex Deutschland GmbH, Norderstedt

112

Kapitel 11 · Hämatologie

Mantelstrom

Zellsuspension

Hüllstromküvette ⊡ Abb. 11.2. Prinzip der hydrodynamischen Fokussierung

11

mer kommt es aufgrund ihrer schlechteren Leitfähigkeit zu einer Erhöhung des Widerstands – die Zelle wird detektiert. Zielgröße ist die Messung von Partikeln pro Zeit bzw. pro Volumen. Andere Methoden zur Bestimmung der Thrombozytenzahl basieren auf der Streuung von Licht an der Zelloberfläche, die für bestimmte Zelltypen charakteristisch ist. Die direkte Bestimmung des Hb erfolgt in der Regel photometrisch. Bei der Zyanmethämoglobinmethode wird durch Kaliumhexazyanoferrat Hb zu MetHb (Hämiglobin) oxidiert. Kaliumzyanid wandelt dieses wiederum in Hämiglobinzyanid um, das bei 540 nm ein Absorptionsmaximum hat. Die Absorption bei 540 nm ist proportional zur Hb-Konzentration ( Kap. 8). Leukozyten werden nach Lyse der Erythrozyten meist ebenfalls per Widerstandsmessung im Flüssigkeitsstrom detektiert und anhand der Impulsgröße identifiziert. Ergänzt werden die messtechnischen Möglichkeiten durch Konduktivitätsmethoden und Laserlichtstreuung, um Oberflächenund intrazelluläre Bestandteile zu identifizieren. Die Unterteilung der Leukozyten erfolgt je nach Messmethode in Lymphozyten, Monozyten und Granulozyten oder auch in Lymphozyten, neutrophile Granulozyten und eine Gruppe aus Monozyten sowie eosinophilen und basophilen Granulozyten. In der Regel handelt es sich bei derartigen Hämatologieautomaten nicht um »Unit-use«-Systeme, sodass die Qualitätskontrolle wie bei einem konventionellen Laborgerät zu erfolgen hat. Das benötigte Probenvolumen liegt

113 11.2 · Gerätetechnik und Methoden

11

unabhängig vom verwendeten Gerätesystem bei wenigen Mikrolitern. Über verschiedene Adapter ist die Verwendung unterschiedlicher Probengefäße möglich, ggf. auch von Kapillaren. Die Geräte verfügen über ein eigenes Display; sie speichern Mess- und Histogrammdaten.

11.2.2 Blutgasanalysatoren

In BGA-Geräten kommt häufig eine Konduktivitätsmethode als Messprinzip zur Bestimmung des HK zum Einsatz. Anhand der gemessenen Leitfähigkeit einer Kalibrierungslösung mit bekannter Elektrolytkonzentration und der gemessenen Elektrolytkonzentration sowie der Leitfähigkeit der Probe wird das Volumen der nichtleitenden Blutbestandteile berechnet. Die Qualität der Methode ist für normale Hb-Konzentrationsbereiche akzeptabel. Da neben Elektrolyten auch Proteine und andere Plasmabestandteile zur Leitfähigkeit beitragen, können entsprechende Verschiebungen jedoch zu falsch hoch oder falsch niedrig gemessenen HK-Werten führen. Dies ist z.B. bei stark verdünnten Proben der Fall, z. B. im Operationsbereich, wenn die Proteinkonzentration sehr niedrig ist oder bei autologen Blutpräparaten. Auch hohe Elektrolytkonzentrationen (Na+, K+) können zu falsch niedrigen Messwerten führen. Die Eingabe eines Korrekturfaktors ist vielfach möglich, ein vollständiger Ausgleich von Abweichungen wird jedoch nicht immer erreicht [112, 123]. An einigen Systemen wird die parallel gemessene Elektrolytkonzentration direkt als Korrekturfaktor mit berücksichtigt. Die Hb-Konzentration kann anhand des Absorptionsmusters bei mehreren Wellenlängen auch photometrisch bestimmt werden. Eine weitergehende Diagnostik (z. B. Zellmorphologie und Erythrozytenindizes) ist nicht möglich. Die analytische Qualität der verschiedenen Systeme und die Korrelation der Ergebnisse mit Standardmethoden sind gut, wie in verschiedenen Studien, auch bei pädiatrischen Patienten, nachgewiesen wurde [124–127]. Wenn über die hämatologischen Untersuchungen hinaus zusätzliche Analysen durchgeführt werden, also z. B. eine vollständige BGA, sind bei einigen Systemen Probenvolumina von bis zu 200 μl erforderlich, was zu Problemen bei der kapillären Blutentnahme führen kann. Meist reichen aber wenige Mikroliter Vollblut aus.

114

Kapitel 11 · Hämatologie

11.2.3 Einzelanalysen

11

Ein weit verbreitetes System zur ausschließlichen Hb-Messung wird von der Firma HemoCue angeboten, wobei eine modifizierte nasschemische Azidmethämoglobinmethode zum Einsatz kommt. Die Messung erfolgt innerhalb von bis zu 60 s in Einzelküvetten, die mit Natriumdeoxycholat beschichtet sind, um die Erythrozyten zu lysieren. Außerdem befinden sich Natriumnitrit zur Umwandlung von Hb in Hemiglobin und Natriumazid für die abschließende Farbstoffreaktion (Messung bei 565 und 880 nm, Letzteres für die Trübungsmessung) in der Küvette. Das benötigte Probenvolumen liegt bei wenigen Mikrolitern. Die Methode hat in zahlreichen Vergleichsstudien gute Ergebnisse geliefert [112, 124, 128–132]. Auch andere Geräte, die dieses Verfahren nutzen oder Hb im Vollblut photometrisch messen, führen im Vergleich mit Standardmethoden zu guten Resultaten [133]. Der Einsatz von Hb-Messegeräten hat sich in der Praxis bewährt [120, 134–136]. Seit kurzer Zeit ist, ebenfalls von der Firma Hemocue, ein Messgerät zur alleinigen Bestimmung der Leukozytenzahl in den USA erhältlich (HemoCue WBC). Erfahrungsberichte sind jedoch noch nicht verfügbar.

11.3

Einsatzgebiete und Indikationen

Prinzipiell sind 2 Gründe für den POCT-Einsatz bei hämatologischen Untersuchungen denkbar: ▬ Notfälle, bei denen ein unmittelbar verfügbares Messergebnis zu einer sofortigen medizinischen Entscheidung führt. Die Analysezeit beträgt bei allen Systemen nur Sekunden bis wenige Minuten, sodass der Einsatz auch für Notfallanalysen gerechtfertigt ist. Anders als in anderen Laborbereichen, wo beim POCT-Einsatz die Präanalytik zusätzlich durch den Wegfall der Zentrifugation verkürzt wird, fällt die Zeitersparnis hier jedoch geringer aus. ▬ Verbesserung organisatorischer Abläufe, woraus sich sekundär Vorteile für die Patientenversorgung ergeben können. Potenzielle Einsatzgebiete sind Klinikambulanzen, Operationsbereiche, Intensivstationen, Kinderkliniken und gelegentlich auch Arztpraxen [137].

115 11.3 · Einsatzgebiete und Indikationen

11

11.3.1 Klinik

Der Einsatz von POCT-Systemen für hämatologische Untersuchungen kann im Krankenhausbereich dabei helfen, die Effizienz der Krankenversorgung zu erhöhen und Kosten zu reduzieren [113, 124, 127, 129, 138]. Die Zeitersparnis bei der POCT-Bestimmung ist v. a. dann von Bedeutung, wenn es bei akutem Blutverlust um die Frage des Transfusionsbedarfs geht. Die HbBestimmung im Operationsbereich oder in der Notaufnahme betrifft daher insbesondere stark blutende Patienten. ⓘ Hinweis Hier ist allerdings zu beachten, dass der Hb in den ersten 30 min nach Beginn einer Blutung noch unverändert sein kann, da der Volumenmangel erst in den folgenden bis zu 36 h durch Flüssigkeit ausgeglichen wird, was dann zu einem Hb-Abfall führt.

Für die Bestimmung der Leukozytenzahl oder deren Differenzierung ist dagegen in der Regel kein POCT-Einsatz erforderlich [139]. In der Pädiatrie, z. B. bei Bauchschmerz oder Fieber unklarer Genese, ist die Leukozytenzahl gelegentlich hilfreich, möglichst mit einer einfachen Differenzierung [115–120, 137]. Ob der POCT-Einsatz dabei unabdingbar ist, ist fraglich, da Entscheidungen, die sich aus den Ergebnissen ableiten, meist nicht zeitkritisch sind oder auch auf den Ergebnissen anderer Untersuchungen beruhen, z. B. Akute-Phase-Parameter wie CRP. Gerade in der intensivmedizinischen Betreuung von Neugeborenen und Kindern sind außerdem an Hämatologieautomaten besondere Anforderungen zu stellen, weil vielfach noch Vorläuferzellen zirkulieren, deren Zuordnung schwierig ist, aber auch Erythrozyten oftmals schwieriger zu lysieren sind und damit die Analytik der Leukozyten gestört ist. Hämatologische Untersuchungen können daher zu Fehlbestimmungen führen. Für die Interpretation sind besondere Fachkenntnisse erforderlich, was eine POCT-Diagnostik eher infrage stellt, denn POCT wird in der Regel von Personal durchführt, das keine Erfahrungen im Bereich der Labordiagnostik hat [137]. Die Bedeutung der POCT-Bestimmung der Thrombozytenzahl in Zusammenhang mit Gerinnungsuntersuchungen für die Abschätzung des Transfusionsbedarfs wurde bereits gezeigt [140, 141], auch für die Verlaufskontrolle bei Verbrauchskoagulopathie und disseminierter intravasaler Gerinnung, sofern die »turn around time« (TAT) des Zentrallabors für zeitnahe

116

Kapitel 11 · Hämatologie

Entscheidungen nicht ausreichend ist [142]. Ein Vorteil liegt im kleinen Probenvolumen. Studien zeigten, dass der Transfusionsbedarf im Bereich der intensivmedizinischen Neugeborenenversorgung sinken kann [143, 144].

11.3.2 Arztpraxis

11

In Arztpraxen und Ambulanzen außerhalb der Notfallversorgung ist der Einsatz von POCT-Einheiten zur Bestimmung hämatologischer Parameter nur bei wenigen Indikationen sinnvoll. Hierzu gehören z. B. onkologische Praxen, in denen die aktuelle Therapieentscheidung vom Blutbild abhängen kann (Hb, Leukozyten, Thrombozyten). Der Einsatz wird dadurch limitiert, dass gerade hier Leukozyten aufgrund der Erkrankung oder einer Therapie morphologisch stark verändert sein können und vom Gerät nicht immer exakt erfasst werden [137]. Für das Screening auf das Vorliegen einer Anämie reicht in der Regel die Hb-Bestimmung, die aber unter dieser Fragestellung nicht zeitkritisch ist. Angesichts der Tatsache, dass die Kosten für eine Hb-Bestimmung mittels POCT in der Regel höher sind als die Kosten für die vollständige Blutbildbestimmung in einem Großlabor, sind die Vorteile eines Hb-Screenings in der Praxis jedoch fraglich. In Regionen, in denen Laboratorien – anders als in den meisten Gebieten Europas – schwer zu erreichen sind, mag der Einsatz gerechtfertigt sein. Für einige Gebiete wurde der erfolgreiche Einsatz von POCT für die Hb-Bestimmung im Rahmen der Anämiediagnostik in der Landbevölkerung bereits nachgewiesen [112, 135, 136, 145, 146].

12 Nichtinvasive (transkutane) Analytik H. Schlebusch

12.1

12.1

Bilirubinbestimmung bei Neugeborenen – 117

12.2

Pulsoxymetrie – 119

12.3

Messung des Kohlendioxid- und Sauerstoffpartialdrucks – 120

12.4

Zukünftige Entwicklungen – 120

Bilirubinbestimmung bei Neugeborenen

Für die transkutane Bilirubinometrie sind in Deutschland zwei Geräte im Handel: ▬ Konica Minolta/Air-Shields JM 103 Jaundice Meter (Dräger Medical), ▬ Spectrx BiliCheck (Medela Medizintechnik). Beide Geräte arbeiten nach dem gleichen Messprinzip, jedoch in unterschiedlicher Weise. Das JM 103 Jaundice Meter benutzt Licht zweier Wellenlängen (450/550 nm), das auf verschiedenen optischen Wegen unterschiedlich tief in die Haut eindringt und dort gestreut und partiell reflektiert wird; der reflektierte Anteil wird mit 2 Photodioden gemessen. BiliCheck verwendet weißes Licht, das nach Streuung und Reflexion in mehrere Wellenlängenbereiche aufgeteilt und durch jeweils eigene Photodioden gemessen wird. Mit beiden Verfahren wird versucht, den Einfluss von Hb, Melanin und des Reifegrades der Haut zu eliminieren, um ein »bilirubinspezifisches« Signal zu erhalten. Über beide Geräte liegen ausführliche Evaluationsberichte vor [78, 147– 151]; ihre wichtigsten Charakteristika sind in ⊡ Tab. 12.1 zusammengefasst.

118

Kapitel 12 · Nichtinvasive (transkutane) Analytik

Für Neugeborene europäischer Herkunft ab der 35. Schwangerschaftswoche sind die Ergebnisse beider Geräte vergleichbar [148]. Die Differenz zu den Plasmaergebnissen nimmt mit höheren Konzentrationen zu, sodass bei Plasmawerten von 15 mg/dl mit Abweichungen von 2–3 mg/dl gerechnet werden muss. Für Frühgeborene sind die Abweichungen größer. Obwohl beide Hersteller angeben, dass die Ergebnisse von der Hautfarbe unabhängig sind, scheint BiliCheck bei dunkelhäutigen Neugeborenen zuverlässigere Werte zu ergeben. Im Gegensatz zum JM 103 Jaundice Meter kann das BiliCheck nach Angaben des Herstellers auch nach einer Phototherapie verwendet werden, wenn die Messstelle zuvor durch ein lichtundurchlässiges Pflaster geschützt wurde. Es fehlen jedoch Details, wie diese Werte zu beurteilen sind; solide Untersuchungen zur Frage »transkutane Bilirubinmessungen und Phototherapie« existieren bisher nur in Ansätzen [152].

⊡ Tab. 12.1. Messgeräte zur transkutanen Bilirubinbestimmung (Herstellerangaben)

12

Parameter

JM 103 Jaundice Meter

BiliCheck

Gewicht

150 g

350 g

Lichtquelle

Xenonblitzlampe

Wolframlampe

Optik

Messung bei 2 Wellenlängen

Messung bei mehreren Wellenlängen

Messbereich

0–20 mg/dl

0–20 mg/dl

Kalibrierung

Fest eingestellt; kann durch Prüfgerät in der Ladestation überprüft werden

Durch Aufsetzen der Messkappe

Messung

Durch Hautkontakt; 1–6 Messungen einstellbar

Durch Hautkontakt der Messkappe (Einmalmaterial); 5 Messungen erforderlich

Einsatzbeschränkungen

Nur für Neugeborene, die nach der 35. Schwangerschaftswoche geboren wurden; nicht bei Phototherapie

Für alle Neugeborenen mit einem Gewicht von >1000 g; auch bei Phototherapie an abgedeckter Stelle (spezielles Pflaster)

Maximale Differenz zu Plasmaergebnissen

±3 mg/dl

±3 mg/dl

119 12.2 · Pulsoxymetrie

12

Die transkutane Bilirubinbestimmung stellt ein im ambulanten wie stationären Bereich weithin eingesetztes Screeningverfahren dar. Ab einem transkutan gemessenen Wert von etwa 3 mg/dl unterhalb der jeweiligen Grenze für eine Phototherapie wird jedoch eine klinischchemische Bilirubinbestimmung empfohlen, um sicher über den Einsatz der Phototherapie entscheiden zu können ( Kap. 30).

12.2

Pulsoxymetrie

Auf Intensivstationen, in der Anästhesie und im Rettungsdienst gehört die Pulsoxymetrie zum Standardmonitoring des Patienten. Mit ihr können Pulsfrequenz und arterielle Sauerstoffsättigung gemessen werden [153]. Das Pulsoxymeter, das üblicherweise per Clip oder als Klebesensor am Finger oder Ohrläppchen des Patienten befestigt wird, besteht aus einer Photozelle und 2 »light emitting diodes« (LED), die Licht im roten und infraroten Wellenlängenbereich (660/940 nm) emittieren; wegen der unterschiedlichen molaren Extinktionskoeffizienten von O2Hb und DesoxiHb bei diesen Wellenlängen kann aus den Absorptionen der relative Anteil von HbO2 am Gesamt-Hb, die Sauerstoffsättigung, berechnet werden. Die gemessene Lichtabsorption setzt sich aus einem konstanten Anteil, der Gewebeabsorption, und einem im Rhythmus der Pulswelle schwankenden Anteil zusammen; nur letzterer dient der Berechnung der Sauerstoffsättigung. Bei Werten von >70 % stimmen die so gemessene und die tatsächliche arterielle O2-Sättigung gut überein. Darunter sind die Messwerte deutlich ungenauer. Die Beziehung zwischen Sauerstoffpartialdruck und Sauerstoffsättigung ist nicht linear, sondern folgt der bekannten S-förmigen Dissoziationskurve; Hyperoxien können deshalb nur schlecht erkannt werden. Wichtige Fehlermöglichkeiten sind Bewegungsartefakte, unzureichende Perfusion des Applikationsorts, durch Dyshämoglobine ausgelöste toxische Hypoxämien (COHb, MetHb) und abnormale Hb-Varianten (z. B. Hb Köln, Hb Bonn; Kap. 8) [154]. Geräte zur Messung der Sauerstoffsättigung werden von zahlreichen Herstellern in unterschiedlicher Ausstattung angeboten. Eine neue Entwicklung, nämlich der Nachweis erhöhter Konzentrationen von COHb und MetHb, wird seit 2007 von der Firma Masimo (Irvine, CA, USA) mit dem Rad-57-

120

Kapitel 12 · Nichtinvasive (transkutane) Analytik

Pulsoxymeter angeboten. Mittels der Rainbow-SET-Technologie misst das Gerät bei 7 Wellenlängen, um die Prozentanteile von COHb und MetHb berechnen zu können. Erfahrungsberichte sind zurzeit jedoch nicht erhältlich.

12.3

12

Messung des Kohlendioxid- und Sauerstoffpartialdrucks

Transkutane pCO2- und pO2-Bestimmungen sind seit mehr als 20 Jahren besonders in der Neonatologie etabliert [155]. Dabei werden heute vielfach mit einer Kombinationselektrode beide Blutgase simultan gemessen; mit einigen Messgeräten kann statt oder zusätzlich zur pO2-Bestimmung die Sauerstoffsättigung gemessen werden. Die luftdicht auf die Haut aufgesetzte Elektrode wird auf eine Temperatur von 42–44°C erwärmt und misst die durch die Haut diffundierten Blutgase, wobei die Elektrodentemperatur und ein geringer Einfluss des Hautmetabolismus zu berücksichtigen sind. Im Bereich der Sonde entsteht ein mehr oder weniger ausgeprägtes Erythem; um Hautverbrennungen zu vermeiden, soll die Messstelle deshalb alle 4 Stunden gewechselt werden. Bei Frühgeborenen muss diese Zeit u. U. verkürzt und die Elektrodentemperatur herabgesetzt werden. Im Gegensatz zur Neonatologie ist die Anwendung der transkutanen Blutgasbestimmung in der Erwachsenenmedizin bislang meist auf spezielle Fragestellungen, z. B. im Lungenfunktions- oder Schlaflabor, beschränkt [156]. Transkutane Messungen können die Bestimmung der Blutgase im arteriellen Blut nicht ersetzen, sondern sie stellen eine Ergänzung dar, die besonders der Trendüberwachung dient. Bei gestörter Mikrozirkulation, Kreislaufzentralisation oder Hautödemen ist mit fehlerhaften Ergebnissen zu rechnen. Auf dem deutschen Markt werden Messgeräte und die entsprechenden Messelektroden von den Firmen Radiometer und Sentec angeboten, wobei eine Kombinationselektrode zur gleichzeitigen pCO2- und pO2-Bestimmung nur bei Radiometer erhältlich ist.

12.4

Zukünftige Entwicklungen

In den kommenden Jahren werden wahrscheinlich weitere nichtinvasive Verfahren ihren Einzug in die Klinik halten. Dazu gehört z. B. die Hb-/ HK-Bestimmung, für die mehrere spektroskopische Methoden entwickelt

121 12.4 · Zukünftige Entwicklungen

12

wurden [157], oder die nichtinvasive Glukosemessung, die seit mehr als 10 Jahren Gegenstand intensiver Forschung ist und für die verschiedene Messmethoden untersucht wurden. Im Gegensatz zur minimal-invasiven (kontinuierlichen) Glukosebestimmung ( Kap. 25) sind Messgeräte zur nichtinvasiven Bestimmung, die eine ausreichende Praktikabilität und Genauigkeit (besonders im hypoglykämischen Bereich) aufweisen, bisher nicht kommerziell erhältlich. Das in den USA (FDA) und Europa (CE) zugelassene, nach dem Iontophoreseprinzip arbeitende Gerät GlucoWatch wurde wieder vom Markt genommen. Trotz vieler Ankündigungen ist es nicht wahrscheinlich, dass sich die Situation in den kommenden 5 Jahren ändern wird. Die Qualitätssicherung nichtinvasiver Messungen ist ein ungelöstes Problem. Die Bestimmungen unterliegen nicht der Richtlinie der Bundesärztekammer zur Qualitätssicherung laboratoriumsmedizinischer Untersuchungen (RiliBÄK; Kap. 23), und die Vorschläge der Gerätehersteller beziehen sich auf Kalibrierungs-, nicht aber auf Kontrollverfahren. Größere Fehler können lediglich durch den Vergleich mit Befunden invasiver Messungen erkannt werden.

13 Urinanalytik N. Gässler

13.1

Protein – 125

13.2

Mikroalbumin – 125

13.3

Glukose – 126

13.4

Ketone – 126

13.5

Bilirubin – 126

13.6

Urobilinogen – 127

13.7

Nitrit – 127

13.8

pH – 127

13.9

Erythrozyten/Hämoglobin (Hb) – 127

13.10 Leukozyten – 128 13.11 Kreatinin

– 128

13.12 Spezifisches Gewicht – 128 13.13 Medikamente und Drogen – 129 13.14 Humanes Choriongonadotropin (HCG) – 129 13.15 Qualitätskontrolle von Urinteststreifen – 129

Im Rahmen einer zeitgemäßen Primärprävention kann der Ausschluss oder die frühzeitige Diagnostik von beginnenden Nephropathien und Harnwegsinfekten mit einer Laboruntersuchung erfolgen. Hierbei werden als erste diagnostische Maßnahme fast immer Urinteststreifen verwendet. Diese Teststreifen, die mehrere Parameter gleichzeitig nachweisen können, sind klassische POC-Tests. Sie werden als Screeningverfahren auch im Zentrallabor oder als Patientenselbsttest eingesetzt. Das Nitritfeld (Bakterien) kann auf eine Harnwegsinfektion hinweisen, das Hämoglobin-(Hb-)Feld ist bei Vorliegen von Blut positiv, das Glukosefeld

124

13

Kapitel 13 · Urinanalytik

kann einen Hinweis auf das Vorliegen eines Diabetes mellitus liefern, und das Proteinfeld kann eine deutliche Proteinurie nachweisen. Mit dem Standardteststreifen sind jedoch geringe Albuminausscheidungen (Mikroalbuminurie) sowie die Ausscheidung niedrigmolekularer tubulärer Markerproteine nicht nachzuweisen. Der Einsatz von Urinteststreifen kann zwar ausgeprägte Nephropathien detektieren, jedoch können diese im Anfangsstadium leicht übersehen werden. Als geeignetes Untersuchungsmaterial hat sich der erste Morgenurin erwiesen [158]. Bereits seit dem Altertum gehörte zur Urinuntersuchung die bekannte physikalische Bestimmung der Dichte. Die erste chemische Methode zum Nachweis von Protein wurde von dem Wiener Chemiker Johann Florian Heller (1813–1871) vorgestellt, die sogenannte Heller-Ringprobe. Bei diesem Verfahren wird der Urin in einem Likörglas mit konzentrierter Salpetersäure unterschichtet. Bei Anwesenheit von Albumin wird eine ringförmige Ausfällung sichtbar [159]. Da dieses Verfahren zumeist vom Arzt direkt im Beisein des Patienten durchgeführt wurde, ist diese Methode wohl das erste POCTestverfahren, das in der Literatur beschrieben wurde. Die Einführung von Teststreifen im 20. Jahrhundert revolutionierte die Urindiagnostik wegen ihrer Praktikabilität und Spezifität. Die Reaktionsfelder der Teststreifen enthalten in einem saugfähigen Material alle zur Nachweisreaktion erforderlichen Reagenzien. Durch den Lösungsvermittler »Urin« werden die stabilisierten Reagenzien gelöst, und die jeweiligen chemischen Nachweisreaktionen werden in Gang gesetzt. Die Teststreifenuntersuchung schließt den chemischen Nachweis von korpuskulären Bestandteilen wie Erythrozyten und Leukozyten sowie die Bestimmung von pH-Wert und spezifischem Gewicht mit ein. Um eine hohe Zuverlässigkeit mit diesem Testverfahren zu erreichen, ist es wichtig, dass möglichst frischer Urin (Untersuchung max. 2–4 h nach der Gewinnung) eingesetzt wird. Die Teststreifen dürfen höchstens 1 s lang in den Urin eingetaucht werden. Überschüssigen Urin sollte man abstreifen. Je nach Hersteller und Testfeld sind die vorgeschriebenen Inkubationszeiten (i. A. 1 min) exakt einzuhalten. Nach vollständiger Reaktion können die verfärbten Reaktionsfelder mit den Farbskalen auf dem Teststreifenbehälter verglichen und die Ergebnisse qualitativ oder halbquantitativ abgelesen werden [160]. Eine Auswertung der Teststreifen mittels Lesegeräten ist ebenfalls möglich; diese Geräte enthalten i. A. Speicher für Patienten- und Anwenderdaten sowie zum Teil Schnittstellen für einen Datentransfer.

125 13.2 · Mikroalbumin

13.1

13

Protein

Das Testprinzip beruht auf dem sog. Proteinfehler von pH-Indikatoren. Hierbei nehmen die freien Aminogruppen der Proteine im Urin bei konstantem pH-Wert vom Indikator (Tetrabromphenolblau) Protonen auf. Dies führt zu einer Farbänderung des Indikators. Die Empfindlichkeit für Albumin ist deutlich höher als für andere Globuline; Bence-Jones-Proteine und andere kleinmolekulare Proteine können schlecht nachgewiesen werden. Bei stark alkalischen Urinen (z. B. bei Harnwegsinfektionen) und durch Beimengungen von Reinigungs- und Desinfektionsmitteln kann der Teststreifen falsch positive Ergebnisse anzeigen. Die Empfindlichkeit liegt bei 15–20 mg Albumin/dl Urin. Hiermit kann eine Makroalbuminurie, nicht jedoch eine Mikroalbuminurie nachgewiesen werden [161].

13.2

Mikroalbumin

Die halbquantitative Bestimmung von »Mikroalbumin«, d. h. von Albuminkonzentrationen von <20 mg/dl Urin, mit Hilfe von Teststreifen ist nach 2 verschiedenen Prinzipien möglich, die entweder auf immunchemischen Verfahren oder einer verbesserten Indikatorfehlermethode basieren. Beim Micraltest II (Roche) durchläuft der Urin eine Teststreifenzone mit löslichem, rotem Antikörper-Gold-Konjugat, das spezifisch Albumin bindet. Überschüssiges Konjugat wird von einer Abfangzone mit immobilisiertem Albumin zurückgehalten, sodass nur das mit Albumin beladene Goldkonjugat das Nachweisfeld erreicht. Dort entsteht eine Farbe zwischen Weiß und Rot. Der Teststreifen Mikroalbustix (Siemens Healthcare) hingegen basiert auf der Indikatorfehlermethode (s. oben, 13.1), wobei hier ein Sulfophthalein (DIDNTB) als Indikator verwendet wird, der zu einem blauen Farbumschlag führt. Während beide Tests etwa die gleiche Empfindlichkeit (etwa 2 mg/ dl Urin) aufweisen, ist die Spezifität des immmunologischen Tests deutlich besser [162]. Wird Spontanurin getestet, kann die Aussagekraft des Ergebnisses u. U. verbessert werden, wenn das Ergebnis auf die Kreatininkonzentration im Urin bezogen und dadurch der Diureseeinfluss auf das Ergebnis eliminiert wird. Der Microalbustix und der Mikroalbuminteststreifen Clinitec (SiemensHealthcare) haben deshalb ein zusätzliches Kreatinintestfeld.

126

Kapitel 13 · Urinanalytik

Auch eine quantitative Mikroalbuminbestimmung ist am POC möglich. Das HemoCue Albumin 201 benutzt dazu – unter Verwendung von Einmalküvetten – einen immunologischen Trübungstest. Das DCA 2000 Vantage (Siemens Healthcare) misst Albumin und Kreatinin (immunologisch/Farbreaktion) und berechnet den Albumin-Kreatinin-Quotienten.

13.3

Glukose

Die Bestimmung beruht auf einer Oxidation der Glukose durch das Enzym Glukoseoxidase. In einem zweiten Schritt wird gebildetes Wasserstoffperoxid zu einem Farbstoff umgesetzt. Die Empfindlichkeit liegt bei 50–100 mg Glukose/dl Urin. Hohe Konzentrationen von Ketonen und Ascorbinsäure (>50 mg/dl) können zu einer Abschwächung der Reaktion oder zu falsch negativen Ergebnissen führen [163], während oxidierende Reinigungsmittel wie H2O2 oder Hypochlorit falsch positive Resultate bedingen.

13.4

13

Ketone

Azetessigsäure und Azeton reagieren mit Nitroprussidnatrium zu einem farbigen Komplex (Legal-Probe). Die Empfindlichkeit liegt bei 5–10 mg Azetessigsäure/dl Urin; für Azeton ist der Test unempfindlicher, und β-Hydroxybuttersäure wird gar nicht erfasst [164]. Bei zu langer Lagerung des nativen Urins zerfällt die Azetessigsäure oder sie wird durch Bakterien abgebaut; dies führt zu falsch negativen Resultaten.

13.5

Bilirubin

Direktes Bilirubin reagiert mit diazotiertem Dichloranilin in einer Kupplungsreaktion im sauren Milieu. Hierdurch entsteht Azobilirubin in verschiedenen Farbabstufungen [165]. Die Empfindlichkeit liegt bei 0,4 mg Bilirubin/ dl Urin. Ascorbinsäure (>250 mg/dl Urin) und Nitrit können zu falsch negativen Ergebnissen führen, ebenso wie längeres Stehen des Urins in direktem Sonnenlicht.

127 13.9 · Erythrozyten/Hämoglobin (Hb)

13.6

13

Urobilinogen

Urobilinogen reagiert mit p-Dimethylaminobenzaldehyd in Gegenwart eines Farbverstärkers oder mit p-Methoxybenzoldiazoniumfluoroborat im stark sauren Milieu zu einem rosaroten Farbkomplex [166]. Die Empfindlichkeit liegt bei 0,2 mg Urobilinogen/dl Urin. Da Urobilinogen leicht oxidiert, können falsch negative Ergebnisse bei zu langer Lagerung des Untersuchungsmaterials auftreten.

13.7

Nitrit

Sulfanilamid wird im sauren Milieu mit Nitrit diazotiert. In einer weiteren Reaktion wird das entstandene Diazoniumsalz mit einem Chromogen, einem Benzochinonderivat, zu einem rosafarbenen Farbstoff gekuppelt. Der Nitritnachweis ist spezifisch für gramnegative Bakterien; 80 % aller Keime, welche für eine Harnwegsinfektion verantwortlich zeichnen, sind Nitritbildner [167]. Die Empfindlichkeit liegt bei 0,06–0,10 mg Nitrit/dl Urin. Negative Resultate können bei hohen Ascorbinsäurekonzentrationen (>25 mg/ dl Urin), bei Harnwegsinfektionen mit nichtnitritbildenden Bakterien wie Enterokokken, Staphylokokken und Pseudomonas spp. sowie bei zu kurzer Verweildauer des Urins in der Blase (<4 h) auftreten; in diesem Fall können u. U. keine ausreichenden Nitritmengen gebildet werden.

13.8

pH

Meist werden Indikatoren, z. B. Methylrot und Bromthymolblau, in Kombination eingesetzt. Hierdurch können durch unterschiedliche Färbungen pHWerte zwischen 5,0 und 8,5 erfasst werden [168].

13.9

Erythrozyten/Hämoglobin (Hb)

Durch die katalytische Wirkung der Pseudoperoxidase von Hb und Myoglobin werden Farbindikatoren wie o-Toluidin oder 3,3’,5,5’-Tetramethylbenzidin durch ein organisches Hydroperoxid (Cumol) oxidiert und bewirken

128

Kapitel 13 · Urinanalytik

so einen Farbumschlag. Intakte Erythrozyten werden durch grüne Punkte auf der Reaktionszone angezeigt; deren Nachweisgrenze liegt bei 5–20 Erythrozyten/μl Urin. Für freies Hb bzw. Myoglobin liegt die Nachweisgrenze bei 0,02–0,06 mg/dl Urin. Der Test ist sowohl für Hb als auch für Myoglobin gleichermaßen empfindlich [169]. Bei hohen Konzentrationen von Ascorbinsäure erhält man falsch negative oder zu niedrige Resultate. Durch oxidierende Reinigungsmittel, die Hypochlorit oder H2O2 enthalten, können falsch positive Ergebnisse auftreten.

13.10

Leukozyten

Die im Urin ausgeschiedenen Leukozyten sind fast ausschließlich Granulozyten. Bei der physiologischen Lyse von Leukozyten freigesetzte Esterase katalysiert die Hydrolyse eines Pyrrolaminosäureesters zu 3-Hydroxy-5-Phenylpyrrol (Indoxyl), welches nach Diazotierung zu einem violetten Farbstoff reagiert. Die Empfindlichkeit des Tests liegt bei 10–20 Leukozyten/μl Urin [170]. Das Leukozytentestfeld kann nicht zwischen lysierten und intakten Zellen differenzieren.

13.11

13

Kreatinin

Kreatinin katalysiert in Anwesenheit von Kupfer die Reaktion von Diisopropylbenzyldihydroperoxid mit 3,3’,5,5’-Tetramethylbenzidin zu einem farbigen Komplex. Die Empfindlichkeit liegt bei 15 mg Kreatinin/dl Urin [171].

13.12

Spezifisches Gewicht

Ein Polyelektrolyt (Polymethylvinylether/Maleinsäureanhydrid) nimmt Kationen aus dem Urin auf und setzt die gleiche Menge an Protonen frei. Diese führen bei einem pH-Indikator (Bromthymolblau) zu einem Farbumschlag [172]. Der Test erfasst die Ionenkonzentration des Harns und korreliert gut mit dem spezifischen Gewicht zwischen 1,000 und 1,030. Stark alkalische Urine (pH ≥8,0) ergeben falsch niedrige Werte, stark saure Urine (pH <5,0) zu hohe.

129 13.15 · Qualitätskontrolle von Urinteststreifen

13.13

13

Medikamente und Drogen

Auch der Nachweis von Medikamenten, Drogen und Doping-Substanzen im Urin kann als POCT durchgeführt werden. Hierfür stehen zahlreiche qualitative oder auch semiquantitative Testsysteme zur Verfügung. Jedoch können die Ergebnisse dieser Untersuchungen, die beispielsweise in der Suchttherapie eingesetzt werden, durch diverse Zusätze wie Bleichmittel, Seife oder Kochsalz verfälscht werden (zu Details Kap. 29).

13.14

Humanes Choriongonadotropin (HCG)

Ein typischer POC-Test ist der Schwangerschaftstest, der auf dem Nachweis von HCG beruht. Etwa 14 Tage nach Befruchtung der Eizelle kann mit solchen Tests HCG im konzentrierten Morgenurin nachgewiesen werden. Es handelt sich hierbei um ein immunchromatographisches Testverfahren ( Kap. 14) [173]. Auf dem Teststreifen wird das Probematerial chromatographisch aufgetrennt und anschließend mittels Antigen-Antikörper-Reaktion zu einem sichtbaren Farbkomplex umgesetzt. Die Empfindlichkeit solcher Schnelltests liegt bei 25 IU/l. Bei einem negativen Ergebnis sollte der Test 48 h später wiederholt werden. Stark blutige Urinproben können durch Überforderung der Testfelder falsch positive Resultate ergeben.

13.15

Qualitätskontrolle von Urinteststreifen

Qualitative und halbquantitative Bestimmungen unterliegen zurzeit nicht der Qualitätssicherungspflicht nach der RiliBÄK. Treten im Rahmen der täglichen Routine Zweifel an der Empfindlichkeit einer Teststreifen-Charge für einen oder mehrere Parameter auf, so lassen sich Sensitivität und Spezifität der Streifen, die z. B. wegen falscher Lagerungsbedingungen beeinträchtigt sein können, durch Kontrollurine, die als Positiv- und Negativkontrollen von verschiedenen Firmen angeboten werden, überprüfen.

14 Sonstige Verfahren E. Stürenburg

14.1

14.1

Mikrobiologische Schnelltests – 131

14.2

Methoden zur Sensitivitätserhöhung – 133

14.3

PCR-Techniken – 135

Mikrobiologische Schnelltests

Die meisten der derzeit am Markt verfügbaren mikrobiologischen Schnelltests basieren auf immunologischen Nachweisverfahren. Charakteristisch für alle immunologischen Nachweisverfahren ist, dass sie auf einer hochspezifischen Antigen-Antikörper-Reaktion beruhen. Mittels dieses immunologischen Prinzips ist sowohl der qualitative Nachweis eines Analyten als auch die quantitative Bestimmung seiner Konzentration möglich. Der Testaufbau eines immunchemischen Tests kann besonders hinsichtlich der Entstehung und Auswertung der Testsignale erheblich variieren. Bewährte und für mikrobiologische Schnelltests häufig benutzte Formate sind die Partikelagglutination und die Immunchromatographie sowie die daraus hervorgegangenen Weiterentwicklungen wie beispielsweise der optische Immunoassay. Auf Basis von Nukleinsäureamplifikationstechniken (vor allem der PolymeraseKettenreaktion, PCR) sind bislang nur wenige POC-Tests verfügbar; ihre Praktikabilität und Bewährung in der Praxis wird sich erst in den nächsten Jahren zeigen.

132

Kapitel 14 · Sonstige Verfahren

14.1.1 Partikelagglutination

Breiten Einsatz zum Nachweis mikrobieller Antigene in Körperflüssigkeiten haben Reaktionssysteme erlangt, bei denen Trägerpartikel mit einem Durchmesser von etwa 0,8 μm – meist solche aus Latex (Polystyrol) – mit spezifischen Antikörpern adsorptiv beladen werden [174]. In Anwesenheit des mikrobiellen Antigens in der Patientenprobe werden derart sensitivierte Latexteilchen agglutiniert. Die Agglutination wird als Ausflockung der sonst homogen milchigen Suspension makroskopisch sichtbar. Partikelagglutinationstests können auf Objektträgern, auf Platten, in Röhrchen, in Kapillaren oder in Mikrotiterplatten durchgeführt werden. Besonders zur Beschleunigung der Meningitisdiagnostik (Nachweise für Streptococcus pneumoniae, Neisseria meningitidis – Serovare A, B, C, Y und W135 – sowie Haemophilus influenzae Kapseltyp b verfügbar) sowie in der Rotavirusdiagnostik haben sich Latexreagenzien zum Antigennachweis gut bewährt [175–177]. Daneben können zahlreiche andere mikrobielle Antigene auf diese Weise nachgewiesen werden.

14.1.2 Immunchromatographie

14

Immunchromatographischer Test (ICT), »lateral flow assay« (LFA), »lateral flow device« (LFD), Dipstick-Assay und »One-step«-Test sind die meistgebrauchten Namen, unter denen immunchromatographische Streifentests in der medizinischen Literatur zu finden sind. Diese Testverfahren basieren auf dem Immunkomplexprinzip, dass sich ein Antigen mit seinem spezifischen Antikörper zu einem Komplex verbindet. Zusätzlich jedoch nutzen solche Tests chromatographische Trennverfahren, da die Antikörper auf einer Membran immobilisiert sind, durch welche die zu analysierende Probe (etwa Blut, Urin oder Liquor) aufgrund von Kapillarkräften gesogen wird [178]. ICT sind v. a. deshalb interessant, da sie schnell und einfach durchzuführen und auszuwerten sind. Das bekannteste Beispiel für einen ICT ist sicherlich der für die Selbstanwendung bestimmte Schwangerschaftstest. Die Funktionsweise eines immunchromatographischen Teststreifens ist in ⊡ Abb. 14.1 dargestellt [178]. Die Patientenprobe wird auf ein Auftragsvlies gegeben. Das Auftragsvlies wirkt als Vorfilter und befreit die Proben-

14

133 14.1 · Mikrobiologische Schnelltests

Y

Markierter Antikörper

Y

+

Y

Immunkomplex

Mikrobielles Antigen

Y

Immobilisierter Antikörper

Von oben

Auftragsvlies

Reagenzienvlies

Aufsaugvlies

Testlinie Kontrolllinie

Seitlich Plastikträger

⊡ Abb. 14.1. Funktionsweise eines immunchromatographischen Teststreifens. [179]. MPO = Meerrettichperoxidase

flüssigkeit von Verunreinigungen. Zudem setzt das »sample pad« bestimmte Puffersubstanzen frei, um die Probenflüssigkeit auf einen für die immunologische Reaktion optimalen pH-Wert einzustellen. Die Probenflüssigkeit fließt dann durch ein Reagenzienvlies. Hier bindet ein zumeist mit kolloidalem Gold markierter Antikörper (Konjugat) an das Antigen (wenn es in der Probe enthalten ist); es entsteht ein Antigen-Antikörper-Komplex. Da das Konjugat im Überschuss vorhanden ist, werden auch die nichtgebundenen Konjugate mit dem Kapillarfluss weitertransportiert. Danach wandert die Probenflüssigkeit in eine Nitrozellulosemembran. Dort sind hintereinander 2 Reagenzienzonen aufgetragen. Bei der ersten Zone (»Testlinie«) handelt es sich um einen immobilisierten sekundären Antikörper, der gegen eine zweite Erkennungsstelle auf dem mikrobiellen Antigen gerichtet ist und den Immunkomplex hierüber bindet. Die andere Zone (»Kontrolllinie«) enthält einen Anti-Spezies-Antikörper, der mit dem freien Konjugat reagiert. Dementsprechend können sich entweder eine oder 2 Linien bilden. Durch das kolloidale Gold erscheinen die beiden Zonen oder Linien nach einer gewissen Zeit in einer rötlichen Farbe. Die überschüssige Probenflüssigkeit strömt weiter in ein Saugvlies und wird dort aufgenommen, um den Rückfluss zu verhindern.

134

Kapitel 14 · Sonstige Verfahren

Methoden zur Sensitivitätserhöhung

14.2

Im Laufe der letzten Jahre sind viele technische Modifikationen zur Sensitivitätserhöhung der ICT entwickelt worden. Hierzu können u. a. Markierungen mit einer höheren spezifischen Signalintensität wie beispielsweise paramagnetische Partikel (magnetische Eisenoxide) sowie Kohlenstoffpartikel statt kolloidaler Metallpartikel oder blauer Latexpartikel gezählt werden [178]. Ein anderer Weg wurde bei der Entwicklung des optischen Immunoassays beschritten [179]. Da sich diese Technik heute in vielen mikrobiologischen Schnelltests wiederfindet, soll an dieser Stelle etwas detaillierter darauf eingegangen werden (⊡ Abb. 14.2; Kap. 10). Ein Farbumschlag kommt bei diesem Assayformat dadurch zustande, dass sich durch die Immunreaktion die reflektierenden Eigenschaften einer Siliziumoberfläche ändern. Wird das aus der Patientenprobe extrahierte mikrobielle Antigen auf die Siliziumoberfläche aufgetragen, kommt es zur Bindung an die immobilisierten spezifischen Antikörper. Durch die Zugabe eines an MPO gekoppelten Zweitantikörpers entsteht eine Art »ImmunkomplexSandwich«, bestehend aus folgender Schichtung (von unten nach oben): immobilisierter Antikörper, mikrobielles Antigen, Zweitantikörper. Es folgen einige Waschschritte, bevor schließlich das Substrat Tetramethylbenzidine hinzugefügt wird. Letztlich verändern sich die optischen Eigenschaften der Siliziumoberfläche durch die gesamte Prozedur und die dadurch bewirkte Schichtung, wodurch eingestrahltes weißes Licht nicht mehr in einem

14 Purpur

Gold Weißes Licht

Weißes Licht

Substrat Y

Y

Y Y

X

X

X X X

MPO-Zweitantikörper

Y

Y

Y

Y Y

Mikrobielles Antigen X

X

X X

X

X

Negativer Test

X X X

X

X X

Positiver Test

Immobilisierter Antikörper Optische Beschichtung Siliziumoberﬂäche

⊡ Abb. 14.2. Funktionsweise eines optischen Immunoassays. [179]. MPO = Meerrettichperoxidase

135 14.3 · PCR-Techniken

14

goldenen Farbton reflektiert wird, sondern für das Auge purpurfarben erscheint. Ein positives Resultat erscheint damit als ein purpurfarbener Punkt vor einem goldenen Hintergrund.

14.3

PCR-Techniken

PCR-Techniken (PCR: »polymerase chain reaction«, Polymerasekettenreaktion) galten noch bis vor Kurzem als zu komplex, um als POCT-Verfahren eingesetzt zu werden. Der technologische Fortschritt vollzieht sich jedoch so schnell, dass mittlerweile auch hier Systeme zur Verfügung stehen, die auf einfach zu bedienenden und flexibel zu beschickenden PCR-Vollautomaten, sog. »smart cyclern«, laufen [180]. Seit 2007 steht sogar ein System mit Reaktionskartuschen, in die der gesamte Prozess der Probenaufbereitung integriert wurde, zur Verfügung [181, 182]. Beispielsweise ist es möglich, ohne PCR-Kenntnisse innerhalb von 75 min den MRSA-Status (MRSA: methicillinresistenter Staphylococcus aureus) von Nasenabstrichen oder den Besiedlungsstatus der Geburtswege mit B-Streptokokken zu bestimmen. Die Bestimmung weiterer mikrobieller Parameter (z. B. Enteroviren oder Bacillus anthracis) ist ebenfalls bereits verfügbar bzw. soll in Kürze folgen (Sepsisnachweis oder Nachweis von Staphylococcus aureus in Wunden). Selbstverständlich spielen die hohen Kosten, die PCR-Methoden verursachen (>10–20 Euro Sach- und Materialkosten pro Probe), eine wichtige Rolle. Eine sorgfältige Analyse dieses Themas sollte jedoch nicht nur die Kosten, die der Test als solcher verursacht, betrachten, sondern auch die Einsparungen durch vermiedene Infektionen berücksichtigen. Beispielsweise kommt eine Studie von Wernitz et al., in der die Situation an einem Berliner 700-BettenKlinikum analysiert wurde, zu dem Ergebnis, dass durch MRSA-Suchtests auf PCR-Basis Einsparungen von jährlich über 100.000 Euro möglich sind [183]. Ob solche Einsparungen realistisch sind, werden die nächsten Jahre zeigen.

137

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III III Organisation und allgemeine Aspekte von POCT im stationären und ambulanten Bereich 15

Rechtliche Aspekte von POCT – 149 D. Meyer-Lüerßen, I. Meyer-Lüerßen

16

Implementierung von POCT im Krankenhaus – 153 N. Gässler, P.B. Luppa, D. Romann, H. Schlebusch, H. Ziervogel

17

POCT in der präklinischen Notfallmedizin – 167 W. Schaffartzik, M. Hölzl

18

POCT im niedergelassenen Bereich – 173 R. Junker

19

POCT und Vernetzung im Krankenhaus – 181 P.B. Luppa

20

Krankenhausökonomische Aspekte – Kosten von POCT – 191 N. Gässler, G. Hafner

21

Diagnostische Aspekte – evidenzbasierte Empfehlungen für POCT – 197 P.B. Luppa

Literatur zu Sektion III – 205

15 Rechtliche Aspekte von POCT D. Meyer-Lüerßen, I. Meyer-Lüerßen

15.1

Medizinprodukterecht – 149

15.2

Berechtigung zur Durchführung und rechtliche Verantwortlichkeiten – 150

15.3

Haftungsrecht – 150

15.4

Unterschiedliche Qualität von POCT und Standardlabortests? – 151

Hier sollen in Kurzform die Fragen untersucht werden, wer POCT durchführen darf, ob haftungsrechtliche Besonderheiten bestehen, wenn statt eines »klassischen Labortests« ein POCT zur Diagnosefindung oder Therapieüberwachung durchgeführt wird, und wie dies zu organisieren ist. Zusammenfassend ist festzuhalten, dass POCT nicht nur wie »Standardlabortests« der Qualitätskontrolle nach der Richtlinie der Bundesärztekammer zur Qualitätssicherung laboratoriumsmedizinischer Untersuchungen (RiliBÄK) unterworfen ist, sondern auch die gleichen gesetzlichen Vorschriften nach dem Medizinproduktegesetz (MPG) und dem Haftungsrecht gelten wie für andere Laboruntersuchungen auch.

15.1

Medizinprodukterecht

Bei Tests zur Diagnosefindung und Therapiekontrolle im humanmedizinischen Bereich handelt es sich um Medizinprodukte im Sinne des MPG. Diese Tests – In-vitro-Diagnostika nach der Definition des MPG – bedürfen einer »Zulassung« nach dem MPG, dokumentiert durch das auf ihnen anzubringende CE-Zeichen, mit dem die Einhaltung der Vorschriften des MPG

150

Kapitel 15 · Rechtliche Aspekte von POCT

bezüglich Sicherheit und Qualität des Produkts bestätigt wird. Verwendet ein Arzt einen solchen Test im Rahmen seiner Zweckbestimmung, setzt er einen zugelassenen und sich legal in Verkehr befindlichen Test ein, für dessen etwaige Mängel der Hersteller haftet.

15.2

Berechtigung zur Durchführung und rechtliche Verantwortlichkeiten

Labortests und damit auch POC-Tests dürfen durchführen: 1. Ärzte und Naturwissenschaftler, die aufgrund ihres Hochschulabschlusses über die erforderlichen Fachkenntnisse verfügen, sowie Heilpraktiker (§ 10 Abs. 1 MTAG, Gesetz über technische Assistenten in der Medizin), 2. Medizinisch-technische Assistenten (§ 9 Abs. 1 MTAG), 3. Oben genannte Personen in Ausbildung (§ 10 Abs. 1 Nrn. 2–5 MTAG), 4. Personen mit einer abgeschlossenen sonstigen medizinischen Ausbildung, ohne nach § 10 Abs. 1 Nr. 1–5 berechtigt zu sein, unter Aufsicht und Verantwortung einer der unter Punkt 1 genannten Personen. Verantwortlich für die ordnungsgemäße Durchführung des Tests ist der Vertragspartner des Patienten. Beim Arzt in eigener Praxis oder im Krankenhaus bei der Behandlung ambulanter Privatpatienten – bei stationären Patienten nur bei ausdrücklicher Vereinbarung [1, 2] oder bei persönlicher Ermächtigung durch die Kassenärztliche Vereinigung – ist dies der Arzt; bei stationären Patienten und Institutsambulanzen ist dies das Krankenhaus/der Einrichtungsträger, mit dem der Behandlungsvertrag abgeschlossen wird.

15 15.3

Haftungsrecht

Trotz der medizinprodukterechtlichen Verkehrsfähigkeit und damit Verwendbarkeit des Tests im Rahmen seiner Zweckbestimmung hat der Arzt immer noch zu prüfen, ob die Durchführung des Tests zum angestrebten Ziel der Diagnosefindung oder Therapieüberwachung dem Stand der Wissenschaft und Technik entspricht. Ist dies nicht der Fall und erleidet der Patient einen Schaden – sei es aufgrund einer fehlerhaften Diagnose oder einer falschen/falsch dosierten Therapie –, hat der Patient einen Schadensersatzan-

151 15.4 · Unterschiedliche Qualität von POCT

15

spruch gegen den Arzt bzw. das Krankenhaus. Dieser wird in der Regel aus Vertrag (§ 613 bzw. §§ 631, 633 in Verbindung mit §§ 280 ff. BGB) – ein Behandlungsvertrag zwischen Arzt und/oder Krankenhaus und Patient – und Delikt (§ 823 BGB) resultieren. In beiden Fällen ist Voraussetzung, dass den Arzt ein Verschulden trifft, was Vorsatz oder Fahrlässigkeit umfasst (§ 276 Abs. 1 Satz 1 BGB). Bedient der Arzt bzw. das Krankenhaus sich zur Erfüllung seiner vertraglichen Pflichten Personals, so ist auch für deren Verschulden einzustehen (§ 278 BGB). Beim POCT wird in der Regel Pflegepersonal eingesetzt. Hier ist dafür zu sorgen, dass dieses ausreichend geschult und überwacht und dass auch die Qualitätskontrolle nach § 4a Medizinproduktebetreiberverordnung und nach der RiliBÄK eingehalten wird. Dies hat der verantwortliche Arzt/Träger sicherzustellen ( Kap. 16). Fahrlässig handelt nach der gesetzlichen Definition in § 276 Abs. 2 BGB derjenige, der die im Verkehr erforderliche Sorgfalt außer Acht lässt. Dies ist der Fall, wenn der Stand der Wissenschaft und Technik zur Zeit der Behandlung missachtet worden ist und die in der Missachtung liegende Gefahr für den Schädiger vorhersehbar und vermeidbar war. Nach den von der Rechtsprechung aufgestellten Grundsätzen ist der Stand der medizinischen Erkenntnisse anhand der jeweils faktisch vorhandenen personellen und sachlichen Möglichkeiten zu ermitteln und kann nicht einheitlich bestimmt werden [2]. Bei der vertraglichen Haftung wird das Verschulden bei Vorliegen einer objektiven Pflichtwidrigkeit stets vermutet (§ 280 Abs. 1 Satz 2 BGB). Der behandelnde Arzt muss sich exkulpieren, d. h. ihn trifft im Fall eines Rechtsstreits die Darlegungs- und Beweislast dafür, dass er mit der erforderlichen Sorgfalt handelte. Bei der Haftung aus Delikt hingegen muss der Geschädigte dem Schädiger grundsätzlich nachweisen, dass er die Pflichtverletzung vorsätzlich oder fahrlässig begangen hat. Bedient sich der Schädiger dabei eines Dritten, kommt eine Haftung unter dem Gesichtspunkt des Organisationsverschuldens nach § 831 BGB in Betracht.

15.4

Unterschiedliche Qualität von POCT und Standardlabortests?

Unter Berücksichtigung der von der Rechtsprechung herausgearbeiteten Grundsätze hat der Patient aus Behandlungsvertrag und/oder Deliktsrecht

152

Kapitel 15 · Rechtliche Aspekte von POCT

Anspruch darauf, dass ihm eine dem Stand der Wissenschaft und Technik entsprechende Diagnostik, hier Labordiagnostik, gewährt wird. Das heißt nicht eine Maximaldiagnostik, sondern eine einen ausreichenden medizinischen Standard erreichende Diagnostik, ausgerichtet an den medizinischen Erfordernissen. Dies hängt nicht von der Art der Erbringung, also am POC oder im Zentrallabor, ab. Eine Ausnahme kann nur in eng begrenzten Ausnahmesituationen in Betracht kommen, wenn die Alternative gar kein Testergebnis oder ein qualitativ schlechtes Ergebnis, das dennoch die Diagnosefindung fördert, ist.

15

16 Implementierung von POCT im Krankenhaus N. Gässler, P.B. Luppa, D. Romann, H. Schlebusch, H. Ziervogel

16.1

Einleitung – 153

16.2

Beteiligte Personen und Verantwortlichkeiten – 154

16.3

Qualitätsmanagement und Aufgaben des POCT-Koordinators – 157

16.4

Pflegerische Aspekte des POCT – 160

16.5

Geräteauswahl – 161

16.6

Anwenderschulung – 162

16.7

Lagerung und Versorgung – 163

16.8

Qualitätssicherung – 163 Anhang: Übertragung der Verantwortung für die Qualitäts-sicherung bei patientennaher Sofortdiagnostik (POCT) für die Bestimmung von Blutzucker und Blutgasen auf das Zentrallabor (Klinikum rechts der Isar der TU München, 2004) – 164

16.1

Einleitung

POCT wird bereits seit Langem im Krankenhaus praktiziert. In Ermangelung von klaren Qualitätssicherungsvorgaben und in den Zeiten vor der DRGFallpauschalierung war die Implementierung von POCT-Verfahren allerdings meist mit dem Begriff »Wildwuchs« zu umschreiben. Es wurden bei gleichzeitigem Bestehen eines Zentrallabors weder die verwendeten Geräte evaluiert noch die Kosten analysiert; es fehlten in nennenswertem Umfang Qualitätskontrollen, und das Pflegepersonal wurde selten entsprechend unterwiesen und zertifiziert.

154

Kapitel 16 · Implementierung von POCT im Krankenhaus

Die unbestreitbaren klinisch und labormedizinisch relevanten Vorteile der POCT-Diagnostik sind die rasche Verfügbarkeit der Ergebnisse, der Wegfall des Probentransports und geringere präanalytische Probleme bei instabilen Analyten. Wie verschiedentlich in der Literatur dargelegt, geht der Zeitgewinn durch POCT im Krankenhaus jedoch nicht unbedingt mit medizinischen und ökonomischen Vorteilen einher [3–7]. Die teilweise vorschnelle und mit der Gesamtorganisation des Krankenhauses meist nicht abgestimmte Einführung von POC-Testverfahren führt überdies oft zu bedeutsamen Schwachstellen [8]. ⓘ Hinweis Es ist daher notwendig, für die Implementierung von POCT in einem Krankenhaus ein integratives Konzept zu entwerfen, welches unter Beteiligung des Zentrallabors die notwendigen POCT-Kenngrößen definiert, die Standorte für das POCT koordiniert und zudem durch Umsetzung der vorgeschriebenen Qualitätssicherungsmaßnahmen die Qualität des laboratoriumsmedizinischen Befundes sicherstellt.

Im Einzelfall muss sich dieses Konzept an der räumlichen Situation und der Ausstattung des Krankenhauses orientieren. So ist in Häusern mit modernen Rohrpost- bzw. Kassettenfördersystemen eine ausreichend kurze Bearbeitungszeit von Laboruntersuchungen in einem gut organisierten Zentrallabor auch in Not- und Eilfällen in der Regel gewährleistet. Eine Einführung oder Ausweitung der POCT-Diagnostik ist deshalb in diesen Häusern v. a. wegen der hohen Kosten kritisch zu hinterfragen [9–11].

