DE60217102T2

DE60217102T2 - Verbesserungen der diagnose des akuten myokardinfarkts und anderer klinischer zustände

Info

Publication number: DE60217102T2
Application number: DE60217102T
Authority: DE
Inventors: A. Peter Denver CROSBY; L. Deborah Boulder MORRIS
Original assignee: Ischemia Technologies Inc
Current assignee: Ischemia Technologies Inc
Priority date: 2001-05-04
Filing date: 2002-04-30
Publication date: 2007-06-28
Anticipated expiration: 2022-05-01
Also published as: ATE349181T1; AU2002305335B2; JP2004529351A; WO2002089656A3; EP1392150A4; WO2002089656A2; CA2446187A1; EP1392150B1; DE60217102D1; EP1392150A2

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft die Detektion und Diagnose von Ischämie oder akutem Herzinfarkt bei Patienten, die sich mit akutem Koronarsyndrom vorstellen, beispielsweise in der Notaufnahme eines Krankenhauses.
Hintergrund der Erfindung
Jährlich stellen sich in den Vereinigten Staaten von Amerika ungefähr sechs Millionen Menschen in der Notaufnahme (ER) eines Krankenhauses mit akutem Koronarsyndrom (ACS) vor. Das akute Koronarsyndrom beinhaltet eine Konstellation von Symptomen wie Brustschmerz, der vermutlich vom Herzen ausgeht, Atemnot, Unfähigkeit zur körperlichen Anstrengung, Gefühl von Todesangst, Schmerz oder Taubheitsgefühl im linken Arm, und kann auch von klinischen Zeichen begleitet sein, wie einem verändertem Elektrokardiogramm. Das häufigste Bild ist Brustschmerz mit vermuteter Herzursache, der oft durch seine klinische Beschreibung Angina Pectoris bezeichnet wird. Brustschmerz ist der zweithäufigste Grund für eine Vorstellung in der Notaufnahme, der für etwa 8 % aller Patienten maßgeblich ist. Der Patient mit Brustschmerz ist für den Notarzt ein diagnostischer Alptraum. Wenn einerseits der Patient wirklich einen Herzanfall hat, kann eine Fehldiagnose zu verheerenden Folgen für den Patienten führen, einschließlich Tod. Wenn andererseits der Patient keinen Herzanfall hat und der Arzt den Patienten über längere Zeit im Krankenhaus behält und viele diagnostische Tests durchführt, verbrauchen die Patienten kostbare Ressourcen im Gesundheitssystem, die andere notwendiger brauchen könnten. In der Tat wird geschätzt, dass die Diagnose von Patienten mit Brustschmerz für etwa 6 Milliarden US$ verschwendete Ressourcen allein in den USA verantwortlich ist.
Der Begriff "Infarkt" oder "Infarktbildung" bedeutet einen Gewebebereich, der tot und nicht funktional ist. Man kann beispielsweise infolge eines Schlaganfalls einen Hirninfarkt erleiden, oder infolge von schwerwiegender Ischämie des Darmes einen Darminfarkt. Ein Herzinfarkt (MI) ist ein Bereich von totem Herzmuskel, der dadurch nicht in der Lage ist, zu der Pumpfunktion des Herzens beizutragen. Der Begriff "Herzanfall" bezieht sich üblicherweise auf einen akuten Herzinfarkt oder AMI, der ein aufkommender oder sich entwickelnder MI ist.
Wenn jemand älter wird, reichern sich oft fetthaltige Plaques in den Koronararterien an. Die Plaques sind üblicherweise auf die Ablagerung von Cholesterol aus dem Blut zurückzuführen, und die Risiken eines hohen Cholesterolspiegels sind in der Gesellschaft wohl bekannt. Plaques bestehen oft aus einem weichen Kern, über dem eine härtere Membran liegt. Irgendwann können Plaques instabil werden und reißen. Gerissene Plaques lösen eine Kaskade von Reaktionen im Blut aus, die zur Bildung eines Gerinnsels oder Thrombus führen. Der Thrombus kann im Koronararterienkreislauf, welcher sich zunehmend verengt, stromabwärts getragen werden. Schließlich okkludiert der Thrombus eine Koronararterie, unterbricht den Kreislauf und verhindert die Blutzufuhr zu dem Herzmuskel oder Myokard.
Ischämie ist der Zustand der Unausgewogenheit zwischen Sauerstoffzufuhr und Sauerstoffbedarf. Ischämie kann vorübergehend oder kontinuierlich sein. Im Fall von Myokardischämie wird die Sauerstoffzufuhr durch den Blutstrom in den Koronararterien bereitgestellt. Der Bedarf kann von der körperlichen Betätigung der Person abhängen. Ischämie kann somit aus einem erhöhten Bedarf mit begrenzter Zufuhr oder aus plötzlich eingeschränkter Zufuhr bei konstantem Bedarf bestehen, wie es bei Plaqueabriss und Thrombusbildung in einer Koronararterie vorkommen kann. Der erste Fall wird oft als stabile Angina bezeichnet. Dieser Begriff "stabil" bezieht sich auf die Tatsache, dass die Angina reproduzierbar ist, weil die Einschränkung der Zufuhr stabil ist und die Ischämie umgekehrt werden kann, indem einfach die Aktivität beendet wird. Wenn der Koro nararteriendurchfluss inadäquat ist, um den Sauerstoffbedarf des Herzens während minimaler Aktivität zu decken, wie im zweiten Fall, wird der Brustschmerz aus der resultierenden Ischämie als instabile Angina bezeichnet. In diesem Fall kann die Ischämie nicht durch Beendigung der Aktivität gestoppt werden, und sie kann sich zum Schlimmeren wenden, wie zum akuten Herzinfarkt.
Nachdem die Blutzufuhr zum Myokard eingeschränkt worden ist, verarmt das Myokard an Sauerstoff, was zu Ischämie führt. In den frühen Stadien ist das Gewebe reversibel ischämisch, das bedeutet, dass mit der Wiederaufnahme der Blutzufuhr das Gewebe sich erholt und wieder zur normalen Funktion zurückkehrt. Nach einer Weile wird das Gewebe irreversibel ischämisch, das bedeutet, dass das Gewebe nicht mehr zu retten ist und unvermeidlich absterben wird, selbst wenn die Blutzufuhr wieder hergestellt wird. Schließlich stirbt das Gewebe (d. h. es wird nekrotisch) und bildet einen Teil des Herzinfarkts. In der Tat ist die Herzinfarktbildung definiert als "Myokardzelltod infolge von verlängerter Ischämie".
Patienten, die sich mit Brustschmerz oder ACS vorstellen, können in der Tat stabile Angina, instabile Angina oder AMI haben. Die optimale Therapie für jeden dieser Patiententypen und die Dringlichkeit der Therapie ist ganz verschieden, daher hat die rasche Diagnose eine enorme klinische Bedeutung.