16.2

16

Beteiligte Personen und Verantwortlichkeiten

Erfolgreiche Programme zum Qualitätsmanagement von POCT im Krankenhausbereich, die bereits vor mehreren Jahren begonnen haben und heute auf eine kontinuierliche Weiterentwicklung zurückblicken können, gibt es in Deutschland bereits in größerer Zahl. Entsprechende Erfahrungsberichte und Ratschläge, wie diese Erfolge auch an anderen Stellen zu erzielen sind, wurden publiziert [10–15]. Der einhellige Rat zur Bildung geeigneter Managementstrukturen ist das zentrale Fazit aller dieser Berichte. Diese Erfahrungen haben inzwischen auch Eingang in zahlreiche internationale Empfehlungen gefunden

155 16.2 · Beteiligte Personen und Verantwortlichkeiten

16

( Kap. 24). Die Norm DIN EN ISO 22870 [16] stellt in Hinblick auf die organisatorischen Anforderungen sehr deutlich die Verantwortung des Managements für das POCT in den Mittelpunkt. Dabei wird sowohl der Leitung der Gesundheitseinrichtung als auch der Leitung des Laboratoriums eine zentrale Verantwortung übertragen. Von der Leitung des Krankenhauses wird das Festlegen der medizinischen Ziele erwartet, ebenso das Bereitstellen von räumlichen und personellen Voraussetzungen sowie der notwendigen Ressourcen für die Durchführung von POCT. Die Laboratoriumsleitung ist für die Erarbeitung eines Konzepts zur Auswahl und Leistungsbewertung der POCT-Geräte sowie für die Formulierung der Qualitätsanforderungen und -ziele verantwortlich. ⓘ Hinweis Um POCT sowohl medizinisch und ökonomisch sinnvoll als auch gemäß den gesetzlichen Regelungen zur Qualitätssicherung zu organisieren, sollte die Leitung des Krankenhauses eine POCT-Kommission berufen, die von einem POCT-Koordinator geleitet wird.

Als POCT-Koordinator wird ein qualifizierter Zentrallabormitarbeiter vom Leiter des Zentrallabor benannt und von der Krankenhausleitung bestätigt. Der POCT-Koordinator handelt nach einer schriftlich niedergelegten Beschreibung seiner Zuständigkeit und Kompetenz, die von der Klinikleitung bestätigt werden sollte. Der Verantwortungsbereich des POCT-Koordinators und der POCT-Kommission erstreckt sich auf die Auswahl der Geräte, die Auswahl der als POCT eingesetzten Verfahren sowie die Verantwortlichkeiten und Befugnisse der Mitarbeiter innerhalb der Kliniken bis hin zur RiliBÄK-konformen Qualitätskontrolle und den dazu notwendigen Verfahrensabläufen. Ferner muss er eine vollständige Erfassung der zugelassenen Endnutzer sowie deren Aus- und regelmäßige Fortbildung organisieren. Als Beispiel für eine derartige schriftliche Bestellung sind die von der Leitung des Klinikums rechts der Isar der Technischen Universität München festgelegten Verantwortlichkeiten im Anhang dieses Kapitels abgedruckt. Der POCT-Kommission sollen Vertreter der betroffenen Kliniken, des Pflegebereichs, des Zentrallabors, der Verwaltung, der Apotheke und der Medizintechnik angehören. In dieses Gremium sind weiterhin POCT-Beauftragte der einzelnen POCT-nutzenden klinischen Bereiche zu berufen, die als Zwischenglied zwischen POCT-Koordination und den Endnutzern

156

Kapitel 16 · Implementierung von POCT im Krankenhaus

der POCT-Geräte agieren. Nach DIN EN ISO 22870 hat die multidisziplinäre POCT-Kommission sämtliche Entscheidungen für den Einsatz von POCTVerfahren zu treffen und zu realisieren. Dabei müssen die klinischen Ansprüche (Indikationen) für POCT, deren finanzielle Auswirkungen (Kosten/ Nutzen), die technische Durchführbarkeit (Ressourcen) sowie die Integration in die Funktionsabläufe der einzelnen Abteilungen berücksichtigt werden. Die Bewertung und die Auswahl von Geräten und Systemen für POCT sind weitere zentrale Aufgaben der Kommission. Maßgebliche Kriterien bei der Beschaffung von POCT-Geräten sind – neben den Kosten – die analytische Leistungsfähigkeit sowie die Praktikabilität und eine Integrationsmöglichkeit in vorhandene Datenverarbeitungssysteme. Die Bildung einer POCT-Kommission erfordert von allen Beteiligten Einsicht in ihre Notwendigkeit, außerdem Engagement und Geduld, damit ein solches Gremium arbeitsfähig wird und bleibt. Es ist wichtig zu erkennen, dass die Implementierung von POCT-Verfahren nicht allein zwischen den interessierten klinischen Abteilungen und dem Zentrallabor besprochen werden sollte. Befriedigende Lösungen ergeben sich auf Dauer nur, wenn alle Teilnehmer am POCT-Prozess mit ihren unterschiedlichen Interessen und Sichtweisen in den Entscheidungsprozess und in

⊡ Tab. 16.1. Unterschiedliche Sichtweisen der Teilnehmer am POCT-Prozess Teilnehmer

Primärer Fokus

Laboratorium

Analytischer Prozess und Qualitätssicherung, Patientenunsicherheit

Klinik

Schnelle Ergebnisse und unkomplizierte Organisation

Medizintechnik

Ressourcen (Geräte, Verbrauchs- und Hilfsmittel) und deren Wartung

Ärztliche Leitung

Medizinisches Outcome, Patientensicherheit und -zufriedenheit, eingesetzte Ressourcen

Pflegedienst

Integration der POCT-Analytik in vorhandene Arbeitsabläufe

Rechenzentrum

Integration der Daten in vorhandene Informationssysteme (Laborinformationssystem, Hospitalinformationssystem)

Apotheke

Verbrauch von Reagenzien und Hilfsmitteln und assoziierte Kosten

Patienten

Positive Auswirkungen für Diagnostik und Therapie

16

157 16.3 · Qualitätsmanagement und Aufgaben

16

die Lösung auftretender prinzipieller Probleme und Konflikte eingebunden sind (⊡ Tab. 16.1). Die Kommission sollte nicht nur bei aktuellen Anlässen, sondern auch regelmäßig (mindestens einmal pro Jahr) tagen.

16.3

Qualitätsmanagement und Aufgaben des POCT-Koordinators

In einem Krankenhaus mit Zentrallabor sollte den einzelnen Kliniken oder klinischen Abteilungen die Möglichkeit gegeben werden, entweder POCT in Eigenregie unter voller Einhaltung der RiliBÄK selbst durchzuführen oder – was sinnvoll erscheint – die Leitung des Qualitätsmanagements durch die POCT-Koordination zu akzeptieren. In diesem Fall werden die qualitätssichernden Maßnahmen – speziell die interne Qualitätskontrolle – vom POCTKoordinator organisiert, überwacht und dokumentiert. Dadurch entfällt die Teilnahme der einzelnen Kliniken an Ringversuchen, die stattdessen vom Zentrallabor durchgeführt werden. Diese Regelung der RiliBÄK 2001 [17, 18] gilt – nach Inkrafttreten der neuen RiliBÄK 2008 [19] zum 01.04.2008 – allerdings nur noch übergangsweise bis längstens zum 31.03.2010. Danach ist sie nur noch für POCT-Geräte maßgeblich, die »Unit-use«-Reagenzien verwenden und bei denen elektronische/physikalische Standards oder andere integrierte Prüfungen der Gerätefunktion verhindern, dass fehlerhafte Messergebnisse ausgegeben werden können. Alle anderen Geräte – unabhängig davon, ob sie am POC oder an anderen Stellen, z. B. im Zentrallabor, verwendet werden – unterliegen neuen Regelungen ( Kap. 23). Mit der RiliBÄK 2008 kommen deshalb neue, zusätzliche Aufgaben auf den POCT-Koordinator zu: ▬ Die interne Qualitätskontrolle muss – statt wie bisher einmal wöchentlich – jetzt 2-mal täglich durchgeführt werden. (Ausnahme: Die meisten Unituse-Geräte.) Der POCT-Koordinator sollte dies wie bisher organisieren, überwachen und dokumentieren. Ihm sollten die Entscheidungsbefugnis und die Verantwortung für die Beschaffung und den Einsatz verschiedener Materialien zur Qualitätskontrolle übertragen werden. ▬ Die Ergebnisse der internen Qualitätskontrolle müssen retrospektiv durch Berechnung des relativen quadratischen Mittelwerts der Messabweichung ausgewertet werden. Der POCT-Koordinator sollte diese Berechnung und ihre Bewertung organisieren.

158

Kapitel 16 · Implementierung von POCT im Krankenhaus

▬ Jede POCT-betreibende Organisationseinheit muss an 4 Ringversuchen pro Jahr teilnehmen. Auch hier wird die organisatorische Hilfe des POCT-Koordinators benötigt. ▬ Jede POCT-betreibende Organisationseinheit benötigt ein Qualitätsmanagementhandbuch, in dem die eigenen organisatorisch-analytischen Gegebenheiten beschrieben sind. Bei der RiliBÄK-2008-konformen Erstellung dieses Handbuchs sind Anleitung und Hilfe durch den POCTKoordinator erforderlich ( Kap. 23).

16

Nachfolgend sind weitere Verantwortlichkeiten des POCT-Koordinators aufgeführt. Einige der genannten Punkte werden durch die Software-Programme auf POCT-Servern( Kap. 19) unterstützt: ▬ Räumliche Voraussetzungen [19]. POCT-Untersuchungen müssen in Räumen und unter Umgebungsbedingungen stattfinden, in bzw. unter denen die Arbeiten ohne Beeinträchtigung der Qualität der Analytik, der Gesundheit und der Sicherheit der Mitarbeiter sowie der Patienten durchgeführt werden können. Der POCT-Koordinator hat hier ein Überwachungs- und Weisungsrecht. Er kann nach einem ersten Audit die Verantwortung dafür, dass die Bestimmungen vor Ort eingehalten werden, an den POCT-Beauftragten der jeweiligen Klinik delegieren, der dann dafür verantwortlich ist und dem POCT-Koordinator ggf. Änderungen anzuzeigen hat. ▬ Ausrüstung [19]. Alle POCT-Geräte müssen in einem Inventarverzeichnis erfasst werden, und zwar mit Angabe von Hersteller, Typbezeichnung und Seriennummer oder einer anderen eindeutigen Identifizierung des Geräts sowie des Datums der Inbetriebnahme. Ferner sind Aufzeichnungen über Fristen für Wartung/Instandhaltung, Funktionsstörungen, Reparaturen und Ähnliches zu führen. Eine Betriebsanleitung muss jederzeit zugänglich sein. ▬ Analytik. Reagenzien, Prüfausrüstung und die Geräteleistungen müssen vor der Routineanwendung überprüft und die Ergebnisse dokumentiert werden. Über die beschafften Materialien und Reagenzien müssen Aufzeichnungen geführt werden, die bei einem Audit eine Rückverfolgung zu jeder einzelnen Untersuchung ermöglichen. Für jedes Untersuchungsverfahren muss eine detaillierte, stets aktuelle Verfahrensanweisung vorhanden sein. ▬ Datenverarbeitung der Ergebnisse. Der POCT-Koordinator organisiert – soweit möglich – die Überspielung aller Patientenergebnisse an das Kran-

16

159 16.3 · Qualitätsmanagement und Aufgaben

kenhausinformationssystem, damit die erhaltenen POCT-Ergebnisse jederzeit auf den Stationen abrufbar sind und im Krankenblatt dokumentiert werden können. Die Werte müssen dabei als POCT-Ergebnisse besonders gekennzeichnet sein. Eine Identifikation des Untersuchers sollte angestrebt werden. ▬ Schulung und Qualifizierung. Der POCT-Koordinator ist für die außerordentlich wichtige Qualifizierung der POCT-Nutzer verantwortlich. Er organisiert in Absprache mit dem Pflegedienst regelmäßige Schulungen und Kompetenzprüfungen der Nutzer, was aufgrund der in vielen Krankenhäusern üblichen starken Personalfluktuation i. A. mit einem hohen zeitlichen Aufwand verbunden ist. Schulungen zur Handhabung der Geräte können in Zusammenarbeit mit den Geräteherstellern organisiert werden, während wichtige Themen wie Prä- und Postanalytik vom POCT-Koordinator selbst und/oder von seinen Mitarbeitern zu behandeln sind ( Kap. 5). ▬ Darüber hinaus können die Bemühungen um eine qualitätsgerechte Durchführung der POCT-Untersuchungen auf Dauer nur Erfolg haben, wenn die Informations- und Schulungsveranstaltungen regelmäßig wiederholt werden [11].

Verwaltung (Erstellen, Verwalten, Sperren) der Benutzer-ID

Übermittlung von Qualitätskontrollreports Übermittlung von Patientenberichten

Verwaltung der Kontrollmaterialien (Zielwerte etc.) Zentrale AdministrationPOCT-Qualitätssicherung Gesamtübersicht über Systemzugriﬀe durch Benutzer

Schulung des Bedienpersonals Hilfestellungen bei Fehlern und Problemen

Dokumentation der Qualitätskontrollreports

⊡ Abb. 16.1. Aufgaben der zentralen POCT-Koordination

Zugangssperrung von POCT-Geräten

160

Kapitel 16 · Implementierung von POCT im Krankenhaus

In ⊡ Abb. 16.1 sind die Aufgaben der zentralen POCT-Koordination zusammenfassend dargestellt. Weiterführende Erläuterungen sind auch auf der neu eingerichteten Internetseite www.poct-koordinator.eu zu erhalten, die als Informationsforum für dieses Aufgabenfeld konzipiert worden ist.

16.4

Pflegerische Aspekte des POCT – »Aber ich will doch nur einen Messwert!«

Das Pflegepersonal ist einer der wichtigsten Akteure beim POCT. Zu seinen Aufgaben gehört in der Regel: ▬ Vorbereitung des Patienten, ▬ Gewinnung der Blutprobe, ▬ Durchführung der Messung, ▬ Mitteilung des Ergebnisses an den Arzt und ggf. Dokumentation in der Krankenakte.

16

Dazu können weitere Aufgaben kommen, die von den organisatorischen Gegebenheiten und der personellen Situation der Abteilung, in der POCT durchgeführt wird, besonders aber von einer vorhandenen oder fehlenden Kooperationsmöglichkeit mit anderen Abteilungen (z. B. Labor, Medizintechnik, Apotheke) abhängig sind. Beispiele für solche Zusatzaufgaben sind: ▬ Organisation und Durchführung der Qualitätskontrolle nach RiliBÄK, wenn das krankenhauseigene Labor geschlossen oder ausgelagert wurde; ▬ Wartung und ggf. Reparatur der Messgeräte, wenn eine medizintechnische Abteilung nicht existiert oder die Wartung bzw. Reparatur nicht übernehmen kann oder will; ▬ Überwachung der auf der Station vorgehaltenen Vorräte an Reagenzien und notwendigen Hilfsmitteln. Sowohl die Standard- als auch die Zusatzaufgaben können zu einer relevanten zeitlichen Belastung des Pflegepersonals führen. In Krankenhäusern, in denen eine POCT-Kommission eingerichtet ist, sollte deshalb eine Pflegekraft Mitglied dieser Kommission sein, um die speziellen Belange des Pflegepersonals beim POCT zu artikulieren.

161 16.5 · Geräteauswahl

16.5

16

Geräteauswahl

Nach einer englischen Studie, die 84 Intensivstationen berücksichtigte, sind die am häufigsten routinemäßig durch Pflegepersonal ausgeführten Analysen die Blutglukose- und die Elektrolytbestimmung sowie die arterielle Blutgasanalyse [20]. Für die Geräteauswahl ist es notwendig, ein zukunftssicheres POCT-Gesamtkonzept im Blick zu haben. Dabei rücken eine automatische Datenverarbeitung der patienten- und anwenderbezogenen Daten sowie eine programmunterstützte Qualitätskontrolldokumentation und -auswertung aus vielerlei Gründen in den Vordergrund ( Kap. 19). Bei der Geräteplanung ist Folgendes in die Entscheidung einzubeziehen: ▬ Wo soll das Gerät zum Einsatz kommen, z. B. periphere Station, Intensivstation, Ambulanz, Operationsbereich? ▬ Welche Parameter sollen gemessen werden? ▬ Welche analytischen Anforderungen werden gestellt? ▬ Welches Probenvolumen wird benötigt oder steht limitierend zur Verfügung? ▬ Wie ist der Ausbildungsstand der Anwender? ▬ Wie hoch ist der Wartungsaufwand? ▬ Wie einfach ist die Bedienbarkeit? ▬ Wie ist das Qualitätsmanagement nach RiliBÄK gelöst? ▬ Ist eine Netzwerkanbindung möglich? ▬ Ist ein »Remote-control«-Anschluss vorhanden ( Kap. 19)? ▬ Wie sind die Hygieneprobleme bei Bedienung, Reinigung und Wartung gelöst? Als Beispiel sollen Blutgasanalysesysteme genauer diskutiert werden. Die Zukunft der Blutgasanalysesysteme liegt in Konstruktionen, die einen möglichst geringen Bedarf an personengebundener Wartung haben, d. h. sich selbst kalibrierende und überwachende Geräte mit Kassettentechnologie und geräteintegrierten Qualitätskontrollsystemen, die vor Ort in Bezug auf Parameter, Anzahl der Messungen sowie möglichst langer Verwendungsdauer durch den Anwender zusammengestellt werden können. Je weniger Zeit man für Bedienung und Wartung des Geräts aufbringen muss, desto mehr Zeit steht für die Grund- und Behandlungspflege des Patienten zur Verfügung.

162

Kapitel 16 · Implementierung von POCT im Krankenhaus

Der technische Aufbau von komplexen Blutgasanalysegeräten kann in Bezug auf den Wartungsaufwand sehr unterschiedlich sein: Arbeitsintensive Wartungen sind besonders bei Systemen notwendig, die aus vielen Einzelkomponenten bestehen. Regelmäßige Kontrollen von Füllständen der Betriebslösungen und von Elektroden sowie die Sichtprüfung von Probeneingang, Schläuchen, Verbindungen und Pumpen auf Beschädigungen und Verschleiß ist eine Voraussetzung für einen störungsfreien Betrieb. Das Vorhandensein vieler Einzelkomponenten gestaltet eine Fehlersuche zeitaufwendig und setzt auch nach der notwendigen Schulung einige Erfahrung voraus, um ein Problem zügig zu beseitigen und das Gerät wieder in einen messbereiten Zustand zu bringen. Weniger aufwendige Wartungsarbeiten fallen bei Geräten an, welche aus Kombinationen von Kassetten und Einzelkomponenten bestehen. Der benötigte Zeitaufwand ist weitgehend davon abhängig, welche Teile des Geräts mit automatisierten Komponenten ausgestattet sind und inwieweit Fehler durch einfaches Austauschen von Komponentenkassetten behoben werden können bzw. manuell zu beheben sind. Geringe Wartungsarbeiten fallen bei Geräten an, die alle zur Messung erforderliche Komponenten in einer Kassette enthalten. Bei diesem Gerätetyp ist nach einer durchgeführten Kassetteninstallation während der gesamten Lebensdauer i.A. keine weitere Wartungsarbeit durchzuführen.

16.6

16

Anwenderschulung

Für einen effektiven Arbeitsablauf und ein gutes Ergebnis muss eine Gruppe von Personen zusammengeführt werden, die sich für den Betrieb der Geräte sowie die Schulung der Anwender verantwortlich ist und dies auch »lebt«. Die Pflege ist hierbei nicht wegzudenken. Neben kompetenten Ansprechpartnern zum Thema POCT im Labor muss in jedem Anwendungsbereich – je nach Organisation, Aufgabenverteilung und Größe der Abteilung – mindestens eine Person das Thema POCT und seine Bedeutung mit den Facetten der täglichen Anwendung genau kennen sowie im eigenen Team vermitteln. Dies kann sehr wohl auch eine Person aus der Gruppe der Pflegekräfte sein. Diese Personen sollen eingehend in die betroffenen Geräte eingewiesen und mit der Datenverarbeitung von Messwerten, den Qualitätskontrollen sowie den Tücken des Systems vertraut gemacht werden, damit sie als Multiplikatoren fungieren können.

163 16.8 · Qualitätssicherung

16

Folgende Schritte sollten hierbei berücksichtigt werden: ▬ Mitarbeiter aus dem Labor für die Betreuung des Projekts gewinnen, ▬ Multiplikatoren in den betroffenen Bereichen bestimmen, ▬ Multiplikatoren mit den Geräten und der Datenverarbeitung vertraut machen, ▬ Multiplikatoren mit typischen Fehlerquellen bei der Probenentnahme, der Probenvorbereitung und der Verarbeitung vertraut machen, ▬ Schulung von Kollegen aus den eigenen Bereichen durch die Multiplikatoren.

16.7

Lagerung und Versorgung

Die Lagerung von Reagenzien, Kontrollmaterial und Zubehör sollte möglichst zentral geschehen, sodass zum reibungslosen Betrieb in den einzelnen Bereichen nur der Handvorrat vorgehalten werden muss. Mögliche zentrale Bevorratungsorte – je nach Struktur von Einkauf und Lagerhaltung eines Betriebs – sind: ▬ zentrales medizinisches Lager, ▬ Apotheke, ▬ Zentrallabor.

16.8

Qualitätssicherung

Die auch für POCT relevante RiliBÄK ist in ihrer Bedeutung und in ihren Auswirkungen vielen Anwendern auch Jahre nach Inkrafttreten nicht wirklich geläufig. Hier muss ein Umdenken stattfinden, denn nur dann können Schulungsmaßnahmen wirklich erfolgreich sein. Die RiliBÄK 2008 stellt an die Pflegekräfte, die mit der Qualitätssicherung des POCT befasst sind, höhere Anforderungen als bisher. Insbesondere ist für jede Abteilung ein Qualitätsmanagementhandbuch vorgeschrieben, in dem sämtliche für das POCT relevanten Dokumente zusammengefasst sind. Alle Qualitätsmanagementmaßnahmen sollten zusammen mit dem POCT-Koordinator des Krankenhauses strukturiert und eingeführt werden ( Kap. 23).

164

Kapitel 16 · Implementierung von POCT im Krankenhaus

Anhang: Übertragung der Verantwortung für die Qualitätssicherung bei patientennaher Sofortdiagnostik (POCT) für die Bestimmung von Blutzucker und Blutgasen auf das Zentrallabor (Klinikum rechts der Isar der TU München, 2004) Rechtliche Grundlagen Gemäß Nr. 3.3.3 Abs. 5 der Richtlinie der Bundesärztekammer zur Qualitätssicherung quantitativer laboratoriumsmedizinischer Untersuchungen (RiliBÄK, Beschluss des Vorstandes der Bundesärztekammer vom 24.08.2001) in Verbindung mit § 4a der Medizinproduktebetreiberverordnung vom 29.06.1998, zuletzt geändert durch Verordnung vom 21.08.2002, haben die einzelnen Organisationseinheiten des Klinikums rechts der Isar nicht an Ringversuchen entsprechend Nr. 3.2 der Richtlinie teilzunehmen, wenn die interne Qualitätssicherung für die patientennahe Sofortdiagnostik in der Verantwortung des Instituts für Klinische Chemie und Pathobiochemie (Zentrallabor, ZL) durchgeführt wird. Unter Organisationseinheiten sind einzelne Stationen und ambulante Einheiten der jeweiligen Kliniken des Hauses zu verstehen.

Durchführung der internen Qualitätssicherung

16

Aufgrund der Beschlüsse des Vorstands des Klinikums vom 07.01.2002 und 06.11.2002 werden alle im Hause eingesetzten Blutzuckermessgeräte und Blutgasmessgeräte über das Krankenhausinformationssystem (KIS) zum Zweck der Überwachung der internen Qualitätssicherung an einem POCTServer im ZL online angeschlossen. Die interne Qualitätssicherung wird wie folgt durchgeführt: ▬ Die internen Qualitätssicherungsuntersuchungen (eine Untersuchung pro Schicht für Blutgasmessgeräte, eine Untersuchung pro Woche für jedes Blutzuckermessgerät) werden vom Stationspersonal der jeweiligen Organisationseinheit gemäß den Vorgaben der RiliBÄK und der Gerätehersteller vorgenommen (s. auch Merkblatt »Anweisung zur internen Qualitätssicherung bei POCT«). ▬ Die Qualitätssicherungsdaten werden von allen Online-Arbeitsplätzen an das ZL übertragen. Im ZL werden diese Daten auf eigenen POCT-

165 Anhang

16

Servern nach den Vorgaben der Richtlinie überprüft, dokumentiert und für die Dauer von 5 Jahre archiviert. ▬ Die Ergebnisse der internen Qualitätssicherungsuntersuchungen werden vom ZL mit den Ergebnissen der externen Qualitätskontrollen abgeglichen. Zu diesem Zweck beteiligt sich das ZL mit baugleichen POCTGeräten vierteljährlich an den Qualitätssicherungsmaßnahmen (Ringversuche) zur Blutzucker- und Blutgasanalytik.

Verantwortlichkeiten Die Bezeichnungen für Personen, die in diesem Schriftsatz verwendet werden, gelten für weibliche und männliche Personen gleichermaßen.

Zentrallabor (ZL) In Abstimmung mit der zuständigen Aufsichtsbehörde (Landesamt für Maß und Gewicht, München) wird dem Zentrallabor innerhalb des Klinikums die Verantwortung übertragen für: ▬ Benennung eines zentralen Verantwortlichen für die interne Qualitätssicherung (POCT-Koordinator) nebst eines Vertreters. Dem POCT-Koordinator obliegen die mindestens einmal pro Monat durchzuführende Überprüfung der POCT-Qualitätssicherungsergebnisse aller peripheren Arbeitsplätze sowie die Dokumentation dieser Überprüfung. ▬ Anregung von Korrektur- und Verbesserungsmaßnahmen. Weichen die Ergebnisse an einem der peripheren Arbeitsplätze von den Vorgaben der internen Qualitätssicherung ab, so sind durch den POCT-Koordinator für die betreffenden peripheren Organisationseinheiten Maßnahmen anzuregen, die zum Ziel haben, die Ergebnisse der internen Qualitätssicherung in Einklang mit den gesetzlichen Vorgaben zu bringen. Werden diese Maßnahmen in einer Organisationseinheit nicht beachtet, ist das ZL berechtigt, für diese Einheit die Verantwortung für die internen Qualitätssicherungsuntersuchungen nicht weiter wahrzunehmen. Die Verantwortung für die interne und externe Qualitätskontrolle fällt an die Organisationseinheit zurück. Der Vorstand des Klinikums und die Direktion/ Leitung der Klinik/Abteilung, der die betreffende Organisationseinheit angehört, erhalten Mitteilung über die Ausgliederung aus der Verantwor-

166

Kapitel 16 · Implementierung von POCT im Krankenhaus

tung zur internen Qualitätssicherung des ZL. Die ausgegliederte Organisationseinheit ist verpflichtet, die internen und externen (Ringversuche) Qualitätssicherungsmaßnahmen gemäß den gesetzlichen Regeln und den Richtlinien der Bundesärztekammer durchzuführen. ▬ Teilnahme an externen Qualitätssicherungsmaßnahmen. Das ZL nimmt mit baugleichen Analysengeräten an den in der RiliBÄK vorgeschriebenen vierteljährlichen externen Qualitätssicherungsmaßnahmen (Ringversuche) teil. Es führt einen Abgleich der Ergebnisse dieser externen und internen Qualitätssicherungsmaßnahmen durch. ▬ Durchführung jährlicher POCT-Besprechungen. Das ZL organisiert jährliche Besprechungen des POCT-Koordinators mit den POCT-Beauftragten der einzelnen Kliniken und/oder deren Vertretern über Probleme und allgemein interessierende Fragen zur Qualitätssicherung von POCTestverfahren. Die Teilnahme an diesen Besprechungen ist verpflichtend.

Kliniken des Klinikums Die Kliniken/Abteilungen des Klinikums/Krankenhauses sind verpflichtet, jeweils einen ärztlichen POCT-Beauftragten und dessen Vertreter zu benennen, der dem POCT-Koordinator bei der Durchsetzung der ordnungsgemäßen Qualitätssicherung für die POCT-Diagnostik unter den besonderen Belangen der einzelnen Organisationseinheit zur Seite steht.

Fachbereichsleitung Medizintechnik Die Fachbereichsleitung Medizintechnik des Klinikums/Krankenhauses ist verantwortlich für die technische Funktionsfähigkeit der online angeschlossenen Blutzucker- und Blutgasgeräte.

16

17 POCT in der präklinischen Notfallmedizin W. Schaffartzik, M. Hölzl

17.1

17.1

Präklinisches Rettungs- und Transportsystem – 167

17.2

Notärztliche Aufgaben – 167

17.3

Anwendung von POCT in der präklinischen Notfallmedizin – 170

17.4

Qualitätsmanagement – 172

Präklinisches Rettungs- und Transportsystem

Die präklinischen Rettungssysteme in der Medizin umfassen Rettungswagen und mit Ärzten besetzte Fahrzeuge. Zu diesen gehören der Notarztwagen bzw. das Notarzteinsatzfahrzeug und der Rettungs- bzw. Intensivtransporthubschrauber. Die Hubschrauber werden eingesetzt, um den Arzt zu seinem Einsatzort zu bringen, aber beispielsweise auch, um kritisch Kranke unter intensivstationären Bedingungen zwischen Krankenhäusern transportieren zu können. In größeren Städten trifft der Notarzt – unabhängig ob boden- oder luftgebunden – i.A. innerhalb von 10 min nach seiner Alarmierung am Einsatzort ein. In ländlichen Gegenden muss jedoch mit zum Teil beträchtlich längeren Eintreff- bzw. Transportzeiten gerechnet werden.

17.2

Notärztliche Aufgaben

Die wesentliche Aufgabe des Notarztes besteht darin, die Vitalfunktionen seines Notfallpatienten zu sichern bzw. wiederherzustellen. Darüber hinaus

168

Kapitel 17 · POCT in der präklinischen Notfallmedizin

hat er eine Diagnose einschließlich ihrer Differenzialdiagnosen zu stellen sowie die erforderliche Therapie rasch und effizient durchzuführen. Schließlich muss er das nächstgelegene, für die Weiterbehandlung seines Patienten geeignete Krankenhaus ermitteln und diesen ohne Zeitverzug dorthin transportieren. Zu den medizinischen Maßnahmen, über deren Durchführung der Notarzt vor Ort zu entscheiden hat, zählen u. a. die tracheale Intubation und die kontrollierte Beatmung; bei Polytraumatisierten gelten sie am Unfallort als lebensrettende Maßnahmen. Für die Entscheidung, seinen Patienten tracheal zu intubieren und zu beatmen, stützt sich der Notarzt auf die Ergebnisse der körperlichen Untersuchung sowie auf Messungen des Blutdrucks, der Herzfrequenz und der mit dem Pulsoximeter gemessenen arteriellen Sauerstoffsättigung sO2. Das Monitoring umfasst folgende Parameter: ▬ Blutdruck (oszillometrisch bestimmt), ▬ elektrokardiographische Parameter, ▬ sO2, ▬ Befunde der Kapnometrie/-graphie, ▬ Blutglukose.

17

Außer der Blutglukose stehen dem Notarzt in der Regel keine anderen Laborkenngrößen zur Verfügung. Die tracheale Intubation und die Beatmung stellen bei Traumapatienten den »Goldstandard« dar [21]. Es mehren sich jedoch Hinweise darauf, dass die für die Durchführung der Maßnahmen vor Ort benötigte Zeit sinnvoller zugunsten eines rascheren Transports in ein Krankenhaus genutzt werden sollte [22, 23]. Die Vorbereitung und die Durchführung der trachealen Intubation und der Beatmung durch den Notarzt vor Ort können die Einsatzzeit im Mittel um 25 min verlängern. Dabei kann der Notarzt nicht davon ausgehen, dass die von ihm durchgeführten Maßnahmen in jedem Fall das Überleben des Patienten beeinflussen [24]. Das Unterlassen der trachealen Intubation und der Beatmung am Einsatzort ist als kritisch anzusehen. Der Zustand des Notfallpatienten kann sich während des Transports verschlechtern. Um die Sauerstoffversorgung während des Transports zu sichern, sind eine tracheale Intubation und eine Beatmung in vielen Fällen erforderlich [21, 25]. Die unter Zeitdruck zu treffende Entscheidung zur trachealen Intubation und zur Beatmung, aber auch andere Entscheidungen fußen auf objektiven Kriterien – z. B. Kreislaufsituation,

169 17.2 · Notärztliche Aufgaben

17

⊡ Tab. 17.1. POCT-Analyte in der präklinischen Notfallmedizin Bereiche

Parameter

Säure-Basen-Haushalt

pH

Blutgase

pO2, pCO2

CO-Oxymetrie

Hb, COHb, MetHb, sO2

Elektrolyte

Na+, K+, CI–, Ca2+

Metabolite

Glukose

Kardiale Marker

Troponine, CK, CK-MB, Myoglobin

Drogen

Alkohol, Cannabinoide, Kokain, Amphetamine, Opiate, Barbiturate, Benzodiazepine

CK Kreatinkinase; CK-MB Kreatinkinase »muscle-brain«; Hb Hämoglobin; pCO2 Kohlendioxidpartialdruck; pO2 Sauerstoffpartialdruck; sO2 arterielle Sauerstoffsättigung

saO2 – und auf subjektiven Kriterien des Notarztes. Entscheidungen werden aber auch intuitiv getroffen [26, 27]. Bei dieser wichtigen Entscheidung können objektive Kriterien, z. B. die Hb-Konzentration, die Partialdrücke von Sauerstoff und Kohlendioxid sowie Parameter des Säure-Basen-Haushalts, insbesondere der Basenexzess (BE), den Notarzt am Einsatzort unterstützen [28]. Wichtige Analyte für die präklinische Notfallmedizin sind, insbesondere unter Berücksichtigung der Einsatz- und Transportzeiten, in ⊡ Tab. 17.1 zusammengefasst. Jede Verzögerung in der Therapie und der Einschätzung der Prognose eines Patienten muss als sehr kritisch für die Qualität des Behandlungsergebnisses angesehen werden [29, 30]. Kritisch Kranke, die z. B. verzögert der notwendigen Behandlung in der Intensivstation zugeführt werden, zeigen nicht nur eine verlängerte stationäre Verweildauer, sondern auch eine höhere Mortalität während der Krankenhausbehandlung [31]. Ob diese Beobachtung auf die präklinische Notfallsituation uneingeschränkt übertragbar ist, ist derzeit nicht bewiesen. Allerdings lässt sich der Hinweis ableiten, den Notfallpatienten möglichst rasch einer definitiven Behandlung im Krankenhaus zuzuführen. Dazu können präklinisch

170

Kapitel 17 · POCT in der präklinischen Notfallmedizin

erhobene Laborergebnisse – z. B. Blutgase, Parameter des Säure-BasenHaushalts, kardiale Marker – sehr hilfreich sein.

17.3

17

Anwendung von POCT in der präklinischen Notfallmedizin

Routinemäßig steht in der präklinischen Notfallmedizin die Bestimmung der Blutglukosekonzentration zur Verfügung. Darüber hinaus sind weitere POCT-Geräte nicht etabliert. Eine Ausnahme bilden hier einige Intensivtransporthubschrauber, die über ein POCT-Gerät zur Bestimmung von pH, pCO2, pO2, Na+, K+, Glukose und Hämatokrit verfügen [32]. Bei der Etablierung von POCT-Geräten in der präklinischen Notfallmedizin sind v. a. die Einsatzzeiten zu berücksichtigen. In Metropolen sind die Einsatzzeiten so kurz, dass selbst bei Kenntnis laborchemischer Parameter während des Einsatzes die Zeit für therapeutische Konsequenzen nicht ausreicht. In ländlichen Rettungsdienstbereichen ist es dagegen von entscheidender Bedeutung, ob ein Notarzt seinen Patienten z. B. in ein weit entferntes kardiologisches Zentrum transportieren muss oder nicht. Diagnosen konservativer medizinischer Fachbereiche überwiegen bei Notarzteinsätzen. Insofern könnte ein POCT-Gerät, mit dem z. B. Troponine, CK-MB (Kreatinkinase »muscle-brain«) und Myoglobin bestimmt werden können, für den Notarzt eine wertvolle Hilfe darstellen. Kardiale Marker erlangen in der Notfallmedizin u. a. dann besondere Bedeutung, wenn die Symptome des Patienten, nicht aber das EKG für einen Herzinfarkt sprechen. Es ist bekannt, dass nur etwa die Hälfte der Patienten, die an einer koronaren Herzkrankheit leiden und akute Symptome eines Myokardinfarkts aufweisen, zeitnah den Notarzt rufen. Der Notarzt muss damit rechnen, dass der Myokardinfarkt bereits vor längerer Zeit eingetreten ist und dass die Diagnosestellung sowie die Behandlung des Patienten umso dringlicher durchzuführen sind [33, 34]. Kardiale Marker sind für die Triage von Patienten mit Brustschmerzen gut geeignet [9]. Eine zeitnahe Diagnosestellung des Myokardinfarkts eröffnet die Chance für einen ebenso zeitnahen Beginn der Therapie [28] ( Kap. 27). Bei Traumapatienten beeinflusst die Bestimmung von Na+, Cl–, K+ und 2+ Ca am Einsatzort nicht das initiale Traumamanagement. Dagegen kann die Kenntnis der Hb- und Glukosekonzentration sowie von pO2 und pCO2 in

171 17.3 · Anwendung von POCT in der Notfallmedizin

17

einzelnen Fällen helfen, die Auswirkungen des Traumas auf den Organismus zu vermindern, bzw. zu einer ressourcensparenden Versorgung führen [35]. Der BE, für dessen Berechnung die Kenntnis des pCO2 und des pH erforderlich ist, stellt einen wichtigen Prädiktor der Letalität dar. Mit Hilfe des BE kann die frühzeitige Therapie des traumainduzierten Sauerstoffdefizits möglicherweise gezielter gesteuert werden [25] ( Kap. 8). Das Erkennen von Rauchgasinhalationen stellt in der notärztlichen Versorgung ein Problem dar. Die erhöhte COHb-Konzentration im Blut kann erst seit Kurzem auch am POC gemessen werden ( Kap. 8 und 12). Der Anteil des COHb kann für die weitere Therapie richtungsweisend sein. Zum Beispiel könnte bereits am Einsatzort entschieden werden, ob der primäre Einsatz einer Druckkammer zur Durchführung einer hyperbaren Sauerstofftherapie indiziert ist. Das Augenmerk des Notarztes sollte bei der Versorgung von Notfallpatienten, insbesondere von traumatisierten Patienten, auch auf eine mögliche Drogenzufuhr vor dem Unfall gerichtet sein. Die Zahl der Alkoholabhängigen wird in der Bundesrepublik Deutschland auf bis zu 2,5 Mio. Menschen geschätzt [36, 37]. In der Gruppe der 15- bis 25-Jährigen nehmen 20 % regelmäßig Alkohol zu sich. Knapp 5 Mio. Menschen weisen ein riskantes Missbrauchsmuster auf [38], davon konsumieren etwa 3 Mio. Menschen Substanzen wie Cannabis, Kokain oder Ecstasy. Eine hohe Dunkelziffer muss dabei angenommen werden; dies gilt insbesondere für leicht beschaffbare Drogen wie Alkohol und Cannabis [39]. Suchtkranke sind aufgrund ihrer komplexen körperlichen und psychischen Komorbidität im Traumabereich zu den Hochrisikopatienten zu zählen. Ein Drogenscreening in der präklinischen Notfallmedizin könnte helfen, bestehende Risiken zu erkennen. Es ist im Vergleich zum Screening des Zentrallabors als gleich effektiv anzusehen. Zudem stehen die Ergebnisse rascher zur Verfügung [25]. Bei Bewusstseinstörungen können Ergebnisse des Drogenscreenings den Notarzt am Einsatzort bei seiner Diagnosefindung unterstützen ( Kap. 29). ⓘ Hinweis POCT sollte präklinisch eingesetzt werden, um die damit gewonnenen Kenntnisse für die Triage, die Behandlung, die Einschätzung des Risikos und die Indikation zu frühzeitigen interventionellen Proceduren einzusetzen sowie gleichzeitig die medizinische Überlebensqualität und die ökonomischen Aspekte zu verbessern [40].

172

17.4

Kapitel 17 · POCT in der präklinischen Notfallmedizin

Qualitätsmanagement

Eine akzeptable Ergebnisqualität von POCT-Messungen wurde für die Bestimmung kardialer Marker und bei Blutgasanalysen festgestellt [41–43]. Entsprechende Geräte erscheinen geeignet, den Anforderungen des präklinischen Notfallbereichs gerecht zu werden [44]. Allerdings entbindet dies nicht von der Notwendigkeit, die Sensitivität und die Spezifizität der POCT-Geräte weiter zu verbessern [45, 46]. Die Richtlinie der Bundesärztekammer zur Qualitätssicherung laboratoriumsmedizinischer Untersuchungen (RiliBÄK) [17, 19] legt fest, welche qualitätssichernden Maßnahmen bei POCT-Geräten durchzuführen sind ( Kap. 23). Zu empfehlen ist, das Qualitätsmanagement für die in der präklinischen Notfallmedizin eingesetzten POCT-Geräte in Kooperation mit einem Zentrallabor durchzuführen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die POCT-Geräte aufgrund der Einsatzcharakteristik in der notärztlichen Versorgung dem Zentrallabor nicht jederzeit für die Qualitätskontrollen und für Ringversuche zur Verfügung stehen können. Ob durch eine Vernetzung des POCT-Geräts, das in der präklinischen Notfallmedizin eingesetzt wird, mit dem Zentrallabor des Krankenhauses tatsächlich die Qualität des Behandlungsergebnisses verbessert wird, ist bisher nicht bewiesen worden [47].

17

18 POCT im niedergelassenen Bereich R. Junker

18.1

18.1

Einleitung – 173

18.2

Diagnostische Aussage – 173

18.3

Wirtschaftliche Aspekte – 176

18.4

Durchführung und Organisation – 180

18.5

Qualitätsmanagement – 180

Einleitung

POCT ist bereits an vielen Stellen im Gesundheitswesen etabliert, so auch in Praxen niedergelassener Ärzte ( Kap. 1 und 2). Wie auch in anderen Bereichen, sind hier folgenden Aspekte bei Einführung von POCT zu beachten: ▬ diagnostische Aussage, ▬ Wirtschaftlichkeit, ▬ Durchführung und Organisation, ▬ Qualitätssicherung.

18.2

Diagnostische Aussage

Zunächst ist die Frage nach möglichen Indikationen für die entsprechende Untersuchung zu stellen. Danach ist zu klären, ob der Einsatz von POCT zu medizinischen oder anderen Vorteilen führt.

174

Kapitel 18 · POCT im niedergelassenen Bereich

Der wichtigste Vorteil der POCT-Diagnostik im Krankenhaus – der Zeitgewinn durch die Diagnostik in Patientennähe – spielt bei niedergelassenen Ärzten nur eine untergeordnete Rolle. Im Gegensatz zur Notfalldiagnostik stehen im niedergelassenen Bereich überwiegend organisatorische Aspekte und die Frage der Patientenzufriedenheit bzw. Compliance im Vordergrund. In einzelnen Fällen kann demnach eher von der Notwendigkeit von »Eilfalluntersuchungen« gesprochen werden, so z. B. beim Erregernachweis vor antibiotischer Therapie oder bei der Bestimmung des Blutbildes vor chemotherapeutischer Intervention. Das Spektrum möglicher Analysen ist dennoch groß. Die nachfolgende Übersicht gibt eine Auswahl möglicher POCT-Anwendungen in verschiedenen ärztlichen Disziplinen wieder.

Ausgewählte Beispiele für POCT in der Arztpraxis ▬ Urologe: prostataspezifisches Antigen ▬ Gynäkologe: humanes Choriongonadotropin (β-HCG) ▬ Kardiologe: »brain natriuretic peptide« (BNP) ▬ Onkologe: Blutbild ▬ Hautarzt: Allergietest ▬ Sportarzt: Laktat ▬ Allgemeinarzt: Quick-Wert/INR ▬ Diabetologe: HbA1c ▬ Arbeitsmediziner: Alkohol (Atemluft) ▬ Kinderarzt: Streptokokkentest ▬ Nephrologe: Albumin (Urin) ▬ Psychiater: Drogenscreening

18

Diagnostische Schwerpunkte bilden die Bestimmung von Markern für kardiovaskuläre Erkrankungen, die Diagnostik von Krankheitserregern und die Diabetesüberwachung. Eine ausführliche Beschreibung der einzelnen diagnostischen Möglichkeiten ist in den entsprechenden Kapiteln dieses Buches zu finden; hier sollen nur exemplarische Beispiele genannt werden, um verschiedene Facetten medizinischer Überlegungen zum POCT-Einsatz in der Arztpraxis darzustellen.

175 18.2 · Diagnostische Aussage

18

18.2.1 Kardiovaskuläre Marker

Die Untersuchung kardiovaskulärer Marker in der Arztpraxis umfasst kardiale Troponine, BNP (»brain natriuretic peptide«) und D-Dimere. Die Bestimmung kardialer Troponine in der akuten Notfallsituation ist nicht unkritisch, da die Messergebnisse bis zu 2 h nach dem akuten Ereignis noch negativ sein können, ein negatives Ergebnis einen akuten Herzinfarkt also nicht ausschließen kann. Bei einer Wiederholungsmessung in der Praxis 2 h später wäre im Fall eines Infarkts wertvolle Zeit bis zur therapeutischen Intervention verstrichen. Im Gegensatz dazu ist die BNP-Bestimmung für die Ausschlussdiagnostik und die Langzeitüberwachung der Herzinsuffizienz weniger problematisch, da es sich hier nicht zwangsläufig um eine vitale Fragestellung handelt. Ob die Durchführung des Labortests in Patientennähe Vorteile mit sich bringt, ist im Bereich niedergelassener Ärzte allerdings fraglich, denn in Notfallsituationen ist in der Regel eine klinische Versorgung des Patienten unabhängig von den Messergebnissen erforderlich, während für die Langzeitüberwachung auch die Bestimmung in einem Zentrallabor ausreichen sollte. Die gleiche Überlegung gilt für die Bestimmung der D-Dimere ( Kap. 27).

18.2.2 Infektionskrankheiten

Zur Diagnostik von Infektionserkrankungen gehört neben der CRP-Bestimmung der direkte Erregernachweis. Hierbei geht es v. a. darum, frühzeitig über die Notwendigkeit einer antibiotischen Therapie zu entscheiden. Ob es durch den POCT-Einsatz tatsächlich zu einer verringerten oder gezielteren Verordnung von Antibiotika kommt, wird kontrovers diskutiert. Aufgrund der Verringerung der Analytik im Labor wird in amerikanischen Studien dem POCT eine gute Kosteneffizienz zugeschrieben. Dies gilt jedoch nur, wenn die Kosten für POCT in einer ähnlichen Größenordnung wie für Labortests liegen [48–51]. Auch bezüglich Streptokokkenschnelltests sind die Standpunkte unterschiedlich. Im Wesentlichen kommen die Autoren verschiedener Studien zu dem Schluss, dass eine klinische Entscheidung nur unwesentlich durch das POCT-Ergebnis beeinflusst wird, was aber auch für den Test im Labor gilt [52, 53]. Zudem wird bei einem negativen POCT-Ergebnis und im Fall von

176

Kapitel 18 · POCT im niedergelassenen Bereich

Komplikationen ein zusätzlicher Labortest empfohlen, sodass es in einem Teil der Fälle zu einer Doppelanalytik kommt [54, 55]. Nicht nur für die CRP-Bestimmung, sondern auch für zahlreiche Tests zum Erregernachweis wurde eine ausreichende analytische Qualität nachgewiesen [55–58]. Dementgegen hat der Gemeinsame Bundesausschuss von Krankenkassen und Ärzten kürzlich eine Empfehlung zum jährlichen Screening des Genitale auf Chlamydia-trachomatis-Infektionen abgegeben. Hierin ist ausdrücklich erwähnt, dass POCT-Systeme nicht zur Untersuchung genutzt werden sollten. Obwohl nicht explizit erwähnt, ist davon auszugehen, dass hier die gegenüber molekulargenetischen Tests mangelnde Sensitivität immunologischer Verfahren der Grund ist ( Kap. 10 und 32) [59].

18.2.3 Diabetesüberwachung

Die regelmäßige Bestimmung des Blutzuckers durch den Patienten selbst ist eine lange etablierte Praxis. Für Arztpraxen empfiehlt sich dennoch das Vorhalten einer Möglichkeit zur Blutglukosebestimmung in Notfallsituationen. Dementgegen zeigen nur wenige Studien Vorteile für die HbA1c-Bestimmung mittels POCT [60]. Für die Diabetesschwerpunktpraxis ist die Kontrolluntersuchung der Blutglukosegeräte, die von den Patienten im »Home-care«-Bereich genutzt werden, eine wichtige Aufgabe. Als Vergleichsgerät kann allerdings nur ein Analysegerät infrage kommen, welches die Glukose mit Hilfe der Referenzmethode bestimmt. Dies kann z.Zt. kein POCT-Gerät leisten ( Kap. 6 und 25).

18.3

Wirtschaftliche Aspekte

18.3.1 Allgemeine Überlegungen

18

Wirtschaftliche Vor- oder Nachteile sind prinzipiell von der Ebene der einzelnen Praxis bis zur Ebene des Gesundheitsystems zu erzielen. Aufgrund der Struktur des deutschen Gesundheitswesens können hieraus erhebliche Interessenkonflikte entstehen. Ein wesentlicher Aspekt, der derzeit eine weitere Verbreitung von POCTAnalysen bei niedergelassenen Ärzten verhindert, sind die eingeschränkten

177 18.3 · Wirtschaftliche Aspekte

18

Möglichkeiten zur Abrechnung der Analysen. In der Regel zeichnet sich POCT für die Arztpraxis durch zunächst deutlich höhere Kosten gegenüber der »klassischen« Laboranalytik aus, ohne dass die ärztlichen Abrechnungssysteme dem wesentlich Rechnung tragen. So fallen neben den Kosten für die eigentliche Analytik (Messgerät, Reagenzien, Teststreifen, Kontrollmaterial, Papier, Strom, Entsorgung, Dokumentation, Raum etc.) Kosten für die zusätzliche Belastung von Praxismitarbeitern an. Es entfallen darüber hinaus die Einnahmen, aber auch der Aufwand für die venöse Blutentnahme. Einsparungen oder zumindest eine wirtschaftliche Leistungserbringung sind somit auf der Ebene der Arztpraxis – wenn überhaupt – nur sehr eingeschränkt möglich. Anders sieht die Situation für das Gesundheitssystem aus, u. a. durch die Vermeidung kostenintensiver bildgebender Untersuchungen, z. B. bei einer zeitnahen Ausschlussdiagnostik von Herzinsuffizienz oder tiefer Venenthrombose durch D-BNP- oder Dimer-Bestimmungen. Auf der Ebene der Arztpraxis bedeutet der Wegfall der teureren bildgebenden Verfahren jedoch wiederum einen Einnahmeausfall und somit eine weitere Belastung. Einsparpotenziale gibt es auch bezüglich der Zahl der Patientenzweitkontakte, einschließlich der Telefongespräche zur Besprechung der Ergebnisse. Hieraus leitet sich möglicherweise eine bessere Compliance des Patienten ab, was wiederum dem Gesamtsystem zugute kommt. Positiv könnte sich auch eine höhere Patientenzufriedenheit auswirken.

18.3.2 Abrechnung

Im Bereich des Einheitlichen Bewertungsmaßstabs (EBM) sind Laboruntersuchungen aus dem Kapitel 32.2 entweder durch den niedergelassenen Arzt selbst zu erbringen oder delegierbar. Die Art und Weise ist freigestellt. Es liegt im Ermessen des jeweiligen Arztes, Leistungen selbst zu erbringen, z. B. mit eigenen Laboranalysesystemen oder mittels POCT, oder sie in Laborgemeinschaften erbringen zu lassen. Eine Sondergruppe stellen spezielle Ziffern für die Abrechnung von Analysen im Eigenlabor dar, die bei Erbringung mittels trägergebundener (vorportionierter) Reagenzien innerhalb der eigenen Praxis als Einzelbestimmung durchgeführt werden. Es handelt sich überwiegend um Analysen, die dem Bereich der Basisdiagnostik zuzuordnen sind (Klinische Chemie, Hämatologie etc.). In solchen Fällen wird die Vergütung geringgradig angehoben, um dem zusätzlichen

178

Kapitel 18 · POCT im niedergelassenen Bereich

⊡ Tab. 18.1. Beispiele für die POCT-Abrechnung nach dem Einheitlichen Bewertungsmaßstab (EBM) Parameter

Bemerkung

Ziffer

Preis (Euro)

Preis im Eigenlabor* (Euro)

Kleines Blutbild

–

32120

0,50

–

Quick-Wert, kapillär

–

32114

0,75

–

Glukose

–

32057

0,25

0,80

GPT

–

32070

0,25

0,80

Barbiturate

Qualitativer Suchtest

32141

3,05

–

β-HCG

Schwangerschaftstest

32132

1,30

–

Troponine

Auch apparative Auswertung

32150

11,25

–

BNP

–

32097

25,00

–

* Eigenlabor: Zuschlag bei Erbringung mittels trägergebundener (vorportionierter) Reagenzien … innerhalb der eigenen Praxis als Einzelbestimmung (32089) BNP »brain natriuretic peptide«; GPT Glutamatpyruvattransaminase; HCG humanes Choriongonadotropin

18

Arbeitsaufwand in der Praxis Rechnung zu tragen. In ⊡ Tab. 18.1 sind hierzu einige Beispiele dargestellt. Es ist unschwer zu erkennen, dass die Leistungserbringung in der eigenen Praxis mittels POCT in den meisten Fällen kaum wirtschaftlich möglich ist. Sofern der Servicegedanke nicht im Vordergrund steht, werden die Leistungen daher in der Praxis nicht erbracht. Seit geraumer Zeit können neben den der Basisdiagnostik zuzuordnenden Analysen jedoch auch Parameter wie kardiale Troponine oder – erst kürzlich hinzugekommen – BNP durch niedergelassene Ärzte außerhalb des Labors abgerechnet werden. Während die Bestimmung kardialer Troponine in der Praxis wirtschaftlich grenzwertig ist, sieht die Situation für BNP anders aus: Die Vergütung erlaubt eine kostendeckende Leistungserbringung; gesamtwirtschaftlich könnte durch Einsparungen bei echokardiographischen

18

179 18.3 · Wirtschaftliche Aspekte

⊡ Tab. 18.2. Beispiele für die POCT-Abrechnung nach der Gebührenordnung für Ärzte (GOÄ) Parameter

Bemerkung

MIZiffer*

Preis (einfach) (Euro)

MIIZiffer**

Preis (einfach) (Euro)

Kleines Blutbild

–

–

–

3550

3,50

Quick-Wert, kapillär

–

3530

6,99

3607

2,91

Glukose

–

3514

4,08

3560

2,33

GPT

–

3516

4,08

3595H1

2,33

Barbiturate

Reagenzträgertest

3511***

2,91

–

–

HCG

Schwangerschaftstest

3528

7,58

–

–

Troponine

Reagenzträgertest

3511

2,91

–

–

BNP

Reagenzträgertest

3511

2,91

–

–

* MI: Vorhalteleistungen in der … Praxis ** MII: … auch als »beziehbare« Leistung *** 3511: Untersuchung eines Körpermaterials mit vorgefertigten Reagenzträgern BNP »brain natriuretic peptide«; GPT Glutamatpyruvattransaminase; HCG humanes Choriongonadotropin

Untersuchungen eine positive Entwicklung resultieren [61]. Dementgegen steht auf der Ebene der Arztpraxis jedoch auch der Verzicht auf die Einnahmen für echokardiographische Untersuchungen. Im Bereich der Gebührenordnung für Ärzte (GOÄ) besteht ebenfalls die Möglichkeit, Laboranalysen als Vorhalteleistungen in der Praxis abzurechnen. Es handelt sich auch hier überwiegend um Leistungen der Basisdiagnostik. Generell besteht aber auch die Möglichkeit, sämtliche Analysen, die trägergebunden sind, ohne Berücksichtigung des untersuchten Parameters den Patienten in Rechnung zu stellen. Angesichts des niedrigen Betrags ist eine wirtschaftliche Leistungserbringung jedoch eher unwahrscheinlich (⊡ Tab. 18.2) [62].

180

Kapitel 18 · POCT im niedergelassenen Bereich

18.4

Durchführung und Organisation

Die praktische Durchführung von POCT in der Arztpraxis obliegt in der Regel den Arzthelferinnen. Ein wesentlicher Punkt für die erfolgreiche Anwendung von POCT-Methoden ist der sichere Umgang mit Geräten, Teststreifen und Reagenzien – Voraussetzung ist daher eine angemessene Schulung. Während einfache Steifentests nahezu selbsterklärend sind, bedürfen komplexere Geräte wie Hämatologieautomaten der individuellen Einweisung. Besonderes Augenmerk sollte dabei auf die Qualitätskontrolle gerichtet werden. Nicht zuletzt hängt der POCT-Einsatz von den personellen und räumlichen Voraussetzungen ab. Bezüglich der Durchführung sind daher eine Reihe von Aspekten zu beachten, u. a.: ▬ Wo findet die Analytik statt? ▬ Sind geeignete Arbeitsplätze vorhanden? ▬ Wer führt die Messungen aus? ▬ Wer ist für die Qualitätskontrolle verantwortlich? ▬ In welcher Weise erfolgt die Dokumentation der Messwerte? ▬ Wie wird der Abfall entsorgt? ▬ Welche Lagerkapazität bei welcher Temperatur wird benötigt? Diese Fragen sollten parallel zu medizinischen und wirtschaftlichen Überlegungen beantwortet werden, weil das Vorliegen geeigneter Bedingungen Grundvoraussetzung einer sinnvollen und erfolgreichen POCT-Integration ist.

18.5

18

Qualitätsmanagement

Die Richtlinie der Bundesärztekammer zur Qualitätssicherung laboratoriumsmedizinischer Untersuchungen (RiliBÄK) gilt auch für den Einsatz von POCT in der Arztpraxis. Nach der RiliBÄK 2008 sind vereinfachte Regeln nur anwendbar, wenn »Unit-use«-Reagenzien und die entsprechenden Messsysteme verwendet werden. Für alle anderen Laboruntersuchungen in der Arztpraxis (z. B. mit kleinen Hämatologieautomaten) gelten die kompletten Vorschriften der RiliBÄK für das Qualitätsmanagement und die interne Qualitätssicherung, z. B. benutzungstäglich 2 Kontrollen innerhalb von 24 h, spätestens nach 16 h. Nähere Einzelheiten sind Kap. 23 zu entnehmen.