Die bei einem AMI auftretenden Ereignisse sind in 1 diagrammartig dargestellt. Eine Okklusion einer Koronararterie (1) führt zu okkludiertem Durchfluss. Gewebe wird zuerst reversibel ischämisch, danach irreversibel ischämisch und schließlich nekrotisch (tot). Das Gewebe, welches für die längste Zeit ischämisch war, ist dasjenige, welches zuerst stirbt. Weil ein wesentlicher Teil des Myokardgewebes über Kapillaren versorgt wird, sind die Bereiche, die am weitesten von dem Ort der Okklusion entfernt sind, die letzten, die sauerstoffhaltiges (oxygeniertes) Blut erhalten, und daher sind sie für kürzere Zeiträume ischämisch als die Bereiche, die näher am Ort der Okklusion liegen. Es gibt daher mehrere Zonen mit Bedingungen, die im Gewebe stromabwärts von der Koronararterienokklusion ablaufen. Die Zone, die am weitesten entfernt ist, ist reversibel ischämisch (2), fortschreitend zu irreversibel ischämisch (3), danach schließlich nekrotisch (4). Schließlich wird der gesamte Gewebebereich nekrotisch ohne verbleibendes ischämisches Gewebe, und es liegt ein vollständiger Infarkt vor.
Bislang erfolgte die Diagnose eines MI aus der Retrospektive. Die von der World Health Organization (WHO) festgelegten Kriterien definieren MI als zwei beliebige der drei Charakteristika (a) typische Symptome (d. h. Brustbeschwerden), (b) Enzymanstieg und (c) typisches EKG-Muster, die die Entwicklung von Q-Wellen beinhalten (ein Anzeichen für nekrotisches Myokard). Bei diesen Kriterien, die vor einigen Jahren festgelegt wurden, bezieht sich der "Enzymanstieg" auf den Anstieg der Serumspiegel von Kreatinkinase (CK) und seiner eher herzspezifischen Isoform CK-MB. CK-MB ist ein Serummarker für Nekrose. Wenn eine Herzmuskelzelle infolge von längerer Ischämie stirbt, reißt die Zellmembran und setzt den Cytosolinhalt in den extrazellulären Flüssigkeitsraum, danach in das lymphatische System frei, aus dem es in den Blutstrom eintritt. CK-MB ist eines der Moleküle, das von toten Herzmuskelzellen freigesetzt wird.
Seit die WHO-Kriterien erstmals verbreitet wurden, sind neue biochemische Marker für Herznekrose gefunden und kommerzialisiert worden. (Hinsichtlich einer vollständigen Beschreibung von vielen derartigen Markern siehe A. H. B. Wu (Herausgeber) Cardiac Markers, Humana Press ISBN 0-89603-434-8, 1998). Die bislang entwickelten spezifischsten Marker sind die Herztroponine. Dies sind Proteine, die Teil des kontraktilen Apparats der Myokardzellen sind. Es sind zwei Versionen, cTnI und cTnT, kommerzialisiert worden, und sie haben sich als sehr spezifisch zum Detektieren selbst sehr geringer Mengen an Myokardschäden erwiesen. Die Herztroponine werden ähnlich CK-MB aus toten Herzmuskelzellen freigesetzt, wenn die Zellmembran reißt, und sind schließlich im Blut detektierbar. Nekrose kann sicherlich infolge einer längeren Myokardischämie auftreten, kann jedoch auch aus Myokardzellschäden aus anderen Ursachen resultieren, wie Infektion, Trauma oder kongestivem Herzversagen. Die Beobachtung eines Anstiegs der Herzmarker der Nekrose allein führt somit noch nicht zu einer definitiven Diagnose des Herzinfarkts.
Die oben beschriebenen Herzmarker sind hervorragende Nekrosemarker, jedoch keine Ischämiemarker. Hinsichtlich dieses Punkts gibt es unter den Medizinern und in der Literatur jedoch viel Unklarheit, und es wird in Druckschriften nicht selten angegeben, dass Troponin, CK-MB und Myoglobin (ein weiterer Herznekrosemarker) infolge von Ischämie freigesetzt werden. Obwohl dies in dem Sinne zutreffend ist, das Ischämie der Nekrose immer vorausgeht, ist es nicht wahr, dass Ischämie immer zu Nekrose führt. Daher sind diese Nekrosemarker nicht notwendigerweise Ischämiemarker. Der klinische Zustand der "stabilen Angina" bezieht sich beispielsweise auf Brustschmerz als Folge von körperlicher Betätigung. Da Ischämie in anderen Worten ein Ungleichgewicht zwischen Sauerstoffzufuhr und Sauerstoffbedarf ist, führt eine Erhöhung des Bedarfs bis zu dem Punkt, an dem er die Zufuhr übersteigt (beispielsweise infolge einer Verengung, jedoch keiner vollständigen Blockade einer Koronararterie) zu Ischämie, die nicht notwendigerweise zu Nekrose führt. Wenn die Person die körperliche Belastung stoppt, sinkt der Bedarf auf das Niveau, das vom Kreislauf adäquat gedeckt werden kann, und die Ischämie löst sich. In neuerer Zeit veröffentlichten das American College of Cardiology (ACC) und die European Society of Cardiology (ESC) ein Consensusdokument (J.S. Alpert et al. (2000) J. Am. Coll. Card. 36:3) mit einer vorgeschlagenen Neudefinition des Herzinfarkts. Ein Teil des Consensusdokuments ist eine neue Definition des akuten, sich entwickelnden oder auftretenden MI. Die neue Definition ist, dass jedes der folgenden Kriterien die Diagnose eines akuten, sich entwickelnden oder vergangenen MI erfüllt:

(1) typischer Anstieg und allmählicher Abfall (Troponin) oder rascherer Anstieg und Abfall (CK-MB) der biochemischen Marker der Myokardnekrose mit mindestens einem der Folgenden: (a) Ischämiesymptomen; (b) Entwicklung pathologischer Q-Wellen im EKG; (c) EKG-Wellen, die Ischämie anzeigen (Hebung oder Senkung des ST-Segments) oder (d) Koronararterienintervention (z. B. Koronarangioplastik) oder
(2) pathologische Befunde des akuten MI.

Dieser Definition ist die Idee zu eigen, dass zu einem AMI sowohl eine ischämische Komponente als auch eine Nekrosekomponente gehört. Das Problem liegt darin, dass es, obwohl es hervorragende biochemische Nekrosemarker gibt (d. h. Troponin), keine akzeptablen biochemischen Ischämiemarker gibt und man daher den klinischen Eindrücken in Kombination mit Symptomen und Veränderungen im EKG vertrauen muss. Die Tatsache, dass Troponin kein Ischämiemarker ist, wird in dem Consensusdokument betont, welches konstatiert, dass "diese Biomarker Myokardschäden widerspiegeln, jedoch deren Mechanismus nicht angeben. Ein erhöhter Wert in Abwesenheit klinischer Anzeichen für Ischämie sollte daher eine Suche nach anderen Ursachen der Herzschäden veranlassen, wie Myokarditis."
Die Schwierigkeit liegt darin, das Herzischämie extrem schwierig zu diagnostizieren ist. Das National Heart Lung and Blood Institute (NHLBI) der US National Institutes of Health (NTH) rief in den frühen Neunziger Jahren des zwanzigsten Jahrhunderts ein nationales Herzanfallalarmprogramm aus (National Heart Attack Alert Program (NHAAP)). 1997 veröffentlichte eine Arbeitsgruppe des NHAAP ein Buch, in dem eine Bewertung aller Technologien wiedergegeben wurde, die zu dieser Zeit zum Identifizieren der akuten Herzischämie in der Notfallstation zur Verfügung standen (H. P. Selker et al. (1997) A Report from the National Heart Attack Alert Program (NHAAP) Coordinating Committee Blackwell Science ISBN 0-632-04304-0). Der Hauptgrund für diesen Report war, dass neue Technologien zur Reperfusion (insbesondere perkutane transluminale Koronarangioplastik oder TPCA und eine ganze Klasse von thrombolytischen Arzneimitteltherapien, wie TPA (Gewebe-Plasminogenaktivator) und Streptokinase) gezeigt hatten, dass dramatische Verbesserungen der Mortalität und Morbidität mit dem Intervall zwischen dem Einsetzen des Brustschmerzes und dem Therapiebeginn verknüpft waren. Dies ist klar, weil um so mehr von dem Myokardgewebe noch reversibel ischämisch anstelle von nekrotisch ist, je früher die Therapie angewendet werden kann, und daher ist die Wahrscheinlichkeit höher, dass es sich erholt, wenn die Blutzufuhr wieder hergestellt wird. Offensichtlich ist der Schlüssel zur Herabsetzung der Zeit bis zur Therapie die Verbesserung der Leistung der diagnostischen Tests in der Notaufnahme (ED), so dass die Diagnose früher gestellt werden kann, während noch reversible Ischämie vorliegt. Die Einleitung des NHAAP-Buches konstatiert in der Tat, dass "das Identifizieren von nur AMI eine große Anzahl von ED-Patienten mit signifikantem und unmittelbarem Herzrisiko verfehlen würde."
Der Pflegestandard und das am weitesten verbreitet anerkannte Werkzeug zur Diagnose von Herzischämie in der ED ist das Standard-Elektrokardiogramm mit 12 Ableitungen (ECG oder EKG). Das EKG leidet an nicht optimaler Empfindlichkeit und Spezifität für die akute Herzischämie, und wenn es unter Verwendung von strengen Kriterien für AMI interpretiert wird, sinkt die Empfindlichkeit auf 50 % oder darunter. Andere Werkzeuge, die untersucht worden sind, aber noch nicht allgemein anerkannt sind, beinhalten Variationen des EKG oder der Algorithmen unter Beteiligung von EKG, Herzmarkern wie CK-MB und TnI, Radionuklid-Myokardperfusionsbildgebung (MPI) unter Verwendung von ⁹⁹Tc-Sestamibi und Thallium, Belastungs-EKG und Ultraschallechokardiographie. Es ist von keinem von diesen gezeigt worden, dass es konsistent zuverlässige Empfindlichkeit und Spezifität bis zu dem Punkt hat, an dem es als Pflegestan dard anerkannt wurde. Einige Technologien, wie MPI, sind zudem, obwohl sie relativ gute Genauigkeit bieten, teuer und stehen nur begrenzt zur Verfügung.
Es gibt somit sowohl einen dringenden klinischen Bedarf als auch eine starke wirtschaftliche Notwendigkeit, zuverlässige biochemische Marker für Ischämie zu finden, die die Diagnose des AMI verbessern können, insbesondere jene, die zu einer früheren Diagnose führen können, damit die therapeutische Intervention möglich ist, oder zu einem früheren Ausschluss, um so die Verschwendung von Gesundheitspflegeressourcen zu verhindern.
Es hat mehrere Versuche zur Entwicklung eines Geräts und/oder Algorithmus zum Diagnostizieren von AMI bei Brustschmerzpatienten gegeben (siehe beispielsweise G. Jackowski, US 5,710,008 (1998)). US 5,710,008 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verwendung einer Kombination aus mindestens drei biochemischen Markern zusammen mit einem Algorithmus zur Diagnose von AMI. In der gesamten Liste der Proteine, auf die sich Jackowski in seiner Tabelle 3 bezieht, findet sich jedoch kein einziger echter Ischämiemarker, und einige, wenn nicht die meisten, sind eindeutige Marker für Nekrose, nicht Ischämie, obwohl Myokardnekrose das Ergebnis von längerer Ischämie ist.
In jedem Fall handelt es sich bei jedem der von Jackowski genannten Marker um Moleküle, die freigesetzt werden, wenn durch Reißen der Zellmembran Cytosolinhalte in den extrazellulären Flüssigkeitsraum und schließlich in den Blutstrom freigesetzt werden. Außerdem erfordert Jackowski die Verwendung von drei biochemischen Markern mit einem Immunoassay-Detektierungsverfahren. Es sind mindestens zwei der drei Detektierungsverfahren erforderlich, um Marker zu erkennen, die infolge von Herzinfarktbildung aus dem Herzgewebe freigesetzt werden. Obwohl Jackowski beansprucht, dass seine Vorrichtung einen "Ischämiemarker" verwendet, ist der Begriff in der Tat irreführend, weil die Marker, die Jackowski beschreibt, Marker für die nekrotischen Folgen von Ischämie sind, jedoch nicht für die Anwesenheit von Ischämie. Jackowski schlägt vor (siehe Anspruch 10), dass der "herzspezifische Ischämiemarker Troponin-I ist", was eindeutig ein Irrtum ist, da Troponin-I ein Marker für Nekrose (Zelltod) als Ergebnis von längerer Ischämie und nicht ein Marker für Ischämie als solcher ist.
Herztroponin ist als der "Goldstandard" der biochemischen Marker zur Diagnose der akuten Herzinfarktbildung anerkannt worden. Über die klinische Leistung von Troponin-I ist in vielen Veröffentlichungen und von vielen Herstellern von Troponin-Assays berichtet worden. Tabelle 1 enthält eine Zusammenfassung der klinischen Leistung einiger Troponin-Assays, wie in den Packungsbeilagen angegeben, die die Hersteller mitliefern.