19 POCT und Vernetzung im Krankenhaus P.B. Luppa

19.1

Vernetzungsstrategien – 181

19.2

POCT1-A-Standard – 184

19.3

Programmanforderungen – 186

19.4

Vor- und Nachteile einer POCT-Vernetzung – 188

19.5

Zukünftige Entwicklungen – 190

In diesem Kapitel sollen die Möglichkeiten der Informationstechnologie für eine Überwachung von POCT-Geräten v. a. im Krankenhausbereich besprochen werden. Unter dem Begriff »Vernetzung« ist explizit nicht der EDVAnschluss von dezentralen Analysesystemen in Satellitenlabors an ein Zentrallabor (ZL) zu verstehen, der häufig auch als »POCT-Anbindung an ein ZL« bezeichnet wird [63]. Vielmehr ist darunter eine komplexe Architektur einer Online-Anbindung von dezentral vernetzten Geräten an ein zentrales Informationssystem (z.B. Krankenhausinformationssystem – KIS –, Hospitalinformationssystem – HIS – oder Laborinformationssystem – LIS) zu verstehen. Voraussetzung ist dabei eine organisatorische Zusammenarbeit aller klinischen Abteilungen mit dem ZL im Sinne einer POCT-Koordination [64].

19.1

Vernetzungsstrategien

Es gibt für die Vernetzung von dezentralen POCT-Geräten folgende Strategien [65]: ▬ POCT-Geräte ↔ KIS/HIS; ▬ POCT-Geräte ↔ LIS ↔ KIS/HIS; ▬ POCT-Geräte ↔ Datenmanagementsystem ↔ LIS ↔ KIS/HIS.

182

Kapitel 19 · POCT und Vernetzung im Krankenhaus

Das Datenmanagementsystem besteht dabei aus einem oder mehreren POCT-Servern. Obwohl die zweite Variante sinnvoll und praktikabel zu sein scheint, hat sich international die dritte Möglichkeit durchgesetzt: Vernetzung aller POCT-Geräte eines Krankenhauses oder eines Krankenhausverbundes mit einem POCT-Datenmanagementsystem (POCT-Server) über ein geschlossenes, gesichertes Netzwerk (Intranet), das in den meisten Krankenhäusern vorhanden ist. Der POCT-Server bildet dabei die Schicht zwischen den POCT-Endgeräten und den vorhandenen IT-Systemen eines Krankenhauses wie dem KIS und dem im ZL befindlichen LIS. Das POCT-Datenmanagementsystem hat drei wesentliche Grundfunktionen: ▬ Vernetzung der POCT-Geräte (herstellerübergreifend oder herstellergebunden), ▬ POCT-Koordination und -Organisation (Geräte, Benutzer, Patienten, Qualitätskontrollen, Reagenzien, Gerätesteuerung, Gerätemeldungen etc.), ▬ Integration der POCT-Befunde in den Laborbefund (LIS) und/oder die elektronische Patientenakte im KIS.

19

Eine RiliBÄK-konforme Durchführung von POCT-Analysen bedeutet in diesem Kontext, dass qualitativ hochwertige Tests dezentral in einem Krankenhaus erbracht werden können, sie aber im ZL überwacht und dokumentiert werden. Dies erfordert jedoch langfristig für das ZL einen zusätzlichen logistischen, materiellen und personellen Aufwand. Eine stets komplette Dokumentation der POCT-Qualitätskontrolldaten ist daher am besten durch die beschriebene Vernetzung realisierbar. Alle anderen Lösungen, die ohne Informationstechnologie auskommen und eine Übertragung von Qualitätskontrolldaten an das ZL beispielsweise manuell mit Listen vorsehen, sind nicht nur für den Anwender zeitintensiv, sondern auch fehlerträchtig und für das Bedienpersonal demotivierend. Zur Identifizierung der Patienten, aber auch der POCT-Nutzer sind je nach den Gegebenheiten des Krankenhauses Barcode-Nummern zu verwenden. Alle patientenbezogenen POCTMesswerte sollten im POCT-Server langfristig gespeichert werden und bei gesicherter Patientenidentität nach Übertragung auf die klinischen Stationen als eigener POCT-Bericht für die elektronische Patientenakte zur Verfügung stehen [64].

Zentrallabor

Patientenergebnisse

POC-Manager-Server

Drucker

KKS-Netzwerk

LAN-Box

HIS

Medizintechnik

Blutgasgerät via LAN-Box

Rechenzentrum

Patientenstammdaten

LAN-Box

BZ-Messgerät via LAN-Box

Intensivstation Z

File-Server

Patientenkumulativbefund

Patienten-Barcode

183

⊡ Abb. 19.1. POCT-Vernetzung im Klinikum rechts der Isar (TU München). BZ Blutzucker; HIS Hospitalinformationssystem; KKS Krankenhauskommunikationssystem; QC Qualitätskontrolle

Drucker

Speichermedium

QC-Dokumentation

BZ-Messgeräte via LAN-Box

BZ-Messgerät via Stations-PC LAN-Box

Station Y

Ambulanz X

Benutzer-Barcode

19.1 · Vernetzungsstrategien

19

Eine Stellungnahme der Arbeitsgemeinschaft für POCT der DGKL (Deutsche Vereinte Gesellschaft für Klinische Chemie und Laboratoriumsmedizin) aus dem Jahre 2005 [66] betont die Vorteile einer derartigen IT-Vernetzung, nämlich die erhebliche Zeitentlastung sowohl des Bedienpersonals auf den Stationen als auch der POCT-Koordination im ZL und die Vollständigkeit der Datenerfassung und -dokumentation [8]. In ⊡ Abb. 19.1 ist schematisch

184

Kapitel 19 · POCT und Vernetzung im Krankenhaus

die Intranet-Vernetzung der Blutglukose- und Blutgas-POCT-Geräte mit dem POCT-Server am Beispiel des Klinikums rechts der Isar dargestellt [8]. Durch eine Kopplung des POCT-Servers an das LIS ist es dem ZL optional möglich, die Ergebnisse der Patientenprobenmessungen nach Verknüpfung mit den jeweiligen Patientenstammdaten als kumulative POCT-Befundberichte an die Kliniken zurückzuspielen. Diese Berichte sind jedoch aufgrund der zum Teil erheblichen Verzögerung bis zur Datenübertragung an den POCT-Server nicht zeitnah und vom behandelnden Arzt nur zur Dokumentation in der Patientenakte sinnvoll zu nutzen. In manchen Krankenhäusern lassen sich die POCTBefunde jedoch schon zeitnah an Patientenmonitoringsysteme übermitteln. Folgende Übertragungswege für die POCT-Messdaten in das krankenhauseigene Datennetz sind möglich: ▬ Netzwerkprotokoll (TCP/IP), ▬ seriell (RS232) an Stations-PC (via Docking-Station), ▬ LAN-Box (»local area network«; Umsetzer serieller Schnittstellen auf ein Netzwerkprotokoll), ▬ Modem, ▬ WLAN (Eine drahtlose Anbindung von POCT Geräten ist in Deutschland aufgrund datenschutzrechtlicher Bedenken problematisch. Bei Verschlüsselung der Übertragung, z. B. mit dem WPA2-Protokoll, ist eine gewisse Datensicherheit zu erreichen, die es erlaubt, bei bestimmten räumlichen Voraussetzungen eine drahtlose Anbindung von POCT-Geräten im Krankenhaus dennoch zu realisieren.).

19.2

19

POCT1-A-Standard

Der Anschluss des POCT-Servers an das KIS wird i. A. über ein HL7 (Health Level 7)-Protokoll realisiert, während für den Anschluss an das LIS ein ASTM (American Society for Testigand Materials)-Protokoll oder der POCT1-A-Standard benutzt wird. Das medizinische Kommunikationsprotokoll POCT1-A wurde entwickelt, um die Kommunikationswege zwischen POCT-Geräten und KIS zu standardisieren und eine den gesetzlichen Anforderungen entsprechende Qualitätssicherung zu gewährleisten [67]. Als Grundlage diente die Spezifikation des CIC (Connectivity Industry Consortium, Vereinigung von Medizingeräteherstellern, In-vitro-DiagnostikaFirmen und Dienstleistern im Gesundheitswesen). Dieses CIC wurde im

DML (”device messaging layer“) DAP (”device and access point“)

Device interface

⊡ Abb. 19.2. POCT-Interface gemäß CIC-Standard. [65]

Devices LAN-Boxes Docking-Stationen

LAN-Box

POCTDevices

”data managers“, ”access point“ ”concentrators“

Observation reviewer

ORI (”observation reporting interface“)

Observation reporting interface

LIMS (”laboratory information and management system“)

Observation recipient

19.2 · POCT1-A-Standard 185

19

186

Kapitel 19 · POCT und Vernetzung im Krankenhaus

Jahre 1999 gegründet, nachdem eine Marktübersicht, initiiert durch die Industry Liaison Division der AACC (American Association for Clinical Chemistry), gezeigt hat, dass zu jener Zeit in den USA nur etwa 17% aller POCT-Geräte in einem Krankenhaus mit einem POCT-Server vernetzt waren [65]. Schon 2001 entstand daraus in Zusammenarbeit mit CLSI (Clinical Laboratory Standards Institute), HL7 (Health Level 7) und IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) eine internationale Spezifikation, welche von der CLSI [68] anerkannt wurde und mit den gesetzlichen Vorschriften der beteiligten Länder kongruent ist [69]. Der Standard besteht aus 2 Kommunikationsschnittstellen, zum einen dem »device interface« (DI) und zum anderen dem »observation reporting interface« (ORI). Das DI verknüpft das POCT-Gerät mit dem POCT-Server und beschreibt die Übermittlung von Messdaten über eine vorhandene Infrastruktur (Krankenhausnetzwerk). Das ORI befasst sich mit der Weitergabe dieser Daten an das KIS. In ⊡ Abb. 19.2 ist das POCT-Interface gemäß CICStandard dargestellt. Der POCT1-A-Standard sieht für die Kommunikation zwischen einem POCT-Gerät und dem Server die Verwendung von Nachrichten im XMLFormat vor. Dabei orientiert sich POCT1-A an der Struktur der HL7-Nachrichten. Im zweiten Teil des Standards werden die Weiterverarbeitung der gemessenen Werte in KIS und LIS sowie die Umwandlung von POCT1-ADaten in eine HL7-konforme Syntax beschrieben. Derzeit existieren auf dem Markt jedoch noch keine Geräte, welche POCT1-A implementiert haben. Die ersten Systeme kommen demnächst zum Einsatz, und es ist damit zu rechnen, dass sich POCT1-A schon bald verbreiten wird.

19.3

19

Programmanforderungen

An ein Software-Programm, das auf dem POCT-Server die Kommunikation zwischen den POCT-Geräten und der Anbindung an LIS und KIS aufrechterhält, sind folgende Anforderungen zu stellen [66]: ▬ zentrale Stammdatenpflege von POCT-Standorten, Geräten, Reagenzien, Kontrollmaterialien etc., ▬ Verwaltung der Listen der lizensierten Benutzer (User-ID) und Übertragung an die einzelnen Geräte,

187 19.3 · Programmanforderungen

19

▬ bidirektionale Anbindung an das LIS/KIS, um Patientenstammdaten zu übernehmen und an die einzelnen Geräte zu senden, ▬ selbstständige Überwachung aller Prozessabläufe und Bericht über Status- und Fehlermeldungen der angeschlossenen POCT-Geräte, ▬ automatische Überwachung der Qualitätskontrollen, ▬ Bericht über Qualitätskontrolldaten als Tabelle oder Graphik (die dokumentierten Berichte müssen auf dem Server für Jahre archiviert bleiben), ▬ graphische Darstellung der Werte, ▬ übersichtliche farbliche Kennzeichnung von unvollständig oder fehlerhaft durchgeführten Qualitätskontrollen für den POCT-Koordinator, ▬ Sperren von Systemen/einzelnen Analyten bei fehlerhafter Qualitätskontrolle, ▬ Remote-Zugriff (Steuerung und Fernwartung einzelner Geräte, z. B. Sensorkalibrierung von Blutgassystemen), ▬ Übernahme der POCT-Patientenmesswerte von den verschiedenen Geräten, ggf. Validierung und Freigabe, ▬ Übertragung der Patientenmesswerte als POCT-Befundbericht an LIS und KIS zur weiteren Prozessierung in der Patientenakte. Die Ergebnisse der Kontrollprobeneinzelmessungen müssen in Deutschland gemäß RiliBÄK 2008 folgendermaßen protokolliert werden: ▬ Art des Messgeräts und Seriennummer, ▬ Datum und Uhrzeit der Messungen, ▬ Identifikation der Kontrollprobe (z. B. Herstellerbezeichnung, Chargennummer), ▬ Messgröße (System, Analyt, Einheit), ▬ Kontrollprobenmesswert, ▬ Zielwert der Kontrollprobe, ▬ relative oder absolute Abweichung vom Zielwert, ▬ Bewertung gemäß Tabelle B1, Spalte 3, ▬ Freigabe- oder Sperrvermerk, ▬ Korrekturmaßnahmen, ▬ Name/Unterschrift des Untersuchers. In ⊡ Tab. 19.1 ist eine aktuelle Marktübersicht über die in Deutschland und Europa verfügbaren Datenmanagementsysteme für POCT zu finden [66]. Während in Europa der POCcelerator von Conworx, Berlin, als ge-

188

Kapitel 19 · POCT und Vernetzung im Krankenhaus

⊡ Tab. 19.1. Marktübersicht über Datenmanagementsysteme in Deutschland (Stand: April 2008) Hersteller

Proprietär, ein Verfahren

Proprietär, mehrere Verfahren

Unabhängig vom Gerätehersteller

Conworx

–

–

POCcelerator

Abbott

QC Manager

–

–

Siemens

–

RapidComm

–

HemoCue

HemoCue 201DM

–

–

Instrumentation Laboratory

GEMweb

–

–

Nova Biomedical

PDM

–

–

Radiometer

–

Radiance

–

Roche Diagnostics

–

Cobas IT 1000

–

CARE Diagnostica

CARE con

–

–

räteunabhängige Software sehr verbreitet ist, sind in den USA TELCOR Inc. (Lincoln, NE) mit der POCT-Manager-Software Quick-Linc/QML [70] und Medical Automation Systems (Charlottesville, VA) mit dem Produkt RALS-Plus [71] häufig anzutreffen. Weitere Anbieter sind der Literatur [72] zu entnehmen.

19.4

19

Vor- und Nachteile einer POCT-Vernetzung

Die Vorteile einer IT-Lösung für das POCT sind wie folgt zu beschreiben: ▬ POCT-Anwender: – Zeitersparnis für Station und Pflegepersonal, – Information über den Stand der Qualitätskontrolle pro Gerät (Zeitpunkt der nächsten Qualitätskontrollmessung, Über- bzw. Unterschreitung des zulässigen Messbereichs),

189 19.4 · Vor- und Nachteile einer POCT-Vernetzung

19

– elektronische, RiliBÄK-konforme Speicherungsmöglichkeit der Qualitätskontrolldaten (inklusive Benutzeridentifikationsnummer), – zeitnahe Problemlösung bei fehlerhaften POCT-Geräten, – Nutzungsmöglichkeit von vorformulierten Kommentaren, – Integration der POCT-Ergebnisse in einem kumulativen Befundbericht; ▬ POCT-Koordination im ZL: – Remote-Funktion für den POCT-Koordinator – erleichtert die Umsetzung von übergeordneten organisatorisch-administrativen Aufgaben (Verwaltung der Benutzer-ID, der Kontrollchargen, der Messgeräte-ID, der Arbeitsgruppen etc.), – Zeitersparnis für den POCT-Koordinator im ZL, – Möglichkeit der Anpassung der Kontroll- und chargenspezifischen Daten, – Möglichkeit der Anpassung der Qualitätskontrollregeln, – »online« durchgeführte Rekalibrierungen, z. B. von Blutgassystemen, – zeitnahe Problemlösung bei fehlerhaften Qualitätskontrollen (ggf. auch Sperrung von POCT-Geräten zentral vom Server aus); ▬ Krankenhaus: – Erstellung von Leistungsstatistiken, Kosten-Nutzen-Profilen etc., – bedarfsgerechte Steuerung der Neubeschaffung von POCT-Geräten, – gesteigertes Qualitätsbewusstsein beim Pflegepersonal und damit auch Intensivierung der nach außen darstellbaren Qualitätsmaßnahmen. Nachteilige Aspekte der Vernetzung aller POCT-Geräte sind jedoch: ▬ zusätzlicher finanzieller Aufwand zur Beschaffung von netzfähigen Blutglukose- und Blutgasmessgeräten und Umrüstung vorhandener Systeme für den Online-Betrieb, ▬ u. U. Schwierigkeiten beim POCT-Datenmanagement, Geräte bestimmter Bauarten oder Hersteller zu vernetzen, ▬ Zementierung des Gerätespektrums – Wechsel von einem POCT-Gerätesystem zum anderen mit finanziellem und organisatorischem Aufwand verbunden (eine herstellerunabhängige POCT-Server-Software wie z. B. POCcelerator erleichtert vonseiten der Vernetzung jedoch einen derartigen Wechsel).

190

19.5

Kapitel 19 · POCT und Vernetzung im Krankenhaus

Zukünftige Entwicklungen

Wie die Neufassung der RiliBÄK für das Jahr 2008 beweist, werden die Anforderungen des Gesetzgebers bezüglich der Sicherstellung einer hohen analytischen Zuverlässigkeit bei qualitativen und quantitativen Laboratoriumsuntersuchungen in Zukunft sicherlich weiter zunehmen. Davon wird auch das POCT betroffen sein. Derzeit ist an vielen klinischen Einrichtungen neben der Qualitätssicherung auch die Dokumentation der erhaltenen POCTErgebnisse (vollständige Patientenstammdaten) verbesserungsbedürftig. Die DRG-Fallpauschalen bedingen weiterhin einen Kostendruck, der stringente Qualitätssicherungsmaßnahmen und eine Transparenz beim Einsatz von POCT-Methoden erforderlich macht, um die Validität und die Notwendigkeit der patientennahen Diagnostik begründen zu können. Eine vernetzte POCT-Koordination kann für ein Krankenhaus hier hilfreich sein. Die neu geschaffenen Modelle einer integrierten Versorgung, z. B. medizinische Versorgungszentren, sind für Krankenhäuser speziell bei der Behandlung von chronisch Kranken interessant. In Hinblick auf die Qualitätssicherung von Patientenselbstmessungen können beteiligte Krankenhäuser diesen neuen Strukturen die eigene Vernetzungsorganisation anbieten. Hierfür werden in Zukunft internetbasierte Serverprogramme wichtige technische Hilfestellungen leisten. Mittels Internet können sehr einfach alle notwendigen Daten von und zu einem POCT-Server ausgetauscht werden, sowohl von einzelnen Kliniken als auch von Patienten und Arztpraxen. Die Schulung und die Re-Zertifizierung von Pflegekräften werden im Rahmen des POCT-Qualitätsmanagements immer wichtigere Aspekte werden. Hierzu sind webbasierte E-Learning-Module geeignet, die die POCT-Koordination unterstützen.

19

20 Krankenhausökonomische Aspekte – Kosten von POCT N. Gässler, G. Hafner

Bei der Kostenbetrachtung von POCT- vs. Labordiagnostik wird sehr häufig der höhere Preis für die POCT-Analytik angeführt. Diese Sichtweise ist jedoch mangelhaft, da sie nur den Sachkostenanteil berücksichtigt. Die Analysekosten im Krankenhauslaboratorium sind für einen Analyten deshalb so preiswert, weil meist große Mengen bei hohem Automationsgrad analysiert werden [73]. Dies ist konträr zu POCT. Hier werden Einzelanalysen durchgeführt, die unregelmäßig anfallen [11]. Die Kostenberechnung für das Laboratorium muss neben den reinen Sachkosten für Reagenzien, Kontroll- und Kalibrierungsmaterialien auch die gerätespezifischen Kosten wie Investition, Wartungskosten sowie Verbrauchskosten für Strom, Wasser, Verbrauchsmaterialien etc beinhalten. Zusätzlich sind die Personalkosten eines Laboratoriums nicht unerheblich und müssen für jede einzelne Analyse berücksichtigt werden. Auch die Kosten für Administration und Leitung (»overhead«) sind nicht zu vernachlässigen. Schließlich sind Kosten für die Präanalytik, d. h. die Probennahme und den anschließenden Transport der Probe in das Laboratorium in die Rechnung mit einzubeziehen. Die Übermittlung des Analysenresultats zum Einsender geschieht meist EDV-gestützt. Auch hierfür sollten die entsprechen▼ den Kosten in die Berechnung aufgenommen werden [74–76].

192

Kapitel 20 · Krankenhausökonomische Aspekte – Kosten von POCT

Kostenarten ▬ Personal: – Gehälter – Beihilfen – Fortbildung – sonstige Personalkosten ▬ Material: – Reagenzien (Laborbedarf ) – Verbrauchsmaterial (z. B. Verband-, Heil- und Hilfsmittel, Infusionen, Arzneimittel, Desinfektionsmittel) – Bürobedarf – Anforderungsbelege – sonstiger Bedarf ▬ Geräte: – Gerätewartung (Instandhaltung medizinischer Apparate und Geräte) – Reparaturen (medizinischer Geräte) – Leasing-Verträge (über Geräte und Reagenzien oder Preis pro Ergebnis) – Geräteanschaffung (umgelegt auf die geplante Laufzeit – Afa) ▬ Sonstige Kosten: Raumkosten (direkt zuzuordnende Kosten für Instandhaltung, Energie, Telefon, Reinigung etc.)

Kosten für Prä- und Postanalytik

20

▬ ▬ ▬ ▬ ▬ ▬ ▬ ▬ ▬

Blutabnahmesysteme Personalzeiten für Blutabnahme Personalzeiten für Laboranforderung Personalzeiten für Probentransport Labor-EDV Server für Labor-/Krankenhaus-EDV Drucker, Fax etc. Personalzeiten für Dokumentation und Ablage der fertigen Befunde Personalzeiten für Qualitätskontrollmaßnahmen

193 Kapitel 20 · Krankenhausökonomische Aspekte

20

Beim POCT stehen die Analysegeräte definitionsgemäß nahe dem Patientenbett oder entsprechende Analysegeräte werden zum Patienten gebracht, um dort die Analytik durchzuführen. Da die Probennahme meist kapillär durchgeführt wird, kann hierdurch ein deutlicher Zeitvorteil erreicht werden [77]. In vielen Krankenhäusern Deutschlands ist die venöse Blutentnahme Arztsache, während für die kapilläre Blutentnahme das Pflegepersonal zuständig ist. Hierdurch ergeben sich bereits deutliche finanzielle Unterschiede bei den Kosten für die Probenentnahme. Wie dargestellt, entfällt sehr häufig der Probentransport und somit dessen finanzielle Berücksichtigung. Die eigentliche Analytik erfolgt mittels POCT sehr schnell. Die sich im Labor anschließenden Prozesse wie technische und medizinische Validierung, Befundausdruck etc. entfallen beim POCT häufig; der Analysewert kann direkt abgelesen werden. Die hierfür direkt zuzuordnenden Personalkosten sind deutlich geringer als die zu vergleichbaren Personalkosten des Laboratoriums. Die postanalytischen Maßnahmen, z. B. Befundübermittlung, technische und medizinische Validierung, Auswertung der Qualitätskontrolle und anderes, müssen aber auch bei der POCT-Analytik berücksichtigt werden. Diese Maßnahmen sind entsprechend der RiliBÄK verpflichtend und werden in der Regel vom Zentrallabor organisiert. Aber nicht nur der Zeitvorteil und die Qualitätsunterschiede sollen hier erwähnt werden, sondern auch die Frage nach dem medizinischen und ökonomischen Nutzen. »Ein wesentliches Kriterium der patientennahen Sofortdiagnostik ist die unmittelbare Ableitung therapeutischer Konsequenzen aus der durchgeführten Laboratoriumsuntersuchung.« Diese Begriffsbestimmung steht wörtlich auch in der neuen RiliBÄK und unterstreicht den Nutzen bei der Anwendung von POCT-Verfahren, sofern die schnelle Analytik ein sofortiges medizinisches Handeln ermöglicht [5]. Am Beispiel der kapillären Blutglukosemessung wird das POCT-Verfahren der gängigen Laborpraxis gegenübergestellt. In ⊡ Tab. 20.1 sind die hierfür notwendigen Personalzeiten und Kosten miteinander verglichen. Die Kosten des Pflegepersonals werden mit durchschnittlich 35.000 Euro und die des Laborpersonals mit 48.000 Euro pro Stelle und Jahr kalkuliert. Da die Glukosebestimmung als POCT vom Pflegepersonal ausschließlich als Einzelmessung durchgeführt wird, können die notwendigen Personalzeiten direkt mit den zuvor genannten Bruttoarbeitslöhnen multipliziert werden. Für die Berechnung der Tätigkeiten für die Qualitätskontrolle und Validierung

20 0,182

0,033

0,500

0,500 0,500

30

120

60

60

60

360

300

Anforderung der Analyse (»order entry«)

Erstellung einer Arbeitsplatzliste*

Wegezeit zur Blutentnahme (Labor– Station)

Blutentnahme

Wegezeit von der Blutentnahme (Station–Labor)

Vorbereiten der Analysengeräte*

Analytik*

 Personalkosten: 0,083  Sachkosten: 0,126

0,100

Durchschnittliche Kosten €

Durchschnittliche Zeiten [s]

Labordiagnostik

120

180

Blutentnahme und Messung

30

20

Durchschnittliche Zeiten [s]

Qualitätskontrolle des Geräts (technischer Stand)**

–

Wegezeit zum Patienten (Station–Patientenzimmer)

–

Anforderung der Analyse

POCT

⊡ Tab. 20.1. Kosten der Glukosebestimmung im Vergleich von Labordiagnostik und POCT

 Personalkosten: 1,094  Sachkosten: 0,262

0,073

0,182

0,121

Durchschnittliche Kosten [€]

194 Kapitel 20 · Krankenhausökonomische Aspekte – Kosten von POCT

60

120

20

30

–

–

–

–

Qualitätskontrolle (monatlich)*

Technische Validierung*

Medizinische Validierung*

Befundausdruck (auf Station)*

Vorlage beim Arzt

Summe Personalkosten

Summe Sachkosten***

Summe insgesamt

2,081

0,127

1,954

–

0,008

0,006

0,033

0,001

 Personalkosten: 0,008  Sachkosten: 0,001

Summe insgesamt

Summe Sachkosten***

Summe Personalkosten

Vorlage beim Arzt

Befunddokumentation

Medizinische Validierung**

Technische Validierung**

Qualitätskontrolle (monatlich)**

Qualitätskontrolle (wöchentlich)**

–

–

–

30

60

20

30

60

180

2,240

0,270

1,970

0,182

0,365

0,017

0,018

0,002

 Personalkosten: 0,016  Sachkosten: 0,008

195

* durchschnittliche Serienlänge: 30 Einzelproben je Lauf ** durchschnittliche Serienlänge: 10 Einzelproben je Tag *** ohne Reparatur-/Wartungskosten

30

Qualitätskontrolle (täglich)*

Kapitel 20 · Krankenhausökonomische Aspekte

20

196

Kapitel 20 · Krankenhausökonomische Aspekte – Kosten von POCT

werden etwa 10 Einzelbestimmungen pro Tag zugrunde gelegt. Im Zentrallabor werden die Glukosebestimmungen in der Regel seriell abgearbeitet; die durchschnittliche Serienlänge wird mit etwa 30 Einzelproben je Lauf angenommen. Deshalb sind die für die einzelne Glukosemessung notwendigen Personalzeiten anteilig berechnet (hierfür dienten die Zeit- und Kostenkalkulationen der Autoren). Für die kapilläre Blutentnahme sind mehrere Personen des Labors zuständig; deren Hollisten umfassen durchschnittlich 10 Patienten. Für Wegezeiten und Blutentnahme je Mitarbeiter und Patient werden insgesamt 3 min, entsprechend 1,50 Euro Personalkosten, kalkuliert.

20

21 Diagnostische Aspekte – evidenzbasierte Empfehlungen für POCT P.B. Luppa

21.1

Transkutane Messung des Bilirubins bei Neugeborenen – 200

21.2

Kardiale Biomarker – 200

21.3

Gerinnungsmarker – 201

21.4

Blutgase, Glukose, Laktat, Kalium, Kalzium und Sauerstoffsättigung – 202

21.5

Diabetes-mellitus-Parameter – 203

21.6

Nierenfunktionsparameter – 203

Das Deutsche Netzwerk Evidenzbasierte Medizin e. V. definiert die evidenzbasierte Medizin (EBM) als den gewissenhaften und vernünftigen Gebrauch der gegenwärtig besten wissenschaftlichen Evidenz für Entscheidungen in der medizinischen Versorgung individueller Patienten. Unter »evidenzbasierter Praxis« (»evidence-based practice«) im engeren Sinne versteht man eine Vorgehensweise des medizinischen Handelns, Patienten auf der Basis der besten zur Verfügung stehenden Daten zu versorgen. Dies umfasst die systematische Suche nach der relevanten Evidenz in der medizinischen Literatur für ein konkretes klinisches Problem, die kritische Beurteilung der Validität der Evidenz nach klinisch-epidemiologischen Gesichtspunkten, die Bewertung der Größe des beobachteten Effekts sowie die Anwendung dieser Evidenz auf den konkreten Patienten mit Hilfe der klinischen Erfahrung und der Vorstellungen der Patienten [78]. Die National Academy of Clinical Biochemistry (NACB) der USA hat 2007 evidenzbasierte Leitlinien für POCT entwickelt und veröffentlicht [79].

198

21

Kapitel 21 · Diagnostische Aspekte – evidenzbasierte Empfehlungen für POCT

Dazu hat sie eine ausgedehnte Übersicht über die wissenschaftliche Literatur bezüglich POCT und klinischem Nutzen von 1966 bis 2005 angelegt. Insgesamt 13 Expertengruppen haben sich mit den verschiedenen Krankheitsund testspezifischen Fragestellungen des POCT auseinandergesetzt, um evidenzbasierte Leitlinien festzulegen. Um innerhalb der Expertengruppen unbeabsichtigte Beeinflussungen zu vermeiden, wurden in jede der 13 Gruppen sowohl klinische als auch labormedizinische, aber auch Industriemitglieder berufen. Als hauptsächliche Datenbasen wurden OVID Medicine, Cochrane und die National Guideline Clearinghouse benutzt. Daraus ist ersichtlich, dass die Leitlinien zwar zunächst speziell für das amerikanische Gesundheitswesen entworfen wurden und daher in Deutschland nicht komplett übernommen werden können; dennoch sind sie durch die Verwendung von internationalen Studien auch in Deutschland durchaus anwendbar. Die kompletten Leitlinien sind unter www.nacb.org einsehbar. Die NACB-Gruppe betont, dass die Leitlinien speziell bei der klinischen Entscheidung zum Einsatz von POCT hilfreich sind, dass aber auch in Zukunft der Nutzen von neuen POCT-Methoden unbedingt durch statistisch einwandfreie, randomisierte, kontrollierte Studien demonstriert werden muss. Zur Strukturierung der untersuchten Studien und Publikationen wurde der Grad der Evidenz in die Level I–III eingeteilt. Der Wortlaut des Grades der Evidenz ist in nachfolgender Übersicht original zitiert.

Levels ▬ I: Evidence includes consistent results from well-designed, well-conducted studies in representative populations.

▬ II: Evidence is sufficient to determine effects, but the strength of the evidence is limited by the number, quality, or consistency of the individual studies; generalizability to routine practice; or indirect nature of the evidence. ▬ III: Evidence is insufficient to assess the effects on health outcomes because of limited number or power of studies, important flaws in their design or conduct, gaps in the chain of evidence, or lack of information.

Daraus abgeleitet wurde die Empfehlungsstärke (»strength« A, B, C oder I) wie nachfolgend dargestellt klassifiziert.

199 Kapitel 21 · Diagnostische Aspekte

21

»Strength« ▬ A: The NACB strongly recommends adoption; there is good evidence that it improves important health outcomes and concludes that benefits substantially outweigh harms. ▬ B: The NACB recommends adoption; there is at least fair evidence that it improves important health outcomes and concludes that benefits outweigh harms. ▬ C: The NACB recommends against adoption; there is evidence that it is ineffective or that it harms outweigh benefits. ▬ I: The NACB concludes that the evidence is insufficient to make recommendations; evidence that it is effective is lacking, of poor quality, or conflicting and the balance of benefits and harms cannot be determined.

Die Leitlinien beziehen sich auf: ▬ Bilirubinmessung, ▬ kardiale Biomarker, ▬ Gerinnungsuntersuchungen (aktivierte partielle Thromboplastinzeit, Prothrombinzeit/INR, »activated clotting time«), ▬ Vitalparameter wie arterielle Blutgase, Glukose, Laktat, Magnesium, Sauerstoffsättigung, Kalium und Kalzium, ▬ Überwachung eines Diabetes mellitus mittels Blutglukose, HbA1c, Fruktosamin und Urinalbumin, ▬ Drogen und Alkohol, ▬ Infektionserkrankungen (Gruppe-A- und -B-Streptokokken-Antigentests, Influenzavirus, HIV, Trichomonaden, Candida), ▬ okkultes Blut im Stuhl, ▬ intraoperatives Parathormon, ▬ pH-Wert des Magensafts, ▬ Nierenfunktionsparameter wie Kreatinin im Serum und Proteinuriediagnostik, ▬ Fertilitätsuntersuchungen (humanes Choriongonadotropin, luteinisierendes Hormon im Urin sowie weitere geburtshilfliche Schnelltests).

200

21

Kapitel 21 · Diagnostische Aspekte – evidenzbasierte Empfehlungen für POCT

Im Folgenden werden nur diejenigen POCT-Parameter näher erläutert, die in Deutschland verbreitet sind und in diesem Buch auch nähere Erläuterungen in anderen Kapiteln finden.

21.1

Transkutane Messung des Bilirubins bei Neugeborenen

Es gibt nur eine ungenügende Evidenz dafür, dass transkutan und damit am POC gemessenes Bilirubin den klinischen Erfolg verbessert, die Krankenhausdauer verkürzt oder die Wiedervorstellungsrate von Neugeborenen mit Hyperbilirubinämie absenkt. Die Evidenz wird mit »strength« I und Level 3 angegeben. Die Methoden zur Bilirubinbestimmungen im Vollblut von Neugeborenen werden von der NACB nicht betrachtet. Diese Analytik und die Frage, ob die POCT-Bestimmung des Neugeborenenbilirubins (»Bilirubinometer«) diagnostisch effizient ist, werden in Kap. 12 besprochen.

21.2

Kardiale Biomarker

Die Empfehlungen der NACB beleuchten sehr kritisch den Einsatz von Biomarkern in Notfallambulanzen. Es wird zum einen gefordert, dass die gesamte Organisation durch alle Beteiligten gemeinsam verbessert und Laborpersonal für die POCT-Messungen involviert werden soll. Es wird aber andererseits betont, dass – auch wenn qualitative Testungen für verschiedene Marker nützliche Informationen für den Kliniker liefern – doch die quantitative Bestimmung einzelner Biomarker angestrebt werden soll. Dabei steht das klinische Labor im Zentrum der Aufmerksamkeit, um mit einer optimalen »turn around time« (TAT) von 30 min oder weniger quantitative und analytisch hochwertige Ergebnisse liefern zu können. Es muss zudem angemerkt werden, dass eine klar definierte pathobiochemische Grenze für eine schnelle POCT-Analytik von Troponinen besteht, dergestalt dass kardiale Troponine erst 3–4 h nach dem akuten Schmerzeintritt als Äquivalent eines eingetretenen Myokardinfarkts in das Serum freigesetzt werden und dadurch erst nach diesem Zeitintervall gemessen werden können. Ein Einsatz dieser POCTDiagnostik im Notarztwagen wird dadurch limitiert ( Kap. 17). Da beispielsweise die IFCC (International Federation of Clinical Chemistry and Laboratory Medicine) höchste Anforderungen an die analytische

201 21.3 · Gerinnungsmarker

21

Sensitivität und Spezifität stellt, ist nach allgemeiner Einschätzung zurzeit kein POCT-Gerät, das dezentral von Pflegekräften bedient wird, in der Lage, eine derartige Analytik zu liefern. Gemäß der neuen internationalen Empfehlungen sollen klinische Entscheidungen schon bei geringgradig erhöhten Troponinkonzentrationen getroffen werden Deshalb ist eine sehr hohe Sensitivität wichtig. Das Ziel ist ein Variationskoeffizient von <10 % bei der 99. Perzentile einer Referenzkontrollgruppe [80]. Dies ist sicher auch der Grund, weshalb in den NACB-Empfehlungen unter dem Begriff »cardiac markers« keine weitere Wertung einzelner Marker wie z. B. TnT, TnI oder andere aufgeführt wird. Vielmehr werden die Hersteller dazu aufgerufen, zusammen mit der AACC (American Association for Clinical Chemistry) oder der IFCC eine Standardisierung von derartigen Analyten voranzutreiben ( Kap. 27). ⓘ Hinweis In den Empfehlungen wird klar dazu Stellung genommen, dass nur qualifiziertes Personal in der Lage ist, POC-Tests von kardialen Markern durchzuführen.

21.3

Gerinnungsmarker

Die NACB analysierte auch die diagnostische Evidenz von POCT-Gerinnungstests. Es wurden dabei die aktivierte partielle Thromboplastinzeit (»activated partial thromboplastin time«, aPTT), die Prothrombinzeit (»prothrombin time«, PT) bzw. die Internationale Normalisierte Ratio (INR) und die »activated clotting time« (ACT) untersucht. Bemerkenswert sind die klaren Aussagen, dass diese POCT-Gerinnungstests evidenzbasierte Verfahren darstellen, die in der Lage sind, das klinische Ergebnis zu verbessern. Die aPTT wird dabei als effektive Alternative zu klassischen Labormethoden empfohlen, um in einem Krankenhaus den Gerinnungsstatus von Patienten zu überwachen (»strength« B, Level I und II). Dabei beruht diese Empfehlung v. a. darauf, dass die TAT für die aPTT, gemessen mit POCT-Methoden, deutlich kürzer ist als bei der Labormethode. Die PT- bzw. INR-Diagnostik mittels POCTMethoden wird ebenfalls als sichere und effektive Alternative zu Methoden eines Zentrallabors zur Abschätzung der Gerinnung allgemein und speziell zur Überwachung einer oralen Antikoagulation angesehen (»strength« B, Level II und III). Darüber hinaus wird auch die PT-Selbstmessung für antikoagulierte Patienten als evidenzbasiert (»strength« B, Level I–III) angesehen.

202

21

Kapitel 21 · Diagnostische Aspekte – evidenzbasierte Empfehlungen für POCT

Im Gegensatz zu den vorgenannten Verfahren findet die ACT eine noch höhere evidenzbasierte Wertung, wenn es darum geht, die Heparinantikoagulation bzw. die Neutralisierung des Heparins im Bereich der Kardiochirurgie und der interventionellen Kardiologie sowie bei der extrakorporalen Membranoxygenierung zu messen ( Kap. 9 und 26). Hier erreicht die ACT »strength« A und Level I–III. Alle weiteren Anwendungen der ACT – außer den oben genannten – sind jedoch nicht evidenzbasiert. Dieser überraschende Befund setzt natürlich voraus, dass die vorhandenen POCT-Geräte valide Ergebnisse liefern. Darüber hinaus ist der Unterschied zwischen den oft dezentralen Ambulatorien im amerikanischen Gesundheitswesen und der in Deutschland vorherrschenden Anbindung von Gerinnungsambulanzen in einem Krankenhaus an ein Zentrallabor (häufig durch pneumatische Rohrpostsysteme angeschlossen) bei der Wertung dieser Empfehlung zu berücksichtigen.

21.4

Blutgase, Glukose, Laktat, Kalium, Kalzium und Sauerstoffsättigung

Unter dem Stichwort »critical care« werden die in der Überschrift genannten Parameter, die auf den gängigen Blutgasanalysesystemen auf Intensivstationen vorgehalten werden, untersucht. Bei den Empfehlungen ist zu beachten, dass die dort skizzierte Situation auch in den meisten Krankenhäusern in Deutschland Usus ist und dass die Vorortbereitstellung von Blutgasparametern seit Jahrzehnten einen flächendeckenden Standard darstellt. Wie zu erwarten war, ist die Messung von arteriellen Blutgasparametern auf der Intensivstation und in der Nothilfe empfehlenswert und kann das klinische »outcome« der Patienten verbessern (»strength« B, Level II). Auch die Messung der Blutglukose mit den Blutgasgeräten kann bei Intensivpatienten empfohlen werden (»strength« A, Level I). Das Gleiche gilt für Laktatmessungen bei kritisch kranken Patienten. Hier werden jedoch weitere prospektive randomisierte Studien gefordert (»strength« B, Level II). Dagegen kann die Magnesiumbestimmung nicht empfohlen werden. Ebenso ist die Sauerstoffsättigung, falls die Pulsoxymetrie eingesetzt wird, im Intensivbereich nicht notwendig. Die Messung des Kaliums wiederum wird als »strength« B und Level II eingeordnet, und das ionisierte Kalzium ist mit »strength B« und Level III zu empfehlen.

203 21.6 · Nierenfunktionsparameter

21.5

21

Diabetes-mellitus-Parameter

Die NACB-Beratungsgruppe konstatiert, dass die Evidenz der Blutzuckermessung sowohl für die Patientenselbstmessung als auch für die im Krankenhaus durchgeführte POCT-Messung weder für die Patienten mit Typ-1- oder Typ-2-Diabetes noch für den Gestationsdiabetes ausreichend ist, um Empfehlungen auszusprechen (»strength« I, Level I–II). Einzig für den Typ1-Diabetes kann die POCT-Glukosemessung dem klinischen »outcome« nutzen; es sind dabei jedoch die hohen Kosten zu berücksichtigen. Diese überraschende Aussage, die – wie in den Empfehlungen ausgeführt – im Gegensatz zu Expertenmeinungen (z. B. der American Diabetes Association) steht, hat jedoch vorläufigen Charakter, da die Autoren weitere größere diagnostische Studien zu diesem Thema fordern. Die bisherigen Studien waren häufig dadurch kompromittiert, dass die analytischen Bestimmungsmethoden der Blutglukose den gängigen Qualitätskriterien nicht genügen konnten. Dagegen hat das HbA1c eine gute Evidenz für ein verbessertes klinisches »outcome« (»strength« A, Level I–II). Diese Empfehlung gilt nicht für eine Patientenselbsttestung des HbA1c (»strength« I, Level III). Die weiter untersuchten Diabetesmanagementparameter Fruktosamin, Ketone im Blut sowie Urinalbumin haben allesamt keinen evidenzbasierten Stellenwert beim Diabetesmonitoring (»strength« I, Level II–III). Es wird von der NACB betont, dass POCT-Methoden eine wichtige Rolle für das Management eines diagnostizierten Diabetes mellitus spielen. Es ist aber festzuhalten, dass die biochemische Diagnostik des Diabetes mellitus nur unter Verwendung der Hexokinase/Glukose-6-Phosphat-Dehydrogenase-Methode als Referenzmethode im Zentrallabor durchgeführt werden sollte.

21.6

Nierenfunktionsparameter

Hier wurde die Evidenz für Kreatinin und Harnstoff im Serum sowie für die Urinteststreifenverfahren (Stix) geprüft. Kreatinin und Harnstoff können als POCT-Methoden für Notfälle nicht empfohlen werden (»strength« C, Level II), während diese Parameter bei Patienten in einer kardiovaskulären Untersuchungseinheit einen klinischen Nutzen haben (»strength« B, Level II).

204

21

Kapitel 21 · Diagnostische Aspekte – evidenzbasierte Empfehlungen für POCT

Dagegen sind die Stixuntersuchungen bei keiner Patientengruppe (auch nicht bei Verdacht auf schwangerschaftsinduzierte Hypertonie oder Präeklampsie) diagnostisch effektiv (»strength« C, Level II). Der letztere Befund ist bemerkenswert, wird doch die Urinstixuntersuchung gerade in Ambulanzen seit Langem speziell bei diesen Fragestellungen angewandt.

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IV IV Qualitätssicherung für das POCT 22

EU-Gesetzgebung, nationale Gesetze und Verordnungen, POCT in Österreich und in der Schweiz – 213 F. Spitzenberger, G. Hafner, U. Köller, A. Huber

23

Qualitätssicherung und Richtlinie der Bundesärztekammer zur Qualitätssicherung laboratoriumsmedizinischer Untersuchungen (RiliBÄK) – 229 H. Schlebusch

24

Qualitätsmanagementsysteme (QMS) für POCT – Internationale Standardisierung und Akkreditierung – 237 F. Spitzenberger, G. Hafner

Literatur zu Sektion IV – 247

22 EU-Gesetzgebung, nationale Gesetze und Verordnungen, POCT in Österreich und in der Schweiz F. Spitzenberger, G. Hafner, U. Köller, A. Huber

22.1

22.1

Einleitung – 213

22.2

Europarechtliche Rahmenbedingungen für Medizinprodukte – 214

22.3

Anforderungen der europäischen Richtlinie über In-vitro-Diagnostika (IVD-Richtlinie) – 218

22.4

Medizinproduktegesetz (MPG) und nachgeordnete Verordnungen – 223

22.5

Besonderheiten des POCT in Österreich – 225

22.6

Besonderheiten des POCT in der Schweiz – 226

Einleitung

Die gesetzlich geregelte Qualitätssicherung für das POCT differenziert sich aus europarechtlichen Bestimmungen für das Inverkehrbringen von Invitro-Diagnostika (IVD). Diese Bestimmungen sind Teil eines europäischen Konzepts der technischen Harmonisierung und Rechtsangleichung zur Realisierung des EU-Binnenmarkts für eine Reihe von Produkten, zu denen auch IVD zählen. Abschnitt 2 dieses Kapitels erläutert dieses Konzept und dessen Anwendung im Medizinproduktebereich. Einerseits ergeben sich aus der europäischen Gesetzgebung für IVD direkt umfangreiche Anforderungen an die Qualitätsssicherung bei der Herstellung dieser Produkte. So sind Hersteller im Zusammenhang mit der

214

22

Kapitel 22 · EU-Gesetzgebung, nationale Gesetze und Verordnungen

sog. Konformitätsbewertung von IVD u. a. dazu verpflichtet, ein Qualitätssicherungssystem aufrechtzuerhalten und zu dokumentieren. Abschnitt 3 dieses Kapitels beschreibt die Anforderungen in Zusammenhang mit der Konformitätsbewertung von IVD, wie diese in der europäischen Richtlinie über IVD (IVD-Richtlinie) dargelegt werden und als nationales Recht in Deutschland durch das 2. Medizinprodukteänderungsgesetz implementiert wurden. Andererseits sind mittlerweile gesetzlich geforderte Qualitätssicherungsmaßnahmen beim Betreiben und Anwenden der Diagnostika als indirekte Konsequenz der Bestimmungen der IVD-Richtlinie anzusehen. Hierzu zählen u. a. die Regelungen der dem Medizinproduktegesetz (MPG) nachgeordneten Medizinproduktebetreiberverordnung (MPBetreibV) und der dort verankerten Richtlinie der Bundesärztekammer zur Qualitätssicherung laboratoriumsmedizinischer Untersuchungen (RiliBÄK). Weiterhin spielt auch die Akkreditierung medizinischer Laboratorien eine Rolle, die in Deutschland zwar freiwillig, aber im MPG im Zusammenhang mit der Konformitätsbewertung von IVD und anderen Medizinprodukten dennoch gesetzlich geregelt ist. Das MPG wird mit seinen für IVD relevanten Prinzipien und nachgeordneten Verordnungen in Abschnitt 4 dieses Kapitels dargelegt.

22.2

Europarechtliche Rahmenbedingungen für Medizinprodukte

22.2.1 »Neue Konzeption« und »Globales Konzept« der

Rechtsangleichung im EU-Binnenmarkt Zu den 4 sog. fundamentalen Freiheiten des Europäischen Binnenmarkts gehören gemäß den Bestimmungen des EG-Vertrags der freie Verkehr von Waren, Personen, Dienstleistungen und Kapital. Zum Abbau von Handelshemmnissen und damit zur Realisierung des Binnenmarkts trifft die Europäische Gemeinschaft Maßnahmen zur Angleichung von Rechts- und Verwaltungsvorschriften der Mitgliedsstaaten. Diese Maßnahmen betreffen vom Europäischen Rat (und ggf. vom Europäischen Parlament) erlassene Richtlinien, welche von den Mitgliedsstaaten der EU in nationales Recht umzusetzen sind [1]. Europäische Richtlinien können sich zum einen durch detail-

215 22.2 · Europarechtliche Rahmenbedingungen

22

lierte Sachverhaltsregelungen und damit einhergehende Vereinheitlichungsstrategien auszeichnen. Solche Richtlinien weisen eine hohe Regelungsdichte auf und beruhen auf einer in der Geschichte der europäischen Rechtssetzung historisch älteren Konzeption. Von dieser Konzeption der Rechtsangleichung betroffene Produkte sind beispielsweise Arzneimittel, die derzeit nach der Richtlinie 2001/83/EG zur Schaffung eines Gemeinschaftskodexes für Humanarzneimittel reguliert werden [2]. Wesentliches Merkmal ist die in der Regel unter staatlicher Autorität stehende Prüfung und Zulassung der betroffenen Produkte vor deren Markteinführung, um möglichst weitgehend die Qualität, Sicherheit und Wirksamkeit der Produkte sicherzustellen. Zum anderen existieren Harmonisierungsrichtlinien nach der »Neuen Konzeption« der Rechtsangleichung, einer regulatorischen Strategie, die auf einem Ratsbeschluss aus dem Jahre 1985 [3] beruht und folgende Prinzipien aufweist: ▬ Die Rechtsangleichung beschränkt sich auf die Formulierung von grundlegenden Anforderungen, die Produkte unter Berücksichtigung von gesundheits- und umweltschutzrechtlichen Aspekten zur Verkehrsfähigkeit auf dem europäischen Markt erfüllen müssen. ▬ Technische Produktspezifikationen sowie detaillierte Prozessvorgaben finden sich unter Bezug auf die grundlegenden Anforderungen der Richtlinien in harmonisierten Normen, die nicht vom europäischen Gesetzgeber, sondern von europäischen bzw. internationalen Normungsgremien erarbeitet werden (s. unten, 22.3.3). Zwar ist die Anwendung der Normen nicht gesetzlich verpflichtend, jedoch wird die Einhaltung der grundlegenden Anforderungen vermutet, wenn die harmonisierten Normen befolgt werden. Man spricht von der sog. Konformitätsvermutung. ▬ Die europaweite Verkehrsfähigkeit von Produkten wird durch gegenseitige Anerkennung von Konformitätsbewertungen erreicht, die in der Regel in alleiniger Verantwortung der Produkthersteller durchgeführt werden. In Fällen, in denen bei Produkt- und Herstellungsmängeln schwerwiegende Risiken für die Gesundheit und die Sicherheit entstehen könnten, müssen zusätzlich unabhängige Prüfstellen, sog. Konformitätsbewertungsstellen, in die Konformitätsbewertung einbezogen werden. Konformitätsbewertungsverfahren resultieren in Konformitätserklärungen, die von allen EU-Mitgliedsstaaten anerkannt werden. Die vom Hersteller auf jedem Produkt angebrachte CE-Kennzeichnung verdeutlicht schließlich die Übereinstimmung oder Konformität mit europäischen

216

Kapitel 22 · EU-Gesetzgebung, nationale Gesetze und Verordnungen

gesetzlichen Anforderungen und ist Voraussetzung für die Verkehrsfähigkeit (CE: »conformité européenne«).

22 Die Neue Konzeption wurde durch das sog. Globale Konzept für die Konformitätsbewertung ergänzt [4–6], welches vorsieht, dass Hersteller die Wahl zwischen verschiedenen Konformitätsbewertungsverfahren haben, die sich wiederum jeweils aus verschiedenen Modulen für die Design- und Fertigungsphase der Produkte zusammensetzen. Die für die jeweiligen Produkte relevanten Harmonisierungsrichtlinien enthalten die Information, welche Module und damit Verfahren für die Konformitätsbewertung der Produkte grundsätzlich anwendbar sind. Ferner sieht das Globale Konzept nicht nur für die infrage stehenden Produkte Konformitätsbewertungen vor, sondern auch für die ggf. beteiligten Konformitätsbewertungsstellen, zu denen Zertifizierungsstellen und ggf. beteiligte Unterauftragnehmer, z.B. Prüflaboratorien, zählen. Da diese Stellen an der Bewertung der Produkte, v. a. in Hinblick auf Qualitäts- und Sicherheitsanforderungen, beteiligt sind, wird von ihnen ein hohes Maß an Qualität und Kompetenz gefordert. Die Kompetenzkriterien für die Konformitätsbewertungsstellen sind in den Harmonisierungsrichtlinien dokumentiert. Die Übereinstimmung mit diesen Kriterien wird in der Regel durch europaweit gültige Akkreditierungen, die von nationalen Akkreditierungsstellen ausgesprochen werden, nachgewiesen. Die staatlich akkreditierten Zertifizierungsstellen werden von den Mitgliedsstaaten an die Europäische Kommission gemeldet oder »benannt«; aus diesem Grund spricht man dann von »benannten Stellen« [5, 7].

22.2.2 Harmonisierung im Bereich »Medizinprodukte«

und Bedeutung für das POCT Zu den über 20 verschiedenen Produktgruppen, die durch Harmonisierungsrichtlinien der Neuen Konzeption geregelt werden, gehören auch Medizinprodukte. Sie zählen zu den sensibelsten nach diesem Konzept geregelten Produkten, was die Anforderungen an Qualität, Sicherheit und Wirksamkeit bzw. Leistung in Hinblick auf den Gesundheitsschutz betrifft. Das Basisregelwerk für Medizinprodukte bilden 3 europäische Richtlinien: ▬ Richtlinie 90/385/EWG umfasst Regelungen für aktive implantierbare medizinische Geräte [8].

217 22.2 · Europarechtliche Rahmenbedingungen

22

▬ Richtlinie 93/42/EWG regelt die vielfältige Produktpalette der Medizinprodukte [9], zu denen solch unterschiedliche Produkte wie z. B. Mullbinden, Kondome, Kontaktlinsen etc. zählen. ▬ Richtlinie 98/79/EG regelt schließlich die IVD [10]. Die Richtlinien wurden im Lauf der letzten Jahre mehrmals ergänzt und geändert, zuletzt im Jahr 2007 (⊡ Abb. 22.1) [11]. In Deutschland wie auch in anderen europäischen Ländern hatte die europäische Harmonisierung der Gesetzgebung im Medizinproduktebereich weitreichende Auswirkungen. So wurden beispielsweise Anforderungen an IVD in Deutschland ehemals sehr heterogen in verschiedenen Regelwerken wie Arzneimittelgesetz, Eichgesetz, Gerätesicherheitsgesetz und Medizin-

90/385/EWG

93/42/EWG

98/79/EG

2001/104/EG

2003/12/EG

2003/32/EG

2005/50/EG

2007/47/EG

⊡ Abb. 22.1. Das europäische Medizinprodukterecht basiert auf den 3 fundamentalen Richtlinien 90/385/EWG, 93/42/EWG und 98/79/EG. Diese wurden in den letzten Jahren durch die Richtlinien 2001/104/EG über stabile Derivate aus Blut und Blutplasma, 2003/12/EG über die Re-Klassifizierung von Brustimplantaten, 2003/32/EG über Medizinprodukte, die unter Verwendung von Gewebe tierischen Ursprungs hergestellt werden, 2005/50/EG zur Neuklassifizierung von Gelenkersatz für Hüfte, Knie und Schulter und 2007/47/EG zur Änderung der Richtlinien 90/385/EWG und 93/42/EWG ergänzt.

218

22

Kapitel 22 · EU-Gesetzgebung, nationale Gesetze und Verordnungen

geräteverordnung formuliert. Die nationale Umsetzung der europäischen Richtlinien führte hingegen zur Vereinheitlichung durch das MPG, das Regelungen für sämtliche Produktgruppen im Medizinproduktebereich enthält [12]. In einzelnen EU-Mitgliedsstaaten existierten bisweilen überhaupt keine Regelungen, sodass die Rechtsharmonisierung in diesem Bereich einen europaweit einheitlichen Standard für alle Produkthersteller einerseits und Patienten- und Nutzergruppen andererseits verwirklichte. IVD werden gemäß Richtlinie 98/79/EG (IVD-Richtlinie), Art. 1, als Medizinprodukte definiert, die »als Reagenz, Reagenzprodukt, Kalibriermaterial, Kontrollmaterial, Kit, Instrument, Apparat, Gerät oder System – einzeln oder in Verbindung miteinander – nach der vom Hersteller festgelegten Zweckbestimmung zur In-vitro-Untersuchung von aus dem menschlichen Körper stammenden Proben, einschließlich Blut- und Gewebespenden, verwendet werden und ausschließlich oder hauptsächlich dazu dienen, Informationen über physiologische oder pathologische Zustände oder über angeborene Anomalien oder zur Prüfung auf Unbedenklichkeit und Verträglichkeit bei den potentiellen Empfängern oder zur Überwachung therapeutischer Maßnahmen zu liefern«. Gemäß dieser Definition werden alle im Bereich des POCT eingesetzten Systeme daher rechtlich als IVD kategorisiert. Für diese Einordnung ist es im Sinne der IVD-Richtlinie grundsätzlich unerheblich, ob die für die Diagnostik eingesetzen Produkte in medizinischen Laboratorien durch labortechnisch ausgebildetes Personal (Labordiagnostika), auf Station (POCT-Diagnostika) oder zur Eigenbestimmung (Heimdiagnostika, »home use«) angewendet werden. Für die CE-Kennzeichnung und die amit verbundene Verkehrsfähigkeit von POCT-Diagnostika müssen daher die in der IVD-Richtlinie dargelegten Anforderungen an Qualität, Sicherheit und Leistung der Produkte erfüllt werden.