Es sei darauf hingewiesen, dass klinische Daten in den meisten Packungsbeilagen als Zeitraum nach Einsetzen der Sym- ptome angegeben ist, nicht nach der Vorstellung oder erster Blutabnahme. Die angegebene Zeit nach Einsetzen der Symptome wird oft als unzuverlässig angesehen, da viele Patienten sich an den Zeitpunkt des Einsetzens nicht erinnern. Eine kleine Anzahl von Packungsbeilagen (z. B. Abott AxSym) gibt die Daten auch als Zeitspannen nach der Vorstellung an, dies ist jedoch nicht die Norm. Die Berechnung der Empfindlichkeit und Spezifität für einen langsam ansteigenden Marker wird besser, wenn die Zeit von der Vorstellung an verwendet wird (da der Marker mehr Zeit hatte, um anzusteigen). Die Empfindlichkeit und Spezifität für einen rasch ansteigenden Marker können schlechter werden, wenn die Zeit von der Vorstellung verwendet wird (weil der Marker möglicherweise in dem Zeitraum vom Einsetzen der Symptome bis zur Vorstellung gesunken ist). Tabelle 1 Empfindlichkeit
Spezifität
Empfindlichkeit
Spezifität

i Packungsbeilage von Dade Stratus, keine Dokumentennummer oder Datum angegeben.
ii Beckman Access Troponin I 33320 Packungsbeilage, Dokument Nr. 1051468 1997
iii First Medical Alpha Dx Cardiac Panel Test Kit Packungsbeilage Dokument Nr. 88-0001
iv Abbott AxSym Troponin I List Nr. 3C29, Dokument Nr. 69-0176/R1 Dezember 1997
v Abbott AxSym Troponin I List Nr. 3C29, Dokument Nr. 69-3119/R3 Dezember 1997

Obwohl Troponin ein außergewöhnlich empfindlicher Marker für Herznekrose ist, ist sein klinischer Nutzen, insbesondere im frühen Zeitraum nach dem Einsetzen von Brustschmerz (d. h. unmittelbar nach der Koronararterienokklusion, die zur Ischämie führt), durch die langsame Kinetik des Markers selbst und die Tatsache, dass es ein Marker für Nekrose, nicht Ischämie ist und daher spät in der klinischen Sequenz freigesetzt wird, eindeutig begrenzt.
Versuche, eine bessere Diagnose des AMI unter Verwendung von Kombinationen von Ergebnissen aus diesen biochemischen Markern für Nekrose zu erhalten, sind beschrieben worden. Shah et al., US 5,382,515 (1995), beschreibt beispielsweise einen Algorithmus unter Verwendung von sequentiellen, nahe zusammenliegenden Messungen unterschiedlicher Isoformen von Kreatinkinase, um sowohl die Anwesenheit als auch den Zeitpunkt eines AMI zu bestimmen. Das Konzept wurde von T. Groth et al., US 5,690,103 (1977) erweitert, der die Verwendung eines Algorithmus beschrieb, der durch ein neurales Netz implementiert wurde, dessen Eingaben mehrere nahe beieinander liegende Messun- gen mehrerer Marker waren, die von nekrotischem Gewebe freigesetzt wurden (CK-MB und Troponin). Obwohl dieses Verfahren vorteilhaft sein kann, da es immer noch besser als die Messung eines einzelnen Nekrosemarkers oder mehrerer Nekrosemarker zu einem einzigen Zeitpunkt ist, kann die Bestimmung dennoch erst vorgenommen werden, wenn mindestens drei Stunden verstrichen sind, und funktioniert nicht zur Bestimmung von Ischämie, da nur Nekrosemarker verwendet werden.
Ein ähnlicher Ansatz (wenn auch ohne neurales Netz) wurde von Armstrong et al. ( US 6,099,469 (2000)) vorgeschlagen, obwohl der Algorithmus in diesem Fall auf dem Computer laufen sollte, der in ein automatisiertes Laboranalysegerät eingebettet ist, und vorschlägt, welcher Test als nächstes durchgeführt werden soll. Die Erfindung von Armstrong leidet wiederum unter der Einschränkung, dass sie nur Nekrosemarker verwendet und mehrere sequentielle Messungen erfordert, um adäquate Leistung zu erreichen.
Ohman et al. ( US 6,033,364 (2000)) beschreibt Algorithmen, die existierende Nekrosemarker verwenden, die auch zur Bewertung der Reperfusion nach thrombolytischer Therapie verwendet worden sind. Bei dieser Erfindung kann ein Algorithmus, der sequentielle Messungen eines Nekrosemarkers (CK-MB) und ein Modell, das auf den Anstieg- und Abfallkinetiken von CK-MB basiert, bestimmen, wann die Therapie die Wiederherstellung des Koronararterienflusses ermöglicht und dadurch das Wachstum von infarziertem Gewebe und somit die Freisetzung weiterer Nekrosemarker angehalten hat.
Christenson et al., Clinical Chemistry 47:3, 464–470, 2001, beschreiben die Verwendung eines Albumin-Kobaltbindungs-(ACB)-Tests zur Bewertung von Patienten mit akutem Koronarsyndrom. Es wird gesagt, dass der ACB-Test ein früher Indikator der Myokardischämie vor der Nekrose ist. Die Ergebnisse des Albumin-Kobaltbindungstests wurden mit den Ergebnissen eines Herztroponin-I (cTnI)-Tests korreliert. Es wird vorgeschlagen, dass ein früher ACB-Test für Troponintests, die in 6 bis 24 Stunden genommen werden, Vorhersagekraft haben kann.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen echten biochemischen Ischämiemarker zusammen mit einem oder mehreren biochemischen Nekrosemarkern zu verwenden, um eine frühere und zuverlässige Diagnose von Ischämie und akutem, auftretendem oder sich entwickelndem Herzinfarkt zu ermöglichen.
Die vorliegende Erfindung beinhaltet ein Verfahren zur Diagnose eines klinischen Ereignisses ausgewählt aus Ischämie oder Herzinfarkt, die oder der im Gewebe eines Patienten auftritt, bei dem man dem Patienten mindestens eine Probe eines Substanzstroms (wie des Blutstroms) entnimmt, wobei der Strom in Kontakt mit dem Gewebe des Patienten ist, man mindestens zwei in vitro-diagnostische Tests mit der Probe durchführt, wobei einer ein Assay für ein Molekül ist, das während des klinischen Ereignisses aus dem Gewebe freigesetzt wird, und einer ein Assay für ein Molekül ist, das in dem Blutstrom vorhanden ist und durch das klinische Ereignis modifiziert wird, und man die Ergebnisse aus den vorhergehenden Assays unter Verwendung eines Algorithmus kombiniert, um beispielsweise eine positive oder negative Diagnose des klinischen Ereignisses zu liefern. Ein "Algorithmus" bezieht sich hier auf die Stufen, die an der Stellung einer Diagnose des Vorkommens eines klinischen Ereignisses beteiligt sind.