22.3

Anforderungen der europäischen Richtlinie über In-vitro-Diagnostika (IVD-Richtlinie)

22.3.1 Produktkategorien und

Konformitätsbewertungsverfahren Ebenso wie die aktiven implantierbaren medizinischen Geräte (Inverkehrbringen nach Richtlinie 90/385/EWG), aber im Gegensatz zu den übrigen

219 22.3 · Anforderungen der europäischen Richtlinie

22

Medizinprodukten (Inverkehrbringen nach Richtlinie 93/42/EWG) werden IVD keinen Klassen zugeordnet. Die IVD-Richtlinie unterscheidet bei IVD 4 Produktkategorien und unterwirft sie in Abhängigkeit von ihrem Gefährdungspotenzial unterschiedlichen Konformitätsbewertungsverfahren. Folgende Produktkategorien werden unterschieden: ▬ Produkte nach Anhang II, Liste A der Richtlinie 98/79EG; ▬ Produkte nach Anhang II, Liste B der Richtlinie 98/79EG; ▬ Produkte zur Eigenanwendung (mit Ausnahme der Produkte zur Blutzuckermessung in Eigenanwendung); ▬ Sonstige IVD. Produkte nach Anhang II, Liste A, betreffen sog. Hochrisikoprodukte, bei deren Fehlfunktion schwerwiegende Folgen für die Gesundheit der Anwender oder Patienten bzw. der Bevölkerung entstehen können. Produkte nach Anhang II, Liste B, werden als sog. Risikoprodukte bezeichnet, die im Vergleich zu den Produkten nach Liste A ein weniger stark erhöhtes Risikopotenzial aufweisen. Als dritte Produktkategorie werden Produkte zur Eigenanwendung, sog. Heimprodukte, unterschieden. Dies sind Produkte, die nicht von geschultem Laborpersonal, sondern von Laien angewendet werden, um bestimmte diagnostische Marker zu bestimmen. Ausgenommen von dieser Kategorie sind jedoch Produkte zu Eigenanwendung, die in Anhang II, Liste B, der IVD-Richtlinie aufgeführt werden, nämlich Produkte zur Blutzuckerbestimmung. Alle übrigen Diagnostika werden als Produkte mit niedrigstem Gefährdungspotenzial eingestuft. Nach dem »Listenprinzip« der IVD-Richtlinie werden demnach alle Produkte, die weder im Anhang II der Richtlinie aufgeführt werden noch Produkte zur Eigenanwendung sind, automatisch als »sonstige IVD« ohne weitere Kategorisierungsverpflichtung seitens des Herstellers angesehen. Daraus resultiert, dass POCT-Diagnostika nach den Bestimmungen der IVD-Richtlinie grundsätzlich keiner gesonderten Produktkategorie zugeordnet werden. Vielmehr entscheidet die Zweckbestimmung des POCT-Systems in Hinblick auf die zu bestimmende diagnostische Messgröße über die Zuordnung zur jeweiligen Produktkategorie. Einige der in Anhang II der IVD-Richtlinie aufgeführten Produkte werden auch im POCT-Bereich eingesetzt, so z. B. die seit Jahren auf dem Markt befindlichen Bedside-Blutgruppenbestätigungstests oder die neueren HIV-Schnelltests (»waived tests«). Der größte Teil der am POC eingesetzten Diagnostika fällt jedoch unter die Kategorie der »sonstigen IVD«.

220

22

Kapitel 22 · EU-Gesetzgebung, nationale Gesetze und Verordnungen

Hochrisiko- und Risikoprodukte gemäß Anhang II der Richtlinie 98/79/EG (IVD-Richtlinie) – Reagenzien und Reagenzprodukte einschließlich der entsprechenden Kalibrier- und Kontrollmaterialien ▬ Liste A: – Bestimmung folgender Blutgruppen: AB0-System, Rhesus (C, c, D, E, e), Kell-System – Nachweis, zur Bestätigung und zur quantitativen Bestimmung von Markern von HlV-lnfektionen (HIV 1 und 2), HTLV-I- und -II-Infektionen (HTLV: humanes T-Zell-Leukämievirus) sowie der Hepatitiden B, C und D ▬ Liste B: – Bestimmung der Duffy- und Kidd-Blutgruppen-Systeme – Bestimmung irregulärer Anti-Erythrozyten-Antikörper – Nachweis/zur quantitativen Bestimmung von Röteln und Toxoplasmose – Nachweis von Phenylketonurie – Nachweis von Zytomegalovirus und Chlamydien – Bestimmung von HLA-Gewebetypen: DR, A, B – Nachweis des prostataspezifischen Antigens – Software zur Schätzung des Risikos einer Trisomie 21 – Produkte zur Blutzuckerbestimmung in Eigenanwendung

Die regulatorischen Charakteristika für die 4 Produktkategorien betreffen die durch die Richtlinie vorgegebene Auswahl möglicher Konformitätsbewertungsverfahren, aus denen wiederum unterschiedliche Anforderungen an die Auslegung, die Herstellung und die Überprüfung der hergestellten Produkte resultieren. Auch ergeben sich Unterschiede in der Notwendigkeit der Involvierung einer benannten Stelle. So muss diese ausschließlich bei Produkten des Anhangs II und Produkten zur Eigenanwendung in die Konformitätsbewertung einbezogen werden, nicht aber im Fall der »sonstigen IVD«. Entsprechend dem Sicherheitskonzept der IVD-Richtlinie ergeben sich für den Hersteller auch Unterschiede im Zertifizierungsumfang bei Einschaltung einer benannten Stelle. Für Hochrisikoprodukte ist die Bewertung eines die Entwurfs- und Herstellungsphase umfassenden Qualitätssicherungssystems (oder gleichwertiger Alternativen) zuzüglich einer Auslegungsprüfung und einer Überprüfung der hergestellten Produkte (»Chargenfreigabe«)

221 22.3 · Anforderungen der europäischen Richtlinie

22

durch eine benannte Stelle obligatorisch. Die Herstellung von Risikoprodukten bedarf der Zertifizierung eines umfassenden Qualitätssicherungssystems (oder gleichwertiger Alternativen), jedoch ohne Auslegungsprüfung und Überprüfung der hergestellten Produkte durch eine benannte Stelle. Bei Produkten zur Eigenanwendung ist schließlich lediglich die Prüfung der Produktauslegung durch eine benannte Stelle obligatorisch. Im Vergleich zu sonstigen IVD werden an Produkte zur Eigenanwendung demnach erhöhte Sicherheitsanforderungen gestellt, die daraus resultieren, dass in diesen Fällen Laien diagnostische Untersuchungen außerhalb eines medizinischen Laboratoriums durchführen. Ein vergleichbarer Sicherheitsanspruch wird an POCT-Diagnostika, die routinemäßig ebenfalls nicht von labortechnisch ausgebildetem Personal angewendet werden, in der IVDRichtlinie bisher nicht gestellt.

22.3.2 Grundlegende Anforderungen

Unabhängig von der Wahl des Konformitätsbewertungsverfahrens ist für die Verkehrsfähigkeit aller IVD einschließlich POCT-Diagnostika die Erfüllung der grundlegenden Anforderungen gemäß Anhang I der IVD-Richtlinie obligatorisch. Zu den grundlegenden Anforderungen gehört u. a., dass Auslegung und Herstellung von IVD nach Grundsätzen der integrierten Sicherheit unter Berücksichtigung des allgemein anerkannten Standes der Technik erfolgen müssen. Entsprechend der Zweckbestimmung des Herstellers müssen die Leistungsparameter des betreffenden Produkts, insbesondere in Hinblick auf die vom Hersteller angegebene Sensitivität, Spezifität, Richtigkeit, Wiederholbarkeit und Reproduzierbarkeit einschließlich der Beherrschung von Interferenzen und Nachweisgrenzen, erreicht werden und dem Stand der Technik entsprechen. Weitere Anforderungen betreffen chemische und physikalische Eigenschaften der IVD sowie Anforderungen zur Minimierung des Infektions- und Kontaminationsrisikos, zur Sicherheit der Konstruktion, zur Genauigkeit von Geräten mit Messfunktion, zum Schutz vor Strahlung, zur Sicherheit von Produkten mit Energiequelle, zur Etikettierung und Verpackung sowie zur Gebrauchsanleitung des Produkts. Die Übereinstimmung mit den grundlegenden Anforderungen wird nicht nur durch die letztlich resultierende Konformitätserklärung des Herstellers dokumentiert, sondern auch durch eine umfassende technische Dokumen-

222

22

Kapitel 22 · EU-Gesetzgebung, nationale Gesetze und Verordnungen

tation des Produkts, die ebenfalls für alle IVD obligatorisch ist. Zu den Bestandteilen der technischen Dokumentation gehören gemäß Anhang III der IVD-Richtlinie u. a. Ergebnisse der Gefahren- oder Risikoanalyse zum Produkt sowie Angaben zu den durchgeführten Leistungsbewertungsstudien (Evaluierungen zur diagnostischen Erprobung). Zwar ist nach Anhang III die Durchführung eines formalen Zertifizierungsverfahrens nicht notwendig, aber jeder IVD-Hersteller ist trotzdem verpflichtet, ein Qualitätssicherungssystem einzurichten und im Zusammenhang mit der technischen Dokumentation nachzuweisen. Für POCT-Diagnostika gelten demnach dieselben grundlegenden Anforderungen wie für alle IVD. Aus den Besonderheiten der Zweckbestimmung und Anwendung dieser Produkte (durch Nichtlaborpersonal am Krankenbett) resultieren jedoch v. a. im Bereich des Risikomanagements und der Leistungsbewertungsprüfungen spezielle Anforderungen an die Konformitätsbewertung.

22.3.3 Harmonisierte Normen und Gemeinsame Technische

Spezifikationen Entsprechend den Prinzipien der Neuen Konzeption dienen auch im Fall von IVD Normen zur technischen Spezifizierung der in der IVD-Richtlinie dargelegten Anforderungen. Diese Normen werden im Auftrag der Europäischen Kommission von den europäischen Normungsorganisationen CEN (Comité Européen de Normalisation) und CENELEC (Comité Européen de Normalisation Electrotechnique) erarbeitet und anschließend von allen Mitgliedsstaaten anerkannt. Man spricht deshalb von mandatierten harmonisierten Normen. Auf der Grundlage der Wiener Vereinbarung von 1991 erfolgt darüber hinaus die parallele Annahme der Arbeitsergebnisse der europäischen Normungsorganisationen und der internationalen Normungsorganisation ISO [13]. In regelmäßigen Abständen veröffentlicht die Kommission Mitteilungen über Titel und Bezugsdaten der harmonisierten Normen. Bisher wurden mehr als 25 Normen im Rahmen der Durchführung der IVD-Richtlinie veröffentlicht [14]. Als Beispiele von besonderer Bedeutung seien die Normen EN ISO 13485 [15], EN 13612 [16], EN ISO 14971 [17] und EN 14136 [18] genannt. EN ISO 13485 dokumentiert Anforderungen an von Produktherstellern einzurichtende Qualitätsmanagementsystems. EN 13612 beschreibt Kriterien

223 22.4 · Medizinproduktegesetz (MPG)

22

zur Durchführung von Leistungsbewertungsprüfungen, und EN ISO 14971 enthält Anforderungen an das Risikomanagement bei der Produktherstellung. EN 14136 adressiert nicht primär Produkthersteller, sondern Ringversuchsanbieter. Die Norm beschreibt Anforderungen an das Design, die Durchführung und die Auswertung von Ringversuchen in der In-vitro-Diagnostik und berücksichtigt daher die Bedeutung von Ringversuchen im IVD-Vigilanzsystem. Eine große Zahl der harmonisierten Normen ist auch auf POCT-Diagnostika anwendbar, obgleich bisher keine dieser Normen auf die speziellen Aspekte dieser Produkte ausgerichtet ist. Im Gegensatz dazu existieren mehrere Normen, die Anforderungen an Produkte zur Eigenanwendung enthalten, wie beispielsweise EN ISO 15197, die Anforderungen an Blutzuckermesssysteme zur Eigenanwendung beschreibt [19]. Zukünftig ist aufgrund der Bedeutung von POCT damit zu rechnen, dass Normungsvorhaben auf diesem Gebiet an Bedeutung gewinnen. Einen Sonderfall technischer Spezifizierung stellen die sog. Gemeinsamen Technischen Spezifikationen (GTS) dar, die von einer EU-Expertengruppe erarbeitet wurden, um Qualitätskriterien und den Mindestumfang der Leistungserprobung für Produkte des Anhangs II, Liste A, der IVDRichtlinie festzulegen [20]. Ähnlich wie im Fall der Normen erzeugt auch die Anwendung der GTS die Konformitätsvermutung, allerdings werden die GTS in ihrer Verbindlichkeit den Normen übergeordnet. Ebenso wie konventionelle IVD, müssen auch POCT-Diagnostika zur Bestimmung von diagnostischen Markern der Liste A die GTS erfüllen. Wenngleich auf europäischer oder internationaler Ebene bisher keine speziellen Produktnormen für POCT-Diagnostika erarbeitet wurden, existiert doch bereits eine internationale Standardisierung für die Anwendung dieser Produkte, die mit der EN ISO 22870 »Patientennahe Untersuchungen (point-of-care testing, POCT) – Anforderungen an Qualität und Kompetenz« realisiert wurde [21] ( Kap. 24).

22.4

Medizinproduktegesetz (MPG) und nachgeordnete Verordnungen

Das Medizinproduktegesetz (MPG) von 1994 transformiert europäisches Gemeinschaftsrecht im Medizinproduktebereich in deutsches Recht [12], und zwar durch größtenteils direkte Bezugnahme auf die einschlägigen

224

22

Kapitel 22 · EU-Gesetzgebung, nationale Gesetze und Verordnungen

Bestimmungen und Anhänge der jeweiligen europäischen Richtlinien. Mit dem 2. Medizinprodukteänderungsgesetz vom Dezember 2001 sind auch IVD vom Harmonisierungsrecht betroffen. Seit dem 07.12.2003 bzw. seit dem 07.12.2005 ist daher das erstmalige Inverkehrbringen bzw. die erstmalige Inbetriebnahme von IVD nur noch nach Durchführung entsprechender Konformitätsbewertungsverfahren und mit rechtmäßig angebrachter CEKennzeichnung möglich. Neben den Bestimmungen zur Verkehrsfähigkeit von Medizinprodukten enthält das MPG weitere Anforderungen, die u. a. die Aufgaben der zuständigen Behörden, das Betreiben und Anwenden der Produkte sowie die Medizinproduktevigilanz (Beobachtungs- und Meldesystem) betreffen. Zuständige Behörden für Akkreditierung und Benennung im Medizinproduktebereich sind die Zentralstelle der Länder für Gesundheitsschutz bei Arzneimitteln und Medizinprodukten (ZLG; nichtaktive Medizinprodukte) und die Zentralstelle der Länder für Sicherheitstechnik (ZLS; aktive Medizinprodukte). Neben den für die Überwachung zuständigen Behörden der einzelnen Länder haben das Bundesinstitut für Arzneimittel und Medizinprodukte (BfArM) und das Paul-Ehrlich-Institut (PEI) Aufgaben in der Risikobewertung von Medizinprodukten. Dabei befinden sich sämtliche IVD nach Anhang II, Liste A, der IVD-Richtlinie sowie ein großer Teil der Produkte nach Anhang II, Liste B, in der Zuständigkeit des PEI, während sonstige IVD und ein kleinerer Teil der Produkte der Liste B sowie alle weiteren Medizinprodukte in die Zuständigkeit des BfArM fallen [12, 22]. Das MPG enthält eine Reihe von Verordnungsermächtigungen, die in nationalen Verordnungen resultieren. So ermächtigen § 14 und § 37 (5) MPG beispielsweise das Bundesministerium für Gesundheit, »durch Rechtsverordnung … Anforderungen an das Qualitätssicherungssystem beim Betreiben und Anwenden von In-vitro-Diagnostika festzulegen …«. Auch diese Anforderungen resultieren letztlich aus dem Sicherheitskonzept der IVDRichtlinie, welches u. a. auf der Erwägung beruht, dass »die große Mehrheit der Produkte keine unmittelbaren Risiken für Patienten darstellen und von geschultem Personal angewendet werden«. Zwar wird demnach nur für eine relativ geringe Anzahl von Produkten, die vorwiegend die Bereiche »Transfusionsmedizin« und »Infektiologie« (Anhang II, Listen A und B, der IVDRichtlinie) sowie Produkte zur Eigenanwendung betreffen, die Beteiligung von benannten Stellen im Rahmen der Konformitätsbewertung der IVD gefordert, aber gleichzeitig ist die Qualitätssicherung beim Betreiben und Anwenden der Produkte impliziter Bestandteil der europäischen Regelung.

225 22.5 · Besonderheiten des POCT in Österreich

22

Die Anforderungen an die Qualitätssicherung finden sich derzeit in der MPBetreibV [23], die unter Bezug auf die RiliBÄK 2001 Maßnahmen zur internen und externen Qualitätskontrolle in der In-vitro-Diagnostik – einschließlich POCT – verpflichtend macht [24]. Im Zuge einer Novellierung der MPBetreibV wird erwartet, dass zukünftig noch weitergehende Qualitätssicherungsmaßnahmen, u. a. die Implementierung eines umfassenden Qualitätsmanagementsystems für das Betreiben und Anwenden von IVD, obligatorisch werden. Die Maßnahmen zur Einrichtung eines Qualitätsmanagementsystems betreffen in der RiliBÄK 2008 auch den Bereich des POCT [25].

22.5

Besonderheiten des POCT in Österreich

Dieser Abschnitt widmet sich in erster Linie der Situation des POCT im Krankenhausbereich. Die großen österreichischen Versorgungseinrichtungen verfügen fast durchgehend über zentralisierte, gut ausgestattete labordiagnostische Einheiten. Hier kommt POCT v. a. im Rahmen der stationären Blutglukosebestimmungen bzw. bei Blutgas- und Elektrolytbestimmungen im Intensiv-/Operationsbereich zum Einsatz. Im ambulanten Bereich ist der Einsatz von POCT-Geräten als deutlich geringer einzuschätzen als im übrigen deutschsprachigen Raum. So ist die POCT-Bestimmung kardiologischer Parameter in den letzten Jahren eher zurückgegangen, da diese Parameter deutlich günstiger auf Großgeräten verfügbar sind. Die EDV-Anbindung der POCT-Geräte ist derzeit an vielen Stellen unbefriedigend. Während Blutgasanalysatoren wenigstens teilweise vernetzt sind, ist dies für andere Systeme meist nicht der Fall. Dadurch ist auch ein Hauptproblem, nämlich die Administration und Dokumentation in den Krankenakten, nicht gelöst; ebenso ist die Überwachung der Geräte durch das Zentrallabor schwierig. In Bezug auf Qualitätskontrollen bzw. Rundversuche ist die Situation in Österreich sehr uneinheitlich und weitgehend von der Art des POCT-Geräts abhängig. Für POCT-Blutglukose- und POCT-Gerinnungsbestimmungen werden von der Österreichischen Gesellschaft für Qualitätssicherung und Standardisierung medizinisch-diagnostischer Untersuchungen (ÖQUASTA) spezielle Rundversuche angeboten. Der Rundversuch »POCT-Gerinnung« findet seit 1997 statt; derzeit sind etwa 740 Teilnehmer gemeldet. POCT-Blutglukosegeräte werden seit 1981 im Rahmen der Rundversuche »Klinische Chemie«

226

22

Kapitel 22 · EU-Gesetzgebung, nationale Gesetze und Verordnungen

betreut. Im Jahre 2006 wurde ein eigener POCT-Rundversuch eingerichtet, und seit 2007 kommt vollblutähnliches Material zum Einsatz. Die Beteiligung der Krankenhäuser bei diesen Rundversuchen ist mit 10% erwartungsgemäß gering, da die entsprechenden Initiativen üblicherweise erst erfolgen, wenn die Organisation bzw. Kontrolle solcher Geräte durch das Laborinstitut erfolgt. Bei Blutgasgeräten ist die Teilnahme größer. Im Fall der Gerinnungsgeräte kann davon ausgegangen werden, dass diese meist in Ordinationen und nur selten in Krankenhäusern zum Einsatz kommen. Darüber hinaus führen einige Häuser seit Jahren hausinterne Qualitätsrundversuche durch; andere beginnen unter dem Druck der Trägerorganisationen erst jetzt damit. Bezüglich der gesetzlichen Rahmenbedingungen in Österreich kann gesagt werden, dass sich viele Bereiche/Aspekte noch in einem rechtsfreien Rahmen bewegen. Die ISO 22870:2006 »Point of Care« hat zwar einen strikten Empfehlungscharakter, kann aber in der Realität nur dann auch in Bezug auf die Verantwortlichkeit des Labors im Krankenhausbereich umgesetzt werden, wenn die entsprechenden Online-Anbindungen gegeben sind. Es ist zu fordern, dass bei den in großen Häusern mit eigenem Zentrallabor durchgeführten POCT-Untersuchungen soweit wie möglich eine Online-Einbindung erfolgen sollte, da damit gewährleistet ist, dass die eingesetzten Analysesysteme auch für den entsprechenden Einsatz zugelassen sind und die notwendigen Qualitätsmaßnahmen zentral überwacht werden. Nur in diesem Fall kann auch die Verantwortung für das POCT, wie es in der ISO 22870:2006 gefordert wird, vom Laborbereich übernommen werden.

22.6

Besonderheiten des POCT in der Schweiz

Die medizinischen Laboratorien in der Schweiz sind gemäß Krankenversicherungsgesetz in die Typen A, B und C unterteilt. Es gibt etwa 7500 Laboratorien vom Typ A, die typischerweise Praxislaboratorien des niedergelassenen Arztes sind und in denen 54 Parameter bestimmt werden dürfen. Die Qualitätsanforderungen für Laboranalytik sind im Krankenversicherungsgesetz definiert und werden mittels einer Checkliste der Kriterien zum Betreiben eines medizinisch-analytischen Labors (KBMAL) konkretisiert, die von der Schweizerischen Kommission für Qualitätssicherung im medizinischen Labor (QUALAB) erarbeitet wurde. Für das Praxislabor wurden spezielle Regelungen getroffen, ohne die Forderung nach der gleichen Qualität der Ana-

227 22.6 · Besonderheiten des POCT in der Schweiz

22

lyse unabhängig vom Labortyp aufzugeben. Gefordert sind eine interne und eine externe Qualitätskontrolle mit 4 Ringversuchen pro Jahr. Die Analysen werden in der Regel von geschultem Fachpersonal durchgeführt. Die etwa 400 Spitallaboratorien vom Typ B haben ein Leistungsspektrum von etwa 100 Parametern. Ihre zentrale Analytik – meist mit mittelgroßen Automatensystemen – ist auf die ambulanten und stationären Patienten des Spitals beschränkt. POCT findet sich in der Regel nur in Form von Glukosemessgeräten auf den Stationen und in Ambulatorien sowie in Form einiger Blutgasgeräte in Operationssälen und auf Intensivstationen. Eine Vernetzung dieser Geräte ist selten anzutreffen. Die Qualitätsanforderungen entsprechen grundsätzlich denen für die Typ-A-Laboratorien, ergänzt um 2 Inspektionen pro Jahr. POCT wird durch Pflegepersonal und Ärzte durchgeführt, die Geräte meist durch den Technischen Dienst gewartet. Der Laborleitung wird eine begleitende Überwachung, insbesondere der Qualitätskontrolle, zugestanden. Konzepte für eine geregelte Kooperation aller am POCT Beteiligten existieren hier leider bisher kaum. Laboratorien vom Typ C, die ein großes Spektrum abdecken und auch externe Aufträge annehmen dürfen, befinden sich in den etwa 20 Kompetenzzentren. Diese Laboratorien sind meist nach ISO 17025 und/oder ISO 15189 akkreditiert, womit auch Qualitätsanforderungen an das POCT festgelegt sind. Selbst in diesen großen Häusern mit 300–1000 Betten und entsprechend großen Ambulatorien beschränkt sich die POCT-Diagnostik jedoch auf Blutglukose- und Blutgasanalysen sowie in speziellen Fällen auf Kreatininund Elektrolytbestimmungen in der Nephrologie und auf Dialysestationen oder die kapilläre Bilirubinbestimmung in der Neonatologie. Vielfach sind diese Häuser mit pneumatischen Rohrpostanlagen ausgestattet, die die »turn around time« (TAT) auch ohne POCT verkürzen. POCT wird auch hier vom Pflegepersonal und von den Dienstärzten unter Verantwortung der zuständigen Fachärzte durchgeführt. Langsam setzen sich Konzepte durch, mittels welcher die verschiedenen Kompetenzen von Klinikern, Pflege, Technischem Dienst und Labor geregelt werden. Die qualitätssichernden Maßnahmen sind zwar vielleicht nicht so stringent und detailliert wie in anderen Nationen (z. B. in Deutschland), dafür ist die Akzeptanz bei den Leistungserbringern hoch, und die Beteiligung sowie die Einhaltung der Regeln betragen nahezu 100 %. Lücken bestehen noch in der Qualitätsüberwachung des POCT in den Spitälern, besonders in den großen Häusern. Diese arbeiten gegenwärtig daran, ihre Konzepte zu überarbeiten und die Qualitätssicherung zu optimieren.

23 Qualitätssicherung und Richtlinie der Bundesärztekammer zur Qualitätssicherung laboratoriumsmedizinischer Untersuchungen (RiliBÄK) H. Schlebusch

23.1

Einführung des Qualitätsmanagementsystems (QMS; Teil A) – 230

23.2

Durchführung der Qualitätssicherung (Teil B) – 231

23.3

Spezielle Regelungen für POCT mit »Unit-use«Reagenzien – 234

23.4

Umsetzung und Zeitplan – 236

Die Qualitätssicherung des POCT folgt dem Grundsatz, dass Laborbefunde am POC und im Zentrallabor mit der gleichen Zuverlässigkeit erhoben werden sollen. Dies bedeutet, dass die bewährten Qualitätsstandards der konventionellen Labordiagnostik auch für das POCT gelten. Trotzdem wurde in der RiliBÄK aus dem Jahre 2001 [24, 25] ein unterschiedliches Vorgehen für die Qualitätskontrolle am POC und im Zentrallabor festgelegt (s. dazu die RiliBÄK-Abschnitte 3.3.2 und 3.3.3): ▬ Interne Qualitätskontrolle: einmal pro Tag Kontrolle durch einen elektronischen oder physikalischen Standard und einmal pro Woche Messung einer Kontrollprobe. Die Bewertung des Ergebnisses erfolgt nach eigenen Bewertungsgrenzen (Anlage 1d, »Messgrößen im Vollblut«, Spalte 7). ▬ Externe Qualitätskontrolle: 4-mal pro Jahr Teilnahme an einem Ringversuch. Die Verpflichtung zur Teilnahme entfällt jedoch, wenn die interne Qualitätskontrolle in der Verantwortung des Zentrallabors liegt.

230

23

Kapitel 23 · Qualitätssicherung und Richtlinie der Bundesärztekammer

Diese Regelungen erschienen in der Folgezeit zumindest teilweise als unbefriedigend. Daher enthält die neue RiliBÄK 2008 [26] für das POCT 2 wichtige Neuerungen: Es wird die Einrichtung eines Qualitätsmanagementsystems gefordert, das das statistische Kontrollprobensystem ergänzt, und es gibt – mit einer Ausnahme – für das POCT keine Sonderregelungen mehr. Die Richtlinie ist in 2 Teile gegliedert: ▬ Teil A: grundlegende Anforderungen an die Qualitätssicherung laboratoriumsmedizinischer Untersuchungen; ▬ Teil B1: Spezielle Anforderungen für quantitative laboratoriumsmedizinische Untersuchungen. Die Teile B2 bis Bn für weitere laboratoriumsmedizinische Untersuchungen sind in Vorbereitung. Teil A der Richtlinie gilt für alle Bereiche der laboratoriumsmedizinischen Diagnostik, d. h. für die klassischen Zentrallaboratorien im Krankenhaus, für Laborgemeinschaften, für Arztpraxen mit kleinem Labor und auch für die POCT-Diagnostik. Damit wird erstmals die Implementierung eines umfassenden Qualitätsmanagementsystems obligatorisch. Wesentliche Inhalte wurden dazu aus der Norm DIN EN ISO 15189 übernommen [27, 28].

23.1

Einführung des Qualitätsmanagementsystems (QMS; Teil A)

Die Abschnitte 4–7 des Teils A regeln detailliert alle Maßnahmen, die bei der Einführung des QMS zu beachten sind. Dabei sind eine Reihe von Vorschriften nur für Zentrallaboratorien oder Laborgemeinschaften wichtig, während für die POCT-Diagnostik im Einzelnen geprüft werden muss, was – je nach den individuellen Gegebenheiten – für diese Untersuchungen wirklich relevant ist. In jedem Fall sind folgende Punkte zu regeln: ▬ Festlegung von Verantwortlichkeiten für das gesamte QMS am POC, ▬ Organisation des POCT, ▬ Vorschriften für die Präanalytik (Abschnitt 6.1), ▬ Vorschriften für die Durchführungen der Untersuchungen am POC (Abschnitt 6.2), ▬ Vorschriften für die Postanalytik (Abschnitt 6.3),

231 23.2 · Durchführung der Qualitätssicherung (Teil B)

23

▬ Schulung des Personals, ▬ Aufgaben und Verantwortlichkeiten bei der Durchführung der Qualitätskontrolle. Für die Umsetzung sind mehrere praxisnahe Vorschläge publiziert worden [29–32]. Alle Dokumente sollen in einem Qualitätsmanagement-(QM-) Handbuch zusammengefasst werden, das jede Organisationseinheit benötigt und dessen Inhalt in Abschnitt 7.1 detailliert geregelt ist. Hat jedoch das Krankenhaus insgesamt ein QMS eingerichtet, so kann die Organisationseinheit im eigenen QM-Handbuch auf diejenigen Teile verzichten, die bereits im Handbuch des Krankenhauses geregelt sind. Es genügt ein entsprechender Verweis. Auch auf Dokumente im Handbuch des Zentrallabors kann ggf. Bezug genommen werden. Generell sollte eine Mehrfachdokumentation in verschiedenen Handbüchern vermieden werden. Das Handbuch vor Ort muss diejenigen Dokumente enthalten, die für die tägliche Arbeit benötigt werden. Dazu gehören i. A. mindestens die Bedienungsanleitungen für alle Geräte mit Wartungs- und Reparaturplan, verständliche Verfahrensanweisungen für die präanalytischen, analytischen und postanalytischen Aufgaben, ein Organisationsplan für die Qualitätssicherung und eine Liste von Ansprechpartnern für verschiedene Fragen und Probleme. Das Handbuch muss stets aktuell sein. Für kleinere Organisationseinheiten erscheint es sinnvoll, Inhalt und Umfang des Handbuchs in enger Abstimmung mit dem Zentrallabor festzulegen.

23.2

Durchführung der Qualitätssicherung (Teil B)

Alle quantitativen laboratoriumsmedizinischen Untersuchungen unterliegen der internen und – soweit in Tabelle B1 der RiliBÄK aufgeführt – der externen Qualitätssicherung. Bei der Durchführung der Qualitätskontrolle gibt es – mit einer Ausnahme – keine Sonderregelungen mehr für POCT-Verfahren. Dies gilt auch für die Beurteilung der Kontrollprobeneinzelmessung (KPEM). Die zulässige Abweichung des Messwerts bei der internen und externen Qualitätskontrolle ist für Serum/Plasma und Vollblut identisch, unabhängig davon, ob die Werte am POC oder im Zentrallabor erhoben wurden. Für die interne Qualitätskontrolle sind die zulässigen Abweichungen – im Vergleich zur Anlage 1d der RiliBÄK 2001 – teilweise erheblich kleiner; für die Ringversuche sind die Unterschiede hingegen in den meisten Fällen gering (⊡ Tab. 23.1).

232

Kapitel 23 · Qualitätssicherung und Richtlinie der Bundesärztekammer

⊡ Tab. 23.1. Zulässige relative Abweichung der Kontrollprobenergebnisse bei der Qualitätskontrolle (QK) des POCT nach RiliBÄK 2008 und RiliBÄK 2001 (Auswahl) Analyt

23

RiliBÄK 2008

RiliBÄK 2001

Interne QK [%]

Externe QK [%]

Bereich

Interne und externe QK

Bereich

pH

0,4

0,8

6,75–7,80

0,06

–

pCO2

6,5

12

15–110 mmHg

12,5 %

–

pO2

5,5

12

>125–350 mmHg

12 %

>125 mmHg

7

18

>80–125 mmHg

15 mmHg

<125 mmHg

11

18

40–80 mmHg

–

–

Natrium

3

5

110–180 mmol/l

6,1 %

–

Kalium

4,5

8

2–8 mmol/l

9%

–

Kalzium, ionisiert

7,5

15

>1–2,5 mmol/l

15 %

>1 mmol/l

14

18

0,2–1 mmol/l

0,15 mmol/l

<1 mmol/l

Chlorid

4,5

8

70–150 mmol/l

–

–

Laktat

11

18

1–10 mmol/l

–

–

Harnstoff

10,5

20

15–200 mg/dl

22 %

–

Glukose

11

15

40–400 mg/dl

16 %

–

HbA1c

10

18

–

20 %

–

Hämoglobin

4

6

2–20 g/dl

6%

–

Hämatokrit

5

9

10–60 %

9%

–

Erythrozyten

4

8

1,5–7/pl

8%

–

Leukozyten

6,5

18

2–30/nl

13 %

–

Thrombozyten

7,5

13

>300–700/nl

17 %

>300/nl

8,5

15

>150–300/nl

27 %

40–300/nl

13,5

18

40–150/nl

10,8/nl

<40/nl

11,5

23

10–120 %

–

–

Thromboplastinzeit (Quick-Wert)

233 23.2 · Durchführung der Qualitätssicherung (Teil B)

23

Interne Qualitätskontrolle ▬ Es ist mindestens 2-mal pro 24 h und spätestens nach 16 h eine KPEM durchzuführen.

▬ Außerdem ist eine KPEM nach jedem Eingriff in das Messsystem not-

▬ ▬ ▬ ▬

wendig, d. h. nach: – Neustart nach völliger Abschaltung des Geräts, – Kalibrierung durch den Anwender, – Reparatur oder Wartung, – Reagenzchargenwechsel. Es sollen Kontrollproben mit Zielwerten in unterschiedlichen Konzentrationsbereichen im Wechsel eingesetzt werden. Die Bewertung des Ergebnisses erfolgt nach Tabelle B1, Spalte 3, der RiliBÄK. Wird die vorgegebene Grenze überschritten, kann das Verfahren – unter Dokumentation der Gründe – trotzdem für weitere Messungen freigegeben werden. Am Ende des Kontrollzyklus (i. A. ein Monat) ist aus den Ergebnissen der KPEM der relative quadratische Mittelwert der Messabweichung [33] nach folgender Formel zu berechnen:

'

1 n 2 ¦ xi x0 ni1

Dabei ist Δ der quadratische Mittelwert der Messabweichung, x0 der Zielwert der Kontrollprobe, xi der Wert der Einzelmessung und n die Anzahl der Einzelergebnisse. ▬ Die Bewertung erfolgt nach Tabelle B1, Spalte 3, der RiliBÄK. ▬ Wird die vorgegebene Grenze überschritten, muss das Verfahren für weitere Messungen gesperrt werden, bis seine Funktionsfähigkeit durch geeignete Maßnahmen sichergestellt wurde. Ein solcher Fall kann aber nur eintreten, wenn bereits während des Kontrollzyklus mehrere KPEM außerhalb der vorgegebenen Grenze lagen. ▬ Alle Ergebnisse der internen Qualitätskontrolle sind zu dokumentieren und 5 Jahre lang aufzubewahren. Dies gilt auch für Freigabe- und Sperrvermerke sowie die ergriffenen Korrekturmaßnahmen. Zusätzlich sollen die Kontrollprobenmesswerte graphisch dargestellt werden.

234

Kapitel 23 · Qualitätssicherung und Richtlinie der Bundesärztekammer

Externe Qualitätskontrolle (Ringversuche) ▬ Jede Organisationseinheit muss für die von ihr gemessenen Kenngrößen an 4 Ringversuchen pro Jahr teilnehmen.

23

▬ Unter »Organisationseinheit« wird ein abgegrenzter Bereich (Funktionseinheit) eines Krankenhauses verstanden, der durch folgende Kriterien gekennzeichnet ist: – ein festgelegter Bereich von Anwendern (Ärzte, Pflegepersonal), – ein nur diesem Bereich zugeordneter Pool von Messplätzen/Messgeräten, – Betreiben der Messplätze nur durch den festgelegten Anwenderkreis. Beispiele sind Zentrallabor, Operationsbereich, Intensivstation, Kreißsaal, Lungenfunktionslabor ▬ Die Regelung der alten RiliBÄK, nach der die Verpflichtung zur externen Qualitätskontrolle entfällt, wenn die interne Qualitätskontrolle in der Verantwortung des Zentrallabors liegt, gilt – modifiziert – nur noch bei Verwendung von »Unit-use«-Reagenzien.

Die Ringversuchspflicht für jede Organisationseinheit kann nach der RiliBÄK 2008 nur dann entfallen, wenn verschiedene Organisationseinheiten – zusammen mit dem Zentrallabor – für die laboratoriumsmedizinische Analytik zu einer einzigen Organisationseinheit zusammengefasst werden. Dies muss durch eine schriftliche Dienstanweisung der Klinikleitung geschehen. In diesem Fall reicht die Teilnahme des Zentrallabors aus. Ringversuche werden in Deutschland vom Referenzinstitut für Bioanalytik (RfB) der DGKL (Bonn) und von Instand e.V. (Düsseldorf) angeboten. Diese Institutionen sind z.Zt. von der Bundesärztekammer bestellt.

23.3

Spezielle Regelungen für POCT mit »Unit-use«-Reagenzien

»Unit-use«-Reagenzien sind solche Reagenzien, die für Einzelbestimmungen portioniert und mit einer Untersuchung verbraucht sind. ▼

235 23.3 · Spezielle Regelungen für POCT

23

Interne Qualitätskontrolle ▬ »Unit-use«-Reagenzien und die entsprechenden Messgeräte sind nach den Herstelleranweisungen zur Qualitätskontrolle zu prüfen. Bei Unterschieden zur RiliBÄK 2008 gelten die jeweils strengeren Kriterien. ▬ Bei POCT-Geräten, die täglich einen elektronischen/physikalischen Standard verwenden und so oder durch integrierte Prüfung ihrer Funktion verhindern, dass falsche Ergebnisse ausgegeben werden, ist mindestens einmal pro Woche eine KPEM durchzuführen. Zusätzliche Kontrollen sind erforderlich nach: – Kalibrierung durch den Anwender, – Reparatur oder Wartung, – Reagenzchargenwechsel. ▬ Besitzen die Geräte keinen elektronischen/physikalischen Standard oder fehlt eine integrierte Prüfung der Gerätefunktion, so ist – wie bei allen anderen Geräten – auch hier mindestens 2-mal pro 24 h eine KPEM durchzuführen. ▬ Die Berechnung des quadratischen Mittelwerts der Messabweichung und die graphische Darstellung der Messwerte sind nicht notwendig.

Externe Qualitätskontrolle Die Verpflichtung zur Teilnahme an Ringversuchen entfällt ▬ in Praxen niedergelassener Ärzte sowie bei medizinischen Diensten ohne Zentrallabor, ▬ in Krankenhäusern, wenn das Zentrallabor die Verantwortung für die interne Qualitätssicherung trägt und die Messgröße auch selbst bestimmt, d. h. für diese Messgröße auch an einem Ringversuch teilnimmt. Dabei muss die Bestimmungsmethode im Zentrallabor und am POC nicht identisch sein.

Unter »Zentrallabor« wird eine Organisationseinheit verstanden, die in der Regel alle laboratoriumsmedizinischen Untersuchungen für ein Krankenhaus durchführt. Es kann sich dabei auch um ein externes Labor handeln, das einem anderen Betreiber untersteht. Das Zentrallabor nimmt seine »Verantwortung« durch die Überwachung der internen Qualitätskontrolle in den

236

Kapitel 23 · Qualitätssicherung und Richtlinie der Bundesärztekammer

einzelnen Organisationseinheiten des Krankenhauses wahr. Das bedeutet nicht, dass die Kontrollprobenmessungen und ihre Bewertung von Mitarbeitern des Zentrallabors durchgeführt werden.

23 23.4

Umsetzung und Zeitplan

Die neue RiliBÄK gilt ab dem 01.04.2008 mit folgenden Übergangsregelungen: ▬ Die Grundlage für das interne QMS gemäß Teil A ist bis zum 31.03.2010 zu schaffen. ▬ Die interne und externe Qualitätssicherung gemäß Teil B1 kann bis zum 31.03.2010 noch nach der RiliBÄK 2001 durchgeführt werden. ▬ Die Bewertung der Ringversuche erfolgt allerdings bereits ab dem 01.01.2009 nach Tabelle B1, Spalte 5, der neuen RiliBÄK.

24 Qualitätsmanagementsysteme (QMS) für POCT – Internationale Standardisierung und Akkreditierung F. Spitzenberger, G. Hafner

24.1

Internationale Normen für In-vitro-Diagnostik und POCT – 238

24.2

Akkreditierung versus Zertifizierung im europäischen Vergleich – 240

24.3

Akkreditierung des POCT nach DIN EN ISO 22870 – 241

24.4

Organisation und Leitung – 242

24.5

Qualitätsmanagement und Dokumentation – 242

24.6

Korrekturen und Verbesserung – 243

24.7

Management-Review – 243

24.8

Personal – 244

24.9

Laboratoriumsausrüstung und Präanalytik – 244

24.10 Qualität der Untersuchungsverfahren und Befundberichte – 245 24.11 Ausblick – 245 24.12 Perspektiven der Akkreditierung vor dem Hintergrund europarechtlicher Neuregelungen – 245

238

24.1

24

Kapitel 24 · Qualitätsmanagementsysteme (QMS) für POCT

Internationale Normen für In-vitro-Diagnostik und POCT

Die Anwendung harmonisierter Normen ist aufgrund der damit einhergehenden Konformitätsvermutung im gesamten Bereich der Konformitätsbewertung von Medizinprodukten einschließlich In-vitro-Diagnostika (IVD) von zentraler Bedeutung. Entsprechend dem Sicherheitskonzept der IVDRichtlinie sind sowohl Hersteller und Konformitätsbewertungsstellen als auch Betreiber und Anwender von IVD angehalten, Qualitätssicherungssysteme einzurichten, um die Qualität, die Sicherheit und die Leistung von IVD sicherzustellen ( Kap. 22). Üblicherweise werden diagnostische Untersuchungen im kontrollierten Umfeld eines medizinischen Laboratoriums durchgeführt. Die Implementierung von Qualitätsmanagementsystemen (QMS) in diesem Bereich erfolgt in Deutschland sowie in anderen west- und mitteleuropäischen Ländern seit Mitte der 1990er Jahre einerseits im Rahmen von Akkreditierungs- und Zertifizierungsverfahren auf der Grundlage internationaler Normen [34] und andererseits durch Anwendung von Modellen des »total quality management« wie beispielsweise dem Exzellenzmodell der European Foundation of Quality Management [34, 35]. Akkreditierungen nach DIN EN ISO/IEC 17025 [36] und seit 2003 nach DIN EN ISO 15189 [27] stellen mittlerweile die wichtigsten Verfahren zur externen Qualitätsüberprüfung medizinischer Laboratorien dar. Für Laboratorien, die zusätzlich zu ihrer diagnostischen Aufgabe als Prüflaboratorien im Rahmen von klinischen Prüfungen von Medizinprodukten und Leistungsbewertungsprüfungen von IVD tätig sind, gelten darüber hinaus Anforderungen aus dem Medizinproduktegesetz (MPG) [12, 37], deren Einhaltung in einem Akkreditierungsverfahren durch die Zentralstelle der Länder für Gesundheitsschutz bei Arzneimitteln und Medizinprodukten (ZLG) als in diesem Bereich zuständige Behörde nachgewiesen werden kann [6, 7, 12, 16, 20, 37]. Dennoch ist die Akkreditierung medizinischer Laboratorien weder in diesem sog. gesetzlich geregelten Bereich der Akkreditierung noch im sog. freiwilligen Bereich, der durch private Akkreditierungsstellen repräsentiert wird, bisher obligatorisch. Die zunehmende Bedeutung des POCT mit seinen Vorteilen wie u. a. einer raschen Verfügbarkeit der Messresultate zur zeitnahen Diagnostik und Therapiekontrolle verlangt Maßnahmen, um die mit dem Gebrauch

239 24.1 · Internationale Normen für In-vitro-Diagnostik

24

von POCT gleichzeitig verbundenen Risiken und Nachteile zu beherrschen bzw. zu minimieren, um im Sinne des Patientenschutzes eine sinnvolle und effektive Nutzung dieser Diagnostik zu gewährleisten. Zu diesen Risiken und Nachteilen zählen v. a. [38, 39]: ▬ unzureichende Bedienung der POCT-Geräte durch medizinisch-technisch nicht vorgebildetes Personal, ▬ mangelndes Verständnis der Qualitätssicherung seitens des Bedienpersonals, ▬ unzureichende Ergebnisdokumentation, ▬ erhöhte Kosten durch den unkoordinierten Einsatz verschiedener POCTGeräte, ▬ differierende Resultate der POCT-Geräte im Vergleich zu Ergebnissen des (Zentral-)Laboratoriums. Die Implementierung von QMS im Bereich »POCT« verfolgt daher v. a. folgende Ziele: ▬ gesteuerter und kontrollierter Erwerb sowie gesteuerte und kontrollierte Installation der Geräte, ▬ Bereithaltung adäquater Verbrauchsmittel und Testreagenzien, ▬ Sicherstellung der Qualifikation und Kompetenz des bedienenden Personals, ▬ Dokumentation sämtlicher analytischer sowie prä- und postanalytischer Abläufe, ▬ fachgerechte Durchführung und Auswertung der Qualitätskontrolle. Mit der im Jahre 2006 veröffentlichten internationalen Norm EN ISO 22870 wurde erstmals ein internationaler Standard für das Qualitätsmanagement im POCT-Bereich veröffentlicht. Die Norm wurde vom Technischen Komitee ISO/TC 212 »Clinical laboratory testing and in vitro diagnostic systems« in Zusammenarbeit mit dem Technischen Komitee CEN/TC 140 »In-vitroDiagnostika« erarbeitet [13] und in deutscher Fassung im Juni 2006 als DIN EN ISO 22870 »Patientennahe Untersuchungen – Anforderungen an Qualität und Kompetenz« veröffentlicht [21]. Sie ist zur Anwendung in Verbindung mit der Norm DIN EN ISO 15189 vorgesehen.

240

24.2

24

Kapitel 24 · Qualitätsmanagementsysteme (QMS) für POCT

Akkreditierung versus Zertifizierung im europäischen Vergleich

Die zunehmende Bedeutung von QMS in medizinischen Laboratorien ging während der 1990er Jahre mit einer kontroversen Diskussion um die Anwendung von Normen im labordiagnostischen Bereich und die Wahl des Verfahrens zur Kompetenzbestätigung eines Laboratoriums einher. Da adäquate Normen, welche die besonderen Belange medizinischer Laboratorien berücksichtigten, fehlten, bevorzugten die meisten europäischen Länder bei der Einführung von QMS die Adaptation der Normen EN 45001 [40] und EN ISO 9001 [41] an das labormedizinische Umfeld mit nachfolgender Akkreditierung bzw. Zertifizierung auf der Grundlage dieser Normen. Während im Vereinigten Königreich bereits 1994 ein Akkreditierungssystem für medizinische Laboratorien eingerichtet war, begannen viele europäische Länder erst in der zweiten Hälfte der 1990er Jahre mit Akkreditierungen auf der Grundlage der Norm EN 45001. Vielfach waren die Akkreditierungskriterien für den speziellen Bereich der Labordiagnostik aber noch nicht vollständig etabliert. So wurden in Deutschland bereits 1996 Akkreditierungen medizinischer Laboratorien durch private Akkreditierungsstellen ausgesprochen, obwohl weder fachbereichsspezifische Akkreditierungskriterien vorlagen noch Voraussetzungen hinsichtlich der Begutachterkompetenzen definiert waren. Seit der Veröffentlichung der Norm DIN EN ISO 15189 im Jahre 2003 hat sich die Akkreditierung im Vergleich zu anderen Verfahren der externen Qualitätsüberprüfung medizinischer Laboratorien immer mehr durchgesetzt. Ein Komitee-Entwurf zur Neufassung der DIN EN ISO 15189 schließt im Anwendungsbereich der Norm eine Zertifizierung sogar explizit aus [42]. Da die Anwendung der im Bereich »POCT« relevanten Norm DIN EN ISO 22870 an die Norm DIN EN ISO 15189 gebunden ist, ist somit die Akkreditierung von POCT – und nicht die Zertifizierung – als international anerkanntes Verfahren zur Kompetenzbestätigung in diesem Bereich anzusehen. Trotzdem bleiben die Anwendung von Normen und die Einrichtung von QMS in Europa nach wie vor heterogen. So ist beispielsweise in Österreich die Zertifizierung von medizinischen Laboratorien nach EN ISO 9001 vor der Akkreditierung die Methode der Wahl [43]. In anderen Ländern lässt sich eine beträchtliche Anzahl von Laboratorien sowohl zertifizieren als auch akkreditieren, was

241 24.3 · Akkreditierung des POCT

24

oftmals aus ökonomischen und werbestrategischen Gründen erfolgt. Der größte Teil der europäischen Akkreditierungsstellen bietet medizinischen Laboratorien derzeit eine Akkreditierung sowohl nach EN ISO/IEC 17025 als auch nach EN ISO 15189 an [44].

24.3

Akkreditierung des POCT nach DIN EN ISO 22870

Bereits 1998 wurden in Deutschland Empfehlungen zur Einführung der Qualitätssicherung für das POCT im Rahmen der Akkreditierung medizinischer Laboratorien erarbeitet [34]. Mit der Norm DIN EN ISO 22870 wurde dann die Grundlage für die Akkreditierung im Bereich »POCT« geschaffen. Die ZLG hat gemeinsam mit der Arbeitsgruppe »POCT« der Deutschen Vereinten Gesellschaft für Klinische Chemie und Laboratoriumsmedizin (DGKL) nach einem auch in anderen Bereichen der Akkreditierung angewendeten Checklistenkonzept einen Leitfaden zur Anwendung dieser Norm erarbeitet [45]. Die erste darin abgedruckte Checkliste wurde dabei in Anlehnung an das Kapitel 4 der Norm DIN EN ISO 22870 strukturiert, während die zweite gemäß dem Kapitel 5 aufgebaut wurde. Diese beiden Tabellen können jedem, der sich mit einem QMS für POCT beschäftigt, besonders empfohlen werden. Sie sind unter der Internetadresse der Deutschen Akkreditierungsstelle Chemie GmbH einzusehen. www.dach-gmbh.de/DACHDok/Checklisten/ Checkliste_POCT.pdf. Die zahlreichen Verweise der DIN EN ISO 22870 auf die DIN EN ISO 15189 demonstrieren, dass eine Akkreditierung nach DIN EN ISO 22870 ausschließlich in Verbindung mit der Akkreditierung des Zentrallabors einer Gesundheitseinrichtung nach DIN EN ISO 15189 sinnvoll ist. Aus dieser Überlegung resultiert, dass die DIN EN ISO 22870 strukturell eng an die DIN EN ISO 15189 angepasst wurde. Wie im Fall der DIN EN ISO 15189 findet sich auch hier die Aufteilung der Norm in 2 wesentliche Anforderungsbereiche, welche aus den »Anforderungen an die Leitung« oder das sog. Management einerseits und aus den »Technischen Anforderungen« andererseits bestehen. Diese strukturelle Konzeption ist in den Normungsgremien v. a. unter den Experten aus dem Fachgebiet der Laboratoriumsmedizin umstritten, da sie die Konzeption und das Aufgabengebiet eines medizinischen Laboratoriums nur unzureichend reflektiert. Sie entspricht auch nicht der Struktur der EC4-Kriterien, die als wesentliche Grundlage zur

242

Kapitel 24 · Qualitätsmanagementsysteme (QMS) für POCT

Erarbeitung der Norm DIN EN ISO 15189 dienten [46, 47]. Letztlich wurde diese »Zweiteilung« der Norm jedoch auch für die DIN EN ISO 22870 gewählt, weil sie u. U. die Akkreditierungspraxis erleichtern kann und eine deutliche Abgrenzung des Akkreditierungsverfahrens vom Zertifizierungsverfahren bewirkt.

24 24.4

Organisation und Leitung

Die DIN EN ISO 22870 stellt im Hinblick auf die organisatorischen Anforderungen deutlich die Verantwortung für die Planung, Entwicklung und Qualität der für die POCT-Verfahren erforderlichen Prozesse heraus; diese wird eindeutig der Laboratoriumsleitung der Gesundheitseinrichtung zugeschrieben. So ist die Laboratoriumsleitung z. B. für die Erarbeitung eines Konzepts zur Auswahl und Leistungsbewertung der POCT-Diagnostika verantwortlich sowie für die Formulierung der Qualitätsanforderungen und -ziele. Obgleich die Verantwortung für Konzeption und Planung bei der Laboratoriumsleitung liegt, soll nach DIN EN ISO 22870 eine multidisziplinäre POCT-Kommission benannt werden, die sämtliche Entscheidungen für den Einsatz von POCT-Verfahren trifft und realisiert. Die Mindestkriterien hinsichtlich der Zusammensetzung der POCT-Kommission werden spezifiziert: Die Kommission sollte aus Vertretern des Laboratoriums, der Verwaltung der Gesundheitseinrichtung, der Krankenpflege und der klinischen Stationen bestehen ( Kap. 16).

24.5

Qualitätsmanagement und Dokumentation

Die Verantwortung für die Implementierung des QMS für das POCT wird der Laboratoriumsleitung übertragen. Die Leitung hat jedoch einen POCTQualitätsbeauftragten zu benennen, der über eine geeignete Ausbildung und ausreichend Erfahrung verfügen muss, um die ihm übertragenen Aufgaben erfüllen zu können. Zwar werden mittlerweile verschiedene Schulungen und Ausbildungen im Bereich »POCT« angeboten; es wird jedoch davon abgesehen, im Rahmen der Akkreditierung spezielle Kurse verpflichtend zu machen, da die Kompetenz und die Erfahrung eines POCT-Qualitätsbeauftragten nicht zwingend an derartige Schulungen gebunden sein können.

243 24.7 · Management-Review

24

Hinsichtlich der Dokumentation und der Dokumentenlenkung gelten für die POCT-Akkreditierung dieselben Anforderungen wie für andere diagnostische Bereiche. Durch den ausschließlichen Gebrauch autorisierter Qualitätsmanagementdokumente und eine konsequente Verfahrensdokumentation sollen die Rückverfolgbarkeit und die Transparenz der Prozesse jederzeit gewährleistet sein. Hier stellt sich die Herausforderung an eine kontinuierliche Schulung der Bediener in den Bereichen, in denen POCT eingesetzt wird.

24.6

Korrekturen und Verbesserung

POCT-Verfahren, die nicht den Festlegungen des Qualitätsmanagements entsprechen, müssen dokumentiert und umgehend korrigiert werden. Dadurch können unkontrollierte Vorgänge wie z. B. die wahllose Verwendung verschiedener Geräte oder eine unzureichende Qualitätskontrolle, die bekannte Nachteile von POCT darstellen, rasch beseitigt werden. Die Mittel zur ständigen Verbesserung des QMS werden in der Norm DIN EN ISO 22870 konkret benannt. So sollen durch die Laboratoriumsleitung Kenndaten zur Evaluierung des Systems hinsichtlich seiner Wirksamkeit festgelegt werden, die eine Abschätzung der POCT-Leistungen sowie der Zufriedenheit der Patienten und der Anwender erlauben. Spezifisch für die Anforderungen der POCT-Akkreditierung ist auch, dass die Ergebnisse interner Audits als Mittel zur Systemverbesserung allen Mitgliedern der POCT-Kommission übermittelt werden müssen.

24.7

Management-Review

Ökonomische Nachteile durch das POCT werden v. a. in den Anforderungen an das jährlich stattfindende Management-Review adressiert. Die Laboratoriumsleitung ist demnach verpflichtet, eine Überprüfung durchzuführen, die eine Kosten-Nutzen-Analyse, eine Bewertung des klinischen Erfordernisses, eine Bewertung der klinischen Effektivität, eine Bewertung der Kostenwirksamkeit sowie eine Feststellung von Möglichkeiten zur Verbesserung der POCT-Verfahren beinhaltet. Die Ergebnisse dieser Bewertung müssen der POCT-Kommission mitgeteilt werden, die

244

Kapitel 24 · Qualitätsmanagementsysteme (QMS) für POCT

auf dieser Grundlage ggf. über eine Modifizierung von POCT-Verfahren entscheidet.

24.8

24

Personal

Nach DIN EN ISO 22870 besteht die zentrale Aufgabe des POCT-Qualitätsbeauftragten darin, die Erarbeitung und Aufrechterhaltung der für das POCT-Qualitätsmanagement erforderlichen Verfahren und deren Akzeptanz bei den Betroffenen sicherzustellen. Der POCT-Qualitätsbeauftragte ist neben der Laboratoriumsleitung als benannte Person zwingend Mitglied der POCT-Kommission. Gemäß DIN EN ISO 22870 wird neben der Funktion des POCT-Qualitätsbeauftragten die des POCT-Schulungsbeauftragten beschrieben. Der POCT-Schulungsbeauftragte kann, muss aber nicht mit dem POCT-Qualitätsbeauftragten identisch sein. Der Schulungsbeauftragte muss ein kontinuierliches Schulungsprogramm für das POCT-Bedienpersonal festlegen und durchführen. Ausschließlich geschultes und von der POCT-Kommission benanntes Personal darf nach DIN EN ISO 22870 POCT durchführen. Der Schulungsbeauftragte nimmt außerdem eine Kompetenzbewertung des bedienenden Personals vor. ⓘ Hinweis Die hohen Anforderungen an die Kompetenz des Untersuchungspersonals demonstrieren den besonderen Stellenwert, den die Norm der Personalkompetenz zur Qualitätssicherung der POCT-Analytik zuschreibt.

24.9

Laboratoriumsausrüstung und Präanalytik

Wie auch in anderen Bereichen, liegt die Verantwortung für die Auswahl und Beschaffung der POCT-Geräte und -Reagenzien bei der Laboratoriumsleitung. Durch konsequente Dokumentation der beschafften Materialien und Reagenzien soll das Ziel erreicht werden, Rückverfolgungen auf jede einzelne Untersuchung zu ermöglichen. Das QMS muss außerdem gewährleisten, dass eine Identifizierung jeder Probe und deren Rückverfolgbarkeit zum Patienten sichergestellt sind. Das Risiko falscher Patientenzuordnungen muss minimiert werden.

245 24.12 · Perspektiven der Akkreditierung

24.10

24

Qualität der Untersuchungsverfahren und Befundberichte

Die für die Qualitätssicherung zuständige Laboratoriumsleitung muss ein System der Qualitätskontrolle etablieren, das mindestens den gesetzlichen Anforderungen (in Deutschland RiliBÄK und Medizinproduktebetreiberverordnung, MPBetreibV [26, 48]) entspricht. Sofern verfügbar, ist für die einzelnen Messgrößen die Teilnahme an einem externen Qualitätssicherungsprogramm obligatorisch. Außerdem muss eine detaillierte Leistungsbewertung der POCT-Geräte hinsichtlich verschiedener Leistungsparameter wie z. B. Linearität und Genauigkeit erfolgen, die auch an unterschiedlichen Orten eingesetzte POCT-Systeme einschließt.

24.11

Ausblick

Die Umsetzung der Anforderungen nach DIN EN ISO 22870 kann zu beträchtlichen Veränderungen in einer Einrichtung führen, die v. a. organisatorische und kommunikative Prozesse betreffen. Allerdings adressieren diese Anforderungen genau jene Aspekte, die Risiken bzw. Nachteile des POCT darstellen und die durch ein QMS nach DIN EN ISO 22870 beherrscht werden können. Obgleich die erwähnten Checklisten (s. oben, 24.3) alle wesentlichen Anforderungen der Norm DIN EN ISO 22870 reflektieren, berücksichtigen sie bisher noch nicht spezielle Anforderungen, die aus diagnostischer Sicht an die Qualität bestimmter Analysen wie z. B. die Bestimmung von Blutgasen oder der Blutglukose gestellt werden. Es ist zu erwarten, dass die Anforderungen diesbezüglich sowohl auf nationaler als auch auf europäischer Ebene durch neue Normprojekte, wie diese z. B. kürzlich im neu gegründeten DIN-Arbeitsausschuss »POCT« initiiert worden sind, Berücksichtigung finden.

24.12

Perspektiven der Akkreditierung vor dem Hintergrund europarechtlicher Neuregelungen

Mit der anstehenden Revision europarechtlicher Regelungen für Produkte im harmonisierten europäischen Binnenmarkt, zu denen Medizinprodukte ein-

246

24

Kapitel 24 · Qualitätsmanagementsysteme (QMS) für POCT

schließlich IVD zählen, ergeben sich auch neue Herausforderungen an das deutsche Akkreditierungssystem im Bereich der Laboratoriumsdiagnostik. So enthält der im Februar 2007 veröffentlichte Verordnungsentwurf Forderungen an alle europäischen Mitgliedsstaaten, beispielsweise hinsichtlich der Wettbewerbsfreiheit der Akkreditierung, des Wesens der Akkreditierung als staatliche Aufgabe in ihrer Funktion einer letzten staatlichen Kontrollinstanz und der Forderung nach einer einzigen nationalen Akkreditierungsstelle pro Mitgliedsstaat zum 01.01.2010 [49]. Deutschland kann diese Kriterien bisher nicht erfüllen, da die Akkreditierung in der Praxis nicht wettbewerbsfrei ist, im Bereich der Akkreditierung medizinischer Laboratorien bisher Firmen tätig sind, die im Gegensatz zur ZLG nicht staatlich oder staatlich angebunden sind, und eine unüberschaubare Anzahl von Akkreditierungsstellen in den verschiedenen Akkreditierungsbereichen tätig sind. Die im Verordnungsentwurf vorgesehene Anbindung der Beteiligten an die European Cooperation of Accreditation (EA) wird im Kreis der zuständigen europäischen Behörden für Medizinprodukte kritisch gesehen, da das bisher etablierte Akkreditierungssystem der EA nicht ausreichend ist, um dem im Medizinproduktebereich erforderlichen hohen Schutzniveau gerecht zu werden [50]. Insoweit ist der Geltungsbereich der zu erwartenden EG-Regelung bisher umstritten. Insgesamt ist aber vor dem Hintergrund der Revision der Neuen Konzeption davon auszugehen, dass die Akkreditierung zukünftig auch im Bereich der Laboratoriumsdiagnostik einschließlich POCT an Bedeutung gewinnen wird.

247

Literatur zu Sektion IV 1. Europäische Gemeinschaft (2007) Vertrag zur Gründung der Europäischen Gemeinschaft (EG-Vertrag) in der Fassung vom 02.10.1997, zuletzt geändert durch den Vertrag über den Beitritt der Republik Bulgarien und Rumäniens zur Europäischen Union vom 25.04.2005 (ABl EG Nr. L 157/11) m. W. v. 01.01.2007 2. Richtlinie 2001/83/EG des Europäischen Parlaments und des Rates zur Schaffung eines Gemeinschaftskodexes für Humanarzneimittel; Amtsblatt der Europäischen Gemeinschaften Nr. L 311 vom 28.11.2001 3. European Commission (1985) Council Resolution of 7 May 1985 on a new approach to technical harmonization and standards. Official Journal of the European Commission C136 4. European Commission (1989) Commission Communication to the Council of 15 June 1989 on a Global Approach to certification and testing – quality measures for industrial products. Official Journal of the European Commission C267 5. European Commission (1990) Council Resolution of 21 December 1989 on a Global Approach to Conformity Assessment. Official Journal of the European Commission C10 6. European Commission (1993) 93/465/EEC: Council Decision of 22 July 1993 concerning the modules for the various phases of the conformity assessment procedures and the rules for the affixing and use of the CE conformity marking, which are intended to be used in the technical harmonization directives. Official Journal of the European Commission L220 7. Office for Official Publications of the European Communities (2000) Guide to the implementation of directives based on the New Approach and the Global Approach. http:// europa.eu.int/comm/enterprise/newapproach/legislation/guide/document/1999_1282_ en.pdf. 8. European Commission (1990) Council Directive 90/385/EEC of 20 June 1990 on the approximation of the laws of the Member States relating to active implantable medical devices. Official Journal of the European Commission L189/17 9. European Commission (1993) Council Directive 93/42/EEC of 14 June 1993 concerning medical devices. Official Journal of the European Commission L169/1 10. European Commission (1998) Directive 98/79/EC of the European Parliament and of the Council of 27 October 1998 on in vitro diagnostic medical devices. Official Journal of the European Commission L331/1 11. Europäische Union (2007) Richtlinie 2007/47/EG des europäischen Parlaments und des Rates vom 5. September 2007 zur Änderung der Richtlinien 90/385/EWG des Rates zur Angleichung der Rechtsvorschriften der Mitgliedstaaten über aktive implantierbare medizinische Geräte und 93/42/EWG des Rates über Medizinprodukte sowie der Richtlinie 98/8/EG über das Inverkehrbringen von Biozid-Produkten. Amtsblatt der Europäischen Union L247/21 12. Gesetz über Medizinprodukte – MPG vom 2. August 1994 in der Neufassung vom 7. August 2002; BGBl. I S. 3147, zuletzt geändert durch Artikel 1 des Gesetzes zur Änderung medizinprodukterechtlicher und anderer Vorschriften vom 14.06.2007 (BGBl. I S. 1066)

248

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V V Klinische Anwendungen 25

Glukosebestimmung und Diabetesdiagnostik mittels POCT – 253 T. Koschinsky, H.G. Wahl

26

Gerinnungsdiagnostik mittels POCT – 267 M. Spannagl

27

POCT in der Diagnostik kardiovaskulärer Krankheiten – 281 G. Hafner, R. Junker, D. Peetz, I. Schimke

28

POCT in der Intensivmedizin – 297 W. Schaffartzik

29

Drogen- und Medikamentenscreening – 305 L. Wilhelm

30

POCT in der Neonatologie – 321 N. Gässler, H. Schlebusch

31

Klinische Anwendung von Urinschnelltests – 329 N. Gässler

32

Klinische Anwendungen von mikrobiologischen Schnelltests – 337 E. Stürenburg

Literatur zu Sektion V – 347

25 Glukosebestimmung und Diabetesdiagnostik mittels POCT T. Koschinsky, H.G. Wahl

25.1

25.1

Einleitung – 253

25.2

Messsysteme – 254

25.3

Primärdiagnostik – 259

25.4

Verlaufsdiagnostik – 261

25.5

Blutgewinnung an alternativen Stellen – 263

25.6

Kontinuierliche Glukosebestimmung – 264

25.7

POCT-Bestimmung des HbA1c – 266

Einleitung

Patientennahe Glukosemessungen sind für eine optimale Stoffwechseleinstellung von Menschen mit Diabetes notwendig und essenzieller Bestandteil der Diabetesbehandlung gemäß den evidenzbasierten Leitlinien der Deutschen Diabetes-Gesellschaft (DDG) [1]. Man unterscheidet eine patientennahe quantitative Blutglukosebestimmung durch medizinisches Personal, die u. a. der Qualitätssicherung nach den Richtlinien der Bundesärztekammer (Richtlinie der Bundesärztekammer zur Qualitätssicherung laboratoriumsmedizinischer Untersuchungen , RiliBÄK) unterliegt, von einer Selbsttestung der Betroffenen bzw. durch deren Angehörige, der Blutglukoseselbstkontrolle (BGSK), für die keine gesetzlich geregelte Qualitätskontrolle erforderlich ist. Die klinischen Anforderungen an die BGSK-Testsysteme und deren erfolgreicher Einsatz im Laienalltag haben auch die technologische Entwicklung von POCT-Systemen für die Glukosemessung wesentlich mitgeprägt. Im

254

Kapitel 25 · Glukosebestimmung und Diabetesdiagnostik mittels POCT

Vergleich zur Situation vor etwa 10 Jahren sind die Geräte heute kleiner, schneller, einfacher zu bedienen und interferenzunabhängiger und kommen mit immer geringeren kapillär entnommenen Blutmengen aus ( Kap. 6).

25.2

25

Messsysteme

Die Glukosebestimmung erfolgt im Krankenhaus am effizientesten mit einem POCT-System, das ein umfassendes Messdaten-, Qualitätskontrollund EDV-Management mit Zugangsmöglichkeit zu Labor- bzw. Klinikinformationssystemen besitzt und nur der Glukoseanalytik dient (Beispiele: ⊡ Tab. 25.1 und ⊡ Abb. 25.1) oder diese auch mit anderen POCT-relevanten Testsystemen kombiniert, wie sie z. B. auf der Intensivstation für die Blutgasanalytik eingesetzt werden ( Kap. 28). Technologisch gibt es viele Überlappungen mit BGSK-Systemen, die auch von medizinischem Personal für POCT-Glukosebestimmungen ohne adäquate Qualitätssicherung genutzt wurden. Im Kontext dieses Buches wird nur auf solche BGSK-Systeme beispielhaft eingegangen, die die Mindestanforderungen an das POCT mit vollständiger Qualitätssicherung nach der RiliBÄK erfüllen (Beispiele: ⊡ Tab. 25.2).

⊡ Abb. 25.1. Glukose-POCT-Systeme mit umfassendem Messdaten-, Qualitätskontroll- und EDV-Management (Beispiele). Von links nach rechts: ACCU-CHEK Inform II (Roche Diagnostics), ecoSolo II (CARE diagnostica), HemoCue 201 DM (HemoCue), Nova StatStrip (Nova biomedical), Precision PCx (Abbott Diagnostika)

20

20

4

0,6

5

5

1,2

2,5

0,6

ACCU-CHEK Inform (Roche Diagnostics)

ACCU-CHEK Inform II (Roche Diagnostics)

ecoSolo II (CARE diagnostica)

HemoCue 201 DM (HemoCue)

Nova StatStrip (Nova biomedical)

Precision PCx (Abbott Diabetes Care)

Precision Xceed Pro (Abbott Diabetes Care

6

40– 240

10

5

26

Probevolumen [μl]

Messsystem (Hersteller)

Messdauer [s]

20–500 (1,1–27,8)

20–500 (1,1–27,8)

10–600 (0,6–33,3)

0–400 (0–22,2)

10–600 (0,6–33,3)

10–600 (0,6–33,3)

10–600 (0,6– 33,3)

Messbereich [mg/dl (mmol/l)]

Plasma

Plasma

Plasma

Vollblut

Vollblut

Plasma

Vollblut

Kalibriert auf ...

Elektrochemisch (Glukosedehydrogenase-Nikotinsäureamid-Adenin-Dinukleotid)

Elektrochemisch (Glukosedehydrogenase-Nikotinsäureamid-Adenin-Dinukleotid)

Elektrochemisch (Glukoseoxidase)

Photometrisch (Glukosedehydrogenase )

Elektrochemisch (Glukoseoxidase)

Elektrochemisch (Pyrrolochinolin-Chinon-Glukosedehydrogenase)

Elektrochemisch (Pyrrolochinolin-Chinon-Glukosedehydrogenase)

Messmethode (Enzym)

⊡ Tab. 25.1. Glukose-POCT-Systeme mit umfassendem Messdaten-, Qualitätskontroll- und EDV-Management

Precision PCx Plus Teststreifen

Nova Stat Strip Glukose Teststreifen

Mikroküvette

Kapillare/Chip

AC Performa Teststreifen

AC Sensor Comfort Pro Teststreifen

Probenträger/ Sensor

25.2 · Messsysteme 255

25

Probevolumen [μl]

0,6

1,5

0,6

1,0

1,2

1,0

0,3

ACCU-CHEK Aviva (Roche Diagnostics)

ACCU-CHEK CompactPlus (Roche Diagnostics)

Ascensia Contour (Bayer Vital)

Ascensia Elite XL (Bayer Vital)

Nova Stat Strip Xpress (Nova biomedical)

One Touch Ultra 2 (Ortho-Clinical Diagnostics, LifeScan)

Precision Xceed (Abbott Diabetes Care)

3

5

6

30

5

5

5

Messdauer [s]

20–500 (1,1–27,8)

20–600 (1,1–33,3)

10–600 (0,6–33,3)

10–600 (0,6–33,3)

10–600 (0,6–33,3)

10–600 (0,6–33,3)

10–600 (0,6–33,3)

Messbereich [mg/dl (mmol/l)]

Plasma

Plasma

Plasma

Vollblut

Vollblut

Vollblut

Vollblut

Kalibriert auf ...

Elektrochemisch (GlukosedehydrogenaseNikotinsäureamid-Adenin-Dinukleotid)

Elektrochemisch (Glukoseoxidase)

Elektrochemisch (Glukoseoxidase)

Elektrochemisch (FlavinAdenin-DinukleotidGlukoseoxidase)

Elektrochemisch (FlavinAdenin-DinukleotidGlukosedehydrogenase)

Precision Xtra Plus Teststreifen

One Touch Ultra Teststreifen

Nova Stat Strip Glukose Teststreifen

Elite-Sensor

Ascensia MICROFILL

AC Compact Teststreifen (17 pro Trommel)

AC Aviva Teststreifen (8 Elektroden)

Elektrochemisch (Pyrrolochinolin-ChinonGlukosedehydrogenase) Photometrisch (Pyrrolochinolin-ChinonGlukosedehydrogenase)

Probenträger/ Sensor

Messmethode (Enzym)

25

Messsystem (Hersteller)

⊡ Tab. 25.2. Messsysteme zur BGSK, die Mindestanforderungen an POCT erfüllen

256 Kapitel 25 · Glukosebestimmung und Diabetesdiagnostik mittels POCT

257 25.2 · Messsysteme

25

Ein generelles Problem der Glukoseanalytik liegt in der Vielzahl der Möglichkeiten bei der Wahl von Probenmaterialien. So kommen venöses, kapilläres und arterielles Vollblut sowie Plasma und Serum als Probenmaterialien zum Einsatz ( Kap. 6). Die Wahl des Probenmaterials stellt jedoch einen wesentlichen Einflussfaktor dar und führt oft genug zu Fehlinterpretationen von Untersuchungsergebnissen. So vermochte z. B. die Mehrheit der Beschäftigten in einer Diabetesabteilung im Rahmen einer Untersuchung nicht zu sagen, ob zur Blutzuckermessung im Labor Vollblut oder Plasma verwendet wird [2]. Obwohl Glukose-POCT-Systeme in der Regel mit Vollblut als Probenmaterial (aber in unterschiedlichen Aufbereitungsformen, z. B. als Hämolysat oder filtriertes Plasma) arbeiten, können die Messergebnisse mittels unterschiedlicher firmen- und gerätespezifischer Kalibrierungsverfahren, deren Details als Betriebgeheimnis behandelt werden, entweder als Vollblutoder als Plasmaglukose angegeben werden. Hinzu kommt, dass z. B. das Glukose-POCT-System Accu-Chek Inform I und die BGSK-Systeme von Roche Diagnostics in Deutschland, Österreich und Spanien auf Vollblutglukose kalibriert sind, im angloamerikanischen Raum aber auf Plasmaglukose. Dagegen ist das Nachfolgemodell Accu-Chek Inform II auch in Deutschland so kalibriert, dass nur Plasmaglukosewerte angegeben werden. Die Glukosebestimmung aus Vollblut mit Standardmethoden im klinisch-chemischen Labor kann in Deutschland ebenfalls zu Angaben als Vollblut- oder Plasmaglukose führen. ⓘ Hinweis Sowohl bei Vergleichsuntersuchungen zwischen einem Glukose-POCT-System und einer konventionellen Referenzmethode im Labor als auch bei der klinischen Interpretation und der Therapieempfehlung, z. B. glukosekonzentrationsabhängige Insulin- oder Kohlenhydratportionsalgorithmen, ist die genaue Kenntnis dieses Sachverhalts essenziell, um Fehler bei der Interpretation der Ergebnisse und der resultierenden Konsequenzen zu vermeiden.

Um diese Verwirrung zu beenden, hat die IFCC (International Federation of Clinical Chemistry and Laboratory Medicine) im Jahre 2005 vorgeschlagen, alle Glukoseergebnisse nur noch als Plasmawerte anzugeben, unabhängig von Probentyp und Messmethode. Dieser Vorschlag, der in den USA und in vielen europäischen Ländern bereits realisiert ist, beginnt sich auch in Deutschland durchzusetzen.

258

25

Kapitel 25 · Glukosebestimmung und Diabetesdiagnostik mittels POCT

Besonders im Krankenhaus und speziell auf Intensivstationen gibt es eine Vielzahl von Einflussfaktoren, die sowohl abhängig (z. B. Sauerstoff) als auch unabhängig (z. B. Gewebeperfusion) vom verwendeten Messsystem zu veränderten Glukosewerten führen. Daher ist es von größter Bedeutung, Studienergebnisse hinsichtlich der verwendeten Geräte und der Störgrößen genau zu hinterfragen. So kann es unter einer Hypotonie zu einer verminderten Gewebeperfusion und in deren Folge zu einer vermehrten Glukoseutilisation kommen, die zu einer signifikanten Vergrößerung des Unterschieds zwischen Werten aus kapillärem Vollblut und venösem Plasma führt [3–5]. Dabei treffen 2 gegenläufige Effekte aufeinander: Kapilläre Glukosewerte sind höher als ihre entsprechenden venösen Werte; die Vollblutproben (kapillär) jedoch sind niedriger als ihre entsprechenden Plasmawerte ( Kap. 6). Bei Kombination von kapillärem Vollblut und venösem Plasma kann es so zu gleichen Werten für beide Messungen kommen und im Fall plasmakorrelierter kapillärer Vollblutwerte im Vergleich zu Werten aus venösem Plasma sogar zu höheren Werten [6, 7]. Diese Effekte sind – ebenso wie ernährungsbedingte Effekte – unabhängig vom Messverfahren für alle Blutglukosemessgeräte zu berücksichtigen. Es besteht ein Unterschied zwischen den Blutglukosewerten arteriellen und venösen Blutes. Dieser auch als »arteriovenöse Differenz« bezeichnete Unterschied hängt entscheidend vom Ernährungszustand ab. Die Differenz beträgt nach Bürgi [8] bei gesunden Probanden im Nüchternzustand 9 mg/ dl (0,5 mmol/l) und steigt 30 min nach einer peroralen Glukosebelastung mit 50 g auf 45 mg/dl (2,5 mmol/l) an. Nach 120 min fällt sie auf 14 mg/dl (0,8 mmol/l) ab. Bei Patienten mit einer peripheren Insulinresistenz fällt die Differenz niedriger aus. ⓘ Hinweis Zu beachten ist auch, dass Blutproben, aus denen Serum zur Messung anderer klinisch-chemischer Parameter gewonnen wird, keinen Zusatz enthalten, der die Glykolyse in den Erythrozyten hemmt. Gemäß der DDG-Leitlinie [9] sollte den Blutproben zur Glukosemessung – sofern sie nicht enteiweißt werden – ein Zusatz zur Hemmung der Glykolyse in den Erythrozyten zugefügt werden. Selbst bei Einsatz von Glykolysehemmern wie Fluorid ist jedoch zu bedenken, dass bereits nach einer Stunde ein Abfall um bis zu 6 % oder 10 mg/dl bezogen auf die Ausgangskonzentration stattfinden kann [10].

259 25.3 · Primärdiagnostik

25.3

25

Primärdiagnostik

Die Glukosebestimmung im Blut mittels POCT wird nur in geringem Umfang für die Primärdiagnostik von Glukosestoffwechselstörungen genutzt, in der Regel im ambulanten Bereich zur Abklärung akuter Notfälle bei Verdacht auf hypo- oder hyperglykämisches Koma oder um, z. B. bei Verdacht auf Gestationsdiabetes, mit der Patientin ohne weiteren Zeitverlust sofort die weiteren Behandlungsschritte besprechen und besondere psychische Belastungen durch die sonst benötigte Wartezeit bei externer Laboranalyse vermeiden zu können. Da ansonsten aber in der Regel kein unmittelbarer Therapiebedarf vorliegt, ist die Primärdiagnostik von Glukosestoffwechselstörungen auch weiterhin die Domäne des klinisch-chemischen Labors ( Kap. 20). Für die Diagnosestellung eines Diabetes sind nach der entsprechenden evidenzbasierten Leitlinie der DDG gleichrangig Plasma sowie venöses und kapilläres Vollblut nutzbar (⊡ Tab. 25.3) [9]. Leitliniengemäß darf die Diagnose eines Diabetes mellitus nur mit Glukosewerten gestellt werden, die mit einer qualitätskontrollierten Labormethode – nicht also mit BGSK-Geräten – gemessen wurden. Selbst bei Anwendung einer sehr präzisen Labormethode, die einen Variationskoeffizienten von 2 % aufweist, muss davon ausgegangen werden, dass bei einem »wahren« Glukosewert von z. B. 126 mg/dl (dem Grenzwert für eine Diabetesdiagnose) der 95%-Vertrauensbereich von 121 bis 131 mg/ dl reicht. Deshalb sollten – je nach klinischer Bedeutung der Diagnose im Einzelfall – Glukosewerte im Grenzbereich mehrmals in größeren zeitlichen Abständen gemessen und/oder es sollte ein oraler Glukosetoleranztest durchgeführt werden. Für die Qualitätssicherung der POCT-Glukosebestimmung gelten nach der RiliBÄK 2008 [11] besondere Bedingungen, wenn »Unit-use«-Reagenzien verwendet werden und die Messgeräte spezielle Voraussetzungen erfüllen. Für die interne Qualitätskontrolle genügt dann die Messung einer Kontrollprobe einmal pro Woche. Die externe Qualitätskontrolle entfällt in der Praxis des niedergelassenen Arztes, im Krankenhaus jedoch nur dann, wenn das Zentrallabor die Verantwortung für die Qualitätssicherung übernimmt ( Kap. 23).

25

120–179 (6,7–10,0)

Plus 2-h-oGTT (75 g)

≥180 (≥10,0)

Und/oder 2-h-oGTT (75 g)

≥165 (≥9,2)

≥140 (≥7,8)

1-h-oGTT (75 g)

2-h-oGTT (75 g)

oGTT oraler Glukosetoleranztest

≥90 (≥5,0)

Nüchternglukose

Gestationsdiabetes (mindestens 2/3 der Werte)

≥110 (≥6,1)

Nüchternglukose

Diabetes mellitus

<110 (<6,1)

Nüchternglukose

Gestörte Glukosetoleranz

Nüchternglukose

90–109 (5,0–6,0)

<120 (<6,7)

2-h-oGTT (75 g)

Abnorme Nüchternglukose

<90 (<5,0)

Vollblut (venös)

Nüchternglukose

Normale Glukosetoleranz

Diagnosekriterien

≥155 (≥8,6)

≥180 (≥10,0)

≥90 (≥5,0)

≥200 (≥11,1)

≥110 (≥6,1)

140–199 (7,8–11,0)

<110 (<6,1)

90–109 (5,0–6,0)

<140 (<7,8)

<90 (<5,0)

Vollblut (kapillär)

≥155 (≥8,6)

≥180 (≥10,0)

≥95 (≥5,3)

≥200 (≥11,1)

≥126 (≥7,0)

140–199 (7,8–11,0)

<126 (<7,0)

100–125 (5,6–6,9)

<140 (<7,8)

<100 (<5,6)

Plasma (venös)

Keine Angaben

Keine Angaben

Keine Angaben

≥220 (≥12,2)

≥126 (≥7,0)

160–219 (8,9–12,2)

<126 (<7,0)

100–125 (5,6–6,9)

<160 (<8,9)

<100 (<5,6)

Plasma (kapillär)

⊡ Tab. 25.3. Diagnosekriterien des Glukosestoffwechsels (Vollblut bzw. Plasma). Alle Glukosewerte sind in mg/dl (mmol/l) angegeben

260 Kapitel 25 · Glukosebestimmung und Diabetesdiagnostik mittels POCT

261 25.4 · Verlaufsdiagnostik

25.4

25

Verlaufsdiagnostik

Die Glukosebestimmung im Blut mittels POCT wird überwiegend (etwa 90 %) für die Verlaufsdiagnostik im Rahmen der Diabetestherapie sowohl in der Praxis niedergelassener Ärzte der verschiedensten Fachrichtungen als auch in Krankenhäusern in Ergänzung zum klinisch-chemischen Zentrallabor eingesetzt. Dabei hat sich in den letzten Jahren der Einsatz von Glukose-POCT-Systemen in beiden Bereichen wesentlich gesteigert, obwohl die Sachkosten dafür um etwa das 3- bis 6fache höher sind als für eine entsprechende Glukosebestimmung im Zentralabor ( Kap. 20). Dies ist im niedergelassenen Bereich durch wesentliche Änderungen in den Therapieanforderungen gemäß den aktuellen DDG-Leitlinien [1] bedingt. Diese Leitlinien geben auf der Basis von prospektiven Langzeitstudien zur Vermeidung bzw. Verringerung diabetischer Folgeerkrankungen u. a. dauerhaft normnahe Blutglukoseeinstellungen unter Berücksichtigung individueller Ziele vor. Diese Ziele müssen auch im Blutglukosebereich regelmäßig überwacht und angepasst werden. Im Krankenhaus waren solche Vorgaben lange Zeit wenig beachtet worden, da erstens dafür das kostenoptimierte klinisch-chemische Zentrallabor zur Verfügung stand und zweitens die stationären Behandlungszeiten relativ kurz waren und damit der Einfluss einer nur vorübergehend nicht optimalen Blutglukoseeinstellung, wie sie im Rahmen von akuten Erkrankungen relativ häufig auftritt, auf die Entwicklung von diabetischen Folgeerkrankungen gering zu sein schien (Ziel: Komaverhütungstherapie). Dies änderte sich zunächst unter dem wachsenden Druck der Anforderungen einer intensivierten Insulintherapie nach häufigen patientennahen Blutglukosebestimmungen, insbesondere beim Einsatz präprandialer Insulinalgorithmen, und dann zusätzlich, als mit den bahnbrechenden Arbeiten von van den Berghe ab 2001 [12] der Nachweis vorlag, dass auch eine kurzfristige, nur wenige Tage andauernde normnahe Blutglukoseeinstellung mittels intensiver Insulintherapie (mit häufigen Blutglukosebestimmungen und unmittelbaren Insulindosisanpassungen) bei chirurgischen Patienten auf der Intensivstation eine klinisch signifikante Verbesserung des postoperativen Krankheitsverlaufs in vielen auch kostenintensiven Einzelaspekten ermöglicht. In den nachfolgenden Jahren wurden diese Behandlungsergebnisse in unterschiedlichen Patientenkollektiven überprüft, im Wesentlichen bestätigt, aber auch modifiziert und kritisch nach dem Erkrankungsgrad differenziert [13–18]. Damit war es

262

25

Kapitel 25 · Glukosebestimmung und Diabetesdiagnostik mittels POCT

nunmehr medizinisch notwendig, Glukose-POCT-Systeme auch bei akuten Erkrankungen von Diabetikern und von Patienten mit vorübergehender sekundärer Störung der Glukosetoleranz einzusetzen. Letztere kann sich klinisch z. B. bei Traumen, Hämorrhagien, Verbrennungen, Sauerstoffmangel, schweren Infektionen, Sepsis und Schock manifestieren. Der Stress solcher kritischer Erkrankungen induziert gegenregulatorische Hormone des Glukosestoffwechsels mit verschiedenen Änderungen des Kohlenhydratstoffwechsels mit der vorübergehenden Konsequenz einer peripheren Insulinresistenz und eines relativen Insulinmangels. Dazu können auch verschiedene, häufig genutzte klinische Behandlungsverfahren beitragen, z. B. die Therapie mit hochdosierten Kortikoiden und Vasopressoren sowie eine parenterale Ernährung mit Kohlenhydraten. Der Einsatz von POCT erfolgt dabei überwiegend im Rahmen von Behandlungsprogrammen mit rascher Insulindosisanpassung [13–17] bei schnell wechselnden Blutglukosewerten einschließlich der Notfallüberwachung von Hypoglykämien. Hinzu kommt, dass in diesen klinischen Situationen mit sich relativ rasch ändernder Erkrankungsintensität und wechselnder Nahrungszufuhr sowie bei bestimmungsgemäßem Einsatz der analytische Teil des Glukose-POCT in zeitlich unmittelbare Nähe zum postanalytischen Procedere rückt – mit dem Anspruch auf die sofortige Interpretation des einzelnen Blutglukosewertes und die daraus resultierenden therapeutischen Konsequenzen. Damit wird auch die etablierte Trennung von analytischer und postanalytischer Fachkompetenz bei der Diabetesbehandlung aufgehoben. Dies hat in allen klinisch relevanten Bereichen (Krankenhaus, Praxis des Arztes, Notarztwagen, »home care« und ambulante Pflege) zur Folge, dass neue Fachkunde-, Kooperations- und Logistikmodelle zwischen den beteiligten Fachbereichen zur Betreuung von Patienten mit den verschiedensten Formen von Diabetes und dessen Folgeerkrankungen etabliert werden müssen ( Kap. 15–18 und 22). Bei der Durchführung und Interpretation der oben genannten Studien [12–18], teilweise aus der Intensivmedizin [4, 5, 7] oder anderen klinischen Bereichen [19, 20], gibt es eine Reihe von methodischen Problemen, die bei der Umsetzung der Studienergebnisse im klinischen Alltag beachtet werden müssen. In diesen Studien wurden unterschiedliche Messsysteme (ABL 700 von Radiometer, HemoCue B Glukose analyzer) mit unterschiedlichen Probenmaterialien (arterielles und kapilläres Vollblut) eingesetzt, die unterschiedlichsten Labormethoden zu »Referenzmethoden« (YSI Glukose Ana-

263 25.5 · Blutgewinnung an alternativen Stellen

25

lyzer, Dimension RXL, Glukose Analyzer Beckman, Hitachi 747 Analyzer) deklariert, die Zeiten zwischen Blutentnahme und Messung im Zentrallabor nicht standardisiert oder mit durchschnittlichen 45 min ohne Zusatz von Glykolysehemmern akzeptiert und auch unterschiedliche »sampling sites« zugelassen. Trotzdem wurden klinischerseits sowohl für die Therapiezielwerte der Blutglukosespiegel (80–110 mg/dl) als auch für die Definition einer Hypoglykämie (<40 mg/dl) die gleichen Glukoselaborwerte benutzt. Obwohl auf diese Problematik mehrfach hingewiesen wurde [21, 22], bestehen diesbezüglich noch immer viele Unklarheiten.

25.5

Blutgewinnung an alternativen Stellen

Im präanalytischen Bereich gibt es bei der Blutglukosebestimmung eine klinisch relevante, aber nicht immer ausreichend beachtete Besonderheit, die für sonstige POCT-Anwendungen ohne Bedeutung ist: die Blutgewinnung aus anderen Kapillarbereichen als Finger oder Ohrläppchen, das »alternative/ alternate site testing« (AST). Ausgangspunkt war mit zunehmender BGSKHäufigkeit der Wunsch nach Schonung der malträtierten »klassischen« Fingerkapillaren und nach schmerzärmeren Alternativen. Die Entwicklung von BGSK-Systemen mit einem sehr geringen Blutbedarf (≤3 μl) ermöglichte es, Kapillarblut (Hauttiefe: ≤2 mm) zusätzlich aus den Hautbereichen von Arm, Bein und Abdomen und in der Regel schmerzärmer zu gewinnen. Dabei unterscheiden sich die Blutglukosewerte zwischen den oben genannten ASTBereichen und dem Finger bei körperlicher Ruhe und im Nüchternzustand nicht. Dagegen kommt es bei raschen Blutglukoseänderungen (>2 mg/dl/ min) in beide Richtungen – z. B. nach kohlenhydratreichen Mahlzeiten bzw. bei unzureichender präprandialer Insulindosierung, nach Injektion einer zu hohen Insulinmenge oder nach intensiver körperlicher Arbeit/ Sport – zu einer im Mittel etwa 30-minütigen, klinisch relevanten Verzögerung bei der Angleichung der kapillären Blutglukose im AST-Bereich an die Werte im Finger, die auch bei Abkühlung der Haut nachweisbar bleiben. Akut kann die Verkennung dieser Umstände den Patienten insbesondere durch hypoglykämische Entgleisungen gefährden. Längerfristig können unzureichende Therapieanpassungen eine normnahe Stoffwechseleinstellung verhindern [23–27]. Dies liegt v. a. an anatomischen Unterschieden: In den oben genannten AST-Bereichen gibt es signifikant weniger oberflächliche

264

Kapitel 25 · Glukosebestimmung und Diabetesdiagnostik mittels POCT

Endkapillaren und arteriovenöse Shunts als im Finger, die dort eine raschere Blutglukoseänderung parallel zu den systemischen Änderungen bedingen. Entsprechend muss man bei der kapillären Blutgewinnung die Ausgangssituation des Patienten beachten und im Zweifelsfall die oben genannten ASTBereiche vermeiden.

25

25.6

Kontinuierliche Glukosebestimmung

Seit einigen Jahren ist die bisher beschriebene Form der In-vitro-Bestimmung der Blutglukose durch das Prinzip der kontinuierlichen Glukosemessung (KGM) in der interstitiellen Flüssigkeit des subkutanen Fettgewebes, vorwiegend im Bereich des Abdomens und des Arms, über einen begrenzten Zeitraum (derzeit max. 7 Tage) ergänzt worden [28]. Derzeit sind in Deutschland verschiedene Technologien zugelassen, die in kurzen Intervallen (<1 bis 5 min) aktuelle Messwerte an ein extrakorporales Gerät zur fortlaufenden Datenerfassung, -bearbeitung, -speicherung und -präsentation mit sofortiger Datenverfügbarkeit (Online-Betrieb) für eine bedarfsgerechte Therapieanpassung einschließlich Alarmfunktionen für Hypo- und Hyperglykämien übermitteln, z. B. als s. c. In-vivo-Nadelbiosensor (Nadelelektroden mit integriertem Glukoseoxidasemesssystem) im Guardian RT (Medtronic MiniMed) und im Navigator (Abbott) oder im GlucoDay S (Menarini Diagnostics) als extrakorporaler In-vitro-Biosensor (elektrochemisch mittels Glukoseoxidase) in Verbindung mit einer s. c. Mikrodialysefaser, deren Filtratvolumen aus der interstitiellen Flüssigkeit zwecks Glukosebestimmung kontinuierlich zum Ex-vivo-Biosensor gepumpt wird. In den USA – aber nicht in der EU – ist ein weiterer s. c. Nadelbiosensor (The Seven System, DexCom) mit analogem Messprinzip zugelassen und im Einsatz. Die wesentlichen Vorteile dieser KGM-Verfahren liegen offensichtlich primär in der Erhöhung der Zahl der Glukosemesswerte von in der Regel 2–4 mittels BGSK auf 500–1500 pro 24 h mit dem sich daraus ergebenden Informationsgewinn, z. B. über ▬ subklinische Hypoglykämien, besonders während des Schlafs, ▬ postprandiale Blutglukoseprofile, ▬ die gesamte Glukosevariabilität in 24 h für gezielte Therapieanpassungen einschließlich der Perspektive einer Verknüpfung mit einer Insulinpumpe (»closed loop«).

265 25.6 · Kontinuierliche Glukosebestimmung

25

Sekundär besteht ein prognostisches Potenzial der auf diese Weise möglichen Trendanalysen, z. B. für die oben genannten Alarmfunktionen. Allen diesen KGM-Systemen gemeinsam ist aber auch das Problem, dass bisher die Glukosebestimmungen aus bzw. in der s. c. interstitiellen Flüssigkeit nicht durch eine unabhängige Methode objektiviert werden können und die klinische Erfahrung auf der Kenntnis von Glukosekonzentrationen im Blut und nicht im s. c. Interstitium beruht. Daher werden die KGMMesswerte, basierend auf einigen wenigen parallelen kapillären Blutglukosemessungen, mittels unterschiedlicher, dem Benutzer unbekannten Anpassungsverfahren (unter Berücksichtigung physikalischer und physiologischer Zeiten der Verzögerung beim Glukoseflux zwischen Blut und Interstitium) umgerechnet und als Blutglukoseäquivalente in mg/dl bzw. mmol/l angegeben. Ein solches Vorgehen hat außer systemabhängigen Fehlerbreiten auch noch ein erhebliches Fehlerpotenzial aufgrund von anatomischen und physiologischen Variablen, die interindividuell wie auch intraindividuell im Diabetesverlauf auftreten. Die daraus resultierenden Anforderungen an die Qualitätssicherung solcher KGM-Systeme unterscheiden sich wesentlich von denen für Glukose-POCT-Einzelmessungen, wobei aber bisher gesetzliche Rahmenbedingungen dafür in Deutschland fehlen. In den USA werden zurzeit für die Erstzulassung von KGM-Systemen im Rahmen einer Konsensuskommission unter Teilnahme der Hersteller, der medizinischen Anwender, der Diabetes Technology Society, des CLSI (Clinical Laboratory Standards Institute) und der Zulassungsbehörde FDA einheitliche Standards für die Beurteilung und Mindestanforderungen an die Messqualität dieser Systeme erarbeitet, mit deren Fertigstellung 2008 zu rechnen ist [29, 30]. Trotzdem wächst wegen der dargestellten klinischen Vorteile der Kreis der Anwender von KGM-Systemen von Jahr zu Jahr nicht nur im ambulanten, sondern auch im klinischen Bereich, derzeit v. a. auf der internistischen Diabetesstation und in Bereichen mit intensivmedizinischer Betreuung. Dabei erfüllt der Einsatz solcher KGM-Systeme speziell im klinischen Bereich auch wesentliche Merkmale des POCT. Dagegen haben Messsysteme zur nichtinvasiven Glukosebestimmung trotz erheblichem grundsätzlichen Interesse, sehr hohen Entwicklungsinvestitionen und vielfältigen technologischen Ansätzen noch immer keine Marktreife und keine entsprechende Zulassung erreicht, wobei die gegenwärtigen Erwartungen von weiteren Entwicklungszeiträumen von 5–20 Jahren ausgehen.

266

25.7

25

Kapitel 25 · Glukosebestimmung und Diabetesdiagnostik mittels POCT

POCT-Bestimmung des HbA1c

Die Bestimmung des klinisch wichtigen Diabeteslangzeitmarkers HbA1c am POC hat in Deutschland keine größere Bedeutung gewonnen. Es gibt zwar valide Geräte (DCA 2000+, Siemens; DiaSTAT, Bio-Rad), dennoch sind die hohen Reagenzienpreise und die zurzeit bestehende Standardisierungsproblematik (National Glycohemoglobin Standardization Program/Diabetes Control and Complication Trial vs. IFCC) dafür verantwortlich, dass die HbA1c-Bestimmung nach wie vor eine Domäne des Zentrallabors ist.

26 Gerinnungsdiagnostik mittels POCT M. Spannagl

26.1

Analytische Systeme zur Erfassung der primären Hämostase bzw. der Thrombozytenfunktion – 268

26.2

Thrombin-/Fibringenerierung (incl. Patientenselbstmanagement) – 270

26.3

Gerinnselbildung: viskoelastische Methoden – 275

Vom pathophysiologischen Standpunkt aus betrachtet kann man die Hämostase in vier Systeme unterteilen: ▬ primäre Hämostase, ▬ Thrombin-/Fibringenerierung, ▬ Gerinnselbildung, ▬ Fibrinolyse. Diese Teilschritte können z.T. mit hämostaseologischen Analyseverfahren abgebildet werden. Die in der Gerinnungsdiagnostik zum Einsatz kommenden POCT-Systeme sind daher in ihren analytischen Technologien sehr heterogen [31]. Dennoch konnten bei einzelnen Patientenkollektiven verbesserte Outcome-Ergebnisse in der Patientenversorgung gezeigt werden [32, 33]. Die zunehmende Erfahrung mit patientennah einsetzbaren Gerinnungstestsystemen zeigt sich inzwischen in internationalen Empfehlungen ( Kap. 21) [34].

26.1

Analytische Systeme zur Erfassung der primären Hämostase bzw. der Thrombozytenfunktion

Isolierte Störungen der primären Hämostase sind meist präexistent (medikamenteninduziert, krankheitsbedingt, angeboren) und sind für intra- und postoperative Blutungsereignisse relevant. So hat der Platelet Function Analyzer

268

Kapitel 26 · Gerinnungsdiagnostik mittels POCT

PFA 100 (Siemens) einen hohen Stellenwert im Rahmen der Abklärung einer präoperativen Blutungsneigung [35] bzw. im hämostaseologischen Speziallabor. Hierbei ist allerdings zu betonen, dass die Thrombozytenmessung im Vollblut allein keine umfassende Diagnostik einer präoperativen Blutungsneigung ermöglicht und daher ggf. eine weitere Abklärung in einem entsprechend spezialisierten Zentrum angestrebt werden sollte. Für das Therapiemonitoring von Acetylsalicylsäure, Clopidogrel und anderen Thrombozytenaggregationshemmstoffen kommt die induzierte Thrombozytenaggregation zum Einsatz; dafür wurden inzwischen auch mehrere POCT-Systeme vorgestellt [36–38].

26 26.1.1 Platelet Function Analyzer PFA 100

Das Messprinzip des PFA 100 (⊡ Abb. 26.1) besteht darin, dass mittels eines konstanten Unterdrucks Zitratvollblut durch eine Kapillare angesaugt wird. Hierbei passiert das Blut zunächst eine 3 cm lange Stahlkapillare mit einem Innendurchmesser von 0,2 mm und dann eine Apertur in einer Kollagenmembran, die einen Durchmesser von 0,15 mm aufweist. Die Membran ist entweder mit ADP oder Adrenalin beschichtet. Hierdurch kommt es beim Durchtritt des Blutes zu einer Aktivierung der Thrombozyten, welche über Pumpe

Blutreservoir

Kollagenmembran

Kapillare

⊡ Abb. 26.1. Messprinzip der PFA-100-Analyse. Zitratblut wird durch eine kleine Apertur in einer Kollagenmembran gesogen. Die Thrombozyten haften am Kollagen und bringen den Blutfluss zum Erliegen. Die Verschlusszeit (»clotting time«) ist ein Maß für die Thrombozytenfunktion und z. B. bei Einnahme von Acetylsalicylsäure verlängert.

269 26.1 · Analytische Systeme zur Erfassung

26

die Zeit die Membran verschließen, bis der Blutfluss sistiert. Als Messparameter wird die »Verschlusszeit« verwendet, die in Abhängigkeit von der Aktivierbarkeit der Thrombozyten kürzer oder länger ist. Die Verschlusszeit (in s) ist die Zeit vom Beginn der Messung bis zum Zeitpunkt, an dem eine bestimmte Flussgeschwindigkeit unterschritten wird. Sie wird für die Kollagen/Epinephrin-(Kol/Epi-) und die Kollagen/ADP-(Kol/ADP-)Kassette getrennt ausgegeben. Dieses Messsystem versucht somit, die physiologische »primäre Hämostase« mit Thrombozytenadhäsion bzw. -aggregation unter hohen Flussbedingungen mit hohen Scherraten in vitro zu imitieren. Das PFA-100-System wird zum Screening auf ein von-Willebrand-Syndrom [39] sowie nach Störungen der primären Hämostase [40] eingesetzt.

26.1.2 Aggregometrie

Mit dem Multiplate-Gerät (Dynabyte) steht ein sehr praktikables Verfahren zur Verfügung. Grundsätzlich ist die Impedanzaggregometrie durch die Messung antikoagulierten Vollbluts als Thrombozytenfunktionstestung patientennah einsetzbar (⊡ Abb. 26.2). Mit Verwendung spezifischer Agonisten

Sensordraht Ruhender Thrombozyt

Aktivierter Thrombozyt

⊡ Abb. 26.2. Funktionstestung der Thrombozyten im Vollblut (Impedanzaggregometrie). Wenn sich aktivierte Thrombozyten an die Oberfläche zweier Sensordrähte anheften, erhöht sich der elektrische Widerstand zwischen ihnen. Dies kann aufgezeichnet und graphisch (Impedanz vs. Zeit) aufgetragen werden.

270

Kapitel 26 · Gerinnungsdiagnostik mittels POCT

kann ein individuelles Monitoring auch bei kombinierter thrombozytenhemmender Medikation erfolgen [41]. Das Verifynow-System (Accumetrics) bestimmt die Thrombozytenaggregation im Vollblut mittels der Agglutinationsmessung fibrinogenbeschichteter Latex-Beads [37].

26.2

26

Thrombin-/Fibringenerierung (incl. Patientenselbstmanagement)

Im klinischen Alltag werden POCT-Verfahren mit Nachweis der Thrombin-/Fibrinbildung meist zum Therapiemonitoring parenteraler Antikoagulanzien eingesetzt. Ein weiteres Anwendungsfeld ist die Patientenselbstmessung der Internationalen Normalisierten Ratio (INR) bzw. das Patientenselbstmanagement der oralen Therapie mit Vitamin-K-Antagonisten (s. unten, 26.2.2). Im Operationssaal und im Schockraum, aber auch bei der Anwendung extrakorporaler Verfahren wie Hämodialyse oder extrakorporale Membranoxygenierung ist die Gerinnungshemmung eine unabdingbare Voraussetzung für die Anwendung entsprechender therapeutischer Methoden. Die Notwendigkeit zur individuellen Dosierung von Heparin oder anderer parenteraler Gerinnungshemmstoffe hat zu einer Zunahme der Anwendung von POCT-Analysen, die Vollblut benutzen, geführt.

26.2.1 Heparinmonitoring und »activated clotting time« (ACT)

Das periinterventionelle Therapiemonitoring von unfraktioniertem Heparin und anderen Antikoagulanzien erfolgt in der Regel über die »activated clotting time« (ACT). Wichtige Kriterien für die Auswahl einer ACT-Bestimmungsmethode sind das Volumen der eingesetzten Vollblutmenge und die Linearität der Dosis-Wirkungs-Beziehungen (gewünschter Messbereich). Die Reaktionswege sind in ⊡ Abb. 26.3 dargestellt. Es befinden sich derzeit eine Reihe unterschiedlicher Messsysteme auf dem Markt. Das Messprinzip entspricht grundsätzlich dem der aPTT (»activated partial thromboplastin time«, aktivierte partielle Thromboplastinzeit), wobei bei den POCT-Systemen die Messung meist im Vollblut erfolgt,

271

26

Kontaktaktivator

aP

TT

/A C

T

26.2 · Thrombin-/Fibringenerierung

Z

TP

XIIa

Tissue factor

XIa

VIIa

IXa, VIIIa Xa, Va

Prothrombin

ECT

Fibrinogen

(Meizo-)Thrombin

Fibrin

⊡ Abb. 26.3. Gegenüberstellung des Messprinzips der aktivierten partiellen Thromboplastinzeit (aPTT), der »activated clotting time« (ACT), der Thromboplastinzeit (TPZ) und der »ecarin clotting time« (ECT). Bei der TPZ, der aPTT und der ACT kommt es jeweils über mehrere Stufen zur Gerinnungsaktivierung. Bei der ECT hingegen katalysiert das Schlangengift Ecarin die Umwandlung von Prothrombin zu Meizothrombin, einer Zwischenstufe in der physiologischen Thrombinaktivierung. Durch die direkte Prothrombinaktivierung ist die ECT spezifischer in der Erfassung von direkten Thrombininhibitoren als die ACT, die aPTT oder die TPZ.

um den zeitaufwendigen Prozess der Zentrifugation zu vermeiden. Die meisten Geräte für das Antikoagulanzienmonitoring können durch Verwendung unterschiedlicher Einmalkassetten für verschiedene Antikoagulanzien oder deren unterschiedliche Dosierungen variiert werden. Hemochron-Systeme (Keller Medical; ⊡ Abb. 26.4) verwenden entweder Streifen, die nur Oberflächenaktivator, oder Kassetten, die Oberflächenaktivator und Phospholipid enthalten. Eine andere Art von Geräten verwendet Einmalkassetten, bei denen das Vollblut durch Kapillaren fließt Als Aktivator dient meist Kaolin oder Celit, seltener Silicia oder Glasstaub. Phospholipidoberflächen werden bei Vollblutmethoden durch Blutzellen bzw. deren Fragmente präsentiert. Bei Systemen, die zur Messung der ACT bei hochdosierter Heparingabe eingesetzt werden, kommen unterschiedliche Kontaktaktivatoren (Celite, Kaolin, Silica, Glasstaub), bei einigen Tests auch in Kombination oder mit zusätzlichen Phopholipiden zum Ein-

272

Kapitel 26 · Gerinnungsdiagnostik mittels POCT

26 ⊡ Abb. 26.4. Hemochron Signature Elite. Mit freundlicher Genehmigung der Keller Medical GmbH, Bad Soden

satz. Meist wird frisches, seltener auch zitriertes Vollblut verwendet. Hierbei ist zu beachten, dass die Ergebnisse durch die unterschiedlichen Aktivatoren und Detektionsverfahren der verschiedenen ACT-Systeme schlecht miteinander vergleichbar sind [42–45]. Bei der Interpretation der ACT-Werte ist zu berücksichtigen, dass auch ein Faktorenmangel – entweder isoliert oder in Kombination mit Heparin – zu einer ACT-Verlängerung führt. Eine Differenzialdiagnostik eines Faktorenmangels oder eines Heparineffekts ist mit Hilfe des ACT-Testes nicht möglich, wohl aber durch die Verwendung von zusätzlichen, modifizierten Testansätzen mit Heparinase. Durch dieses Enzym wird die Heparinkette in kurze, nicht antikoagulatorisch wirksame Fragmente gespalten und dadurch der Heparineffekt aufgehoben. Unter dem Heparinaseansatz verlängerte Gerinnungszeiten sind somit in der Regel als Faktorenmangel zu interpretieren. Dieser Aspekt wird beim ACT PLUS von Medtronic genutzt: Die Probe wird in ein Röhrchen mit einem darin enthaltenen intrinsischen Aktivator gegeben. In dem Röhrchen befindet sich ein Stempel, welcher über ein mechanisches System nach oben gehoben wird. Durch die Schwerkraft sinkt der Stempel anschließend nach unten. Tritt nun in der Probe eine Gerinnung ein, so wird das Absinken des Stempels entsprechend verlangsamt und über ein optisches System erfasst. In einem zweiten Röhrchen ist neben dem Aktivator auch Heparinase enthalten.

273 26.2 · Thrombin-/Fibringenerierung

26

Ein Aliquot der Blutprobe wird in das Heparinaseröhrchen pipettiert und die Messung erneut gestartet. Durch einen Vergleich der beiden Gerinnungszeiten (mit und ohne Heparinase) kann zwischen einem Faktorenmangel und einem Heparineffekt unterschieden werden. Verwendet man anstelle von Heparinase Protamin, so kann über eine sog. Protamintitration auch die Heparinkonzentration abgeschätzt werden. Dosis-Wirkungs-Kurven. Die Erstellung von Heparineichkurven mit der vor Ort eingesetzten Substanz und der aPTT-/ACT-Methode ist aufwendig. Dabei muss Normalplasma in vitro mit den zu untersuchenden Gerinnungshemmstoffen versetzt werden. Dabei fügt man dem Normalplasma in vitro definierte Mengen unfraktionierten Heparins zu. Alternativ ist der Einsatz vorkonfektionierter Kontrollen möglich. Diese sind jedoch nicht für alle Antikoagulanzien in allen Dosisbereichen verfügbar. Je nach verwendetem gerinnungsphysiologischen Test (Prothrombinzeit, aPTT) können dabei direkte und indirekte Thrombin- und Faktor-Xa-Inhibitoren gemessen werden. Für die Therapiesteuerung ist eine präzise Bewertung dieser Dosis-WirkungsKurven entscheidend. So weisen beispielsweise aPTT-basierte Messverfahren im hohen Dosisbereich eine geringe Empfindlichkeit für Thrombininhibitoren auf.

26.2.2 Orale Antikoagulation – Patientenselbstmanagement

Etwa 500.000 Menschen führen in Deutschland eine langfristige Therapie mit oralen Antikoagulanzien (Vitamin-K-Antagonisten) durch. Dazu zählen Patienten mit einer künstlichen Herzklappe, Herzrhythmusstörungen (z. B. Vorhofflimmern), Herzinsuffizienz, rezidivierenden Bein- oder Beckenvenenthrombosen, Lungenembolien und weiteren Gefäß- oder Herzerkrankungen. Der Therapieerfolg einer oralen Antikoagulation wird durch eine engmaschige Kontrolle des INR-/Quick-Wertes und eine individuelle Anpassung der Medikation erst ermöglicht. Im Jahre 1986 wurde die Gerinnungsselbstkontrolle eingeführt, was die Antikoagulanzientherapie deutlich sicherer gemacht hat. Die Patienten können damit selbst ihren aktuellen INR-/Quick-Wert aus Kapillarblut bestimmen und die individuelle Dosis des oralen Antikoagulans selbstständig anpassen. Der behandelnde Arzt und das Team eines entsprechenden Schu-

274

26

Kapitel 26 · Gerinnungsdiagnostik mittels POCT

lungszentrums betreuen den Patienten bei der Gerinnungsselbstkontrolle und beraten ihn in allen Fragen der Therapie. Prospektive Studien – aufgearbeitet in mehreren Metaanalysen – zeigen deutlich bessere Therapieerfolge durch die Selbstkontrolle. Ausdrücklich wurde auf die Kosteneffektivität wegen der signifikant niedrigeren Thromboembolie- und Blutungsinsidenz hingewiesen [46–48]. Folgende POCT-Systeme sind für die Patientenselbstkontrolle verfügbar: ▬ Das CoaguChek-S-System (Roche) ist ein Reflexionsphotometer. Der Teststrip enthält Thromboplastin, Phospholipide und Eisenoxidpartikel. Ein Tropfen Vollblut wird in der Reaktionszone mit den Reagenzien gemischt und so die Gerinnung aktiviert. Die Eisenpartikel bewegen sich – angeregt durch ein oszillierendes Magnetfeld – und verursachen ein spezifisches Streulichtmuster. Dieses ändert sich beim Eintritt der Gerinnung. Die gemessene Gerinnungszeit wird in die INR umgerechnet. ▬ Das CoaguChek XS (Roche; ⊡ Abb. 26.5) benutzt eine neuartige elektrochemische Detektionsmethode. Der Teststrip enthält Thromboplastin, Phospholipide und das Peptidsubstrat Electrocyme TH in getrockneter Form. Durch die Aktivierung der Koagulationskaskade wird Thrombin gebildet, welches enzymatisch das Peptidsubstrat in ein irrelevantes Peptid und in das elektrochemisch aktive Phenylendiamin zerschneidet. Letzteres generiert ein elektrisches Signal, das in den INR-Wert umgerechnet wird. Das CoaguChek XS ist das erste Gerät auf dem Markt, dessen Messung nicht durch Heparin in der Probe beeinflusst wird. ▬ Das INRatio-System (Hemosense) besteht ebenfalls aus einem Messgerät und Einwegteststrips. Das System misst die Änderung der Impedanz der Mischung aus Blut und Reagenzien während des Koagulationsprozesses und bestimmt daraus das INR-Ergebnis. Das Gerät wendet eine 3-KanalTechnologie an, um die Patientenprobe und 2 Kontrollen gleichzeitig zu analysieren. ▬ Das ProTime microcoagulation system (ITC) ist ebenfalls ein tragbares Photometer. Die Plastikküvette enthält eine Kammer mit getrocknetem Thromboplastin. Sie hat 5 Mikrokanäle für eine Dreifachmessung der Patientenprobe und eine Doppelmessung von Kontrollen. Das applizierte Blut wird in den Kanälen hin und her gepumpt. Ein LED-Array (LED: »light emitting diode«) detektiert dann beim Gerinnungseintritt das Sisitieren der Bewegung, woraus das INR-Ergebnis bestimmt wird.

275 26.3 · Gerinnselbildung: viskoelastische Methoden

26

⊡ Abb. 26.5. CoaguChek XS plus. Mit freundlicher Genehmigung der Roche Diagnostics GmbH, Mannheim

26.3

Gerinnselbildung: viskoelastische Methoden

Im Wesentlichen stehen aktuell 2 Systeme zur Verfügung, welche die mechanische Qualität des Gerinnsels (die Viskoelastizität) kontinuierlich aufzeichnen: ▬ Rotationsthrombelastometrie (ROTEM), ▬ konventionelle Thrombelastographie (Haemoscope TEG).

276

26

Kapitel 26 · Gerinnungsdiagnostik mittels POCT

In Mitteleuropa ist die konventionelle Thrombelastographie (im Haemoscope TEG eingesetzt [49]) weitgehend durch das modernere Verfahren der Rotationsthrombelastometrie (ROTEM, Pentapharm) abgelöst worden. Diagnostisch werden hiermit in erster Linie akute Blutungen bei polytraumatisierten und operativen Patienten erfasst. Eine gezielte, individuell angepasste Therapie ist nicht nur eine klinische Herausforderung, sondern erfordert auch eine entsprechend differenzierte Diagnostik. Erschwert wird die Therapie dadurch, dass meist mehrere Ursachen für eine Koagulopathie vorliegen (Verlust/Verbrauch plasmatischer und zellulärer Komponenten, evtl. mit gleichzeitiger Hyperfibrinolyse) und die Gerinnungssituation einer zeitlichen Dynamik unterliegt. Zusätzlich kommen Effekte transfundierter kolloidaler Lösungen – v. a. Hydroxyethylstärke –, welche eine Polymerisationsstörung des Fibringerinnsels begünstigen können, zum Tragen. Effekte gerinnungsaktiver Medikamente wie z. B. Heparin, erworbene Thrombozytopathien, Effekte von Fremdoberflächen (z. B. extrakorporale Zirkulation) sowie chirurgische Blutungsursachen sind in die differenzialdiagnostischen und -therapeutischen Überlegungen einzubeziehen.