In Abhängigkeit von der Natur des klinischen Ereignisses und der Empfindlichkeit und Spezifität der beiden Assays für ihre Zielmoleküle liefert der Algorithmus eine Diagnose für Ischämie oder Herzinfarkt, wobei der Algorithmus
die Diagnose von Ischämie entweder mit frühem Infarkt von weniger als 4–6 Stunden oder stabiler Angina umfasst, wenn das Ergebnis für modifiziertes Albumin positiv ist und das Ergebnis für Nekrosemarker negativ ist, und
Diagnose von Herzinfarkt umfasst, wenn das Ergebnis für Ischämie-modifizierten Albumin positiv oder negativ und mindestens eines der Ergebnisse für Nekrosemarker positiv ist.
Der Substanzstrom bezieht sich auf ein beliebiges fließendes Körpergewebe oder Flüssigkeit einschließlich, jedoch nicht begrenzt af Urin, Speichel, Tränen, Samen, Schleim, Fäzes, Blut, Lymphe, Serum, Plasma und Ausatemluft.
Das klinische Ereignis ist ein akuter Herzinfarkt (AMI) oder Ischämie. Der Assay für ein Molekül, das während des klinischen Ereignisses aus dem Gewebe freigesetzt wird, kann ein Assay für einen Nekrosemarker ausgewählt aus der Gruppe einschließlich Troponin, CK-MB und Myoglobin sein, ist jedoch nicht auf diese begrenzt, und der Assay für ein Molekül, das in dem Strom vorhanden ist und durch das klinische Ereignis modifiziert wird, ist ein Assay auf Ischämie-modifiziertes Albumin (das hier als IMA^TM bezeichnet wird). Die Patientenprobe kann Blut, Serum oder Plasma sein. Der Assay für Ischämiemodifiziertes Albumin kann beispielsweise der Albumin-Kobaltbindungs-(ACB)-Test oder ein Immunassay sein, der für Ischämie-modifiziertes Albumin spezifisch ist, d. h. auf der Verwendung von Antikörpern basiert, die auf den veränderten N-Terminus des Albumins gerichtet sind.
Die Diagnose des akuten Herzinfarkts kann ausgeschlossen werden, indem man eine Probe von Blut, Serum oder Plasma eines Patienten gewinnt, man mindestens einen in vitro-Assay für einen Ischämiemarker und mindestens einen in vitro-Assay für einen Nekrosemarker durchführt und man die Ergebnisse der Assays unter Verwendung eines Algorithmus kombiniert, um eine negative Diagnose des akuten Herzinfarkts zu liefern. Eine Negativdiagnose kann gestellt werden, wenn alle Tests auf Ischämiemarker und alle Tests auf Nekrosemarker negativ sind, oder wenn die überwiegende Zahl sowohl von den Tests auf Ischämiemarker als auch den Tests auf Nekrosemarker negativ sind. Wie hier erörtert wird, kann dies den Vorteil eines hohen Negativvorhersagewerts (NPV) haben, wodurch er brauchbar ist, um das Auftreten eines AMI auszuschließen. Das Ausschließen eines AMI relativ früh nach der Vorstellung eines Patienten in einer Notaufnahme kann zu früher Entlassung des Patienten und Schonung medizinischer Ressourcen führen.
In Bezug auf Herzinfarkt kann ferner der Ausgang eines Troponin-Assays bei einem Patienten vorhergesagt werden, der sich mit Brustschmerz vorstellt, wobei man eine Probe von Blut, Serum oder Plasma eines Patienten gewinnt, man einen ACB-Test mit der Probe durchgeführt, um Ischämie-modifiziertes Albumin zu messen, und man den Ausgang des Troponin-Assays mit der Blut-, Serum- oder Plasmaprobe eines Patienten vorhersagt, die innerhalb der nächsten 2 bis 24 Stunden genommen wird, wobei die Vorhersage positiv ist, wenn das ACB-Testergebnis oberhalb eines ACB-Test-Entscheidungspunktes liegt, und wobei die Vorhersage negativ ist, wenn das ACB-Testergebnis unterhalb des ACB-Test-Entscheidungspunkts liegt. Wie hier beschrieben wird, wird der ACB-Test-Entscheidungspunkt aus Empfindlichkeits- und Spezifitätsdaten bestimmt, die aus Studien von Patienten erhalten wurden, die sich mit Symptomen vorgestellt haben, die für eine Herzischämie charakteristisch sind.
Diagnostische Geräte, die in den genannten Verfahren brauchbar sind, weisen einen ersten und zweiten Durchflussweg auf, wobei jeder Durchflussweg eine Applikationszone auf einem Trägermedium zur Applikation der Probe und eine Testzone in Fließverbindung mit der Applikationszone aufweist. Die Testzone von jedem Durchflussweg enthält nicht diffundierend gebundene Reagentien, die zur Durchführung eines Assays auf Anwesenheit entweder von dem freigesetzten Molekül oder dem modifizierten Molekül erforderlich sind. Nicht-diffundierend gebunden bedeutet, dass die Reagentien in der Zone unter- Gebrauchsbedingungen immobilisiert oder stabil festgehalten werden. Reagentien können unter Verwendung geeigneter Techniken immobilisiert werden, die in der Technik bekannt sind. Die Testzonenreagentien des ersten Durchflusswegs können ein Molekül detektieren oder messen, das infolge des klinischen Ereignisses aus dem Gewebe eines Patienten in den Strom freigesetzt wird, und die Testzonenreagentien des zweiten Durchflussweges können ein Molekül detektieren oder messen, das durch das klinische Ereignis modifiziert worden ist. Ein Reagenz in der Testzone des ersten Durchflusswegs bildet somit ein Bindungspaar mit dem freigesetzten Molekül, während ein Reagenz in der Testzone des zweiten Durchflusswegs ein Bindungspaar mit dem modifizierten Molekül bildet. Zu den Reagentien können daher beispielsweise Antigene, Antikörper, Rezeptoren, Peptide, Proteine, Liganden, einsträngige und doppelsträngige DNA, Oligonukleotide, cDNA, mRNA, RNA und dergleichen gehören. Das spezifische Bindungspaar ist möglicherweise nicht selbst durch visuelle oder maschinenuterstützte Ablesung detektierbar, kann jedoch mittels Techniken, die Fachleuten bekannt sind, dazu gebracht werden. Die detektierbare Anzeige kann beispielsweise durch einen Enzymassay, Fluorophore, Chromophore, Radioisotope, Farbstoffe, kolloidales Gold, kolloidalen Kohlenstoff, Latexpartikel oder Chemilumineszenzmittel erzeugt werden. Die Detektierung des Bindungspaares kann simultan mit dem Test erfolgen, oder kann in einer oder mehreren Folgestufen erfolgen.
Die Vorrichtung kann ein Streifentest sein, und das Trägermedium kann ein festes Substrat in einer länglichen rechteckigen Form sein. Die Applikationszone kann sich an einem ersten Ende der länglichen Form befinden, und die Testzone kann sich an einem zweiten Ende der länglichen Form befinden. Die Vorrichtung kann ferner eine Qualitätskontrollzone in Fließkommunikation mit der Applikationszone aufweisen, die ein Indikatorreagenz zur Bestätigung des vollständigen Abschlusses des Assays umfasst. In einem derartigen Fall kann sich die Testzone zwischen der Applikationszone und der Qualitätskontrollzone an der länglichen Form befinden.