26.3.1 Thrombelastographie

Die Thrombelastographie wurde 1948 von Hartert vorgestellt. Das Prinzip besteht darin, dass ein zylindrischer Stempel, welcher frei an einem dünnen Draht aufgehängt ist, in eine mit Blut gefüllte Küvette eintaucht. Die Dimensionen sind so gewählt, dass der Abstand zwischen Stempel und Küvette 1 mm beträgt. Er kann durch das sich ausbildende Gerinnsel überbrückt werden. Die Küvette wird um die Längsachse alternierend um 4,75° gedreht. Wenn die Probe gerinnt, bilden sich zwischen der Wand der Küvette und dem Stempel Fibrinfäden, welche die Bewegung der Küvette entsprechend der Festigkeit der Fibrinfäden auf den Stempel übertragen. Unabhängig vom verwendeten technologischen Verfahren wird die Bewegung des Stempels über die Zeit als thrombelastographische Kurve aufgezeichnet. Als Probenmaterial wurde früher natives Vollblut verwendet, welches durch die Oberflächenaktivierung an Küvette und Stempel zur Gerinnung gebracht wurde. Heute analysiert man in der Regel – im Sinne einer besseren Standardisierung – Zitratblut, welches mit definierten Aktivatoren (extrinsisch, intrinsisch) zur Gerinnung gebracht wird.

277 26.3 · Gerinnselbildung: viskoelastische Methoden

26

Der Vorteil der Thrombelastographie gegenüber den klassischen gerinnungsphysiologischen Methoden besteht darin, dass neben der Gerinnungszeit auch die Gerinnselqualität sowie die Gerinnselstabilität beurteilt werden können. Da man bei der Thrombelastographie Vollblut zur Analyse nutzt, wird auch der Einfluss der Thrombozyten auf die Gerinnselbildung und -stabilität erfasst bzw. kann durch spezielle Tests spezifisch abgeschätzt werden. Die Thrombelastographie wird v. a. zur Analyse komplexer Hämostasestörungen im perioperativen Bereich klinisch eingesetzt. Weitere Indikationen sind der spezifische Nachweis einer Hyperfibrinolyse sowie die Beurteilung einer Thrombozytopenie oder einer Dilutionskoagulopathie. Zur Differenzierung von Gerinnungsstörungen werden ferner Analysen mit dem Zusatz des heparinspaltenden Enzyms Heparinase oder eines Fibrinolyseinhibitors (z. B. Aprotinin) sowie mit der in-vitro-Blockade der Thrombozyten durch Cytochalasin D oder Fibrinogenrezeptorantagonisten zur qualitativen Beurteilung des Fibringerinnsels durchgeführt. Die Gerinnselfestigkeit wird gegen die Zeit aufgetragen. Aus historischen Gründen wird die Kurve zweischenklig ausgegeben und in Millimetern parametrisiert. Eine Vielzahl von Parametern wurden für die Auswertung des Thrombelastogramms beschrieben. Die wichtigsten sind: ▬ Gerinnungszeit (»clotting time« – CT – oder Reaktionszeit – r), ▬ Gerinnselbildungszeit (»clot formation time« – CFT – oder Koagulationszeit – k), ▬ maximale Gerinnselfestigkeit (»maximum clot firmness« – MCF – oder Maximalamplitude – MA), ▬ maximale Lyse (ML; in Prozent der maximalen Ausprägung des Gerinnsels). Bei der Befundmitteilung empfiehlt es sich, neben der Angabe von Messwerten (meist CT, CFT, MCF und ML) und Referenzbereich eine semiquantitative Bewertung vorzunehmen (z. B. normwertige Gerinnungsaktivierung, abnormale Gerinnselbildung, kein Nachweis einer Hyperfibrinolyse). Bei grenzwertigen Befunden sollten die Untersuchungen wiederholt bzw. die Befunde sollten als solche mitgeteilt werden. Es ist zu empfehlen, durch die Untersuchung von hämostaseologisch unauffälligen Patienten oder Probanden hauseigene Referenzbereiche zu bestimmen bzw. zumindest die Übereinstimmung der im Haus ermittelten Werte mit externen Referenzbereichen zu überprüfen.

278

Kapitel 26 · Gerinnungsdiagnostik mittels POCT

Bewertung der Fibrinolyse. Eine Auflösung des Gerinnsels in vitro zeigt eine Fibrinolyse an. Dies wird beim Gesunden praktisch nie beobachtet, da die Fibrinolysehemmung im peripheren Blut in der Regel gegenüber den Fibrinolyseaktivatoren deutlich überwiegt. Intraoperativ beobachtete Fibrinolysen sind häufig mit massiven Blutungen assoziiert. Je schneller die Fibrinolyse in vitro beobachtet wird, desto heftiger ist in der Regel auch die klinische Blutungssymptomatik (fulminante Lyse mit einer Gerinnselauflösung innerhalb von weniger als 30 min). Eine spät auftretende Lyse (nach mindestens 45 min) sistiert häufig spontan.

26

Bewertung der Gerinnselbildung. Eine normwertige Gerinnselbildung wird als funktioneller Marker einer intakten Vollblutgerinnung verwendet. Eine verminderte Gerinnselfestigkeit kann durch die Gabe von Thrombozytenkonzentraten oder Fibrinogen (in Form von gefrorenem Frischplama oder Konzentrat) korrigiert werden. Bewertung der Gerinnungsaktivierung. Der diagnostische Wert der Gerinnungszeiten entspricht weitgehend demjenigen der aPTT oder der Prothrombinzeit, allerdings mit einer geringeren Spezifität, und zwar aufgrund des stärkeren Einflusses der Gerinnselpolymerisation in der Thrombelastographie im Vergleich zur Bestimmung der Gerinnungszeit mit konventionellen Methoden. Die CT-Messung ist deutlich weniger spezifisch für einen Faktorenmangel (z. B. unter oraler Antikoagulation) als die Thromboplastinzeit (insbesondere bei hohem Fibrinogengehalt der Probe). Insgesamt ist die Thrombelastographie ein funktioneller Globaltest, der gerade bei komplexen Hämostasestörungen die Beurteilung der Gerinnungssituation unterstützen kann [50]. Das Verfahren ist nicht sensitiv für Acetylsalicylsäure, Clopidogrel und Pentasaccharid sowie für ein vonWillebrand-Syndrom und relativ unempfindlich gegenüber Effekten von Fibrinogenrezeptorantagonisten, niedermolekularem Heparin und oralen Antikogulanzien. Ein Faktor-XIII-Mangel zeigt sich im Plasma besser als im Vollblut, ist aber gerade bei hohem Fibrinogenspiegel nur bei sehr niedrigen Faktor-XIII-Spiegeln nachweisbar. In ⊡ Tab. 26.1 ist die Durchführung der gängigen POCT-Methoden für Gerinnungsanalysen zusammengefasst.

Einsetzen des Teststreifens bzw. der Messzelle in das Messgerät

Einsetzen der Messzelle

Viskoelastische Verfahren (Thrombelastographie, ROTEG, Sonoclot, Multiplate)

Einspritzen bzw. Pipettieren der Blutprobe

keine Zugabe von Reagenzien

Teilweise plasmabasierte Kontrollen

Einsetzen der Blutprobe

Reagenzienhandhabung

Verwendung von Kontrollmaterial

Aufsetzen eines Bluttropfens auf die Probenaufnahme

Artifizielle Kontrollflüssigkeit

Aufstecken des verschlossenen Blutröhrchens auf die Messzelle

Keine Kontrolle verfügbar

Plasmabasierte Kontrollen

Zugabe von 1–3 Reagenzien

Einpipettieren der Blutprobe in die Messzelle

Vortemperierung der Messzelle bei Raumtemperatur (teilweise) keine

keine

PFA-100

Vorbereitung der Messzelle

RPFA (Accumetrics)

Teströhrchensysteme, Heparinmanagementsysteme

Ablauf

Teststreifensysteme

⊡ Tab. 26.1. Durchführung gängiger POCT-Methoden

26.3 · Gerinnselbildung: viskoelastische Methoden 279

26

27 POCT in der Diagnostik kardiovaskulärer Krankheiten G. Hafner, R. Junker, D. Peetz, I. Schimke

27.1

27.1

Allgemeines – 281

27.2

Anforderungen an das POCT von Herzmarkern – 283

27.3

Akutes Koronarsyndrom – 284

27.4

Akutes Koronarsyndrom und POCT – 289

27.5

Herzinsuffizienz – 290

27.6

Herzinsuffizienz und POCT – 294

Allgemeines

Krankheiten des Kreislaufsystems sind in der Bundesrepublik Deutschland mit einem Anteil von nahezu 50 % die häufigste Todesursache [51]. Von den Todesfällen als Folge von Kreislauferkrankungen entfallen auf die koronare Herzkrankheit (KHK) insgesamt mehr als 40 %, davon auf das akute Koronarsyndrom (»acute coronary syndrome«, ACS), speziell auf den akuten Myokardinfarkt (MI), 20 %. Bezogen auf den MI sind dies etwa 75.000 Todesfälle pro Jahr. Als Folge des MI entwickelt sich bei bis zu 50 % der Überlebenden eine chronische Herzinsuffizienz, die zusammen mit der chronischen Herzinsuffizienz anderer Genese (z. B. chronische KHK, Kardiomyopathie, Hypertonie, Myokarditis, Herzklappenerkrankungen, Herzrhythmusstörungen, Anämie) mit steigendem Lebensalter zur Haupttodesursache der Bevölkerung in den westlichen Ländern wird. In der Gesamtbevölkerung steigt die Prävalenz von <1 % (im Alter zwischen 45 und 55 Jahren) auf 2–5 % (65–75 Jahre) und schließlich bei über 80-Jährigen auf fast 10 %. Die akute Dekompensation der Herzinsuffizienz ist dabei die häufigste Ursache für

282

27

Kapitel 27 · POCT in der Diagnostik kardiovaskulärer Krankheiten

eine Hospitalisation der über 65-Jährigen und in den meisten westlichen Ländern die kostenintensivste Kreislauferkrankung [52]. Ausgehend von der Bedeutung, die der KHK gesundheitspolitisch und ökonomisch zukommt, ist es nicht überraschend, dass laboratoriumsmedizinische Untersuchungen aufgrund ihres günstigen Kosten-Nutzen-Verhältnisses einen herausragenden Stellenwert in der Diagnostik, der Therapiekontrolle und der Prognoseabschätzung bei Patienten mit KHK erlangt haben. Durch aktuelle Entwicklungen (Stichwort: natriuretische Peptide) wird sich auch die Bedeutung der laboratoriumsmedizinischen Untersuchungen bei Patienten mit Herzinsuffizienz deutlich steigern. Je nach örtlichen und zeitlichen Gegebenheiten sowie in Abhängigkeit vom Indikationsgebiet muss entschieden werden, ob die laboratoriumsmedizinischen Untersuchungen bei KHK und Herzinsuffizienz zentralisiert oder als POCT durchgeführt werden. Verfügbar für die Herzmarkerdiagnostik im Rahmen des POCT sind sowohl qualitative als auch semiquantitative und quantitative Testsysteme. Neben der diagnostischen Entscheidung über die vorliegende Krankheit entsprechend eines von der Fragestellung abhängigen, wählbaren Grenzwertes (»cut off«) ermöglichen quantitative Testsysteme anhand von Markerkonzentrationen im Serum und anhand der Kinetik die Beurteilung von Risiko, Verlauf und Therapie. In Krankenhäusern, in denen im Rahmen der Akutversorgung von ACS-Patienten durch das Zentrallabor oder eine andere, vergleichbar organisierte laboratoriumsmedizinische Einheit eine LaborTAT (Zeit für Probentransport, -vorbereitung und -analyse sowie die Ergebnisübermittlung; TAT: »turn around time«) für Herzmarker von <60 min, besser <30 min, nicht realisiert werden kann, wird der Einsatz von POCT empfohlen. Unabhängig vom ACS kann die durch das POCT bedingte kürzere Labor-TAT überall dort von Vorteil sein, wo ein MI bzw. ein Re-Infarkt als Komplikation möglich ist (z. B. in der Herzchirurgie) und wo die frühzeitige Ergebnisübermittlung in eine frühzeitige therapeutische Entscheidung umgesetzt wird. Die Testsysteme der für die ACS-Diagnostik gebräuchlichsten Marker (Myoglobin, CK-MB-Masse, Troponine; CK-MB: Kreatinkinase »musclebrain«) sind entweder für die Bestimmung eines einzelnen Markers oder aber für eine Markerkombination ausgelegt. ⓘ Hinweis Ein mit einem qualitativen Assay ermitteltes positives Testresultat sollte dabei immer mit einem quantitativen Assay bestätigt werden.

283 27.2 · Anforderungen an das POCT von Herzmarkern

27

Insbesondere in der frühen Phase des ACS ist die Bestimmung einer Markerkombination der Bestimmung eines einzelnen Markers überlegen. Bei Patienten mit chronischer KHK, v. a. in frühen bzw. stabilen chronischen Stadien, werden laboratoriumsmedizinische Untersuchungen hauptsächlich zur Charakterisierung von Risikoprofilen und zur Therapiekontrolle eingesetzt. Bei besonderen örtlichen Gegebenheiten oder spezifischen zeitlichen Notwendigkeiten kann das POCT dabei die zentralisierte Labordiagnostik ergänzen, möglicherweise auch ersetzen. Grundsätzlich überwiegen in diesem Indikationsgebiet jedoch in Hinblick auf die Kosten-Nutzen-Relation die Vorteile der zentralisierten Labordiagnostik ( Kap. 20). Für die laboratoriumsmedizinische Begleitung der chronischen Herzinsuffizienz und ihrer lebensbedrohlichen Komplikation, der akuten Dekompensation, stehen heute mit dem B-Typ-BNP (BNP: »brain natriuretic peptide«) und dem N-terminalen Fragment des pro-BNP (NT-pro-BNP) Marker zur Verfügung, deren Einsatz von der European Society of Cardiology (ESC) und dem American College of Cardiology (ACC) bzw. der American Heart Association (AHA) für Screening und Diagnostik der Herzinsuffizienz empfohlen wird [53, 54]. Im Rahmen der Differenzialdiagnostik bei Thoraxschmerz und Dyspnoe wird die kombinierte Bestimmung von BNP/NT-pro-BNP, Troponin und D-Dimer vorgeschlagen. Sowohl für BNP/NT-pro-BNP als auch für DDimer existieren Testsysteme, die als POCT eingesetzt werden können. Im Unterschied zu den meisten anderen laboratoriumsmedizinischen Kenngrößen, für die erst sekundär POCT-fähige Testsysteme entwickelt wurden, begann die klinische Validierung des Markers BNP mit einem für das POCT entwickelten Testsystem (Triage, Biosite). Bisher gibt es keine Empfehlungen, bei welcher Indikation und oberhalb welcher Labor-TAT von der zentralisierten BNP-/NT-pro-BNP-Bestimmung zum POCT übergegangen werden sollte.

27.2

Anforderungen an das POCT von Herzmarkern

Werden Herzmarker leitliniengerecht zur Diagnostik, Therapiekontrolle und Prognose bei KHK und Herzinsuffizienz eingesetzt, lässt sich eine Verbesserung der Kosten-Nutzen-Relation gut belegen. Über den zusätzlichen Nutzen beim Übergang von der zentralisierten Bestimmung zum POCT können jedoch noch keine allgemeingültigen Aussagen getroffen werden. Es ist aber allgemein anerkannt, dass jede Verkürzung der Labor-TAT durch POCT – wenn

284

27

Kapitel 27 · POCT in der Diagnostik kardiovaskulärer Krankheiten

diese tatsächlich in eine Verkürzung der Gesamt-TAT umgesetzt werden kann – die Kosten-Nutzen-Relation der Herzmarkerbestimmung weiter verbessert. Für die auf der Immunoassaytechnik basierenden Herzmarkertests gilt weiterhin: ▬ Die im Test verwendeten Antikörper sollten gut charakterisiert und gegen stabile Analytepitope gerichtet sein, die keiner Modifizierung im Blut (Proteolyse, Oxidation, Phosphorylierung, Komplexierung) unterliegen. ▬ Tritt ein Herzmarker in verschiedenen Varianten (Monomere, Komplexe) im Blut auf, muss der Antikörper diese vergleichbar binden. ▬ Existiert – wie für cTnI (s. unten, Kap. 27.3) – kein allgemein akzeptierter Standard, müssen für die verschiedenen Assays separat Referenzwerte und Entscheidungsgrenzen festgelegt werden ▬ Um die Vergleichbarkeit von Ergebnissen, die zentralisiert bzw. mittels POCT erhoben wurden, zu ermöglichen, sollten in einer Einrichtung – wenn möglich – solche Tests für das POCT ausgewählt werden, deren analytische Eigenschaften sich nicht grundsätzlich von den Eigenschaften der in der zentralisierten Diagnostik genutzten Tests unterscheiden.

27.3

Akutes Koronarsyndrom

Unter dem Begriff »akutes Koronarsyndrom« werden die akuten lebensbedrohlichen Phasen der KHK zusammengefasst: instabile Angina pectoris, nichttransmuraler Infarkt/Nicht-Q-Zacken-Infarkt/Infarkt ohne ST-StreckenHebung (»non-ST-segment elevation myocardial infarction«, NSTEMI), transmuraler Infarkt/Q-Zacken-Infarkt/Infarkt mit ST-Strecken-Hebung (»ST-segment elevation myocardial infarction«, STEMI). Ursache ist eine zuerst noch reversible und dann irreversible ischämische Schädigung des Myokards. Da insbesondere als Folge der irreversiblen Schädigung (Nekrose) myokardiale Proteine (Herzmarker) in das Blut freigesetzt werden, bietet die Quantifizierung dieser Proteine die Möglichkeit, die ischämische Schädigung des Myokards nachzuweisen. Der ideale Marker sollte dabei präanalytischen Einflüssen gegenüber weitestgehend stabil sein, die Herzschädigung hochspezifisch anzeigen, ein der spezifischen diagnostische Fragestellung (Erstdiagnose, Verlaufs- bzw. Therapiekontrolle, Nachweis von Komplikationen, z. B. Re-Infarkt) entsprechendes diagnostisches Fenster eröffnen sowie einfach, schnell und kostengünstig bestimmbar sein.

27

285 27.3 · Akutes Koronarsyndrom

Konzentration

Gegenwärtig erfüllen – im Vergleich zu allen anderen bekannten Herzmarkern – die myofibrillär gebundenen, zu einem geringen Teil (3–6 %) auch zytosolisch lokalisierten Troponinproteine cTnI und cTnT die oben aufgeführten Anforderungen an einen Herzmarker, sodass diese heute als »Goldstandard« in der Diagnostik der irreversiblen Myokardschädigung gelten. ⊡ Tabelle 27.1 zeigt die Kennzahlen für das diagnostische Fenster der Troponine im Vergleich zu anderen Markern. In der Frühphase nach Einsetzen der Schmerzsymptomatik (<4 h) sind »cardiac fatty acid binding protein« (cFABP), Glykogenphosphorylase BB (GPBB) und Myoglobin den Troponinen bezüglich der Sensitivität überlegen. Bereits 4 h nach Einsetzen der klinischen Symptomatik weisen jedoch auch bis zu 50 % der Patienten erhöhte cTnI- oder cTnT-Konzentrationen auf. Nach 10 h wurden diagnostische Sensitivitäten von >90 % ermittelt. Aufgrund des breiten diagnostischen Fensters eignen sich die Troponine auch als Spätmarker, da sie den MI auch noch zu einem Zeitpunkt anzeigen, zu dem die diagnostischen Fenster für Marker wie Myoglobin, CKMB-Masse, cFABP und Glykogenphosphorylase bereits wieder geschlossen sind. Die im Vergleich zu den anderen Herzmarkern langen Halbwertszeiten der Troponine führen über den »Summationseffekt« dazu, dass bereits sehr kleine Nekrosen durch messbare Troponinerhöhungen im Serum nachgewiesen werden können (⊡ Abb. 27.1). Mit den gegenwärtig verfügbaren Troponintests lassen sich Myokardnekrosen im Bereich von ≤1 g nachweisen.

Troponinkurve “cut oﬀ”

1.

CK-MB

2.

CK-MB

3.

Multiple Myokardischämien mit Mikronekrotisierung

CK-MB Zeit

⊡ Abb. 27.1. Summationsmodell für die Troponinzunahme im Serum als Folge multipler Myokardischämien und einer Mikronekrotisierung. CK-MB Kreatinkinase »muscle-brain«

286

Kapitel 27 · POCT in der Diagnostik kardiovaskulärer Krankheiten

⊡ Tab. 27.1. Serumprofil nach ST-Strecken-Hebungsinfarkt und Herzspezifität von myokardialen Markern (zusammengefasst aus der einschlägigen Fachliteratur)

27

Marker

Herzspezifität

Beginn des Konzentrationsanstiegs [h]

Maximum des Konzentrationsanstiegs [h]

Vervielfachung

Dauer bis zur Normalisierung [Tage]

Myoglobin

–

2

6–12

Bis 20fach

0,5–1

GPBB

++

2–4

7–9

Bis 20fach

1–2

cFABP

++

2–3

5–10

Bis 35fach (bis 125fach)

0,5–1

CK-MBMasse

+

3–4

12–18

Bis 30fach

2–3

cTnT

+++

4–10

12–48

Bis 40- bis 60fach (bis 300fach)

7–20

cTnI

+++

4–6

12–48

Bis 40fach

7–14

cFABP »cardiac fatty acid binding protein«; CK-MB Kreatinkinase »muscle-brain«; cTnl, cTnT Troponinproteine; GPBB Glykogenphosphorylase BB

Für beide Troponine werden vergleichbare biphasische Serumprofile nach einem MI beschrieben. Bei engmaschiger Kontrolle kann ein initialer Anstieg durch Freisetzung von Troponin aus dem zytosolischen Pool (Gipfelwert nach 1–2 Tagen) gefolgt von der Freisetzung des strukturgebundenen Anteils (Gipfelwert nach 3–5 Tagen) sichtbar gemacht werden. Von entscheidendem Vorteil gegenüber den anderen Herzmarkern ist darüber hinaus die Herzspezifität der Troponine (⊡ Tab. 27.1). Beim ACS besitzen die verschiedenen Entitäten in Hinblick auf die Anzahl fataler Ereignisse und den Zeitpunkt ihres Eintretens ein unterschiedliches Risiko. Die dadurch notwendigen unterschiedlichen Behandlungsstrategien erfordern eine frühestmögliche Abgrenzung insbesondere gegenüber der instabilen Angina pectoris auf der einen und dem MI auf der anderen Seite. Grundlage der Differenzierung sind Empfehlungen der ESC bzw. des ACC [55]. Danach sind die Kriterien für einen akuten, ablaufenden oder kürzlich abgelaufenen MI:

287 27.3 · Akutes Koronarsyndrom

27

▬ typischer Anstieg und gradueller Abfall (Troponine) oder ▬ schneller Anstieg und Abfall (CK-MB-Masse) der biochemischen Marker der Myokardnekrose mit mindestens einem der folgenden Kriterien: – ischämische Symptome, – Entwicklung pathologischer Q-Zacken im EKG, – ischämische EKG-Veränderungen (ST-Strecken-Hebung oder -Senkung), – Koronarintervention. In diesen Empfehlungen wird ausdrücklich auf die zentrale Stellung der myokardialen Nekrosemarker, speziell der Troponine, und dabei besonders auf die Bedeutung, die der Markerkinetik zukommt, hingewiesen. Ergänzend werden auch eindeutige Anforderungen an die Analytik der Herzmarker aufgeführt. Danach stellt die 99. Perzentile einer gesunden Referenzgruppe die Entscheidungsgrenze dar, wenn in diesem Bereich die Impräzision (Variationskoeffizient) des jeweils verwendeten Tests ≤10 % beträgt. Allerdings ist diese Impräzisionsvorgabe derart strikt, dass sie selbst von den neuesten Testentwicklungen nur bedingt erreicht wird ( Kap. 21). Geht man davon aus, dass Patienten ohne KHK keine Freisetzung kardialer Troponine aus dem zytosolischen Pool aufweisen, sollte eine Troponinkonzentration von 0 μg/l gemessen werden. Entsprechend sollten die zu erwartenden Messwerte für die 99. Perzentile einer gesunden Referenzkontrollgruppe um 0 μg/l bzw. deutlich unterhalb einer Konzentration von 0,01 μg/l liegen. Dieser Wert kann jedoch mit den meisten derzeit verfügbaren Tests nicht valide gemessen werden (Variationskoeffizient von >10 %). Die errechneten Werte für die 99. Perzentile liegen bei Tests der jüngeren und jüngsten Generation bei <0,05 μg/l, teilweise bei bis zu 0,01 μg/l. Bei einigen älteren Testsystemen werden jedoch auch noch deutlich höhere Messwerte von >0,05 μg/l erreicht [56, 57]. Berücksichtigt man weiterhin, dass die Nachweisgrenze der sensitiven Tests jeweils nahe der 99. Perzentile liegt, ist offenkundig, dass eine Impräzision von ≤10 % bei diesen Konzentrationen nur bedingt erreicht werden kann. Aus den derzeit verfügbaren Daten ist ersichtlich, dass die mit den meisten Troponintests gemessene 99. Perzentile einer gesunden Referenzkontrollgruppe eine Impräzision von <20 % aufweist. Für derartige Tests wurde vorgeschlagen, als Entscheidungsgrenze diejenige Troponinkonzentration zu wählen, bei der der Test mit einer Impräzision von ≤10 % (10 % Coefficient of variation (CV)) – Cutt-off misst. Basierend auf den oben genannten Krite-

288

Kapitel 27 · POCT in der Diagnostik kardiovaskulärer Krankheiten

Aufnahme

Anamnese, körperliche Untersuchung

Schmerz

Leitsymptom

Verdachtsdiagnose

Akutes Koronarsyndrom

EKG

ST-Strecken-Hebung +

Klinische Chemie

Myo + , CK-MB + , cTn +

ST-Strecken-Hebung –

27 cTn + (CK-MB + )

cTn – CK-MB –

nach 6 h cTn + cTn – (CK-MB + ) Diagnosestellung

Akuter Myokardinfarkt

ROC-Cut-off

VerlaufsTherapiekontrolle

Prognose

Instabile Angina pectoris

99%-Cut-off (10% CV-Cut-off)

Myoglobin CK-MB CK-MB-Akt. cTn

cTn (CK-MB)

CK-MB CK-MB-Akt. cTn

cTn (CK-MB)

⊡ Abb. 27.2. Klinisch-chemische Herzmarker zur Differenzialdiagnostik, zur Verlaufs- und Therapiekontrolle sowie zur Prognoseabschätzung des akuten Koronarsyndroms (CK-MB entspricht CK-MB-Masse). Akt. ; CK-MB Kreatinkinase »muscle-brain«; cTn Troponinprotein; CV coefficient of variation; Myo Myoglobin; ROC Receiver-operating-characteristic

289 27.4 · Akutes Koronarsyndrom und POCT

27

rien für die Differenzialdiagnostik des ACS zeigt ⊡ Abb. 27.2 einen Algorithmus für die Diagnostik des ACS, ergänzt durch laboratoriumsdiagnostische Möglichkeiten zur Verlaufsbeurteilung eines MI. Durch Kombination der Troponinbestimmung (Anstiegsbeginn nach >3 h) mit der Bestimmung eines frühen Herzmarkers (Myoglobin, cFABP; Anstiegsbeginn nach <3 h) lässt sich das aus der Freisetzungskinetik von cTnI bzw. cTnT resultierende diagnostische Fenster optimieren. Herzmarker wie cFABP [58, 59] mit einer schnellen Freisetzungskinetik besitzen darüber hinaus auch Vorteile in der Re-Infarkt-Diagnostik. cFABP gehört zu einer Gruppe von Proteinen, die für den intrazellulären Transport von langkettigen Fettsäuren verantwortlich sind. 4 bis 8 % der zytosolischen Proteine in der Myokardzelle entfallen auf cFABP, ohne dass jedoch eine absolute Herzspezifität gegeben ist. Eine geringe Molekülgröße und eine hohe Konzentration im Myokard lassen cFABP als einen vielversprechenden Frühmarker für die ischämische Herzschädigung erscheinen. cFABP wird gegenwärtig verstärkt in Hinblick auf seine Nutzung als Frühmarker der ischämischen Herzschädigung untersucht. Dabei zeigte cFABP sowohl bei Patienten mit STEMI als auch bei solchen mit NSTEMI seine Bedeutung als Frühmarker. Eine abschließende Beurteilung steht jedoch noch aus.

27.4

Akutes Koronarsyndrom und POCT

Im Rahmen verschiedener Untersuchungen sind diagnostische und therapeutische Strategien entwickelt worden, bei denen kardiale Marker – gemessen mittels POCT – in Hinblick auf die Ausnutzung von Ressourcen, die Risikostratifizierung, das therapeutische Management und das klinische Outcome getestet worden sind. Bereits im »ACC/AHA 2002 guideline update« für Patienten mit instabiler Angina pectoris und NSTEMI wird davon ausgegangen, dass beim Übergang von qualitativen bzw. semiquantitativen zu quantitativen Bestimmungen im Rahmen des POCT die Diagnose und das Management der Patienten verbessert werden [60]. In den »2004 ACC/ AHA guidelines« für das Management der Patienten mit STEMI wurde daher vorgeschlagen, dass qualitative Tests für die Feststellung eines erhöhten Markerwertes zwar verwendet werden können, Folgemessungen aber mit quantitativen Tests erfolgen sollten. Setzt man diese Guideline-Empfehlungen

290

27

Kapitel 27 · POCT in der Diagnostik kardiovaskulärer Krankheiten

konsequent um, sollten nur noch hochsensitive, quantitative POCT-Assays verwendet werden [61]. Im Rahmen der Erstdiagnostik sollte man die Troponinbestimmung durch einen im Blut früher ansteigenden Parameter (z. B. Myoglobin, cFABP, GPBB) ergänzen. Dabei ist sicher gegenwärtig die Kombination von Myoglobin und Troponin zu bevorzugen. Ob in absehbarer Zeit cFABP aufgrund seiner Herzspezifität Myoglobin als Frühmarker ersetzen kann, ist gegenwärtig nicht vorherzusagen. Für die Bestimmung dieser Markerkombination im Rahmen des POCT sind quantitative Testsysteme verfügbar. POCT-Testsysteme für cFABP und GPBB befinden sich noch in der Erprobung bzw. Entwicklung. Unabhängig davon ist es weiterhin notwendig, die Kosten-Nutzen-Relation des POCT in der Diagnostik des ACS im Auge zu behalten, insbesondere unter dem Gesichtspunkt der postulierten positiven Auswirkungen des POCT auf das Patienten-Outcome. Leider liegen bis jetzt nur widersprüchliche Ergebnisse aus klinischen Studien vor. Die Entscheidung zur Umsetzung eines POCT-Konzepts für die patientennahe Diagnostik beim ACS sollte sich nach den örtlichen Gegebenheiten, den logistischen und organisatorischen Möglichkeiten, der Umsetzung eines effektiven Qualitätsmanagementsystems und der Kostensituation richten. Ein genereller Vorteil für die POCT-Diagnostik akuter Koronarsyndrome ist bisher in klinischen Studien nicht erwiesen worden.

27.5

Herzinsuffizienz

EKG sowie bildgebende und invasive Verfahren sind bisher das Kernstück der Diagnostik bei chronischer und akuter Herzinsuffizienz, auch hinsichtlich der Abgrenzung beispielsweise gegenüber chronisch-obstruktiven Lungenerkrankungen und der Lungenembolie. Bis in die jüngere Vergangenheit hatte die Laboratoriumsmedizin nur einen unbedeutenden Anteil an Diagnostik, Verlaufsbeobachtung und Therapiekontrolle sowie an der Differenzialdiagnostik bei akutem Thoraxschmerz und Dyspnoe. Mit der Entdeckung der natriuretischen Peptide, insbesondere des BNP, sowie des D-Dimers ist eine Situation entstanden, die erwarten lässt, dass die Laboratoriumsmedizin, insbesondere unter dem Gesichtspunkt der KostenNutzen-Relation, zukünftig eine wesentliche Rolle bei der Betreuung von Patienten mit Herzinsuffizienz spielen wird. Beide Kenngrößen werden im Folgenden näher besprochen.

291 27.5 · Herzinsuffizienz

27

27.5.1 BNP/NT-pro-BNP

Im gesunden Herz wird das BNP v. a. im Atrium gebildet. Bei Erkrankungen des Ventrikels, insbesondere bei Herzinsuffizienz, steigt die BNP-Genexpression in den Ventrikelmyozyten hauptsächlich als Reaktion des Herzens auf erhöhte Wandspannung, Dilatation und/oder intrakardialen Druck an. Ohne wesentliche Speicherung wird es in das Blut freigesetzt. BNP führt zu gesteigerter Diurese und Natriurese sowie zur Relaxation der glatten Gefäßmuskulatur und besitzt eine inhibitorische Wirkung auf die Mitogenese und das myokardiale Remodeling. Die intrazelluläre Synthese des BNP erfolgt als präpro-BNP (134 Aminosäuren), das zytoplamatisch zu pro-BNP (108 Aminosäuren) und einem N-terminalen Signalpeptid (26 Aminosäuren) gespalten wird. Beim Übertritt in das Blut wird pro-BNP in das hormonell aktive, aus 32 Aminosäuren bestehende BNP (Aminosäuren 77–108) und das inaktive N-terminale Fragment NT-pro-BNP (Aminosäuren 1–76) gespalten. Daneben werden im Blut geringe Konzentrationen an pro-BNP gefunden. Dies hat v. a. analytische Implikationen für die Spezifität der BNP- und NT-pro-BNP-Tests. BNP wird als aktives Hormon über Bindung an NP-Rezeptoren durch Internalisierung in die Zielzelle und durch membrangebundene neutrale Endopeptidasen proteolytisch abgebaut. Letztere kommen v. a. in Leber, Lunge und Nieren vor. Die Plasmaspiegel von BNP können daher potenziell durch Medikamente wie Inhibitoren neutraler Endopeptidasen (z. B. Candoxatril zur Therapie der Herzinsuffizienz) oder Vasopeptidasen (z. B. Omapatrilat zur Therapie der Hypertonie) beeinflusst werden. NT-pro-BNP dagegen wird überwiegend renal ausgeschieden und wäre daher vermutlich für die Verlaufsbeobachtung von mit diesen Substanzgruppen therapierten Patienten besser geeignet. Sowohl für BNP als auch für NT-pro-BNP liegen mittlerweile eine Vielzahl von Studien vor, die eine Eignung dieser Labormarker für die Diagnosestellung, die Einteilung des Schweregrades und die Abschätzung der Prognose bei Patienten mit Herzinsuffizienz nachgewiesen haben. Gegenwärtig noch nicht abschließend geklärt ist, ob und wie das Alter, das Geschlecht und der Body-Mass-Index bei der Ermittlung von Entscheidungsgrenzen einbezogen werden sollen. Anfänglich diskutierte prinzipielle Vor- und Nachteile von BNP bzw. NT-pro-BNP, insbesondere begründet durch die renale Elimination von NT-pro-BNP auf der einen Seite und die Sensitivität von BNP gegenüber präanalytischen Einflüssen auf der anderen Seite, konnten nicht verifiziert werden.

292

27

Kapitel 27 · POCT in der Diagnostik kardiovaskulärer Krankheiten

So ist heute gut bekannt, ab wann eine eingeschränkte Nierenfunktion Einfluss auf den NT-pro-BNP-Wert im Blut nimmt und welche veränderten Entscheidungsgrenzen daraus abzuleiten sind [62]. Werden bei BNP die vorgegebenen präanalytischen Bedingungen (EDTA-Plasma) eingehalten, ist für einen Zeitraum von mindestens 4–24 h (abhängig von den verwendeten Testantikörpern) eine dem NT-pro-BNP vergleichbare Stabilität gegeben. Möglicherweise liefern die unterschiedlichen Clearance-Zeiten für BNP (20 min) und NT-pro-BNP (2 h) zukünftig Ansatzpunkte für einen gezielten Einsatz des einen oder anderen Markers, beispielsweise beim Monitoring von Patienten mit chronischer Herzinsuffizienz oder Rekompensation nach akuter Dekompensation. Neben der hauptsächlichen Anwendung von BNP/NT-pro-BNP zur Diagnosestellung einer linksventrikulären systolischen Dysfunktion bei chronischer Herzinsuffizienz haben sich die linksventrikuläre Hypertrophie, die linksventrikuläre diastolische Dysfunktion, das Vorhofflimmern und die Herzklappenerkrankungen, aber auch das ACS als weitere potenzielle Einsatzgebiete herauskristallisiert. In Kombination mit Troponin und D-Dimer bietet BNP/NT-pro-BNP Möglichkeiten zur Differenzialdiagnostik bei Thoraxschmerz und Dyspnoe (»shortness of breath«). Die Messung von BNP/ NT-pro-BNP wird dabei als Screeninguntersuchung betrachtet, die bei positivem Ausfall eine weitere Diagnostik, insbesondere die Echokardiographie, nach sich zieht. Ein negatives Ergebnis schließt dagegen mit hoher Wahrscheinlichkeit eine kardiale Beteiligung aus. Basierend auf Empfehlungen der NACB (National Academy of Clinical Biochemistry; Kap. 21) [63] und des ACC bzw. der AHA [54] lassen sich nachfolgende Einsatzgebiete für die Bestimmung von BNP/NT-pro-BNP ableiten: ▬ initiale Bestimmung bei Patienten in der Notaufnahme (oder in vergleichbaren Situationen), bei denen die Diagnose einer Herzinsuffizienz unklar ist, ▬ Differenzialdiagnostik bei Thoraxschmerz und Luftnot durch Kombination mit der Bestimmung des D-Dimers, ▬ Patienten mit linksventrikulärer Dysfunktion nach einem akuten MI, ▬ Vorliegen von Risikomarkern für eine Herzinsuffizienz (z. B. MI in der Anamnese, Diabetes mellitus), ▬ Risikostratifikation und Prognosevorhersage bei Patienten mit ACS, dekompensierter Herzinsuffizienz, stabiler chronischer Herzinsuffizienz, nach Herztransplantation und auch mit nichtkardialen Erkrankungen wie Lungenembolie,

293 27.5 · Herzinsuffizienz

27

▬ Therapiekontrolle bei Herzinsuffizienz, ▬ Überwachung von Patienten, die mit potenziell kardiotoxischen Medikamenten behandelt werden. Für viele der aufgeführten Indikationen ist jedoch bisher keine ausreichende Evaluierung erfolgt, insbesondere hinsichtlich der Entscheidungsgrenzen. Auch Aussagen zur Kosten-Nutzen-Relation fehlen in vielen Fällen. Nicht indiziert ist die BNP-/NT-pro-BNP-Bestimmung: ▬ bei Patienten mit offensichtlichen klinischen Zeichen einer Herzinsuffizienz (sie ersetzt in diesem Fall nicht die konventionellen Untersuchungsmethoden wie Echokardiographie und invasive hämodynamische Untersuchungen), ▬ zum Screening asymptomatischer Patientenkollektive auf das Vorliegen einer linksventrikulären Dysfunktion.

27.5.2 D-Dimer

Charakteristisches Produkt der Fibrinspaltung durch Plasmin ist das DDimer. D-Dimer entsteht verstärkt im Zuge der intravasalen Gerinnungsaktivierung und der sekundären Fibrinolyse. ⓘ Hinweis Bei Patienten mit akutem Thoraxschmerz und Atemnot weisen ein erhöhter Wert für D-Dimer und das Fehlen typischer Herzmarkerveränderungen auf eine Lungenembolie hin [64, 65].

Ein negativer D-Dimer-Test schließt eine Lungenembolie bei niedriger und mittlerer Vortestwahrscheinlichkeit nahezu aus. Bei positivem Test werden bildgebende Verfahren wie Spiralcomputertomographie und Magnetresonanztomographie zur Diagnosesicherung eingesetzt, gelegentlich auch noch Szintigraphie und Pulmonalisangiographie. Die Bestimmung des D-Dimers kann auch für die Unterscheidung zwischen Lungenembolie auf der einen sowie Pneumonie, Pleuritis, Pneumothorax und Asthmaanfall auf der anderen Seite hilfreich sein. Ein negativer Test auf D-Dimer schließt eine tiefe Venenthrombose bei den beschriebenen Vortestwahrscheinlichkeiten nahezu aus. Es sei an dieser Stelle ausdrücklich darauf hingewiesen, dass ein negatives Testergebnis bei

294

27

Kapitel 27 · POCT in der Diagnostik kardiovaskulärer Krankheiten

hoher Vortestwahrscheinlichkeit selbst bei Tests mit sehr hoher Sensitivität mit einer weiterhin hohen Nachtestwahrscheinlichkeit einhergeht (typischerweise zwischen 20 % und 50 %). Nur bei einer (theoretischen) Sensitivität eines Tests von 100 % könnte ein sicherer Diagnoseauschluss – unabhängig von der Vortestwahrscheinlichkeit – erfolgen [66]. Ein positiver Test erfordert die Diagnosesicherung durch eine weiterführende Diagnostik. Zu berücksichtigen ist, dass die Erhöhung des D-Dimers nicht spezifisch für Lungenembolie und tiefe Venethrombose ist. Vielfältige weitere pathophysiologische Zustände, die mit einer Gerinnungsaktivierung verbunden sind, müssen bei positivem D-Dimer-Test differenzialdiagnostisch in Erwägung gezogen werden. Für ein evidenzbasiertes Vorgehen bei der Diagnostik von tiefer Venenthrombose und Lungenembolie existieren Leitlinien der Arbeitsgemeinschaft der Wissenschaftlichen Medizinischen Fachgesellschaften (AWMF) [67]: Bei Verdacht auf eine tiefe Venenthrombose wird zunächst die klinische Wahrscheinlichkeit für diese Erkrankung eingeschätzt. Sofern diese hoch ist, wird ohne Labordiagnostik sofort eine Kompressionssonographie der Beinvenen veranlasst. Bei nur geringem Verdacht dagegen hat die sofortige Bestimmung des D-Dimers einen herausragenden Stellenwert. Falls das Ergebnis negativ ausfällt, ist aufgrund des sehr hohen negativen prädiktiven Wertes eine tiefe Venenthrombose ausgeschlossen. Bei einem positiven Testausgang wird dann eine Kompressionssonographie der Beinvenen veranlasst. Bei Verdacht auf eine Lungenembolie beim stabilen Patienten ist der diagnostische Algorithmus analog zum Vorgehen bei tiefer Venenthrombose. Hier werden bei hohem oder mittlerem Verdacht unmittelbar bildgebende Verfahren (Kompressionssonographie der Beinvenen, Spiralcomputertomographie, Szintigraphie) eingesetzt, und nur bei geringem klinischen Verdacht wird als erstes diagnostisches Verfahren die Bestimmung des D-Dimers durchgeführt. Falls das Ergebnis negativ ausfällt, ist eine Lungenembolie ausgeschlossen. Bei einem positiven Testausgang wird dagegen eine Bildgebung angeschlossen.

27.6

Herzinsuffizienz und POCT

Die Bestimmung der natriuretischen Peptide allein oder in Kombination mit dem D-Dimer stellt einen großen Fortschritt in der Diagnostik und Differen-

295 27.6 · Herzinsuffizienz und POCT

27

zialdiagnostik bei Patienten mit dem Verdacht auf eine Herzinsuffizienz dar. Auch beim Management von Patienten mit Herzinsuffizienz und anderen kardialen Erkrankungen ist zu erwarten, dass die natriuretischen Peptide ihren Stellenwert finden werden. Die Bedeutung des POCT ist jedoch in diesem Zusammenhang noch unklar. Bisher gibt es noch keine systematischen Untersuchungen, die mit dem Ziel durchgeführt wurden, die Kosten-NutzenRelation von zentralisierter Labordiagnostik und POCT zu vergleichen. Wird ein derartiges Konzept konsequent weitergedacht, erscheint es möglich, dass ein kontinuierliches Selbstmonitoring bei Patienten mit chronischer Herzinsuffizienz – möglicherweise telemedizinisch gestützt – zu einer kurzfristigeren Therapieoptimierung führt und damit auch zur Verminderung der Zahl von Re-Hospitalisationen als Folge geringerer Dekompensationsraten.

28 POCT in der Intensivmedizin W. Schaffartzik

28.1

28.1

Derzeitiger Einsatz – 297

28.2

Medizinische Aspekte – 300

28.3

Ökonomische Aspekte – 301

Derzeitiger Einsatz

POCT hat in Krankenhäusern in den zurückliegenden Jahren vor allen Dingen in den USA, aber auch in Deutschland stetig an Bedeutung gewonnen. Vor allem in der Akutmedizin, in der Intensiv- und Notfallmedizin sowie im operativen Bereich – Operationssäle, Aufwachräume – wird POCT eingesetzt. Diese Entwicklung ist u. a. auch darauf zurückzuführen, dass die im POCTBereich benutzten Laborgeräte anwendungsfreundlicher geworden sind. Auf den Intensivstationen werden schwerstkranke und vital bedrohte Patienten behandelt. Der Zustand eines Intensivpatienten kann sich jederzeit und unvorhergesehen ändern. Zur Überwachung der Patienten und zur unmittelbaren Entscheidung über ihre Behandlung sind neben den üblichen Herz-Kreislauf-Parametern, dem Oxygenierungsstatus und dem Säure-Basen-Haushalt des Blutes weiterführende laborchemische Untersuchungen erforderlich. Die benötigten Untersuchungen werden sowohl im Zentrallabor als auch in der Intensivstation mittels POCT durchgeführt. Dem intensivmedizinisch tätigen Arzt sollten die Vor- und Nachteile des POCT bekannt sein. Außerdem muss er über die medizinischen und öko-

298

Kapitel 28 · POCT in der Intensivmedizin

nomischen Aspekte des POCT Bescheid wissen und so imstande sein, einen eigenen Anteil am Qualitätsmanagement zu leisten. Darüber hinaus sind Entscheidungen hinsichtlich der Auswahl der POCT-Geräte und der mittels POCT zu bestimmenden Analyte zu treffen. Zudem muss geregelt sein, wer die Untersuchungen des Patientenblutes und die notwendigen Kontrollen im Rahmen des Qualitätsmanagements durchführt. Schließlich ist festzulegen, wie und von wem das ärztliche und pflegerische Personal geschult wird und wie Ergebnisse des POCT an den Arzt übermittelt werden. Für alle diese Punkte ist die POCT-Kommission zuständig, in der ein Vertreter der Intensivmedizin als ständiges Mitglied vertreten sein sollte ( Kap. 16). Zudem hat sich eine enge Kooperation mit dem POCT-Koordinator als vorteilhaft erwiesen.

28

Klinische Vorteile des POCT, die auch den intensivmedizinischen Bereich betreffen ▬ Bedienerfreundliche Anwendung ▬ Geringes Probenvolumen ▬ Keine Probenvorbereitung ▬ Zeitnahe Ergebnisse ▬ Zeitnahe Therapieentscheidung

Gut belegt ist, dass durch POCT die Zeitspanne zwischen der Indikationsstellung einer laborchemischen Untersuchung und der Verfügbarkeit des Ergebnisses verkürzt wird (»turn around time«, TAT) [68–73]. Die TAT beträgt bei POCT bis 15 min [74]. Das Zentrallabor kann in der Regel diese Zeit nicht erreichen, trotz Einsatzes einer Rohrpost und einer Online-Befundübermittlung [75]. Zu einer Verkürzung der TAT im POCT-Bereich gegenüber dem Zentrallabor kommt es u. a. deswegen, weil Proben nach ihrer Gewinnung unmittelbar analysiert werden können. Im Zentrallabor sind dagegen vor der Analyse der Probe Zwischenschritte erforderlich. Ein geringes Probenvolumen stellt einen besonderen Vorteil dar, der insbesondere bei laborchemischen Untersuchungen von Kindern, v. a. in der Neonatologie, zum Tragen kommt ( Kap. 30). In diesem Zusammenhang ist es zudem vorteilhaft, auch Kapillarblutproben direkt in das Analysengerät eingeben zu können. So benötigt z. B. der Blutgasanalysator GEM-Premier-

299 28.1 · Derzeitiger Einsatz

28

4000 von IL für die Bestimmung von pH, pCO2, pO2, Hämatokrit, Na+, K+, Ca2+, Cl–, Glukose und Laktat minmal 65 μl Kapillarblut [76]. Verschiedene Untersuchungen haben belegt, dass die analytische Sensitivität und Spezifität von verschiedenen POCT-Geräten geringer sind als bei Zentrallaborgeräten [77–80]. Dabei erschienen allerdings die festgestellten Unterschiede, z. B. im Bereich der Blutgerinnung, als klinisch akzeptabel [77]. Zu berücksichtigen ist, dass die POCT-Geräte auch in Hinblick auf die Qualität ihrer Messergebnisse ständig weiter verbessert werden. Verschiedene Studienergebnisse belegen dies: Eine ähnlich gute Qualität der Ergebnisse von POCT-Geräten im Vergleich mit den vom Zentrallabor ermittelten Ergebnissen wurde beispielsweise für die Bestimmung kardialer Marker, für die Blutgerinnung und bei Blutgasanalysen gefunden [81–83]. Derartige Geräte sind für den präklinischen Notfallbereich bestens geeignet [84]. Für eine adäquate Therapie auf der Intensivstation ist es essenziell, dass Laborergebnisse umgehend zur Verfügung gestellt werden. Es ist dafür Sorge zu tragen, dass dem verantwortlichen Arzt zeitkritische Laborergebnisse unmittelbar zur Verfügung stehen. Auch bei der gleichzeitigen Betreuung mehrerer kritisch Kranker darf der Arzt weder die Laborergebnisse übersehen noch versäumen, weitere Untersuchungen anzufordern und aus den Ergebnissen Konsequenzen zu ziehen. POCT erfordert eine klare Organisationsstruktur der Intensivstation, die es gestattet, die wesentlichen Vorteile des POCT auch zu nutzen und zeitnah auf Ergebnisse zu reagieren. Könnte dies in der Routine erreicht werden, wäre folgende realitätsnahe Situation wahrscheinlich nie eingetreten: Bei einem Neugeborenen wird eine unterhalb des kritischen Limits liegende Blutglukosekonzentration festgestellt. Der Arzt erfährt von diesem Ergebnis mit 2-stündiger Verzögerung und ordnet – statt die Behandlung zu beginnen – eine Kontrolluntersuchung an. Weitere 2 h später wird dem Arzt bekannt, dass die Blutglukosekonzentration des Neugeborenen bei der zweiten Bestimmung nicht mehr nachzuweisen war. Erst zu diesem Zeitpunkt beginnt er mit der erforderlichen Therapie. Das Neugeborene hat in dieser Phase bereits einen irreversiblen Hirnschaden erlitten. Um derartige Zwischenfälle zu vermeiden, sollte auf die Verfügbarkeit von Laborergebnissen – unabhängig davon, ob sie aus dem Zentrallabor stammen oder mittels POCT ermittelt wurden – auf Patientenmonitoren an jedem Bettplatz mit Angabe der Bettplatznummer hingewiesen werden. So erkennt der Arzt, dass Laborwerte zur Verfügung

300

Kapitel 28 · POCT in der Intensivmedizin

stehen, auch für einen Patienten, mit dem er sich im Augenblick nicht beschäftigt. Die geschilderten Vorteile des POCT müssen also, wie dieses Beispiel zeigt, unbedingt von einer suffizienten Organisation und anderen Aspekten z.B. der Ergebnisübermittlung begleitet werden [74].

28.2

28

Medizinische Aspekte

Der Zusammenhang zwischen POCT und der Verbesserung der Ergebnisqualität der Behandlung ist Gegenstand kontroverser Diskussionen. Ob durch den Einsatz von POCT eine Verbesserung der Ergebnisqualität zu erreichen ist, wurde bisher nicht bewiesen [85]. Verschiedene Untersuchungen konnten z. B. keinen klinischen Vorteil des POCT trotz eindeutiger Verkürzung der TAT bei der Versorgung von Notfall- und anderen Patienten belegen [71, 73, 86, 87]. Allerdings sind positive Auswirkungen des POCT auf den Behandlungsverlauf eindeutig zu erkennen [88–94]: ▬ Hinsichtlich des intra- und postoperativen Transfusionsbedarfs konnte bei herzchirurgischen Patienten gezeigt werden, dass sich durch den Einsatz von Gerinnungtests am POC das Blutungsrisiko und der Transfusionsbedarf senken ließen [83, 88, 93, 94]. ▬ Bei der Behandlung von Patienten mit koronarer Herzkrankheit führte die Kombination einer kurzen TAT für kardiale Marker und strukturierter Entscheidungsfindungen hinsichtlich der Behandlung zu einer Verkürzung der stationären Verweildauer [89]. ▬ Auch die Verweildauer der Patienten in der Rettungsstelle konnte durch Anwendung verschiedener POC-Tests reduziert werden [91]. ▬ Die Kombination einer zielgerichteten Therapie mit POCT reduzierte die Mortalität bei Patienten, die sich kardiochirurgischen Eingriffe unterziehen mussten [92]. Weitere Untersuchungen sind notwendig, um zu einem evidenzbasierten Einsatz des POCT zu gelangen [85]. In eine derartige Betrachtung geht nicht ein, dass die korrekte Anwendung von POCT im klinischen Alltag helfen kann, den weiter oben exemplarisch dargestellten Fehler bei der Behandlung des Neugeborenen bezüglich der Blutglukose zu vermeiden. Bei der Bewertung des POCT in den darge-

301 28.3 · Ökonomische Aspekte

28

stellten Studien greift die alleinige Betrachtung des klinischen Endergebnisses viel zu kurz. Die Arbeit des Arztes muss erleichtert werden, damit er sich seiner eigentlichen Aufgabe, nämlich dem ihm anvertrauten Patienten so gut wie möglich zu helfen, uneingeschränkt widmen kann. POCT unterstützt den Arzt in dieser Hinsicht wesentlich.

28.3

Ökonomische Aspekte

28.3.1 Kosten

In Kap. 20 sind die krankenhausökonomischen Aspekte des POCT bereits eingehend besprochen worden. Bei der Beurteilung der entstehenden Kosten des POCT auf Intensivstationen ist jedoch zu berücksichtigen, dass die rasche Verfügbarkeit der Laborergebnisse bei POCT unmittelbar raschere therapeutische Entscheidungen ermöglicht. Dies kann zu finanziellen Einsparungen führen, wenn die Verlegung eines Patienten von der Intensivstation auf die allgemeine Bettenstation von der Kenntnis der Laborergebnisse abhängt. Es ist aber zu bedenken, dass das im POCT-Bereich zunehmend breiter gefächerte Angebot an Analyten finanzielle Risiken birgt. Bei kritikloser Übernahme neuer Analyte in das POCT-Repertoire auf einer Intensivstation kann leicht ein »zweites Zentrallabor« entstehen. Dies ist in der Regel medizinisch nicht sinnvoll und darüber hinaus mit nicht unerheblichen Mehrkosten für den Krankenhausträger verbunden.

28.3.2 POCT-Geräte und -Analyte

ⓘ Hinweis Bei einer möglichen Anschaffung eines POCT-Geräts und der anzuwendenden POC-Analyte sollte in jedem Fall die Expertise des POCT-Koordinators gehört und die Zustimmung der POCT-Kommission eingeholt werden.

Das POCT-Gerät muss in seiner Bedienung einfach und letztlich selbsterklärend sein. Der von Klinikern oft geäußerte Wunsch, ein rasch und genau sowie gleichzeitig kostengünstig arbeitendes POCT-Gerät zu benutzen, wird nicht uneingeschränkt zu erfüllen sein. Bei der Anschaffung eines

302

28

Kapitel 28 · POCT in der Intensivmedizin

POCT-Geräts ist zu berücksichtigen, ob die Geräte im Patientenzimmer benutzt werden sollen bzw. ob ein spezieller Raum auf der Intensivstation für die Untersuchungen vorgesehen ist. Für den Betrieb im Patientenzimmer eignen sich v. a. Handgeräte. Diese haben den wesentlichen Nachteil, dass sie nicht in jedem Fall an dem Platz zu finden sind, der für ihre Aufbewahrung vorgesehen ist. Mit entsprechenden Wiederbeschaffungskosten ist zu rechnen. Ist entschieden, dass ein Blutgasgerät in einem Raum der Intensivstation aufgestellt werden soll, kommen Standard- bzw. Kassetten-POCT-Geräte infrage. Die Wartung von Standardgeräten ist aufwendiger als bei Kassettengeräten. Außerdem ist bei der Behebung einer Fehlfunktion einer Messelektrode eines Standard-POCT-Geräts ein höherer technischer Aufwand erforderlich, der nicht in jedem Fall vom Anwender geleistet werden kann. Dies kann insbesondere nachts zu einem nicht überwindbaren Problem führen. Bei Kassettengeräten dagegen können die Kassetten bei Störungen mühelos gewechselt werden. Die Reagenzienkassetten sind hinsichtlich ihrer maximal möglichen Probenzahl und Lebensdauer herstellerabhängig recht unterschiedlich ausgestattet; sie weisen eine begrenzte Lebensdauer auf. Vor der Entscheidung, welche Probenzahl die Kassette aufweisen soll, muss auf der Intensivstation das mittlere Probenaufkommen pro Tag bekannt sein. Eine elektronische Qualitätskontrolle ist in die Kassetten integriert. Bei der Inbetriebnahme der Kassetten ist zu berücksichtigen, dass die Hydratisierung etwa 40 min benötigt und die Kassette erst dann messbereit ist. Dieser Umstand muss bei der Erstellung eines Ausfallkonzepts berücksichtigt werden.

28.3.3 Personalschulung

Untersuchungen an POCT-Geräten werden auf den Intensivstationen von Ärzten und zunehmend vom Pflegepersonal durchgeführt. Bei der Schulung des Personals durch den POCT-Koordinator ist zu berücksichtigen, dass ärztliches und pflegerisches Personal in der Regel über keinerlei Erfahrung in der Labordiagnostik verfügen. Die Schulung muss neben der technischen Einweisung in das POCT-Gerät auch den präanalytischen, analytischen und postanalytischen Bereichen größte Aufmerksamkeit widmen [96] und auf die bei jeder Phase möglichen Fehler hinweisen. Die Schulung des Personals

303 28.3 · Ökonomische Aspekte

28

ist als eine kontinuierliche Aufgabe anzusehen. Bei der Organisation der Schulung ist zu berücksichtigen, dass in intensivmedizinischen Bereichen eine höhere Personalfluktuation besteht als in anderen Bereichen eines Krankenhauses. Auch die systematischen Unterschiede zwischen den Ergebnissen von Zentrallabor und POCT, bedingt durch unterschiedliche Methodiken, sind in der Schulung eingehend darzustellen. In den Schulungen sollte auch vermittelt werden, wie aus Messwerten abgeleitete Parameter vom jeweiligen POCT-Gerät berechnet werden, z. B. der Basenexzess [97].