Die Vorrichtung ist brauchbar, um akuten Herzinfarkt unter Verwendung einer Blut-, Serum- oder Plasmaprobe eines Patienten zu diagnostizieren. Die Vorrichtung weist, wie oben beschrieben, einen ersten und zweiten Durchflussweg auf, jeweils mit einer Applikationszone und einer Testzone in Fließverbindung mit der Applikationszone. Die Testzonenreagenzien des ersten Durchflusswegs können einen Ischämiemarker (z. B. Ischämie-modifiziertes Albumin) in der Probe detektieren, und die Testzonenreagenzien des zweiten Durchflusswegs können einen Nekrosemarker (z. B. Troponin, CK-MB oder Myoglobin) in der Probe detektieren oder messen.
Die ersten und weiten Durchflusswege können kombiniert sein, d. h. den gleichen Raum auf dem Trägermedium in Anspruch nehmen, vorausgesetzt, dass sich die Testzonen nicht überlappen oder die Ablesung der Assayergebnisse verschleiern. In dieser Ausführungsform kann die Anordnung der Zonen entlang des verlängerten Rechtecks die Applikationszone, die Testzone auf den Ischämiemarker oder Nekrosemarker, die Testzone auf Nekrose- beziehungsweise Ischämiemarker, anschließend die Qualitätskontrollzone sein. Wie Fachleute erkennen werden, sind mehrere Varianten der Zonenanordnung möglich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine diagrammartige Darstellung der Zonen des reversibel ischämischen, irreversibel ischämischen und nekro tischen Gewebes kurze Zeit nach einer Koronararterienokklusion.
2 ist eine graphische Darstellung, die den Zeitverlauf des Anstiegs und Abfalls eines Tests auf Ischämiemodifiziertes Albumin während kurzer Herzischämie zeigt, die als Ergebnis der PTCA induziert wurde.
3 ist eine graphische Darstellung von Empfindlichkeit gegen Zeit für den ACB-Test, Troponin-I und die beiden in Kombination verwendeten Tests.
4 ist eine diagrammartige Darstellung, die die Sequenz des Anstiegs und Abfalls von Ischämie-modifiziertem Albumin und Troponin während eines AMI nach einer Koronararterienokklusion zeigt.
5A ist eine Auftragung der Verteilung der ACB-Testergebnisse bei Patientenvorstellung zur Behandlung von Troponin-positiven und -negativen Gruppen 6 bis 24 Stunden nach der Vorstellung (Beispiel 2).
5B ist eine Receiver Operating Characteristics-(ROC)-Kurve für die ACB-Testergebnisse bei Patientenvorstellung, verglichen mit den Troponinergebnissen, nach 6 bis 24 Stunden (Beispiel 2). Die ROC-Kurve kann zur Bestimmung des optimalen Arbeitspunkts (Cutoff) für beste Empfindlichkeit, beste Spezifität und irgendeine andere Kombination verwendet werden.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Es ist gefunden worden, dass Humanserumalbumin bei Einwirkung von ischämischem Gewebe in einer solchen Weise modifiziert wird, so dass es zur Bindung bestimmter Metalle, insbesondere Kobalt, in geringerem Maße imstande ist. Die Detektierung dieses Ischämie-modifizierte Albumins (IMA^TM) wird in dem Albumin-Kobaltbindungstest (ACB^TM-Test) verwendet, der von Ischemia Technologies, Inc., Denver, CO, USA, entwickelt wurde. Die Messung der modifizierten Metallbindungsfähigkeit von Serumproteinen (einschließlich Albumin) zur Detektierung von Ischämie wurde zuerst in D. Bar-Or et al., (1993) US 5,227,307 , Test for the Rapid Evaluation of Ischemic State, und D. Bar-Or et al. (1994) US 5,290,519 , Test for the Rapid Evaluation of Ischemic States and Kit beschrieben. Weitere Entwicklungen in Bezug auf die Diagnose von Ischämie sind in den US-Patentanmeldungen 09/165,581, 09/165,926 und 09/165,961, jeweils eingereicht am 2. Oktober 1998, und PCT/US99/22905 und PCT/US99/22746, jeweils eingereicht am 1. Oktober 1999, beschrieben, die alle hierin in vollem Umfang durch Bezugnahme aufgenommen werden. Vorläufige Ergebnisse von Experimenten zur Bestätigung des Mechanismus von IMA sind auch veröffentlicht worden (Bar-Or et al. (2001) Eur. J. Biochem. 268:42–47).
Es gibt einen fundamentalen Unterschied zwischen konventionellen Nekrosemarkern, wie Troponin, Myoglobin und CK-MB (die beispielsweise oben von Jackowski et al. beschrieben wurden) und der Verwendung von Ischämie-modifiziertem Albumin. Im ersteren Fall sind biochemische Nekrosemarker Moleküle, die im Blutstrom einige Zeit nach Freisetzung des Cytosolinhalts einer Zelle infolge von Reißen der Zellmembran durch Nekrose verfügbar werden. Die Moleküle werden zuerst in den extrazellulären Raum freigesetzt, von dort aus in das lymphatische System und fließen danach in den Blutstrom ab. Im Fall von IMA zirkuliert Albumin im Blut und wird rasch modifiziert, wenn es ischämischem Gewebe ausgesetzt ist. Daher muss weder die Zellmembran reißen (Nekrose) noch gibt es eine lange zeitliche Verzögerung zwischen dem Ereignis, das zu Ischämie führt, und dem Zeitpunkt, an dem der biochemische Marker in dem Blutstrom detektiert werden kann.
Es ist gezeigt worden, dass der ACB-Test den raschen Anstieg von IMA detektiert, der einem vorübergehenden ischämischen Ereignis folgt, das durch perkutane transluminale Koronarangioplastik (PTCA) herbeigeführt wird (Bar-Or et al. (2001) Am. H. J., im Druck). PTCA ist eine Prozedur, während der ein Katheder mittels radiographischer Führung in eine Koronararterie eingefädelt wird, um die Lokalisierung einer Ko ronararterienokklusion zu ermitteln. Der Katheter hat an seiner Spitze einen langen dünnen Ballon. Wenn er in Position ist, wird der Ballon aufgeblasen, drückt die Plaques gegen die Wand der Arterie, erhöht dadurch die Größe des Lumens und stellt beim Ablassen des Ballons den Durchfluss wieder her. Die PTCA-Prozedur wird in der klinischen Praxis gut akzeptiert.
Wenn der Ballon aufgeblasen ist (typischerweise 30 Sekunden bis zwei oder drei Minuten), gibt es keinen Koronararteriendurchfluss. Das Fehlen des Durchflusses induziert somit temporäre Ischämie stromabwärts der Stelle des Ballonaufblasens. Diese kurze Ischämiedauer induziert jedoch nicht die Veränderungen, die sich infolge von lang anhaltender Ischämie zeigen, wie Zellnekrose.