29 Drogen- und Medikamentenscreening L. Wilhelm

29.1

Einführung – 306

29.2

Planung der Analyse und Auswahl des optimalen Testsystems – 306

29.3

Testprinzip und Durchführung – 309

29.4

Entscheidungsgrenzen – 311

29.5

Kreuzreaktionen

29.6

Hydrolyse

29.7

Bestätigungsanalyse – 314

29.8

Dokumentation – 314

29.9

Präanalytik – 315

29.10

Kurzinformationen zu den wichtigsten Analyten und Analytgruppen – 315

29.11

Probenmanipulation – 318

29.12

Zusammenfassung – 319

– 313

– 313

29

306

Kapitel 29 · Drogen- und Medikamentenscreening

29.1

Einführung

In der Drogenanalytik werden häufig immunologische Testverfahren als Teststreifen zur Verdachtsgewinnung eines Drogen- oder Medikamentenmissbrauchs eingesetzt. Das Anwendungsgebiet reicht von forensischen Fragestellungen über die Notfallmedizin bis hin zur Aufdeckung eines Beigebrauchs in der Suchtbehandlung. Ein wichtiger Bereich der Drogenanalytik ist die Therapiekontrolle im Rahmen einer Suchtbehandlung. Hier kann zwischen einer Substitutionsbehandlung mit Methadon (z. B. Polamidon) oder Buprenorphin (z. B. Subutex) und Behandlungen ohne Erhaltungstherapie (Clean-Therapie) unterschieden werden. Der § 24a des Straßenverkehrsgesetzes wurde 1998 um Betäubungsmittel erweitert, mit der Folge, dass im Straßenverkehr vermehrt nach Kraftfahrern unter Drogeneinfluss gefahndet wird. Häufig eingesetzt wird das POCT in der Notfallmedizin, in der Hoffnung, einen Vergiftungsfall zeitnah aufklären zu können. Im Rahmen von im weitesten Sinne arbeitsmedizinischen Untersuchungen werden Arbeitnehmer in sicherheitsrelevanten Bereichen stichprobenhaft untersucht. In Justizvollzugseinrichtungen müssen regelmäßig Kontrollen durchgeführt werden, um den Betäubungsmittelmissbrauch zu begrenzen. Nicht zuletzt hat sich auch der Leistungssport die Drogenfreiheit auf die Fahnen geschrieben, sodass auch hier im Rahmen von Dopingkontrollen Betäubungsmittel mit erfasst werden. Mittlerweile sind neben Teststreifen für Urinproben auch Systeme für Schweiß, Speichel oder Feststoffe auf dem Markt. Das Spektrum der Analyten reicht heute weit über die klassischen Analyte Amphetamin, Metamphetamin, Kokainmetabolit (Benzoylecgonin), Opiate (Morphin) und Cannabismetabolit (THC-COOH) hinaus und beinhaltet über 200 Substanzen aus etwa 20 Substanzgruppen mit einem breiten Spektrum an pharmakokinetischen und pharmakodynamischen Eigenschaften [98]. Sowohl bei der Auswahl des optimalen Testsystems als auch bei der Durchführung der Analysen und Interpretation der Ergebnisse sind zahlreiche (prä)analytische Faktoren zu beachten.

29.2

Planung der Analyse und Auswahl des optimalen Testsystems

Vor der Auswahl des Testsystems sollten Überlegungen stehen, welche Probenmatrix zielführend eingesetzt werden kann bzw. sollte. Die häufigste

307 29.2 · Planung der Analyse

29

Verwendung findet der Spontanurin, der zahlreiche Vorteile bietet: Die Probe ist leicht und ohne medizinisches Personal zu gewinnen. Aufgrund der physiologischen Funktionen der Nierentubuli (Reabsorption, Sekretion) finden sich im Urin meist sehr hohe Konzentrationen der meisten Betäubungsmittel und Pharmaka. Dies führt zu einer verhältnismäßig langen Nachweisbarkeit der Analyten. ⓘ Hinweis Zu bemerken ist jedoch, dass ein Rückschluss auf pharmakologisch relevante Blutkonzentrationen aus den Ergebnissen der Urinanalyse nicht möglich ist.

Ein Problem stellt die Probenmanipulation dar. Immer wieder fallen Urinproben auf, die mit Wasser, Tees, Säften oder Chemikalien versetzt sind. Selbst bei einer Probennahme unter Aufsicht sind Probenmanipulationen bis hin zur Abgabe eines Fremdurins nicht vollständig auszuschließen. Es ist auch zu beachten, dass eine vermehrte Flüssigkeitsaufnahme zu einer erheblichen Verdünnung der Probe führt. Zur Prüfung auf Probenmanipulation sind entsprechende begleitende Analysen durchzuführen (⊡ Tab. 29.1). Für die Analyse von Urinproben steht heute ein breites Spektrum an Parametern zur Verfügung, welches weit über die klassischen Betäubungsmittel hinausgeht.

⊡ Tab. 29.1. Parameter zur Überwachung auf Probenmanipulationen im Urin [99] Parameter

Normalbefund

Temperatur

32–38°C (innerhalb von 4 min nach der Probennahme)

PH-Wert

4,5–7,5 (–10)

Kreatinin im Urin

≤30 mg/dl (erhöhte Flüssigkeitsaufnahme) bzw. ≤10 mg/dl (Verdacht auf Verdünnung der Probe)

Relative Dichte

1,007–1,035 kg/l

Chemikalien

Z. B. Glutaraldehyd, Chromate, Bleichmittel, Nitrit, Glukose, Fruktose

308

29

Kapitel 29 · Drogen- und Medikamentenscreening

Für ein Drogen- und Medikamentenscreening hat Speichel (»oral fluid«) seit Ende der 1990er Jahre vermehrt an Bedeutung gewonnen. Dazu hat nicht zuletzt beigetragen, dass es in der Vergangenheit die Hypothese gab, die Konzentration eines Analyten im Speichel ließe einen Rückschluss auf den pharmakologisch relevanten Blutspiegel zu. Die Analytik im Speichel bietet zudem die Möglichkeit, die für den Patienten indiskrete Urinabgabe zu umgehen. Die Entnahme von Speichelproben schien somit insbesondere für die Einsatzkräfte der Polizei ein guter Ersatz für die Verwendung von Urinproben zur Verdachtsgewinnung zu sein [100]. Insgesamt muss jedoch festgestellt werden, dass die Speichelanalytik nicht alle hochgesteckten Erwartungen erfüllen konnte. Der hauptsächliche Grund hierfür ist, dass nicht alle Betäubungsmittel und Medikamente gleichermaßen über die Speicheldrüsen ausgeschieden werden. Insbesondere lipophile und saure Substanzen wie z.B. der Cannabiswirkstoff Δ9-THC sind in Speichelproben kaum nachweisbar. Ein Nachweis dieser Substanz ist in der Regel auf Konsumreste zurückzuführen. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass die Sezernierung über die Speicheldrüsen pH-abhängig ist. Dieser Einfluss ist bei basischen Substanzen (z. B. Methadon) untersucht worden. Somit kann nicht generell von einer Korrelation zwischen Plasmaspiegel und Speichelkonzentration ausgegangen werden, wenngleich diese auch in Einzelfällen möglich sein kann. Die Gewinnung des Speichels aus der Mundhöhle birgt Probleme. Einige Analyten werden an der Oberfläche der Watte adsorbiert. Einige neuere Systeme setzen Spüllösung für die Mundhöhle ein und können so Adsorptionprobleme weitestgehend umgehen. Bei der Gewinnung von Speichelproben liegt eine Schwierigkeit darin, das Probevolumen zu verifizieren. Bei neueren Entnahmesystemen wird einer Mundspüllösung zur Probengewinnung ein Farbstoff zugegeben, über den die gewonnene Speichelmenge photometrisch bestimmt werden kann. Diese Technik muss sich jedoch im Routineeinsatz erst bewähren. Trotz der genannten Einschränkungen bietet die Speichelanalytik eine interessante Ergänzung klassischer POCT-Techniken. Auch sie bleibt jedoch auf die weiterführende Analytik mit chromatographischen Methoden angewiesen. Als weitere analytische Möglichkeit bietet sich die Untersuchung von Schweiß an. Medikamente und Betäubungsmittel werden nach den gleichen Mechanismen wie über die Speicheldrüsen auch über die Schweißdrüsen in den Schweiß sezerniert. Auch hier haben die chemischen Eigenschaften

309 29.3 · Testprinzip und Durchführung

29

einer Substanz einen Einfluss auf die Exkretionsrate. Problematisch ist die Abgrenzung gegenüber einer Kontamination der Haut mit Analyten, was zu falsch positiven Ergebnissen führen kann. Für die Probennahme stehen zwei Techniken zur Verfügung: ▬ Bei dem in Deutschland eingesetzten Wischtest wird ein an dem Testsystem befindliches Vlies über die Haut des Probanden gestreift. Die aufgenommene Probenmenge kann jedoch im Einzelfall stark variieren und das Testergebnis beeinträchtigen. ▬ Die Probennahme mit »sweat patches« beruht auf mit Vlies besetzten Pflastern. Diese werden auf den Körper geklebt und für einige Tage dort belassen. Diese Technik bietet den Vorteil, dass das entsprechende Hautareal vorab gereinigt werden kann, was eine Kontamination weitgehend ausschließt. Darüber hinaus erhöht sich der Beobachtungszeitraum. Problematisch erscheint die mögliche Manipulation. Aufgrund der genannten Nachteile spielen POCT-Analysen bezüglich Betäubungsmittel und Pharmaka aus Schweißproben bislang nur eine untergeordnete Rolle. Zum Nachweis von Drogen und Medikamenten im Haar stehen zurzeit keine Testsysteme zur Verfügung. Die Konzentrationen der Analyten im Haar sind sehr niedrig. Das Wachstum des Kopfhaares beträgt etwa 1 cm pro Monat. Die Analyten werden zum Großteil während des Wachstums in den Haarwurzeln eingelagert, sodass die Haaranalytik einen breiten Beobachtungszeitraum erfasst. Die Haarprobe muss vor der Analyse mit Lösemitteln zum Ausschluss möglicher Kontaminationen gereinigt, danach pulverisiert und mit Lösemitteln oder Laugen chemisch im Ultraschallbad über mehrere Stunden aufgeschlossen werden. Diese Vorbehandlung ist mit POCT nicht vereinbar.

29.3

Testprinzip und Durchführung

Das Testprinzip eines großen Teils der Drogenschnelltests beruht auf der GLORIA-Technologie (GLORIA: »gold-labelled optical-read rapid immuno assay«). Diese Technologie findet auch in vielen anderen Teststreifen wie beispielsweise beim Albuminnachweis im Urin Anwendung ( Kap. 13.2 und 14.1.2). Der Teststreifen besteht hierbei aus einer Trägerfolie, auf der ver-

310

29

Kapitel 29 · Drogen- und Medikamentenscreening

schiedene Vlieszonen aufgebracht sind. Beim Eintauchen des Teststreifens in die Probe saugt sich das untere Vlies mit Probenmaterial voll. Hierbei ist die Markierung für die maximale Eintauchtiefe zu beachten. Im Anschluss beginnt ein chromatographischer Prozess, bei dem die Probe aufgrund der Kapillarwirkung entlang des Teststäbchens nach oben gesaugt wird. Hierbei durchfließt die Probe zunächst eine Vlieszone, die goldmarkierte monoklonale Antikörper enthält. Die in der Probe enthaltenen Analyten bilden mit den testspezifischen monoklonalen Antikörpern mobile, rot gefärbte Komplexe. Bei diesem Prozess wird ein Teil der monoklonalen Antikörper komplexiert. Die überschüssigen Antikörper werden in der folgenden Vlieszone an immobilisierten Analytanaloga (Hapten) gebunden und führen hier zu einer optisch sichtbaren Kontrollbande. Die rotgefärbten Analytkomplexe durchlaufen diese Vlieszone und reichern sich in der Detektionszone an. Eine entsprechende Färbung in der Detektionszone zeigt einen positiven Analytnachweis an. Somit zeigt sich bei negativen Proben nur eine Kontrolllinie. Bei positiven Proben zeigt sich oberhalb der Kontrolllinie eine zweite Detektionslinie [99]. Fehlerquellen bei der Auswertung der Teststreifenergebnisse sind im Wesentlichen: ▬ Fehlinterpretation der angezeigten Linien, ▬ Ableseungenauigkeiten, ▬ Interpretationsfehler von Farbumschlägen, insbesondere bei Konzentrationen an der Entscheidungsgrenze. An den unerfahrenen Untersucher werden bei der Interpretation schwach ausgefärbter Banden hohe Anforderungen gestellt. Im Feldeinsatz erschwert häufig auch eine ungenügende oder ungünstige Beleuchtung die Interpretation. Ein weiteres Problem stellt die stark variierende Eigenfärbung der Urinproben dar, die das Ablesen des Teststreifens erschweren kann. Ein wichtiger Punkt im Umgang insbesondere mit Urinproben ist die Gefahr der Probenkontamination. Da die Konzentrationen einiger Betäubungsmittel und Pharmaka durchaus im Bereich von 100 mg/l liegen können, genügen Spuren (ein Bruchteil eines Tropfens), um eine zweite nachfolgende Probe zu kontaminieren. Ein solcher Analysefehler ist auch durch eine weiterführende Laboranalytik nicht mehr aufzuklären, sodass dringend empfohlen wird, bei jeglichem Umgang mit den Proben die Grundlagen der Spurenanalytik zu beachten, um eine Kontamination auszuschließen.

311 29.4 · Entscheidungsgrenzen

29

Einige wichtige Maßnahmen zur Verhinderung einer Kontamination ▬ Es dürfen nicht mehrere Proben gleichzeitig bearbeitet werden. ▬ Es dürfen nur Einwegmaterialien zur Anwendung kommen. ▬ Es sind stets Einweghandschuhe zu verwenden. ▬ Die Proben sollten aliquotiert werden und die Originalproben als Rückstellmuster für eine eventuelle Folgeanalytik dienen.

▬ Die Arbeitsflächen sollten nach Beendigung eines Arbeitsgangs sorgsam gereinigt werden.

ⓘ Hinweis Der Einsatz von fest verschließbaren Urinbechern mit integriertem Teststreifen kann viele Kontaminationswege ausschließen.

Die in der Labordiagnostik übliche Qualitätssicherung ist mit Teststreifen nur sehr begrenzt möglich. In der Praxis wird zur Qualitätskontrolle lediglich die Kontrollbande eingesetzt. Kontrollmaterialien werden von den Testanbietern in der Regel nicht angeboten. Da es sich bei den Teststreifen um ein geschlossenes Testsystem handelt, ist die Übertragbarkeit von Qualitätskontrollergebnissen von einem Test auf den anderen infrage zu stellen, da sich beispielsweise Fehler bei der Lagerung nicht auf alle Tests gleichmäßig auswirken müssen. Eine Teilnahme an Ringversuchen sollte nicht nur durch den Testanbieter erfolgen, sondern ist jedem Anwender nahezulegen.

29.4

Entscheidungsgrenzen

Entscheidungsgrenzen werden vom Hersteller als »cut-offs« angegeben. Hierbei handelt es sich um Konzentrationsangaben, die in der Regel in der Einheit μg/l angeben werden und sich auf eine Referenzsubstanz beziehen. Wenn die Konzentration der Referenzsubstanz oberhalb der angegebenen Entscheidungsgrenze liegt, reagiert der Test positiv. Die Entscheidungsgrenzen beziehen sich häufig auf die in den USA entwickelten Vorgaben der SAMSHA (Substance Abuse and Mental Health Service). Die SAMSHA-Richtlinien [101] umfassen jedoch nur ein sehr eingeschränktes Substanzspektrum, für das verhältnismäßig hohe Entscheidungsgrenzen vorgeschlagen werden

312

Kapitel 29 · Drogen- und Medikamentenscreening

⊡ Tab. 29.2. Entscheidungsgrenzen (Angaben in μg/l) [101, 102] Analyten

29

SAMSHA

»UK workplace testing threshold« Immunchemie

Bestätigungsanalyse

Amphetamine

1000

300

–

Amphetamin

–

–

200

Metamphetamin

–

–

200

MDMA/MDA/MDE(A)

–

–

200

Weitere Amphetamine

–

–

200

Barbiturate

–

200

150

Benzodiazepine

–

200

100

Buprenorphin/ Norbuprenorphin

–

5

5

Cannabinoide

50

50

–

Δ9-THC-COOH

–

–

15

Kokain

300

300

–

Benzoylecgonin

–

–

150

Methadon und Methadonmetabolit EDDP

–

300

–

Methadon

–

–

250

Methadonmetabolit EDDP

–

–

250

Opiate (gesamt)

2000

300

–

Morphin (gesamt)

–

–

300

6-Acetylmorphin

–

–

10

Kodein (gesamt)

–

–

300

Dihydrokodein (gesamt)

–

–

300

SAMSHA Substance Abuse and Mental Health Service

313 29.6 · Hydrolyse

29

(⊡ Tab. 29.2). Da ein Großteil der Teststreifen für den amerikanischen Markt produziert wird, sind häufig Tests mit für Europa unüblichen Entscheidungsgrenzen erhältlich. Als Ersatz für offiziell empfohlene Entscheidungsgrenzen können Empfehlungen der London Toxicology Group [102] herangezogen werden (»UK workplace testing threshold«).

29.5

Kreuzreaktionen

Als Kreuzreaktion bezeichnet man die Eigenschaft einer beliebigen Substanz, eine Reaktion in einem spezifischen Teststreifenprodukt hervorzurufen. Die Kreuzreaktionen werden entweder in derjenigen minimalen Konzentration angegeben, die zu einem positiven Testergebnis geführt hat, oder in Prozent Reaktivität im Vergleich zur testspezifischen Referenzsubstanz. Leider kann auch die Anwesenheit von Substanzen, die nicht zur Gruppe der Zielanalyten zählen, zu einem positiven Ergebnis führen. Dieses bezeichnet man als unerwünschte Kreuzreaktion. Grundsätzlich sollten nur Tests verwendet werden, zu denen umfangreiche Listen der Kreuzreaktionen zur Verfügung stehen. Aus diesen Listen sollte auch zu entnehmen sein, mit welcher Empfindlichkeit die Zielanalyten erfasst werden können. Insbesondere bei Gruppentests (wie z. B. bei den Benzodiazepinen) zeigen Teststreifen nicht für alle Analyten eine ausreichende Kreuzreaktivität. Bei Urintests sollten unbedingt die relevanten Metaboliten und nicht nur die Wirkstoffe aufgelistet sein.

29.6

Hydrolyse

Phase-II-Metabolite wie Glukuronide zeigen meist keine ausreichende Kreuzreaktivität. Die meisten Pharmaka werden jedoch zu einem hohen Prozentsatz renal als Glukuronidkonjugat ausgeschieden. Eine einfache Methode der Miterfassung dieser Analyten ist die enzymatische Hydrolyse. Nach pH-Wert-Einstellung (auf etwa 4,5) wird eine Hydrolase zur Spaltung der Konjugate in die Probe gegeben. Nach etwa 1 h im Wasserbad liegen die Glukuronidkonjugate als Phase-I-Metaboliten in der Probe vor und stehen für die Teststreifenanalyse zur Verfügung. Diese Methode kann auch bei einer wiederholten Untersuchung von unsicheren oder grenzwertigen Analysen zu eindeutigeren Ergebnissen führen.

314

Kapitel 29 · Drogen- und Medikamentenscreening

29.7

Bestätigungsanalyse

Positive Befunde bei Teststreifentests für Drogen und Medikamente sollten grundsätzlich abgesichert werden. Hierzu kann eine eindeutige Aussage des Patienten ausreichen. Ergeben sich jedoch Widersprüche, so ist die Durchführung einer Bestätigungsanalyse unerlässlich. Hierzu muss die Probe in einem Labor untersucht werden. Die Probe wird dann mittels Dünnschichtchromatographie, Hochdruckflüssigchromatographie oder Gaschromatographie- oder HPLC-Massenspektrometrie analysiert. Eine Bestätigungsanalyse mit einem anderen immunchemischen Test ist nicht statthaft. Der Analysebericht gibt dann Aufschluss über die nachgewiesenen Inhaltsstoffe, z. B. um welches Benzodiazepin es sich handelt [103, 104]. ⓘ Hinweis

29

Bei falsch positiven Ergebnissen sollte auch in Erwägung gezogen werden, den Testanbieter zu informieren, um ggf. eine Untersuchung auf etwaige kreuzreagierende Substanzen in Auftrag zu geben. Diese Erkenntnisse werden dann in der Liste der Kreuzreaktionen für diesen Test dokumentiert.

29.8

Dokumentation

Die Dokumentation von Teststreifenergebnissen erscheint in der Praxis zwar lästig, im Sinne der Qualitätssicherung ist sie jedoch unumgänglich, um rückvollziehbare Analyseergebnisse zu erhalten. Die Teststreifen selbst können nicht aufbewahrt werden. Sie sind potentiell infektiös, und die Bandenfärbung bleibt nicht sicher erhalten. Die Dokumentation sollte auf einem Formblatt erfolgen, auf dem Datum, Patient, Analytiker, Chargennummer des Tests, Analyseergebnisse, Probennahme, Untersuchung auf Probenmanipulation, Kreatininkonzentration, pH-Wert, Temperatur und entsprechende Bemerkungen wie eine spezielle Medikation festgehalten werden. Die Teststreifen können zusätzlich photografisch dokumentiert werden. Die Dokumentation ist in der Regel für 10 Jahre aufzubewahren. Eine EDV-gestützte Dokumentation kann die Interpretation insbesondere kumulativer Befunde und die Datensicherung erleichtern.

315 29.10 · Kurzinformationen

29.9

29

Präanalytik

Die Probennahme sollte spontan und möglichst zeitnah zu einem etwaigen Missbrauch erfolgen, da die Analyten in-vivo zum Teil schnell abgebaut und ausgeschieden werden. Bis zur Analytik sollten die Proben dunkel und kühl gelagert werden, auch wenn die meisten Analyten temperatur- und lichtstabil sind. Die Proben sollten langfristig aufbewahrt werden, da eine erneute Probennahme nicht zu denselben Ergebnissen führt und häufig später neue Fragestellungen auftreten. Der Patient sollte dazu angehalten werden, über die etwaige Einnahme von Medikamenten Angaben zu machen. Auch der mögliche Konsum von Nahrungsmitteln, die Mohnsahmen enthalten, ist zu berücksichtigen, da diese Morphin enthalten und durchaus einen positiven Opiattest bewirken können.

29.10

Kurzinformationen zu den wichtigsten Analyten und Analytgruppen

29.10.1 Alkohol (EtOH)

Da ein Alkoholkonsum einfach und sicher mit der Atemalkoholbestimmung nachzuweisen ist, spielen weitere Methoden nur eine geringe Rolle. Teststreifen können in Einzelfällen eine wirtschaftliche Alternative zu den vergleichsweise kostspielig Atemalkoholmessgeräten darstellen. Hierbei ist jedoch zu beachten, dass es sich bei den Speicheltests um rein qualitative Methoden handelt.

29.10.2 Amphetaminähnliche Designerdrogen:

Amphetamin, Methamphetamin, MDA, MDMA, MDE(A), BDB, MBDB und diverse weitere Designeramphetamine [104] Die Amphetamine werden von den Teststreifen in der Regel als einzelne Analyte erfasst. Häufig werden nur Tests für Amphetamin und Methamphetamin angeboten (s. SAMSHA-Vorgaben). Nur wenige Tests bieten eine ausreichende Kreuzreaktivität mit den weiteren Designeramphetaminen MDA,

316

Kapitel 29 · Drogen- und Medikamentenscreening

MDMA, MDE(A), BDB und MBDB. Aufgrund der verhältnismäßig geringen Molekülmasse ist der Informationsgehalt der Molekülstrukturen gering, sodass sich echte Gruppentests durch ein breites Spektrum unerwünschter Kreuzreaktionen auszeichnen. Bestimmte Pharmaka werden zu Amphetamin abgebaut (z. B. Selegilin). Zur Diskriminierung dieser falsch positiven Befunde ist eine entsprechende chromatographische Analyse durchzuführen. Die meisten Amphetamine werden renal nicht als Konjugate ausgeschieden. Der Nachweis im Speichel ist möglich.

29.10.3 Barbiturate: Phenobarbital, Pentobarbital,

Allobarbital, Alphenal, Amobarbital, Apobarbital, Barbital, Butobarbital, Cyclopentobarbital, Secobarbital, Vinylbarbital, Thiopental [104]

29

Es liegen nur noch wenige Zulassungen für Barbiturate in Deutschland vor. Diese Präparate werden zunehmend seltener missbräuchlich eingenommen. Die gängigen Teststreifen erfassen die im Handel befindlichen Präparate mit ausreichender Empfindlichkeit. Eine Analytik im Speichel ist nicht sinnvoll.

29.10.4 Benzodiazepine: Diazepam, Nordiazepam,

Temazepam, Oxazepam, Nitrazepam, Clonazepam, Flunitrazepam, Alprazolam, Flurazepam, Tetrazepam, Lorazepam, Lormetazepam, Medazepam, Midazolam, Bromazepam, Brotizolam, Clobazam, Clorazepat, Chlordiazepoxid, Prazepam, Triazolam [104] Die Gruppe der Benzodiazepine beinhaltet diverse Pharmaka mit einer Vielzahl an Metaboliten. Hinzu kommt die große pharmakodynamische Breite der Präparate, die die Analyse mit einem Gruppentest erschwert. Während die meisten Tests bei der Erfassung der 1,4-Benzodiazepine wie Diazepam gut abschneiden, werden die pharmakodynamisch hochaktiven 7-Nitro-Benzodiazepine wie Clonazepam sowie deren Phase-I- und Phase-II-Metabolite nicht empfindlich genug erfasst. Häufig ist die Bezeichnung als Gruppentest nicht adäquat. Wichtige Phase-I-Metaboliten sind in der Analytenliste in

317 29.10 · Kurzinformationen

29

Klammern gesetzt. Um eine Erhöhung der Sensitivität zu erreichen, kann eine enzymatische Hydrolyse durchgeführt werden. Es erscheint fraglich, ob die Sensitivität der Teststreifen für den Einsatz im Speichel als ausreichend zu bewerten ist. 29.10.5 Cannabinoide: Δ9-THC, Δ9-THC-COOH [104]

Teststreifen für Cannabinoide enthalten einen monoklonalen Antikörper, der gegen den Hauptmetabolit Δ9-THC-COOH gerichtet ist, und zeigen für diesen Analyten eine hohe Sensitivität und Selektivität. Je nach Fragestellung finden unterschiedliche Entscheidungsgrenzen Anwendung. Teststreifen erscheinen derzeit für den Einsatz im Speichel nicht geeignet.

29.10.6 Kokain: Kokain, Benzoylecgonin [103]

Wie bei den Cannabinoiden reagieren die monoklonalen Antikörper der Kokaintests auf den Hauptmetaboliten (hier: Benzoylecgonin) und zeichnen sich ebenfalls durch eine hohe Sensitivität und Spezifität aus. Im Gegensatz zu den Cannabinoiden ist der Kokainmetabolit auch in vielen anderen Körperflüssigkeiten (inklusive Speichel) nachweisbar.

29.10.7 Methadon und Methadonmetabolit (EDDP) [103]

Für den Nachweis des Substitutionsmittels Methadon wird neben dem Test auf die Mutterverbindung zunehmend auch ein Test auf den Hauptmetaboliten EDDP angeboten. Beide Tests zeichnen sich durch eine hohe Sensitivität und Spezifität aus. Beim Nachweis des Metaboliten erhält der Analytiker somit zusätzlich die Information, ob das Substitutionsmittel eingenommen wurde, und schließt damit eine nachträgliche Zugabe im Sinne einer Manipulation aus. Methadon ist im Gegensatz zum EDDP im Speichel in messbaren Konzentrationen nachweisbar.

318

Kapitel 29 · Drogen- und Medikamentenscreening

29.10.8 Opiate: Morphin, Kodein, Dihydrokodein,

6-Acetylmorphin [103] Von den meisten Teststreifen werden die Opiate Morphin, Kodein, 6-Acetylmorphin und Dihydrokodein erfasst. Weitere Opiode wie Tramadol, Tilidin oder Fentanyl weisen keine relevanten Kreuzreaktionen in den Tests auf. Somit handelt es sich bei den Opiatteststreifen nicht um einen selektiven Test für einen Heroinmissbrauch oder um ein breites Screening auf Opioide. Ein Heroinmissbrauch kann nur durch den Nachweis von 6-Acetylmorphin im Rahmen einer Bestätigungsanalyse sicher nachgewiesen werden. Sowohl bei positiven als auch bei negativen Befunden sollte die Liste der kreuzreagierenden Substanzen beachtet werden. Darüber hinaus sollte Beachtung finden, dass die Entscheidungsgrenzen der Tests zwischen 300 und 2000 μg/l variieren. Die Opiate sind im Speichel nachweisbar.

29

29.10.9 Buprenorphin: Buprenorphin, Norbuprenorphin [103]

Buprenorphin ist seit einigen Jahren als Substitutionsmittel zugelassen. Es ist ein partieller Opiatantagonist mit einer hohen pharmakodynamischen Potenz. Die kommerziellen Tests weisen häufig keine Kreuzreaktionen zum Hauptmetabolit Norbuprenorphin auf, welcher jedoch einen wesentlichen Anteil am renal ausgeschiedenen Wirkstoff hat. Somit zeichnen sich die meisten Buprenorphintests durch eine gute Spezifität mit jedoch geringer Sensitivität aus. Es sind keine kommerziellen Tests für die Bestimmung im Speichel verfügbar.

29.11

Probenmanipulation

Anzustreben ist ein routinemäßiger Einsatz von Teststreifen zur Untersuchung auf Probenmanipulation. Es werden Kombinationsteststreifen angeboten, die neben pH-Wert, Kreatininkonzentration und spezifischer Dichte folgende Parameter abdecken: ▬ Oxidanzien, ▬ Nitrit, ▬ Glutaraldehyd,

319 29.12 · Zusammenfassung

29

▬ Chromat, ▬ Peroxidase, ▬ Bleichmittel. Diese Substanzen sind in der Lage, den Test zu stören oder die Analyten durch chemische Reaktionen aus der Probe zu eliminieren [99].

29.12

Zusammenfassung

Der Einsatz von Drogenteststreifen bietet eine Vielzahl von Möglichkeiten, ist jedoch durch eine zum Teil geringe Sensitivität und Spezifität begrenzt. Von hoher Aussagefähigkeit sind besonders diejenigen Tests, die nur eine Substanz mit einem Leitanalyten erfassen, welcher in den gemessenen Matrices zudem üblicherweise in ausreichend hoher Konzentration vorliegt. Dies ist bei den Tests auf Cannabinoide (Δ9-THC-COOH), Kokain (Benzoylecgonin), Methadon und EDDP der Fall. Unter den Gruppentests fällt der Opiattest durch eine vergleichbar hohe Spezifität und Sensitivität auf. Bei den Amphetaminen und Benzodiazepinen werden häufig wichtige Analyten oder deren Metaboliten nicht erfasst. Grundlagen sowohl der Qualitätssicherung als auch der Pharmakologie müssen berücksichtigt werden. Es ist sicherzustellen, dass bei der Analytik keine Probenkontamination stattfindet. Bestätigungsanalysen müssen in die Analysestrategie mit einbezogen werden, um nicht selten vorkommende falsch positive Ergebnisse zu prüfen. ⓘ Hinweis Bei forensischen Fragestellungen sollten Teststreifen nur zur Verdachtsgewinnung eingesetzt werden. In der Suchtbehandlung sind sie erforderlich, um zeitnah einen Rückfall nachzuweisen und therapeutische Maßnahmen einzuleiten. Für den regelmäßigen Einsatz von Teststreifen in der Suchtbehandlung ist das Spektrum der Analyten einzelner Tests oder deren Empfindlichkeit zu gering.

Bei arbeitsmedizinischen Untersuchungen (Agentur für Arbeit, Justizvollzugsanstalt etc.) drohen bei einem positiven Test persönliche Konsequenzen, sodass in jedem Fall eine Bestätigungsanalyse angeschlossen werden sollte. Bei sicherheitsrelevanten Fragestellungen ist zu prüfen, ob das Spek-

320

Kapitel 29 · Drogen- und Medikamentenscreening

trum der Analyten und die Empfindlichkeit den jeweiligen Anforderungen genügen. Für notfallmedizinische Untersuchungen haben Teststreifen bislang ein zu geringes Analytenspektrum. Ein Großteil der Pharmaka mit Intoxikationsrelevanz kann mit ihnen nicht erfasst werden. Somit ist der Ausschluss einer Intoxikation nicht sicher möglich. In der Notfallmedizin sollten Toxidrome in die Behandlungsstrategie einbezogen und die geplante Analytik mit der lokalen Giftinformationszentrale abgestimmt werden. In der Dopinganalytik ist ein breites Spektrum an Analyten relevant, sodass die Betäubungsmittel sicher und qualitätskontrolliert im Dopinglabor neben den anabolen Steroiden oder den Wachstumshormonen untersucht werden können und sich die Teststreifenanalytik erübrigt.

29

30 POCT in der Neonatologie N. Gässler, H. Schlebusch

30.1

Blutglukosebestimmung – 324

30.2

Bilirubinbestimmung – 325

Im Jahre 2006 wurden in Deutschland 673.000 Kinder geboren – die niedrigste Zahl seit Ende des 2. Weltkriegs [105]. Davon sind etwa 10 % Frühgeborene, d. h. Kinder, die vor Vollendung der 37. Schwangerschaftswoche geboren wurden und meist weniger als 2500 g wiegen. Die Rate der Frühgeborenen ebenso wie die der sehr kleinen Frühgeborenen mit einem Geburtsgewicht von <1500 g (»low birth weigt infant«, LBWI) ist seit vielen Jahren etwa konstant. Besonders die LBWI profitieren jedoch erheblich von den inzwischen verbesserten Diagnose- und Behandlungsmöglichkeiten. Pro Jahr fallen für die stationäre Behandlung von Kindern mit der Diagnose »Frühgeburt/geringes Geburtsgewicht« Krankenhauskosten von etwa 40 Mio. Euro an [106]. So muss z. B. ein Kind mit einem Geburtsgewicht von 1000 g, das in der 28. Schwangerschaftswoche geboren wurde, in der Regel 10–12 Wochen auf einer Intensiv- bzw. Allgemeinstation bleiben. Zwar kommen weniger als 1 % aller Kinder vor der 31. Schwangerschaftswoche zur Welt, Diagnostik und Therapiekontrolle durch Laboratoriumsuntersuchungen sind jedoch gerade bei dieser Gruppe besonders umfangreich. ⊡ Tabelle 30.1 gibt einen Überblick über die wichtigsten Laboruntersuchungen für eine Neugeborenenintensivstation und die damit zusammen-

322

Kapitel 30 · POCT in der Neonatologie

hängenden klinischen Probleme [107]. Das Analysenspektrum selbst unterscheidet sich im Prinzip nicht von dem für Erwachsene. Trotzdem existieren eine Reihe spezieller analytischer Probleme, die aus folgenden Gegebenheiten resultieren: ▬ teilweise extrem kleine Probenmengen, ▬ häufige Verwendung von Kapillarblut, ▬ hohe Hämatokritwerte bei Vollblutanalysen, ▬ zum Teil andere Messbereiche (z. B. für Blutglukose, Bilirubin und Kreatinin-Clearance), ▬ teilweise höhere Konzentrationen von interferierenden Substanzen (z. B. Bilirubin, Hämoglobin, Glutathion).

30

Kleine Probenmengen und die überwiegende Verwendung von Kapillarblut machen die Neonatologie zu einer Domäne des POCT. So sind besonders bei beatmeten Frühgeborenen häufige Blutabnahmen zur Therapiekontrolle unumgänglich. Natürlich wäre gerade hier eine unblutige kontinuierliche Kontrolle wichtiger Stoffwechselparameter ideal. Bisher ist dies jedoch nur für pO2 und pCO2 (und auch hier nur mit Einschränkungen) sowie für sO2 routinemäßig möglich ( Kap. 12). Das Blutvolumen eines Neugeborenen macht 7–10 % seines Körpergewichts aus, d. h. es beträgt bei einem Frühgeborenen von 1500 g max. 150 ml. Da iatrogene Anämien – anders als beim Reifgeborenen – die Erythropoese des Frühgeborenen nur in geringem Umfang steigern, muss ein zu großer Blutverlust durch Transfusionen ausgeglichen werden. Anämien führen bei Frühgeborenen zu Apnoe-Anfällen und geringer Gewichtszunahme und müssen deshalb sorgfältig vermieden werden. Den Forderungen nach intensiver Stoffwechselkontrolle steht das Konzept des »minimal handling« gegenüber. Jede Manipulation kann den Zustand eines kranken Frühgeborenen verschlechtern, und schon das Berühren des Kindes vergrößert Stress und Infektionsgefahr. Das bedeutet, möglichst wenige, aber aussagekräftige Untersuchungen durchzuführen und die Probennahmen für verschiedene Untersuchungen – am POC oder auch im Labor – zu koordinieren und möglichst auf denselben Zeitpunkt zu legen. Durch organisatorisch optimiertes Arbeiten lassen sich die Zahl der Blutabnahmen und das benötigte Blutvolumen zweifellos vermindern.

323 Kapitel 30 · POCT in der Neonatologie

30

⊡ Tab. 30.1. Laboratoriumsuntersuchungen auf der Neugeborenenintensivstation Untersuchungen

Kontrollierte Parameter

Klinische Probleme

Blutgasanalyse

Temperaturregulation

 Hypothermie  Hypoxie  Azidose

Atmung

 Surfactant-Mangel  Atemnotsyndrom  Apnoe-Anfälle

Zirkulation

   

Schock Hypoxie Hirnblutung Nekrotisierende Enterokolitis

Therapiekontrolle des beatmeten Neugeborenen Na+, K+, Ca2+, Cl–, Mg2+, PO4–, Spurenelemente (teilweise auch im Urin)

Ausscheidung

 Ödeme  Elektrolytbilanz  Akutes Nierenversagen

Ernährung

 Geringe Gewichtszunahme  Frühgeborenenrachitis

Kreatinin, Harnstoff, Bilirubin, Eiweiß, Blutglukose

Ausscheidung

 Akutes Nierenversagen

Stoffwechsel

 Katabolismus  Ikterus  Hypoglykämie

C-reaktives Protein, Leukozyten, Differenzialblutbild, Interleukin 6 und 8, Procalcitonin

Immunität

 Pneumonie  Sepsis  Meningitis

»Drug monitoring«

Antibiotika

 Infektion

Indometacin

 Verschluss des Ductus Botalli

Digoxin

 Herzinsuffizienz

Phenobarbital

 Krämpfe

Hämoglobin, Hämatokrit

Erythropoese

 Anämie

Gerinnungsglobaltests, Thrombozyten

Unreife des Hämostasesystems, Therapiekontrolle

324

30

Kapitel 30 · POCT in der Neonatologie

Die richtige Technik einer sachgerechten und möglichst wenig traumatisierenden Kapillarblutabnahme aus der Ferse ist von besonderer Bedeutung, um therapeutisch verwertbare Ergebnisse zu erhalten. Insbesondere müssen ausreichende Mengen Blut ohne größeres Quetschen gewonnen werden, da eine Hämolyse bei einer Reihe von Bestimmungen (z. B. K+ oder Bilirubin) stört. Eine Übersicht über Materialien zur Blutabnahme bei Neugeborenen findet sich in Kap. 5. Auf der neonatologischen Allgemein- und Intensivstation können zurzeit folgende Parameter mit POCT-Verfahren bestimmt werden: pH-Wert und Blutgase, Hämoglobin (Hb) und Hb-Fraktionen, Elektrolyte, Metabolite und Gerinnungsglobaltests. Bei der Messung von Metaboliten kann man entweder spezielle Geräte verwenden, die für die Messung nur eines Parameters vorgesehen sind (z. B. Blutglukose, Bilirubin), oder Gerätekonfigurationen einsetzen, womit die gleichzeitige Messung mehrerer Parameter – zum Teil mit Wahlmöglichkeit für die individuelle Analyse – möglich ist (z. B. Blutgasanalysatoren; Kap. 8). Bei der Entscheidung für ein bestimmtes Blutgasgerät wird natürlich die benötigte Probenmenge das wichtigste Auswahlkriterium sein; aber auch auf eine flexible Parameterwahl und eine eingebaute, automatische Qualitätskontrolle sollte geachtet werden. Analytische Kriterien sollten mit dem Zentrallabor besprochen werden.

30.1

Blutglukosebestimmung

In den ersten Lebensstunden treten beim Neugeborenen passager niedrige Blutglukosekonzentrationen mit typischen Werten von 40–60 mg/dl auf. Speziell beim Frühgeborenen können die Werte jedoch bis auf 10 mg/dl und darunter abfallen, ohne dass dies zu ausgeprägten klinischen Symptomen führen muss. Ungeachtet der nach wie vor kontroversen Diskussion über die Definition der Neugeborenenhypoglykämie wird i. A. eine Konzentration von 40 mg/dl als kritischer Grenzwert angesehen, der ein therapeutisches Handeln erfordert [108]. Da schwere Hypoglykämien zu neurologischen Schäden führen können, muss eine Blutglukosemessmethode in der Neonatologie besonders im Bereich von 20 bis 80 mg/dl zuverlässige Werte liefern, die in kürzester Zeit zur Verfügung stehen. Die bei vielen POCTBlutglukosemessgeräten mehr oder weniger ausgeprägte Hämatokritinterferenz führte in der Vergangenheit zu großen Schwierigkeiten bei der richtigen

325 30.2 · Bilirubinbestimmung

30

Blutglukosebestimmung, besonders im niedrigen Konzentrationsbereich. Seit kurzem existieren Messgeräte, die den Einfluss des Hämatokrit elektronisch kompensieren können ( Kap. 6) und deshalb für die Neonatologie besonders gut geeignet sind.

30.2

Bilirubinbestimmung

Bei etwa 60 % aller gesunden Neugeborenen tritt in den ersten Lebenstagen ein »physiologischer« Ikterus mit Bilirubinkonzentrationen bis zu 12 mg/dl auf, der um den 4. Lebenstag sein Maximum erreicht und dann kontinuierlich wieder abnimmt. Eine kleine Gruppe von Neugeborenen hingegen entwickelt – aus unterschiedlichen Gründen – eine gefährliche, behandlungsbedürftige Hyperbilirubinämie mit dem Risiko einer Bilirubinenzephalopathie (Kernikterus). Für die Indikation zur Phototherapie oder Austauschtransfusion haben sich die Kurven von Bhutani [109, 110] weitgehend durchgesetzt. Es sind jedoch auch noch andere empirische Diagramme, z. B. für Kinder mit zusätzlichen Risikofaktoren wie Frühgeburt, Sepsis, Hämolyse und andere, in Gebrauch. Im Allgemeinen findet sich im Plasma ikterischer Neugeborener fast ausschließlich unkonjugiertes (sog. indirektes) Bilirubin. Das in Neugeborenenproben nachweisbare direkte Bilirubin (je nach Bestimmungsmethode bis zu 1,5 mg/dl) ist in den meisten Fällen kein konjugiertes (glukuroniertes), sondern ebenfalls unkonjugiertes Bilirubin. Lediglich bei neonataler Hepatitis, bei chronischer Bilirubinüberlastung durch eine ausgeprägte Erythroblastose oder bei toxischen Leberschäden von Frügeborenen – meist hervorgerufen durch Medikamente oder eine länger andauernde parenterale Ernährung – sowie bei einigen anderen sehr seltenen Erkrankungen können auch größere Mengen von konjugiertem Bilirubin auftreten. Am POC ist lediglich die Bestimmung des Gesamtbilirubins möglich. Verfahren zur Differenzierung von direktem und indirektem bzw. konjugiertem und unkonjugiertem Bilirubin existieren nicht. Zur Bestimmung des neonatalen Gesamtbilirubins stehen 3 Methoden zur Verfügung: ▬ transkutane Bestimmung, ▬ direkte Photometrie im unverdünnten Serum/Plasma (»Bilirubinometer«), ▬ direkte Photometrie im Blut (CO-Oxymetrie-Modul in BGA-Geräten).

326

Kapitel 30 · POCT in der Neonatologie

30.2.1 Transkutane Bestimmung

Für die transkutane Bilirubinometrie ( Kap. 12) sind 2 Geräte im Handel. Beide Geräte haben als Messprinzip eine reflexionsdensitometrische Messung der Gelbfärbung der Haut an der Stirn oder über dem Sternum, wobei die Eigenfarbe der Haut korrigiert wird. Die transkutane Bilirubinbestimmung stellt ein im ambulanten wie stationären Bereich weithin eingesetztes Screeningverfahren dar. Ab einem transkutan gemessenen Wert von 2–3 mg/ dl unterhalb der jeweiligen Grenze für eine Phototherapie ist jedoch eine »blutige« Bilirubinbestimmung nötig, um sicher über den Einsatz der Phototherapie entscheiden zu können.

30.2.2 Direkte Photometrie im unverdünnten Serum/Plasma

(»Bilirubinometer«)

30

Eine einfache Variante der direkten Spektrophotometrie ( Kap. 7) wird in vielen neonatologischen Abteilungen verwendet. Die sog. Bilirubinometer sind Filterphotometer, mit denen die Absorption des Plasmas bei 455 nm – nahe dem Absorptionsmaximum des Bilirubins – gemessen wird. Durch eine zweite Messung bei 575 nm wird die spektrale Interferenz durch Hämoglobin kompensiert. Im Allgemeinen reichen für die Messung 20–30 μl Blut aus. Das POCT des Neugeborenenbilirubins wird durch das neu entwickelte Bilimeter 3 (Pfaff medical) weiter vereinfacht.

30.2.3 Direkte Photometrie im Blut (CO-Oxymetrie-Modul

in Blutgasanalysatoren) Mit einigen Blutgasanalysatoren ist eine direkte, spektrophotometrische Messung des Gesamtbilirubins im Vollblut ( Kap. 8) möglich. Während die Geräte von Roche und Siemens nur für die Messung von Neugeborenenbilirubin vorgesehen sind, können mit den Geräten von Radiometer auch Proben von Erwachsenen gemessen werden. Das Messprinzip ist für alle Geräte identisch [111]: Im CO-Oxymetrie-Modul wird neben den Hb-Fraktionen das Bilirubin durch eine Mehrwellenlängenmessung bestimmt. Obwohl sich die Spektren von Bilirubin und Hb deutlich voneinander unterscheiden,

327 30.2 · Bilirubinbestimmung

30

werden an die Messung wegen des großen Konzentrationsunterschieds zwischen Bilirubin und dem »störenden« Hb hohe Anforderungen gestellt. Die Bilirubinkonzentration wird aus den Ergebnissen der Absorptionsmessungen mit Hilfe einer Multi-Komponenten-Analyse berechnet. Für eine Messung reichen meist 35–50 μl Blut aus. Der Messbereich liegt für alle Geräte zwischen 3 und 30 mg/dl. ⓘ Hinweis Die transkutane Bilirubinbestimmung stellt eine Screeningmethode dar, deren Ergebnisse vor einer therapeutischen Maßnahme mit einer anderen Methode kontrolliert werden sollten [112]. Dies kann am POC sowohl durch Photometrie im unverdünnten Plasma (Bilirubinometer) als auch durch Bestimmung im Blut (Blutgasanalysatoren) geschehen. Nasschemische Kontrollen erscheinen nur in Ausnahmefällen notwendig.

Für eine Reihe von Parametern ist die Diskussion über »Grenzwerte« oder therapeutisch anzustrebende Konzentrationen (besonders bei Frühgeborenen) nicht abgeschlossen. Die umfangreichste Sammlung von klinisch-chemischen Referenzwerten enthält das Buch von Soldin [113]. Darüber hinaus finden sich wichtige Daten bei [114] und [115]. Die aktuellen Wünsche der Neonatologie an die Weiterentwicklung des POCT unterscheiden sich nicht grundsätzlich von denen anderer Fachgebiete: kleiner, einfacher, schneller, geringerer Probenbedarf und zusätzliche Parameter, besonders Entzündungsmarker wie Zytokine. Jocelyn M. Hicks, eine der prominentesten Vertreterinnen des POCT in der Pädiatrie, prognostiziert eine komplette Umstellung der pädiatrischen Laboratoriumsdiagnostik auf nichtinvasive Untersuchungsmethoden und auf die Analytik mit Biosensoren [116]. Ob und wann dieser »Traum« Realität wird, ist derzeit jedoch nicht absehbar.

31 Klinische Anwendung von Urinschnelltests N. Gässler

31.1

Protein – 330

31.2

Mikroalbumin – 331

31.3

Glukose – 331

31.4

Keton – 332

31.5

Bilirubin – 332

31.6

Urobilinogen – 332

31.7

Nitrit – 333

31.8

pH-Wert – 333

31.9

Blut (Erythrozyten, Hämoglobin) – 334

31.10

Leukozyten – 335

31.11

Kreatinin

31.12

Spezifisches Gewicht (Dichte) – 335

31.13

Medikamente und Drogen – 336

31.14

Humanes Choriongonadotropin (HCG) – 336

31.15

Weitere Substanzen – 336

– 335

330

31

Kapitel 31 · Klinische Anwendung von Urinschnelltests

Die Urindiagnostik wird heute meist als POCT-Diagnostik mit Hilfe von Urinteststreifen durchgeführt. Die verschiedenen Testfelder zeigen einen Farbumschlag, aus dem semiquantitativ die Konzentrationen von Proteinen, Glukose, Ketonen, Bilirubin, Urobilinogen, Urobilin und anderen Parametern abgelesen werden können. Gleichzeitig wird auch der pH-Wert sowie bei Vorliegen erhöhter Konzentrationen die Erythrozyten- und Leukozytenzahl festgestellt. Diese Diagnostik wird »Urinstatus« genannt. Mit ihr gelingt eine orientierende Diagnostik von Erkrankungen der Nieren und des Kohlenhydratstoffwechsels sowie von Leber- und hämolytischen Krankheiten (nähere Erläuterungen gibt die Übersichtsarbeit von Boege et al. [117]). Die Diagnostik und die Gewinnung von Urinproben sollten möglichst in räumlicher Nähe zueinander erfolgen, da Urin innerhalb von 2 h analysiert werden muss. Spontanurin ist für viele chemische und mikroskopische Untersuchungen ein geeignetes Probenmaterial, jedoch sollte möglichst Mittelstrahlurin (ersten Strahl des Harns verwerfen) gewonnen werden [118]. Bevorzugt wird der erste Morgenurin, da dieser die nachzuweisenden Stoffe in größerer Konzentration enthält als der tagsüber gewonnene Urin. Urologischen Fragestellungen dient die sog. 3-Gläser-Probe. Dabei werden der erste Strahl sowie der Mittelstrahl in separaten Gefäßen aufgefangen; das dritte Glas wird häufig erst nach leichter Prostatamassage gefüllt. So lässt sich eine grobe Lokalisation der nachgewiesenen Substanzen, z. B. Erythrozyten, vornehmen. Zum Nachweis von Nitrit und Protein eignet sich am besten der erste Morgenurin. Für den Glukosenachweis kann Urin, der 2 h postprandial nach einer kohlenhydratreichen Mahlzeit gewonnen wurde, geeignet sein. Zur Untersuchung der renalen Funktion (Clearance-Untersuchungen) und zur Bestimmung anderer Stoffwechselprodukte ist es oft hilfreich, Urin über 24 h zu sammeln. Hierbei ist auf eine kühle Lagerung zu achten, und in Abhängigkeit vom zu untersuchenden Parameter sind Konservierungszusätze notwendig. Für spezielle Fragestellungen wird Urin mittels eines Katheters oder durch suprapubische Punktion gewonnen.

31.1

Protein

Die Proteinurie ist bei Nierenerkrankungen ein häufiges, aber unspezifisches Symptom. Bei renal bedingten Proteinurien kann man zwischen glomerulären und tubulären Proteinurien unterscheiden, die transitorisch, intermittie-

331 31.3 · Glukose

31

rend oder kontinuierlich sein können. Die Bestimmung ist insbesondere bei Infektionen des Nierenparenchyms, des Nierenbeckens und der ableitenden Harnwege sowie bei der Schwangerschaftsüberwachung indiziert [119]. Extrarenal bedingte Proteinurien können bei vielen akuten Krankheitsbildern auftreten. Eine gutartige Proteinurie kann z. B. durch körperliche Anstrengung (Sport) oder Aufregung (Stress) bedingt sein. Weiterhin ist bekannt, dass die Orthostase und der zirkadiane Rhythmus Einfluss auf die Proteinurie haben. Bei positivem Proteinnachweis sollte sich eine differenzierende Diagnostik, z. B. durch die Bestimmung spezifischer Markerproteine oder eine Urinelektrophorese, anschließen.

31.2

Mikroalbumin

Eine Mikroalbuminurie ist häufig das erste Zeichen für eine beginnende nichtentzündliche Nephropathie. Besondere Risikogruppen sind Diabetiker und Hypertoniker, bei denen ein regelmäßiges Screening auf Mikroalbumin empfohlen wird. Grenzwerte sind: ▬ im 24-h-Sammelurin 30 mg/24 h ▬ im Spontanurin (erster Morgenurin) 20 mg/l oder 30 mg/g Kreatinin. Bei persistierend erhöhter Ausscheidung sind u. a. eine quantitative Eiweißbestimmung und die Messung der Kreatinin-Clearance indiziert. Passager ist die Albuminausscheidung generell bei schweren fieberhaften Erkrankungen, Harnwegsinfekten und Stoffwechselentgleisungen sowie in der Schwangerschaft erhöht [120].

31.3

Glukose

Der Nachweis von Glukose im Urin besitzt eine große diagnostische Bedeutung als Suchtest auf einen Diabetes mellitus sowie für die Verlaufs- und Selbstkontrolle dieser Erkrankung. Eine Glukosurie tritt immer dann auf, wenn der Blutglukosewert die Nierenschwelle von 150–180 mg/dl überschreitet. Dies kann nicht nur bei Diabetes mellitus, sondern auch nach einer sehr kohlenhydratreichen Mahlzeit geschehen (alimentäre Glukosurie). Bei einer Erniedrigung der Nierenschwelle, die z. B. bei fiebrigen

332

Kapitel 31 · Klinische Anwendung von Urinschnelltests

Erkrankungen oder in der Schwangerschaft auftreten kann, wird auch bei unauffälliger Blutglukosekonzentration vermehrt Glukose im Harn ausgeschieden [121].

31.4

Keton

Ketonkörper im Urin sind immer dann nachweisbar, wenn vermehrt Fette abgebaut werden. Beim Diabetiker, v. a. bei Patienten mit Typ 1, ist der Nachweis von Ketonen immer ein Zeichen für ein gestörtes Stoffwechselgleichgewicht und damit ein wichtiger Warnhinweis für eine drohende Ketoazidose [122]. Ketone im Urin können auch bei Hungerzuständen auftreten, z. B. bei Schlankheitskuren mit verminderter oder fehlender Kohlenhydratzufuhr (Nulldiät), ebenso bei fiebrigen Erkrankungen, bei der Hyperemesis gravidarum und beim azetonämischen Erbrechen von Kleinkindern.

31.5

31

Bilirubin

Eine Bilirubinurie kann i. A. bei Plasmakonzentrationen des glukuronierten (direkten) Bilirubins von >2 mg/dl nachgewiesen werden. Sie tritt auf bei Leberparenchymschäden (z. B. Hepatitis, Zirrhose, Intoxikationen), Störungen der Bilirubinausscheidung (z. B. Dubin-Johnson-Syndrom) oder Behinderung des Galleabflusses (Cholestase) [123]. Im Urin von Gesunden werden keine oder nur sehr geringe Bilirubinmengen ausgeschieden. Deshalb sollte ein positives Ergebnis grundsätzlich durch weitere internistische und klinisch-chemische Untersuchungen abgeklärt werden.

31.6

Urobilinogen

Urobilinogen entsteht aus Bilirubin, das mit der Galle in den Darm transportiert und dort bakteriell abgebaut wird. Durch Rückresorption gelangt Urobilinogen wieder in den Blutkreislauf; es wird teilweise in der Leber weiter abgebaut oder mit dem Urin ausgeschieden. Eine Urobilinogenurie kann mit und ohne gleichzeitige Bilirubinurie auftreten. Urobilinogen wird vermehrt

333 31.8 · pH-Wert

31

im Urin ausgeschieden, wenn im enterohepatischen Kreislauf der Gallenfarbstoffe die Funktionskapazität der Leber eingeschränkt bzw. überlastet ist oder durch extrahepatische Wege umgangen wird. Dies kann durch eine primäre Lebererkrankung (z. B. Hepatitis, Zirrhose, Stauungsleber, Intoxikationen), durch einen vermehrten Hämoglobinabbau (z. B. bei hämolytischer und perniziöser Anämie, intravasaler Hämolyse, Polyzythämie und Resorption großer Blutextravasate), aber auch durch eine Cholangitis bedingt sein. Ein völliges Fehlen von Urobilinogen im Urin tritt dagegen bei fehlender Gallensäureproduktion in der Leber und bei gestörter Gallesekretion in den Darm sowie bei fehlender bakterieller Bilirubinreduktion im Darm auf. Ein Verschluss des Ductus choledochus (häufig durch Konkremente bedingt) kann ebenso zum völligen Fehlen von Urobilinogen im Urin führen [124].

31.7

Nitrit

Die wichtigsten und häufigsten Erreger einer Harnwegsinfektion sind gramnegativ (beispielsweise E. coli, Proteus mirabilis). Diese Bakterien reduzieren Nitrat zu Nitrit, und der Nitritnachweis im Urin ist deshalb ein sicheres Zeichen für die Anwesenheit dieser Bakterien und anderer harnpathogener Keime. Durchschnittlich werden 50–60 % aller Harnwegsinfektionen mit dem Nitrittest erfasst, unter günstigen Voraussetzungen (erster Morgenurin, hohe Keimzahl) sogar 90 %. Dies setzt jedoch voraus, dass genügend Nitrat alimentär zugeführt wird und dass die Verweildauer des Urins in der Blase für eine Nitratreduktion ausreicht (etwa 4–6 h). Ein ergänzender Befund ist der Nachweis einer Leukozyturie. Die Diagnose »Harnwegsinfekt« sollte durch eine Keimzahlbestimmung gesichert werden. Der Harn eines Gesunden enthält kein Nitrit [125].

31.8

pH-Wert

Der pH-Wert des Urins wird durch die Ernärung und durch Medikamente beeinflusst und unterliegt tageszeitlichen Schwankungen. Frischer Urin hat normalerweise einen pH-Wert von 5,0–7,0. Physiologisch niedrige pHWerte sind bei fleischreicher Ernährung typisch, während bei gemüsereicher Ernährung (z. B. bei Vegetariern) eher leicht alkalische Werte gefunden wer-

334

Kapitel 31 · Klinische Anwendung von Urinschnelltests

den. Persistierend saure Proben treten bei vermehrtem Abbau von endogenem Eiweiß (z. B. bei Hunger oder hohem Fieber), besonders aber bei einer diabetischen ketoazidotischen Stoffwechselentgleisung auf. Ein alkalischer Urin deutet auf eine Harnwegsinfektion (besonders durch Proteus spp.) hin als Folge der harnstoffspaltenden Aktivität von Bakterien. Aber auch durch längeres Stehenlassen kann eine Urinprobe alkalisch werden [125]. Bei der Harnsteinmetaphylaxe ist die Kontrolle des Urin-pH-Wertes zur Vermeidung von Rezidiven wichtig.