Bar-Or et al. (2001), im Druck, supra, untersuchte die Reaktion von IMA auf PTCA durch Analysieren von Blut von zahlreichen Patienten, die sich für die PTCA-Prozedur vorgestellt hatten. Blut wurde unmittelbar vor dem Aufblasen des Ballons (0 Stunden), unmittelbar nach dem Aufblasen des Ballons (0+ Stunden) und dann sechs und vierundzwanzig Stunden später genommen, und eine manuelle Version des ACB-Tests wurde mit den Proben durchgeführt. Eine Gruppe von Kontrollpatienten, die der Koronarangiographie ohne Ballonaufblasen unterzogen wurden (d. h. ohne induzierte Ischämie), wurde ebenfalls untersucht.
Die Ergebnisse von 41 Patienten (die keinen AMI kurz vor oder nach der Prozedur hatten) sind in der graphischen Dar- stellung in 2 gezeigt, die die prozentuale Änderung der Ergebnisse von der Basislinie zeigt. Zwischen vor dem Aufblasen und nach dem Aufblasen ist der Unterschied im freien Serum-Co statistisch hochsignifikant (p = 0,0001); zwischen Basislinie und sechs Stunden gibt es eine mäßige Signifikanz der Differenz (p = 0,02) und zwischen Basislinie und 24 Stunden später gibt es keine statistische Differenz. Es wurden ferner Troponinspiegel von diesen Patienten untersucht, und es gab keine Anhebung des Troponins über den AMI-Cutoff während des Zeitrahmens des Experiments. Die Kontrollgruppe zeigte keine signifikante Differenz zwischen dem Testergebnis vor und nach Angiographie ohne Aufblasen des Ballons.
Diese Ergebnisse zeigen, dass das IMA mit dem Beginn selbst einer Ischämie von geringem Ausmaß und mit kurzer Dauer extrem rasch stieg und nach etwas mehr als sechs Stunden wieder auf das Basislinienniveau zurückfiel. Dies ist mit unserem Verständnis in Einklang, dass der IMA-Marker kein Nekrosemarker ist und auch kein Molekül ist, das aus dem Inneren der Zelle freigesetzt wird, sondern stattdessen ein zirkulierendes Molekül ist, das durch Einwirkung von ischämischem Gewebe modifiziert wird. Hinsichtlich einer detaillierten Diskussion der spezifischen Änderungen am N-Terminus von Albumin durch die Einwirkung von ischämischem Gewebe siehe PCT/US99/22905. Weitere Studien haben illustriert, dass der ACB-Test ein starkes diagnostisches Werkzeug zum Detektieren von Ischämie ist. In einer Studie, die von den Erfindern der vorliegenden Erfindung und anderen durchgeführt wurde, wurde eine Gruppe von Patienten bewertet, die sich in der Krankenhausnotaufnahme mit Brustschmerz mit vermuteter Herzursache vorstellten oder an stabiler Angina litten und zum Stresstest kamen. Diese Gruppe von Patienten wurde so gewählt, dass ihr Risiko, einen AMI nahe dem Vorstellungszeitpunkt erlitten zu haben, minimal war und ihre biochemischen Nekrosemarker (d. h. Troponin), gemessen von der ersten Blutabnahme bei Vorstellung, negativ waren. Es gab in andere Worten kein definitives Anzeichen, dass der Patient a AMI litt.
Als Teil der normalen weiterführenden Diagnostik wurden die Patienten einer Myokardperfusionsbildgebung (MPI) unterzogen. Bei diesem Test wurde dem Patienten eine Lösung eines Moleküls injiziert, das radioaktiv markiert worden war. Das Molekül wird so gewählt, dass es bevorzugt von Herzgewebe aufgenommen wird, das einen normalen Metabolismus zeigt, beispielsweise Sestamibi, das mit Tc⁹⁹ markiert worden ist. Der Patient wird dann mit Nuklearmedizintechniken (γ-Kamera, PET-Scan, SPECT-Scan und dergleichen) einer Bildgebung unterzogen. Der Herzmuskel, der normal perfundiert ist und normalen aeroben Metabolismus zeigt, erscheint im Bild hell, während Herzgewebe, das an Unterperfusion leidet (d. h. ischämisch ist) im Bild dunkel erscheint.
Diese Technologie wird von vielen als "Goldstandard" zur Diagnose von Herzischämie angesehen, sie ist von perfekt jedoch weit entfernt, und es ist bekannt, dass ihre klinische Empfindlichkeit in der Größenordnung von 85 % liegt und die klinische Spezifität ungefähr 75 % beträgt und die Technologie an vielen Einschränkungen leidet, wie an dem Problem, zwischen altem Infarkt und neuen ischämischen Regionen zu unterscheiden, die im Bild beide dunkel erscheinen. MPI steht ferner nicht in allen Krankenhäusern zur Verfügung und ist insbesondere aufgrund der Kosten und logistischer Probleme nur selten auf Abruf für Patienten verfügbar, die sich in der Notaufnahme mit Brustschmerz vorstellen. Schließlich wird angenommen, dass MPI einen Schwellenwert von mindestens 10 g betroffenem Herzgewebe hat, bevor sich der Effekt auf den Bildern zeigt, und es ist möglich, dass kleine Bereiche von ischämischem Gewebe übersehen werden.
Die diagnostische Leistung von MPI kann verbessert werden, wenn sie zusammen mit der EKG-Analyse verwendet wird. Insbesondere ein konventionelles EKG mit 12 Ableitungen wird als diagnostisch für Herzischämie (im Unterschied zu Nekrose) angesehen, wenn in zwei Ableitungen mindestens eine 1 mm Anhebung oder Absenkung im ST-Segment vorliegt. Schließlich kann MPI entweder mit Patienten in Ruhe durchgeführt werden, die zum Zeitpunkt der Injektion des radioaktiven Tracers Brustschmerz haben, oder können mit Patienten durchgeführt werden, die körperlich belastet werden, wenn der radioaktive Tracer zum Zeitpunkt der Spitzenbelastung (der höchsten Wahrscheinlichkeit der Herzischämie) injiziert wird.
In dieser klinischen Studie wurden 50 Patienten untersucht, und die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
Tabelle 2 Diagnose von Herzischämie durch MPI mit Auflösung durch EKG
Eine positive Diagnose von Ischämie mittels MPI/EKG wurde definiert, wenn die MPI positiv für Ischämie war, oder wenn die MPI negativ für Ischämie war und das EKG positiv für Ischämie war (ST-Segmentänderungen in zwei Ableitungen). Die Empfindlichkeit des ACB-Tests zum Detektieren von Herzischämie gemäß dieser Definition war rechnerisch 92,3 %, und die Spezifität war 86,5 %. Dies zeigt, dass der ACB-Test ein starkes diagnostisches Werkzeug zum Detektieren von Ischämie ist, selbst ohne simultane Detektion von Nekrosemarkern.