31.9

31

Blut (Erythrozyten, Hämoglobin)

Die Hämaturie ist ein Begleitsymptom vieler urologischer und internistischer Erkrankungen: ▬ renale Ursachen: – Glomerulonephritis, – Pyelonephritis, – Nierensteine, – Nierentumoren, – Traumen, – andere; ▬ postrenale Ursachen: – Harnwegsinfektionen, – Urolithiasis, – Blasentumoren, – Fehlbildungen der ableitenden Harnwege, – andere; ▬ extrarenale Ursachen: – hämorrhagische Diathesen, – toxische und Medikamentenwirkungen, – sportliche Anstrengungen, – Marschhämaturie, – andere. Mit dem Bluttestfeld können sowohl intakte Erythrozyten (Hämaturie) und freies Hämoglobin als Folge einer bereits stattgefundenen Lyse (Hämoglobinurie) als auch Myoglobin nachgewiesen werden [126].

335 31.12 · Spezifisches Gewicht (Dichte)

31.10

31

Leukozyten

Die Leukozyturie ist ein wichtiges Symptom bei Entzündungen im Bereich der Nieren und der ableitenden Harnwege. Sie tritt auf bei [127]: ▬ bakteriellen Infektionen (z. B. akute und chronische Pyelonephritis, Zystitis, Urethritis), ▬ abakteriellen Infektionen (z. B. durch Pilze, Hefen), ▬ parasitären Erkrankungen, ▬ Analgetikanephropathien, ▬ Intoxikationen, ▬ Harnabflussstörungen. Die überwiegende Zahl der positiven Leukozytenbefunde wird von bakteriellen Harnwegsinfektionen verursacht.

31.11

Kreatinin

Die Kreatininausscheidung ist im Wesentlichen von der individuellen Muskelmasse abhängig und ändert sich im Tagesverlauf nicht, da Kreatinin frei glomerulär filtriert und tubulär nicht reabsorbiert wird. Bei normaler Diurese liegt die Kreatininkonzentration im Spontanurin bei 0–130 mg/dl. Kreatinin im Urin dient deshalb als Bezugsgröße für die Albuminausscheidung, wodurch der Einfluss der Diurese eliminiert werden kann [128].

31.12

Spezifisches Gewicht (Dichte)

Das spezifische Gewicht (Dichte) hängt in erster Linie von der ausgeschiedenen Flüssigkeitsmenge ab und kann deshalb in weiten Bereichen schwanken (1,005–1,040) [129]. Als Maß für die Konzentrierungsfähigkeit der Niere hat der Test nur noch untergeordnete Bedeutung. Hingegen kann die Berücksichtigung der Dichte die Interpretation anderer Urinparameter verbessern. So ist z. B. ein negatives Teststreifenergebnis für Protein in einem sehr verdünnten Urin anders zu bewerten als in einer stark konzentrierten Probe. Wichtig ist die Kenntnis der Dichte bei der Suchtmittelanalytik zur Aufdeckung von Probenmanipulationen ( Kap. 29).

336

31.13

Kapitel 31 · Klinische Anwendung von Urinschnelltests

Medikamente und Drogen

Auch der Nachweis von Medikamenten, Drogen und Dopingsubstanzen im Urin durch spezielle diagnostische Verfahren kann als POCT durchgeführt werden. Hierfür stehen zahlreiche qualitative oder auch semiquantitative Testsysteme zur Verfügung. Jedoch können diese Untersuchungen, die beispielsweise in der Suchttherapie eingesetzt werden, durch diverse Zusätze wie Bleichmittel, Seife oder Kochsalz verfälscht werden. Beim Toxikologiescreening im Urin werden meist 10 legale oder illegale Drogen (z. B. Opiate, Methadon, Propoxyphen, Benzodiazapin, Kokain, Amphetamine, Cannabinoide) gleichzeitig getestet. Positive Ergebnisse bedeuten einen Drogenkonsum und können nicht durch indirekten Kontakt mit illegalen Drogen entstehen. Viele verschreibungspflichtige und rezeptfreie Medikamente können bei diesen Tests interferieren und ein falsch positives Ergebnis auslösen ( Kap. 29) [130].

31.14

31

Humanes Choriongonadotropin (HCG)

Grundlage aller POC-Schwangerschaftstests ist der immunologische Nachweis von HCG (auch als β-HCG bezeichnet), der – bei Verwendung eines empfindlichen Tests – im konzentrierten Morgenurin etwa zum Zeitpunkt der erwarteten Regelblutung gelingen kann ( Kap. 13). Da sich die HCG-Produktion des Trophoblasten alle 24–36 h verdoppelt, ist bei negativem Ergebnis u. U. ein erneuter Test nach 48 h sinnvoll. Obwohl falsch positive Befunde selten sind, empfiehlt sich ein quantitativer Bestätigungstest im Blut, der allerdings nicht am POC, sondern nur im Labor durchgeführt werden kann.

31.15

Weitere Substanzen

Seit wenigen Jahren wird ein POC-Test für die Erkennung von Blasenkrebs angeboten. Mit diesem Test kann das Nuclear-Matrix-Protein 22 (NMP22) mittels eines immunologischen Assaysystems schon in frühen Stadien des Krebses im Urin nachgewiesen werden [131]. Zahlreiche weitere Urinschnelltests werden auf dem Markt angeboten, z. B. ein Schnelltest, der die Belastung des Körpers mit freien Radikalen anzeigen soll [132]. Der klinische Nutzen solcher Tests ist allerdings fragwürdig.

32 Klinische Anwendungen von mikrobiologischen Schnelltests E. Stürenburg

32.1

32.1

Einleitung – 337

32.2

Therapielenkung durch POCT – 340

32.3

Transmissionsprophylaxe durch POCT – 341

32.4

Nachteile – 341

32.5

Präanalytische Störgrößen und Einflussfaktoren – 342

32.6

Handhabung der POC-Tests – 342

32.7

Leistungsfähigkeit der mikrobiologischen POCT-Diagnostik – 343

32.8

Zusammenfassung – 344

Einleitung

Nachdem in den letzten Jahren v. a. klinisch-chemische Parameter (z. B. Blutglukose, Blutgase, Elektrolyte, kardiale Marker) von den Ausweitungen im POCT-Bereich profitiert haben, hält diese Form der Analytik mehr und mehr auch im Bereich der Infektiologie Einzug. In Gang gesetzt und befördert wurde dieser Trend zum einen durch methodische Verbesserungen und die dadurch ermöglichte Miniaturisierung und Vereinfachung der Testsysteme ( Kap. 14), zum anderen durch die dringlicher werdenden Forderungen vieler Ärzte nach sofort verfügbaren Testergebnissen. Mittlerweile hat das Spektrum der am POC zur Verfügung stehenden Parameter einen beachtlichen Umfang erreicht (⊡ Tab. 32.1):

338

▬ ▬ ▬ ▬ ▬ ▬ ▬ ▬ ▬ ▬ ▬ ▬ ▬ ▬

32

Kapitel 32 · Klinische Anwendungen von mikrobiologischen Schnelltests

infektiöse Mononukleose (heterophile Antikörper) [133–136], Clostridium-difficile-Toxin [137–139], Chlamydia trachomatis [140–144], Legionella pneumophila [145], Streptococcus pyogenes [146], Streptococcus agalactiae [147], Pneumokokken [148–150], Neisseria gonorrhoeae [151–154], Influenza A/B [155], respiratorisches Synzytialvirus [156–160], Rotavirus [161–164], HI-Virus [165], Plasmodium falciparum und Plasmodium vivax [166–170], Shigatoxinnachweis [171–173].

In aller Regel sind mikrobiologische Tests im POCT-Format als sog. Schnelltests konzipiert. Ein solcher Test kann i. A. mit wenigen einfachen Arbeitsschritten von medizinischem Assistenzpersonal oder von Ärzten ohne Laborgeräte oder Laborerfahrung durchgeführt werden. Er liefert innerhalb maximal einer Stunde, also noch am Patientenbett, ein verwertbares Testergebnis. In bestimmten Situationen ist sogar eine Anwendung durch den Patienten selbst möglich, so z. B. bei manchen HIV- oder Malariaschnelltests. Meistens werden durch die mikrobiologischen Schnelltests mikrobielle Antigene nachgewiesen. Seltener beruht die Diagnostik auf dem Nachweis von Antikörpern (z. B. beim HIV-Schnelltest oder beim Schnellnachweis von heterophilen Antikörpern zur Diagnose einer infektiösen Mononukleose). Der Nachweis mikrobieller Antigene bei Atemwegsinfektionen (Influenzavirus, respiratorisches Synzytialvirus, Streptococcus pyogenes) wird häufig aus Materialien des Respirationstrakts und analog bei Darminfektionen (Helicobacter pylori, shigatoxinproduzierende E. coli, Adenoviren, Rotaviren) aus Stuhl durchgeführt, jedoch sind für Legionellen- und Pneumokokkeninfektionen auch entsprechende Tests zum Antigennachweis aus dem Urin erhältlich [145, 148–150]. Zum Antikörpernachweis (HIV, infektiöse Mononukleose) erfolgt die Testung in aller Regel aus Blut, in Sonderfällen auch aus Speichel (bei manchen HIV-Schnelltests zur Selbstanwendung) [133–136, 165].

32

339 32.1 · Einleitung

⊡ Tab. 32.1. Mikrobiologische Schnelltests im POCT-Format (Stand: 2008) POCT-Assay

POCTFormate

Sensitivität [%]

Spezifität [%]

Referenzmethoden innerhalb der laborgestützten Analytik

Literatur

Chlamydia-trachomatis-Antigen

ICG

25–87

95–100

NAT

[140–144]

Clostridiumdifficile-Toxine

PAT, ICG

23–91

83–99

TXA, bakteriologische Kultur

[137–139]

Epstein-Barr-VirusAntikörper

PAT, ICG

78–96

98–100

Serologie

[133–136]

Gruppe-A-Streptokokken-Antigen

ICG

64–95

95–100

Bakteriologische Kultur

[146]

Gruppe-B-Streptokokken-Antigen

PAT, ICG

11–92

91–100

Bakteriologische Kultur

[147]

HI-Virus-Antikörper

PAT, ICG

98–100

75–100

Serologie

[165]

Influenza-A/B-VirusAntigen

ICG

50–96

72–100

NAT, DFA, Zellkultur

[155]

Legionella-pneumophila-Antigen

ICG

80

100

AG-EIA

[145]

Gonokokkenantigen

ICG

60–94

90–97

Bakteriologische Kultur

[151–154]

Plasmodium-falciparum-Antigen

ICG

88–100

94–100

Mikroskopie eines »dicken Tropfens«

[166–170]

Pneumokokkenantigen

PAT, ICG

70–72

90

Bakteriologische Kultur

[148–150]

Antigen des respiratorischen Synzytialvirus

ICG

10–89

90–100

NAT, DFA, Zellkultur

[156–160]

Rotavirusantigen

PAT, ICG

70–88

93–100

NAT, AG-EIA

[161–164]

Shigatoxine

PAT, ICG

84–97

98–100

TXA, bakteriologische Kultur, NAT

[171–173]

AG Antigen; DFA direkte Fluoreszenzantigenfärbung; EIA Enzymimmunoassay; ICG Immunchromatographie; NAT Nukleinsäureamplifikationstechnik (Polymerasekettenreaktion und verwandte Techniken); PAT Partikelagglutinationstest (Latextest); TXA Toxinassay

340

32.2

32

Kapitel 32 · Klinische Anwendungen von mikrobiologischen Schnelltests

Therapielenkung durch POCT

Eine Indikation zur POC-Testung besteht aus der Sicht des Infektiologen immer dann, wenn eine vital bedrohliche Infektion vorliegt, deren Behandlung unverzüglich und zielgerichtet erfolgen muss. Hier kann ein POC-Test seinen Zeitvorteil gegenüber der herkömmlichen Diagnostik voll ausspielen: Die Gesamtanalysezeit der mikrobiologischen Schnelltests beträgt häufig nur 15–30 min. Selbst unter optimalen Bedingungen kann eine im Zentrallabor durchgeführte Analytik hiermit unter keinen Umständen konkurrieren, denn meist – außer in Krankenhauslaboratorien – benötigt allein der Transport der Proben zum Labor mindestens 1–2 h. Hinzu kommen die eigentliche Analysezeit inklusive der damit verbundenen Vorbereitungen (Pipettieren, Inkubieren u.a.) sowie die Rücklaufzeit des Befundes zum einsendenden Arzt. Auf diese Weise kommen selbst bei als dringlich gekennzeichneten Anforderungen schnell Gesamtanalysezeiten von 1–2 Tagen zustande. Die Situationen, in denen sich ein solcher Zeitgewinn günstig auf das Ergebnis der therapeutischen Bemühungen auswirkt, sind in der Infektiologie zahlreich und besonders für die Intensivmedizin inzwischen überzeugend dokumentiert. So konnten etwa Kumar et al. [174] zeigen, dass die Überlebensrate von Sepsispatienten auf der Intensivstation direkt mit einer frühen und klinisch wirksamen antibiotischen Initialtherapie korreliert. Vergehen bis zum Therapiebeginn mehr als 2 h, sinkt die Überlebensrate bereits auf <60 %. Aber nicht nur Therapieentscheidungen bei vital bedrohlichen oder hochakuten Infektionen wie der Sepsis, sondern generell Entscheidungen, die innerhalb eines engen Zeitfensters getroffen werden müssen, werden durch das POCT deutlich erleichtert. HIV-Schnelltests beispielsweise sind durch das sofort verfügbare Testergebnis hilfreich, um bei Entbindungen oder beruflich HIV-exponierten Personen Entscheidungen über eine antiretrovirale Prophylaxe zu treffen [165]. Eine ähnliche Situation liegt beim intrapartalen Nachweis von Gruppe-B-Streptokokken bei der Gebärenden oder beim Plasmodiennachweis u. a. auch im Rahmen der Patientenselbsttestung bei Malariaverdacht vor. Auch hier kann die Anwesenheit des Erregers durch einen Antigentest unmittelbar bestimmt und die Erkrankung durch eine frühzeitige und zielgerichtete antimikrobielle Therapie abgemildert oder sogar verhindert werden. Nützlich ist das POCT auch für die Steuerung der Therapie von Virusinfektionen. So ist bei der Influenza die Effektivität einer Gabe von Zanamivir oder Oseltamivir davon abhängig, dass diese spätestens

341 32.4 · Nachteile

32

36–48 h nach Beginn der Symptomatik erfolgt [175]. Ähnliches gilt für das respiratorische Synzytialvirus (RSV). Studien haben gezeigt, dass eine Therapie mit Ribavirin bei einer RSV-Bronchopneumonie nur dann erfolgreich ist, wenn diese rechtzeitig beginnt [176].

32.3

Transmissionsprophylaxe durch POCT

Neben seiner Rolle als Entscheidungshilfe für den individuellen Patienten zielt das POCT auf die Verhütung einer Infektionsverbreitung ab (Transmissionsprophylaxe). Hierzu zählen nicht nur Situationen im Krankenhaus, in denen die Gefahr besteht, dass sich ein unentdeckter Erreger von Patient zu Patient weiterverbreitet, sondern auch solche Konstellationen, bei denen von ambulanten Patienten ein Übertragungsrisiko ausgeht. Man weiß beispielsweise recht gut, dass ein hoher Prozentsatz der Patienten, die sich in einer HIV- oder Geschlechtskrankheitenambulanz vorstellen, nicht zur vereinbarten Wiedervorstellung erscheinen, meist aus Angst vor einer ungünstigen Diagnose [177]. Ein derartiges Vermeidungsverhalten ist zwar verständlich, jedoch insofern problematisch, als dass es sich bei den mitzuteilenden Testergebnissen meist um Infektionen (HIV-Infektion, Gonorrhö oder Chlamydieninfektion) mit weitreichenden Folgen für den Patienten selbst und seine Intimpartner handelt. Zahlen aus den USA verdeutlichen die Dimension dieses Problems: In der Studie einer HIV-Ambulanz erschienen mehr als ein Viertel jener 68.000 Ratsuchenden, bei denen ein herkömmlicher HIV-Test durchgeführt wurde, nicht zum vereinbarten Termin nach 2 Wochen, um das Testergebnis zu erfahren. Anders war die Situation beim Einsatz eines HIVSchnelltests: Nur 2,3 % jener 33.000 Personen mit Schnelltest verließen die Ambulanz, bevor sie das Ergebnis erhielten [178].

32.4

Nachteile

Die für die Infektiologie spezifischen Nachteile umfassen v. a. ein erhöhtes Infektionsrisiko für den Untersucher. Dieses ist grundsätzlich nicht gänzlich vermeidbar, da der Durchführende ja unmittelbar mit der potenziell erregerhaltigen Patientenprobe (respiratorische Sekrete, Stuhl, Urin, Blut) in Kontakt ist, wenn er mit dem jeweiligen Testsystem arbeitet.

342

Kapitel 32 · Klinische Anwendungen von mikrobiologischen Schnelltests

Die üblichen Schnelltests sind zudem nicht in der Lage, evtl. vorhandene Antibiotikaresistenzen zu erkennen. Damit fehlt u. U. nicht nur eine wichtige Information über die möglichen Therapieoptionen – auch epidemiologische Verschiebungen in Richtung resistenter Bakterienstämme fallen nicht mehr oder erst später auf.

32.5

32

Präanalytische Störgrößen und Einflussfaktoren

Grundsätzlich unterliegen mikrobiologische Schnelltests – wie jedes andere Messverfahren auch – einer Vielzahl von präanalytischen (und analytischen) Stör- und Einflussgrößen, die zu einer Verschlechterung der diagnostischen Aussage führen können. Die Problematik lässt sich am Beispiel des Influenzaschnelltests gut verdeutlichen [155]. Einen wichtigen Einfluss haben: ▬ Wahl des Untersuchungsmaterials und des Entnahmeortes (Nasenspülungen sind besser geeignet als Rachenabstriche), ▬ Entnahmebesteck (Tupfer mit Gel sind generell schlechter geeignet als solche ohne), ▬ Verhalten des Patienten unmittelbar vor der Testung (die nachweisbare Virusmenge sinkt, wenn der Patient vorher gegessen, getrunken oder gegurgelt hat). Weitere Einflussfaktoren sind der Entnahmezeitpunkt nach Krankheitsbeginn (am günstigsten sind die ersten 2–3 Tage, danach sinkt die Virusausscheidung schnell ab) und die Population, innerhalb derer der Test durchgeführt wird (Kinder haben eine höhere Influenzaausscheidung als Erwachsene). Ähnliche Störgrößen und Einflussfaktoren existieren analog auch für die anderen Schnelltests.

32.6

Handhabung der POC-Tests

Die Tatsache, dass viele mikrobiologische Schnelltests in scheinbar einfach zu bedienenden Formaten (z. B. Teststreifen, Testkassetten oder Testkartuschen) und mit fertig abgepackten Reagenzien für den Einmalgebrauch (»single-use devices«) vorliegen, darf nicht darüber hinwegtäuschen, dass die Handhabung der Tests und besonders auch die Probenentnahme durchaus

343 32.7 · Leistungsfähigkeit der POCT-Diagnostik

32

Schwierigkeiten bereiten können. Beispielsweise haben die Evaluationsstudien der Streptokokkenschnelltests recht deutlich gezeigt, dass das Ergebnis der Testung in seiner Qualität und Zuverlässigkeit ganz wesentlich vom Training und vom Erfahrungsstand desjenigen abhängt, der den Rachenabstrich entnimmt oder den Schnelltest durchführt. Zudem haben einige der Streptokokkenschnelltests relativ subjektive Ablesungsendpunkte, sodass Interpretationsfehler gehäuft auftreten können [146].

32.7

Leistungsfähigkeit der mikrobiologischen POCT-Diagnostik

Die POCT-Verfahren wurden in den vergangenen 10–15 Jahren kontinuierlich weiterentwickelt und verbessert. Die Tests beruhen heutzutage in der Mehrheit auf dem Prinzip der Immunchromatographie ( Kap. 14) und weisen zumeist eine mäßige bis gute Sensitivität (70–90 %) sowie eine relativ hohe Spezifität (>95 %) auf (⊡ Tab. 32.1). Ausnahmsweise (z. B. beim HIVSchnelltest) können mit den derzeit gängigen POCT-Verfahren sogar Resultate erzielt werden, die so sicher sind wie die der konventionellen Diagnostik. Bei einigen POCT-Verfahren addiert sich zu den evtl. vorhandenen Sensitivitätseinschränkungen die Besonderheit, dass der nachzuweisende Erreger (etwa Influenzaviren, RSV, Rotaviren, Noroviren, oder Adenoviren) einen ausgeprägten Saisonalverlauf zeigt. Dass dies einen erheblichen Einfluss auf den klinischen Stellenwert des betrachteten Testverfahrens hat, lässt sich am Beispiel eines fiktiven immunchromatographischen Influenzaschnelltests zeigen (⊡ Abb. 32.1). Bei einer niedrigen Prävalenz (im gewählten Beispiel 2,5 %), wie sie etwa zu Beginn einer saisonalen Grippewelle zu erwarten ist, ist trotz guter Sensitivität (im Beispiel 80 %) und sehr guter Spezifität (95 %) der negative Vorhersagewert (99 %) sehr viel höher anzusetzen als der positive Vorhersagewert (29 %), da der Schnelltest in dieser Situation häufiger falsch positiv (49-mal) als richtig positiv (20-mal) reagiert. Erst mit einer Prävalenzsteigerung auf 10 %, wie sie im Rahmen einer starken Grippewelle durchaus vorkommen kann, bessert sich die Situation für den positiven Vorhersagewert (64 %). Die hier für die Influenza gezeigten biostatistischen Zusammenhänge gelten natürlich auch für andere Infektionskrankheiten, die saisonalen Schwankungen unterliegen, und bedeuten letztlich, dass es besonders zu Beginn eines Ausbruchs aufgrund der noch niedrigen Präva-

344

Kapitel 32 · Klinische Anwendungen von mikrobiologischen Schnelltests

Prävalenz: 2,5 %

Sensitivität: 80 %

Speziﬁtät: 95 %

Negative

Positive

926 Negativ

Prävalenz: 10 %

Sensitivität: 80 %

49

PVW = NVW =

Positive Positive + Falsch positive Negative Negative + Falsch negative

32

5

ICG

Speziﬁtät: 95 % Positive

900

Negativ

20

Falsch Positiv Falsch positiv negativ

Negative

855

Tatsächliche Ergebnisse

25

975

100 45

80

Tatsächliche Ergebnisse 20 ICG

Falsch Positiv Falsch negativ positiv 2,5 %: 29 %;

10 %: 64 %

2,5 %: 99 %;

10 %: 98 %

⊡ Abb. 32.1. Zusammenhang zwischen Prävalenz (2,5 % vs. 10 %), Testsystemsensitivität und -spezifität, negativem Vorhersagewert (NVW) und positivem Vorhersagewert (PVW) am Beispiel eines fiktiven Influenzaschnelltests auf Basis der Immunchromatographie (ICG).

lenzen bei Verfahren mit eingeschränkter Sensitivität durchaus zu Fehleinschätzungen kommen kann [179]. Dies gilt es beim POCT-Gebrauch zu berücksichtigen.

32.8

Zusammenfassung

Die Palette der diagnostischen Möglichkeiten innerhalb der Infektiologie hat sich mit den derzeit verfügbaren mikrobiologischen Schnelltests entscheidend erweitert. Viele Schnelltests sind zur raschen Orientierung und für die Entscheidung zu einer frühzeitigen Therapie sowie zur schnellen Aufdeckung von Infektketten außerordentlich hilfreich.

345 32.8 · Zusammenfassung

32

Ein Ergebnis muss jedoch immer in Zusammenhang mit der klinischen Symptomatik und der aktuellen epidemiologischen Situation gesehen und interpretiert werden. Entscheidende Voraussetzungen für eine zuverlässige Testaussage sind eine korrekte Handhabung der POCT-Systeme und die strikte Berücksichtigung präanalytischer Limitationen.

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VI VI Zukünftige Entwicklungstendenzen 33

Neue Analysekonzepte – 361 G. Hoffmann, P.B. Luppa

Literatur zu Sektion VI – 371

33 Neue Analysekonzepte G. Hoffmann, P.B. Luppa

33.1

Die 4. Generation der Laborsysteme – 362

33.2

Miniaturisierung – 364

33.3

Parallelisierung – 365

33.4

IT-Vernetzung – 368

33.5

Fazit – 369

Während sich POCT-Systeme noch in der Wachstumsphase des weltweiten Marktes befinden und weitere Bereiche der Labordiagnostik erschließen, erreichen die Zentrallaboratorien mit ihrer Mechanisierung derzeit gerade den Höhepunkt der sog. Totalautomation. Wichtigste Merkmale sind dabei hochgradig konsolidierte Analysegeräte (»workcells«) mit integrierter Prä- und Postanalytik – eine notwendige Reaktion auf die beschränkten Ressourcen der 1990er Jahre. Bei der Entwicklung dieser relativ großen und teuren Systeme standen Effizienzsteigerung und möglichst geringe Personalbindung im Vordergrund. Fast zwangsläufig ging damit aber auch eine Zentralisierung von Laborleistungen einher, die als Kehrseite der Medaille zum Verlust der Vor-Ort-Präsenz und zur Verlängerung der Transportzeiten führte. So wurde ein gegenläufiger Trend zur Dezentralisierung geradezu herausgefordert. Er könnte künftig in der medizinischen Diagnostik zu ähnlichen Umwälzungen führen, wie sie andere technisierte Branchen bereits hinter sich haben. Wer käme z. B. im Zeitalter des Laptops noch auf die Idee, Daten auf Lochkarten in ein Rechenzentrum zu bringen? Ganz ähnlich wird man sich eines Tages vielleicht fragen, warum man zu Beginn des 21. Jahrhunderts

362

33

Kapitel 33 · Neue Analysekonzepte

noch Blutproben über weite Strecken transportierte, um darin Kreatinin oder Troponin bestimmen zu lassen. Man kann aus der aktuellen Entwicklung im POCT- und »Over-thecounter«-Markt ableiten, dass künftige Patienten- und Ärztegenerationen viele Laborwerte bei sich zuhause oder in der Praxis selbst erheben werden. Sie werden erstaunt sein, dass man für solche Tätigkeiten im Jahre 2000 noch einen weißen Kittel anzog – aber ähnlich gekleidet waren vor 50 Jahren auch Computerexperten, wenn sie Lochstreifen und Magnetbänder in ihre Großrechner einlegten. Deshalb sollte die Medizin zumindest darauf vorbereitet sein, dass eines Tages auch die zentralisierte Labordiagnostik heutiger Prägung als technologische Steinzeit empfunden wird. Bei diesen Zukunftsprojektionen ist es jedoch an dieser Stelle wichtig darauf hinzuweisen, dass das POCT zwar jederzeit problemlos an den Patienten zu bringen ist, nicht aber die Expertise des Laborarztes. Nur er kann dem behandelnden Arzt eine valide Befundinterpretation unter Berücksichtigung von Prä- und Postanalytik liefern. Nur er ist in der Lage, in einem konsiliarischen Gespräch die erstellten Laborwerte im Kontext des Krankheitsfalls zu werten. Daher ist es nur schwer vorstellbar, wie z. B. komplexere Panels von Laboranalysen wie Tumormarker, Autoantikörper oder genetische Suszeptibilitätstestungen in Zukunft mit POCT bestimmt und ohne Hilfe eines Laborarztes interpretiert werden könnten. Es wird also auch in Zukunft im Interesse einer optimalen Versorgung der Patienten notwendig sein zu verhindern, dass unkritisch ausgewählte und unsachgemäß durchgeführte POCT-Methoden die unbestrittene Fachkompetenz eines Kliniklabors verdrängen. Die Ausweitung der POCT-Analysen belastet die Arbeitszeit von Pflegekräften und Ärzten. Es wäre daher fatal und nicht im Interesse des Patienten, wenn die Verbreitung des POCT auf dem Rücken der Pflegekräfte ausgetragen würde.

33.1

Die 4. Generation der Laborsysteme

In der 2. Hälfte des 20. Jahrhunderts erlebten wir 3 Generationen von Laborsystemen, die einander im Rhythmus von 20–25 Jahren ablösten. Sie waren durch eine zunehmende Komplexität in Richtung Zentrallabor und damit durch eine zunehmende Patientenferne gekennzeichnet. Dies könnte sich

33

363 33.1 · Die 4. Generation der Laborsysteme

⊡ Tab. 33.1. Die 4 Generationen der Laborsysteme (ungefähre Zeitangaben für Deutschland) [1] 1. Generation (ab 1950)

2. Generation (ab 1975)

3. Generation (ab 2000)

4. Generation (ab 2025)

 Mechanisierung (»Autoanalyzer«)  Fertigreagenzien (»Monotest«)

 Zusammenführung von Reagenz und Gerät  Integration in eigene SoftwareUmgebung

 Konsolidierung der Analysetechniken auf einer Plattform  Integration von Prä- und Postanalytik

 Miniaturisierung und Parallelisierung der Analysetechniken  Vernetzung über Internet-Technologien

bereits in gut 10 Jahren mit der Einführung der 4. Generation grundlegend ändern (⊡ Tab. 33.1). Als »System« bezeichnet man in der Laborautomation die Zusammenstellung einzelner Reagenz-, Geräte- und IT-Komponenten zu kompletten Funktionseinheiten. In der ersten Generation handelte es sich um Reagenz- und Hardware-Kombinationen, die unter den Markennamen »Monotest« und »Autoanalyzer« Geschichte machten. In der 2. Generation wurden daraus offene oder geschlossene Analysesysteme, bestehend aus Reagenzien, Geräten und Software. In der 3. Generation konsolidierte man dann möglichst viele solcher analytischen Technologien auf einer einzigen, modularen Geräteplattform und integrierte diese »workcells« in eine automatisierte prä- und postanalytische Umgebung. So entstanden die Laborsysteme, die heute den Markt prägen. Simulationsmodelle sagen für den Weltmarkt vorher, dass die Installationszahlen dieser Systeme der 3. Generation gerade ihren Höhepunkt erreicht haben und bis zum Jahr 2025 wieder auf nahe Null absinken werden. Folgegeschäfte mit Service, Reagenzien, Software und Ähnlichem dürften zwar noch 1–2 Jahrzehnte länger anhalten, doch spätestens ab 2040 ist mit einer Ablösung durch eine neue Systemgeneration zu rechnen. Wie auch bei den vorangehenden Generationen, sind Vorläufer bereits 1–2 Jahrzehnte früher auf dem Markt, was wiederum bedeutet, dass einige der heute kommerziell erhältlichen POCT-Geräte und Biochip- bzw. »Lab-on-a-chip«-Systeme bereits Merkmale der 4. Generation aufweisen. Diese können mit 3 Schlagworten beschrieben werden: Miniaturisierung, Parallelisierung und Vernetzung.

364

33.2

Kapitel 33 · Neue Analysekonzepte

Miniaturisierung

Schon heute ist es kein technisches Problem mehr, in der Spitze eines Sensorstifts, der so klein ist wie ein Kugelschreiber, ein miniaturisiertes Analysegerät mit kompletter Hardware und Messelektronik unterzubringen. Als erster Prototyp gilt das pH-Meter, das von Arnold Beckman bereits vor rund 70 Jahren erfunden wurde. Vor 10 Jahren stellte die US-amerikanische Firma Agilent erstmals miniaturisierte Blutgasgeräte vor, die auf der Spitze eines Katheters Platz hatten und arteriovenöse Differenzen im Gehirn von Schlaganfallpatienten nachweisen konnten. Der POC rückte damit bis ins Körperinnere des Patienten vor. Dank Mikrofluidik, Chip-Technologie und elektrochemischer Detektionsverfahren kann man solche miniaturisierten Systeme heute so gestalten, dass sie sogar DNA oder RNA in wenigen Mikrolitern einer Probe direkt erkennen und messen (⊡ Abb. 33.1). Auch Immunoassays und elektropho-

33

⊡ Abb. 33.1. Der Sensorstift aus der Entwicklung von Friz Biochem, München, ist so klein, dass er in ein PCR-Gefäß mit 10 μl Lösung eingetaucht werden kann. Der genomische Erregernachweis, z. B. von humanen Papillomaviren, Epstein-Barr-Viren oder Tuberkulosebakterien, gelingt mit einem »electrically detected displacement assay« ohne Wasch- und Markierungsschritte. Die Anzeige des Messwerts erfolgt innerhalb von Sekunden auf dem Display – wie bei einem pH-Meter.

365 33.3 · Parallelisierung

33

retische Analysen für Proteine können mit derartigen »micro total analysis systems«, kurz μTAS, durchgeführt werden. Die Vorteile der Miniaturisierung sind unbestritten: Flüssigkeitsvolumina im Nano- und Picoliterbereich senken nicht nur den Reagenzienverbrauch, sondern auch den Zeitbedarf für analytische Basisprozesse wie Mischen und Temperieren erheblich. So laufen z. B. PCR-Zyklen, die im herkömmlichen Mikrolitermaßstab Minuten benötigten, in einem Chip-Labor in Sekunden ab. Nach unten sind der Miniaturisierung nur noch durch die Molekülgröße der Analyte Grenzen gesetzt. Forscher aus Shanghai stellten Ende 2007 eine Dosierpumpe vor, die auf dem biologischen Vorbild von Ionenkanälen in der Zellmembran basiert [3]. Sie kann einzelne Wassermoleküle präzise »pipettieren«. Damit dürfte die Grenze des technisch Machbaren in der Miniaturisierung erreicht sein.

33.3

Parallelisierung

Ein weiterer Vorteil der Chip-Technologie ist die Möglichkeit, zahlreiche Messkanäle oder Messpunkte auf engstem Raum unterzubringen. Mit photolithographischen Techniken gelingt es, auf einen Waver, wie er in ⊡ Abb. 33.2 dargestellt ist, Flüssigkeitskanäle und Reaktionsreservoirs für 10 oder 100 gleichzeitige Messungen einzuätzen. Bekanntestes Beispiel eines bereits kommerziell verfügbaren Multiplexsystems ist der Bioanalyzer von Agilent, der DNA-, RNA-, Protein- und Zellanalysen auf kapillarelektrophoretischer Basis durchführt. Selbst 10.000 und 100.000 gleichzeitige Messungen sind aber heute schon Stand der Technik, und zwar bei der Genanalytik mit Mikroarrays (Biochips; ⊡ Abb. 33.3). Hier werden winzige Messpunkte in Form von Gensonden auf feste Oberflächen aufgedruckt oder aufsynthetisiert und mit den gesuchten Analyten der Probe wie DNA, mRNA oder Proteinen hybridisiert. Nach dem Waschen kann man die gebundenen Substanzen mit Fluoreszenzfarbstoffen nachweisen, indem man ein Computerbild aller leuchtenden Punkte anfertigt und rechnerisch auswertet. Die Problematik eines so extremen Grades der Parallelisierung in der medizinischen Diagnostik ist weniger die technologische Machbarkeit als die sinnvolle Auswertung und Interpretation der dabei erhaltenen Datenflut.

366

33

Kapitel 33 · Neue Analysekonzepte

⊡ Abb. 33.2. Photolithographisch hergestellter Waver

Um diese zu beherrschen und für so komplexe Herausforderungen wie z. B. die Analyse des malignen Proteoms nutzbar zu machen, hat sich ein eigenes Fachgebiet an der Nahtstelle zwischen Biologie und Informatik, die Bioinformatik, etabliert. Eine allgemein verständliche Einführung findet sich z. B. auf der Website www.dgkl.de/bioinformatik. Proteinarrays mit kinetischer Detektion der Interaktion zwischen immobilisierten Liganden (Antikörper, Aptamere) und Proteinen in Serum/Plasma sind ebenfalls Zukunftstechnologien für die Laboratoriumsmedizin. Durch ein diagnostisches Profiling könnte damit in Analogie zum DNA-Array die Pathobiochemie einer Reihe von Krankheiten schneller und effektiver aufgeklärt werden. Mit diesen Methoden ist es möglich, Bindungsvorgänge zeitlich hochaufgelöst bei niedrigen Nachweisgrenzen zu verfolgen. Dadurch erhält

367 33.3 · Parallelisierung

33

⊡ Abb. 33.3. Mikroskopische Aufnahme der fluoreszierenden Messpunkte eines Originalmikroarrays für die Genexpressionsanalyse. Die Helligkeit jedes Punktes repräsentiert einen Messwert, der mit Verfahren der Bildanalyse und Bioinformatik in eine Konzentration der zugehörigen mRNA umgerechnet wird.

man sowohl thermodynamische als auch kinetische Bindungsparameter, wie sie für eine detaillierte Charakterisierung von biomolekularen Wechselwirkungen unabdingbar sind. Besonders die markierungsfrei arbeitenden optischen Detektionsmethoden, die mikrorefraktometrisch oder mikroreflektometrisch arbeiten, stellen vielversprechende Systeme dar. Bereits heute sind Prototypen wie das Flexchip (Biacore AB), das ProteOn XPR36 (Bio-Rad) [2] oder das SPRi-Plex (Genoptics) auf dem Markt. Jenseits wissenschaftlicher Fragestellungen könnte die hochgradige Parallelisierung der Minilabors auch handfeste praktische Vorteile bieten: Sie spart Zeit und Geld, beispielsweise bei der Aufnahme eines Patienten im Krankenhaus oder in Notfallsituationen. Da mit Mikroautomationssystemen auch umfangreiche Laborprofile schnell und kostengünstig erstellt werden

368

33

Kapitel 33 · Neue Analysekonzepte

können, ist es vorstellbar, dass man sich künftig in wenigen Minuten einen umfassenden Überblick über den Krankheitsstatus des Patienten verschaffen kann und anschließend nur noch selektiv diejenigen Parameter nachbestimmen lassen müsste, die einer weiteren Abklärung bedürfen. Diese in den USA schon angewandte Strategie wird als »deeskalierende Diagnostik« bezeichnet. Im Gegensatz dazu fordert man bei der in Deutschland üblichen »eskalierenden Diagnostik« im ersten Schritt nur einen kleinen Ausschnitt des theoretisch möglichen Analysenspektrums an und engt den Suchraum dann stufenweise und gezielt ein. Dies ist bei den derzeitigen hohen Reagenzienvolumina, den langen Messzeiten und den hohen Analysenpreisen auf jeden Fall wirtschaftlicher, kostet aber wertvolle Zeit, die bei sinkender Verweildauer im Krankenhaus oder lebensbedrohlichen Zuständen nicht zur Verfügung steht. Dass labordiagnostische Profile in bestimmten Situationen klinisch und wirtschaftlich sinnvoll sind, zeigt der Erfolg der bereits verfügbaren POCT-Vielkanalanalysatoren, die z. B. gleichzeitig Blutgase und Oxymetrieparameter, Elektrolyte und Metabolite bestimmen. Natürlich sind nicht nur Unzulänglichkeiten heutiger Großanalysatoren ausschlaggebend dafür, dass Fachleute umfassenden Eingangsprofilen eher mit Zurückhaltung begegnen. Die Flut falsch positiver Befunde, die bei unselektiver Anforderung zu erwarten ist, hält den erfahrenen Diagnostiker von großen Profilen ab. Ganz ohne Zweifel eröffnet die Mikrotechnologie aber andererseits gerade durch die Erfassung von Wertemustern anstelle von Einzelparametern ganz neue diagnostische und prognostische Horizonte, die nun unvoreingenommen und evidenzbasiert bewertet werden müssen.

33.4

IT-Vernetzung

Laborsysteme der 4. Generation werden schließlich in höchstem Maße informationstechnisch vernetzt sein. Auch hier stehen aktuelle Entwicklungen im POCT-Sektor Pate, z. B. der internationale Kommunikationsstandard POCT1-A des Clinical Laboratory Standards Institute (CLSI; Kap. 19.2) oder der herstellerneutrale Datenmanager POCcelerator von Conworx (Berlin). Allerdings sind die heutigen Punkt-zu-Punkt Verbindungen, beispielsweise zwischen dezentralen Blutglukosegeräten und Labor-EDV, nur ein ganz bescheidener Anfang. Was großen IT-Konzernen derzeit vorschwebt,

369 33.5 · Fazit

33

ist die Vernetzung von Mikrosensoren für die Überwachung breiter Bevölkerungskreise über personalisierte Gesundheitsportale im Internet. So wäre es nicht nur möglich, Blutglukosewerte von Diabetikern direkt in die elektronische Patientenakte einzutragen, sondern man könnte auch die rasch wachsende Zahl alter Menschen, die sich allein zu Hause versorgen müssen, von zentralen Stützpunkten aus per Internet rund um die Uhr betreuen. Ob Blutglukose, Puls oder Körpertemperatur – wenn kritische Grenzen überschritten werden, könnte der »doc around the clock« sofort intervenieren. Die Dimension dieses Marktes kann angesichts der demographischen Entwicklung der Weltbevölkerung noch nicht annähernd abgeschätzt werden, aber sie ist mit Sicherheit ebenso groß wie das heutige Handy-Geschäft für jüngere Menschen. Nicht von ungefähr stecken Elektronikkonzerne wie Siemens oder General Electric, die im Mobilfunkgeschäft durch die Konkurrenz der Asiaten große Verluste erlitten, ihre Fühler in die Diagnostikabranche aus und machen mit Aufkäufen in der Lifescience-Branche Schlagzeilen.

33.5

Fazit

POCT-Geräte sind die ersten Vorboten einer neuen Generation von Laborsystemen, die ab etwa 2025 den Diagnostikamarkt mitbestimmen werden. Was wir heute an technischen Lösungen sehen, ist zwar beeindruckend, aber noch weit von dem entfernt, was eines Tages Selbstverständlichkeit sein dürfte: ▬ Laboratorien von der Größe einer Turnhalle könnten auf einem Tisch Platz haben; ▬ Reaktionen, die heute Minuten dauern, werden in Sekunden ablaufen. ▬ Abermillionen von Messungen – gleichgültig ob im Krankenhaus, in der Arztpraxis oder zu Hause im Wohnzimmer erhoben – dürften in persönlichen elektronischen Krankenakten im Internet gespeichert und mit entsprechenden Schutzmechanismen von jedem Punkt der Erde aus abrufbar sein. Die Konsequenzen dieser Entwicklung für die Labordiagnostik und die gesamte Medizin sind heute ebenso wenig abschätzbar, wie es z. B. die Folgen des Internets für die IT-Branche waren. Mit aller Vorsicht kann man jedoch

370

Kapitel 33 · Neue Analysekonzepte

vermuten, dass die Labordiagnostik durch diese Entwicklung nach Jahren des Stillstands erhebliche Wachstumsimpulse erhalten dürfte – und dass die 4. Generation der Laborsysteme das Gesicht der Labordiagnostik ähnlich gravierend verändern wird wie jede der 3 Generationen davor.

33

371

Literatur zu Sektion VI 1. 2.

3.

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Stichwortverzeichnis

A Abaxis Piccolo 70 ACCU-CHEK Aviva 62 activated clotting time (ACT) 93, 95, 270 Akkreditierung 214, 224, 238, 240 − Perspektiven 245 Aktivierte partielle Thromboplastinzeit (aPTT) 93, 271 Akute-Phase-Proteine 18, 105 Alkohol 315 Allergiediagnostik 18 Analysekonzepte, neue 361 Analysesysteme, klinisch-chemische 68 Analyseverfahren, hämostaseologische 92, 267 Analytgruppen 315

Analytik, transkutane 117 Anschlag, terroristischer 106 Antikoagulanzienmonitoring 92 Antikoagulation − home testing 107 − orale, Patientenselbstmanagement 273 Anwenderschulung 162 Arztpraxis 173 − Abrechnung von POCT 177 − Beispiele für POCT 174 − Durchführung von POCT 180 − wirtschaftliche Aspekte von POCT 176 Aspekte − krankenhausökonomische 191 − medizinische, POCT 300 − ökonomische, POCT 301 Aufgaben, notärztliche 167

374

Stichwortverzeichnis

B Barbiturate 316 Basenexzess, aktueller (BE) 83, 169 Basenexzess der Extrazellulärflüssigkeit – BEE 84 Benchtop-Geräte 24 Benzodiazepine 316 Bestätigungsanalyse bei Teststreifentests 314 Bikarbonatkonzentration, aktuelle – cHCO3– (akt) 83 Bilirubin im Urin 126, 332 Bilirubinbestimmung, Neonatologie 325 − transkutan 117, 326 − Bilirubinometer 72, 326 − Blutgasanalysator 82, 326 Bioinformatik 366 Biosensor 32, 33 Blutabnahme − arterielle 49 − aus Kathetern 51 − Blutgasprobe 50, 51 − kapilläre 45 − Stechhilfen 46 − venöse 48 Blutbildautomaten 110 Blutgasanalytik − Geräte 26, 71, 72, 75, 77, 113 − Nomenklatur 76 − Präanalytik 50, 51 Blutgase 18, 76 − evidenzbasierte Empfehlung 202 Blutglukosebestimmung 55, 253

− Blutgewinnung an alternativen Stellen 263 − Diagnostik 259, 261 − evidenzbasierte Empfehlung 202 − in der Neonatologie 324 − kontinuierliche Glukosebestimmung 264 − Kosten 194 − Messgeräte 21, 55, 254 − Präanalytik 45, 64, 258 − Vergleich von POCT und Labordiagnostik 194, 257 Blutglukoseselbstkontrolle, home testing 107, 253 BNP/NT-pro-BNP 291 Buprenorphin 318

C Cannabinoide 317 cFABP 286 CK-MB-Masse 286 CoaguChek XS plus 275 cobas h 232 103 CO-Oxymetrie 169 CRP 105 cTnI 286 cTnT 286

D Datenmanagementsystem 182, 188 D-Dimer 293

375 Stichwortverzeichnis

Designerdrogen, amphetaminähnliche 315 Detektionsmethoden, Glukosebestimmung 58 Diabetes mellitus 18 − Diagnostik 259, 261 − evidenzbasierte Empfehlung 203 − Überwachung, in der Arztpraxis 176 Drogen 18, 105, 129, 169, 171 − Bestimmung im Urin 336 − Entscheidungsgrenzen 311 Drogenschnelltest, Testprinzipien 309 Drogen- und Medikamentenscreening 305

E ecarin clotting time (ECT) 271 Einflussfaktoren 63 Einheitlicher Bewertungsmaßstab (EBM), Beispiele für die POCTAbrechnung 178 Einmalkartusche 23 Einsatzgebiete − immunologische Verfahren 104 − klinisch-chemische Analysen 73 Elektrolyte 18, 169 Ellipsometrie 38 Empfehlungsstärke 198 Endokrinologie, POCT Messung 105 Erythrozyten/Hämoglobin (Hb), Bestimmung im Urin 127, 334 Evaluierung, Glukosemessgeräte 65 Evidenz, Level 198

B–G

F Fehlerprävalenz 44 Fibrinolyse, Bewertung 278 Fokussierung, hydrodynamische 112

G Gebührenordnung für Ärzte, Beispiele für die POCT-Abrechnung 179 Genexpressionsanalyse 367 Geräteauswahl 161 Gerätekategorien 21 Geräteklassen − Hämatologie 110 − immunologische Verfahren 102 − klinisch-chemische Analysesysteme 68 Gerinnungsdiagnostik 91, 267 − Dokumentation 98 − Gerinnselbildung 276 − Heparinmonitoring 93, 95, 270 − Messmethoden, Einteilung 91, 267 − Nutzen und Risiken 97 − Patientenselbstmessung 273 − Präanalytik 96 − Primäre Hämostase, Erfassung 268 − Qualitätskontrolle 98 Gerinnungsmarker, evidenzbasierte Empfehlung 201 Gewicht, spezifisches im Urin 128, 335 Glukose im Urin 126, 331 Glukose siehe Blutglukose

376

Stichwortverzeichnis

Glukosestoffwechsel, Diagnosekriterien 260 GPBB 286

H Haftungsrecht 150 Hämatologie 18, 109 Hämoglobin, Bestimmung im Urin 127, 334 Hämoglobinfraktionen 18, 80 Hämoglobin/Hämatokrit 81, 109 Hämolyse, Hinweise zur Vermeidung 47 Hämostaseologie 18, 91, 267 HbA1c, Bestimmung 266 Hemochron Signature Elite 272 Herzmarker − akutes Koronarsyndrom 288 − Anforderungen an das POCT 283, 294 − evidenzbasierte Empfehlung 200 − Herzinsuffizienz 290, 294 − Serumprofil nach Infarkt 286 home testing 104, 107, 256, 273 Humanes Choriongonadotropin (HCG) im Urin 129, 336

I IL GEM Premier 4000 78 Immunchromatographie 132 Immunoassay 101

Immunosensoren 101 Index, respiratorischer (RI) 88 Infektiologie 18, 105, 337 − Schnelltests, Übersicht 337, 338 − Testsysteme 102 Infektionskrankheiten, Bestimmung in der Arztpraxis 175 Influenzaschnelltest 344 Intensivmedizin 297 Interferenzen, Glukosebestimmung 63 Interferenzspektroskopie, reflektometrische (RIfS) 37 In-vitro-Diagnostik − benannte Stellen 216 − CE-Kennzeichnung 218 − IVD-Normen 222 − Konformitätsbewertung 215 In-vitro-Diagnostika (IVD) 213 − grundlegende Anforderungen 221 − internationale Normen 238 − IVD-Richtlinie 214 i-STAT 23, 77

K Kalibration 65, 99 Kalium, evidenzbasierte Empfehlung 202 Kapillarblut 45, 103 − Entnahmesysteme 48 − Stechhilfen zur Gewinnung 46 Kapillär/venöse Differenz, Glukosebestimmung 65 Kardiale Marker 169, 281, 300

377 Stichwortverzeichnis

− Bestimmung in der Arztpraxis 175 Ketonkörper, Bestimmung im Urin 126, 332 Kohlendioxidpartialdruck 75, 120 Kokain 317 Kontamination, wichtige Maßnahmen zur Verhinderung 311 Kontrollprobeneinzelmessungen 187, 231 Kontrollprobenergebnisse, zulässige relative Abweichung 232 Koronarsyndrom, akutes 284, 288 − POCT 289 Kostenarten 192 Kreatinin 128 Kreuzreaktionen 313

L Lab-on-a-chip-Systeme 21 Laboratoriumsausrüstung 244 Laboratoriumsmedizinischer Untersuchungen (RiliBÄK) 229 Laktat, evidenzbasierte Empfehlung 202 Leukozyten im Urin 128, 335 Lipidstatus, Bestimmung 73

M Management-Review 243 Marker, kardiale 18, 281 Medikamentenscreening 305

G–N

Medizinproduktebetreiberverordnung (MPBetreibV) 214 Medizinproduktegesetz (MPG) 214, 223 Medizinprodukterecht 149, 217 Messmethoden des Säure-BasenHaushalts − pCO2 76 − pH 76 − pO2 76 Messreaktionen, enzymatische − Glukosebestimmung 55 Messung 81 − nichtinvasive 19 − photometrische 59 − reflektometrische 58 Methadon 317 Mikroalbumin im Urin 125, 331 Mikroautomationssystem 367 Miniaturisierung 364 Modellrechnung, Blutglukose 191 Multi-use-Systeme 21 Myoglobin 286 Myokardinfarkt 170, 281, 284 Myokardischämie 285

N Nasschemie 70 Neonatologie 321 Neugeborenenintensivstation, Laboratoriumsuntersuchung 323 Nierenfunktionsparameter, evidenzbasierte Empfehlung 203

378

Stichwortverzeichnis

Nitrit im Urin 127, 333 Non-wipe-Technik 58 Notfallmedizin, präklinische 167 − POCT-Analyte 169 Nova Critical Care Xpress 78 Nova StatStrip 61 Nuclear-Matrix-Protein 22 (MTP22) 123

O Oberflächenabtastungsverfahren, optische 37 Oberflächenplasmonresponanz 38 Optoden 36 Opiate 318 Oxymetrie 80

P p50 87 Parallelisierung 365, 367 Parameter, klinisch-chemische 67 Partikelagglutination 132 Patientenmonitoring 168 PCR-Techniken 135 Personalschulung 244, 302 Pflegepersonal, Aufgaben 160 pH-Wert, Bestimmung im Urin 127, 333 Platelet Function Analyzer PFA 100 95, 96, 268

Plausibilitätskontrolle 99 PocH 100i 111 POCT − Analysekonzepte, neue 361 − Analytik, transkutane 117 − Arztpraxis 173 − Beauftragte 155 − Berechtigung zur Durchführung 150 − Beurteilung der Blutprobe 51 − Blutgasanalytik 75 − Blutgerinnungsanalytik 91, 267 − Definition 15 − Drogen- und Medikamentenscreening 305 − Einsatzbereiche 5, 17 − Entwicklungstendenzen 14, 341 − evidenzbasierte Empfehlungen 197 − Gerätekategorien 21 − Gesetzgebung 213 − Glukosebestimmung 55, 253 − Hämatologie 109 − immunologische Verfahren 101 − Implementierung im Krankenhaus 153 − Intensivmedizin 297 − Interface 185 − kardiovaskuläre Erkrankungen 281 − klinische Vorteile 298 − Kommission 19, 53, 155, 242 − Koordination, Aufgaben der zentralen 159 − Krankenhausökonomie 9, 191 − Laboratoriumsleitung 155 − Marktsituation 11

379 Stichwortverzeichnis

− medizinische Aspekte 6 − medizinischer Einsatz 306 − mikrobiologische Schnelltests 337 − Neonatologie 321 − Normen 239 − Qualitätsanforderungen 151 − Qualitätsbeauftragter 242, 244 − Qualitätsmanagementsysteme 237 − Qualitätsstandard 8 − rechtliche Aspekte 149 − Risiken/Probleme der POCTDiagnostik 9 − Schulungsbeauftragte 244 − Server 184 − Technologie 31 − Urinschnelltests 123, 329 − Vernetzung im Klinikum 183 − Vorteil der POCT-Diagnostik 7, 154 − wichtige Bestimmungen, Übersicht 18 POCT in der Schweiz 226 POCT in Österreich 225 Postanalytik 52 − Fehlermöglichkeiten 53 Präanalytik 44 − Drogen- und Medikamentenscreening 315 − Fehlermöglichkeiten 52 − Schnelltest, mikrobiologischer 342 Prä- und Postanalytik, Kosten 192 Precision QID 60 Probenaufgabe/Fluidikeinheit 40 Probenmanipulation 307, 318 Probenmaterial − Glukosebestimmung 64, 257 Procalcitonin 105, 323

N–R

Processing-Einheit 40 Protein im Urin 125, 330 Pulsoxymetrie 119

Q QM-Handbuch 231 Qualitätskontrolle − externe (Ringversuche) 234, 235 − interne 235 Qualitätsmanagement 43, 154, 238 − Arztpraxis 180 − Gerinnungsdiagnostik 98 − in der praktischen Notfallmedizin 172 Qualitätssicherung 43, 155, 164, 229 − Anforderungen 225 − der Untersuchungsverfahren und Befundberichte 245 − Drogen- und Medikamentenscreening 311, 319 − im Rahmen der Akkreditierung medizinischer Laboratorien 241 − Korrekturen und Verbesserungen 243 − Krankenhaus 163 Quick-Wert 93

R Radiometer ABL800 FLEX 79 rapid platelet function analysis (RPFA) 95

380

Stichwortverzeichnis

Rauchgasinhalationen, POCT 171 Reflexionsspektroskopie, totale interne (TIRS) 37 Reflexionsverfahren 59 Rheumatologie, POCT-Methoden 105 Richtlinie der Bundesärztekammer zur Qualitätssicherung laboratoriumsmedizinischer Untersichungen (RiliBÄK) 157, 229 RiliBÄK 2008 − externe Qualitätskontrolle (Ringversuche) 234, 235 − interne Qualitätskontrolle 231, 233 − QM-Handbuch 231 − Qualitätsmanagementsystem 230 − Regelungen für Unit-use Reagenzien 235 − zulässige Abweichnung der KPEM 232 Rotationsthrombelastographie 93, 96, 275

S Sauerstoffbindungskapazität, maximale – BO2 86 Sauerstoffdifferenz, arteriovenöse – avDO2 87 Sauerstoffkonzentration – cO2 86 Sauerstoffpartialdruckdifferenz, alveoloarterielle – pO2 (A–a) 88 Sauerstoffpartialdruck 120 Sauerstoffsättigung − evidenzbasierte Empfehlung 202 Sauerstoffsättigung – sO2 und psO2 85

Säure-Basen-Haushalt 18, 76, 83, 169 Schnelltest, mikrobiologischer 131, 337 − Handhabung 342 − Leistungsfähigkeit 343 − Therapielenkung 340 Schwangerschaftstest 105, 129, 336 Schweißanalyse 308 Seuchen 106 Sonoclot 93, 96 Speichelanalyse 308 Split-sample-Technik 99 Standardbikarbonatkonzentration – cHCO3– (std) 83 Stechhilfen, Blutentnahme 46 Surface-Plasmon-Resonanz-Technologie, Prinzip 39

T Temperaturkorrektur, Blutgasanalyseergebnisse 88 Teststreifen − Blutglukose 60 − Drogennachweis 309 − immunchromatographischer 133 − klinisch-chemischer 69 − Urin 123 Thrombelastographie (TEG) 93, 96, 275 Thrombin-/Fibringenerierung 270 Thromboplastinzeit, aktivierte partielle 93 Thromboplastinzeit (TPZ) 93, 271 Thrombozytenfunktion, Analyse 95, 267, 269

381 Stichwortverzeichnis

Thrombozytenzahl 95 Tischgeräte, stationäre 24 Transducer 39 Traumapatienten, POCT 170 Trockenchemie 68 turn around time (TAT) 7

U Unit-use-Reagenzien, Regelungen 234 Unit-use-Systeme 21 Untersuchungen, hämatologische 109 − Arztpraxis 116 − Einsatzgebiete 114 − Geräte für Einzelanalysen 114 − im Krankenhausbereich 115 − Interpretation 115 Untersuchungen, laboratoriumsmedizinische, Fehlerprävalenz 44 Urindiagnostik 18, 123, 307 Urinteststreifen 123 − Qualitätskontrolle 129 Urobilinogen im Urin 127, 332

V Validierung, Glukosemessgeräte 65 Verfahren, immunologische 101 Verifynow-System 95, 270 Vernetzung 368

R–Z

Vernetzungsstrategien, von POCTGeräten im Krankenhaus 181 Vollblutaggregation 94 Vollblut/Plasma-Differenz, Glukosebestimmung 65 Vollblut/Plasma-Korrektur, Glukosebestimmung 65

W Wipe-Technik 58

Z Zentrallabor (ZL), Verantwortlichkeiten 165 Zertifizierung 240 Zukünftige Entwicklungen 13, 190, 361

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