Eine weitere Studie, die die Nützlichkeit des ACB-Tests als diagnostisches Werkzeug für Ischämie zeigt, ist in Bar-Or et al. (2000) J. Emerg. Med. 19:311 beschrieben.
Wie bereits erörtert wurde, betrifft die vorliegende Erfindung allgemein ein Verfahren zum Detektieren eines klinischen Ereignisses, das ein Gewebe beeinträchtigt hat, indem man eine Patientenprobe von einem Substanzstrom nimmt, der sich in Kontakt mit dem beeinträchtigten Gewebe befindet, und man einen Assay für ein Molekül durchführt, das von dem Gewebe freigesetzt worden ist, und einen Assay für ein Molekül, das üblicherweise in dem Substanzstrom vorhanden ist und das durch das klinische Ereignis modifiziert worden ist. Die beiden Assayergebnisse werden dann unter Verwendung eines Algorithmus kombiniert, um das Auftreten des klinischen Ereignisses zu diagnostizieren. Es wird angenommen, dass dies das erste Mal ist, bei dem Assayergebnisse des freigesetzten Moleküls und Assayergebnisse des modifizierten Moleküls in einem Algorithmus kombiniert worden sind, um ein klinisches Ereignis zu diagnostizieren. In Anwendung auf AMI ist die Patientenprobe Blut, Serum oder Plasma, das freigesetzte Molekül ist ein Nekrosemarker (z. B. Troponin, CK-MB oder Myoglobin) und das modifizierte Molekül ist ein Ischämiemarker (z. B. IMA). Es wird angenommen, dass die vorliegende Erfindung für das erste Mal steht, bei dem die Ergebnisse eines echten Ischämiemarkerassays und Nekrosemarkerassays in einem Algorithmus kombiniert worden sind, um das Auftreten von AMI mit wesentlich verbesserter Empfindlichkeit und Spezifität zu diagnostizieren. Es wird zudem angenommen, dass dies das erste Mal ist, dass gezeigt worden ist, dass ein spezieller Ischämiemarkertest, der ACB-Test, hohe Empfindlichkeit und NPV zur Vorhersage des Ergebnisses eines Nekrosemarker-(Troponin)-Assays hat. Diese Funde zeigen den Wert von Ischämiemarkern bei der Vorhersage des Ergebnisses von Nekroseassaymarkern in Situationen, in denen klinische Symptome doppeldeutig sind, und den Wert von Ischämiemarkerassays, die in Kombination mit Nekrosemarkerassays verwendet werden, zur Diagnose von AMI.
Wie in den Beispielen detailliert beschrieben worden ist, ist gefunden worden, dass die ACB-Testergebnisse für Proben, die zur Zeit der Vorstellung von Brustschmerzpatienten in einer Notaufnahme genommen wurden, eine frühe Vorhersage von Nekrosemarkerassaysergebnissen innerhalb der nächsten (2 bis 24) Stunden sein können. Es ist beispielsweise gezeigt worden, dass der ACB-Test zuverlässig vorhersagt, ob cTnI-Ergebnisse 6 bis 24 Stunden später positiv oder negativ sein werden. Die frühe Vorhersage ist signifikant, insbesondere wenn berücksichtigt wird, dass der Troponinstatus für die zuverlässige Risikoeinordnung verwendet werden kann (Newby et al. (1998) Circulation 98:1853; Morrow et al. (2000) Clin. Chem. 46:453), und für die therapeutische Lenkung mit Inhibitoren des Thrombozyten-Glykoprotein IIb/IIIa-Rezeptors nützlich sein kann (Hamm et al. (1999) N. Eng. J. Med. 340:1623; Heeschen et al. (1999) Lancet 354:1757) oder mit Heparin mit niedrigem Moleku largewicht (Lindahl et al. (1997) J. Am. Coll. Cardiol. 29:43).
In Beispiel 1 wurden Blutproben, die von 224 Patienten mit Brustschmerz bei Vorstellung in der Notaufnahme genommen worden waren, unter Verwendung des ACB-Tests für IMA und für Troponin getestet. Die Patienten wurden auch 6 bis 24 Stunden später auf Troponin getestet. Alle teilnehmenden Patienten hatten bei der Vorstellung kein detektierbares Troponin. Mit einem ACB-Cuttoff von ≥ 75 Einheiten/ml wurde gefunden, dass der ACB-Test eine Empfindlichkeit von 83 %, eine Spezifität von 69 %, einen positiven Vorhersagewert (PPV) von 33 % und einen negativen Vorhersagewert (NPV) von 96 % für ein späteres Ergebnis eines Troponinassays hatte.
Der hohe NPV des ACB-Tests für spätere Troponinergebnisse könnte Ärzten eine sichere und kostengünstigere Identifizierung von Patienten mit geringem Risiko zum Zeitpunkt der Vorstellung in Notaufnahmen ermöglichen. Auf diese Weise kann der ACB-Test einen großen Einfluss auf die geschätzten 8 Millionen Patienten haben, die sich jährlich mit Symptomen vorstellen, die für AMI verdächtig sind (Storrow et al. (2000) Ann. Emerg. Med. 35:449). Der ACB-Test kann eine neue Dimension in die Pflege von Patienten mit akutem Koronarsyndrom einbringen, indem Troponinmessungen, die in den ersten Stunden nach der Vorstellung eine geringe diagnostische Empfindlichkeit (30 bis 50 %) haben, ein wesentliches Hilfsmittel an die Seite gestellt wird (Mair et al. (1995) Clin. Chem. 41.1266; Antman et al. (1995) JAMA 273:1279). Dieser Frühvorteil des ACB-Tests ist wichtig, weil die REACT-Studie gezeigt hat, dass der Medianwert der Zeit vom Einsetzen der Symptome bis zur Vorstellung bei Patienten mit akutem Koronarsyndrom nur 2,0 Stunden betrug, wobei nur 25 % der Patienten die Vorstellung länger als 5,2 Stunden hinausschoben (Goff et al. (1999) Am. Heart J. 138:1046). Die hohe Empfindlichkeit und NPV, die die ACB-Testergebnisse für Proben zeigen, die bei Vorstellung in der Notaufnahme genommen wurden, können die Verzögerungen bei der Patientendisposition von 6 bis 24 Stunden deutlich reduzieren, die für die zuverlässige Troponin-negative Klassifizierung erforderlich sind. Der ACB-Test spielt eine signifikante Rolle bei der wesentlichen Herabsetzung der unzweckdienlichen Aufnahme von Patienten mit niedrigem Risiko.
Wie bereits erörtert wurde, beinhaltet eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Verfahren zur Diagnose von AMI, indem man mindestens zwei in vitro-Tests durchführt, wobei einer für Ischämie ist und der andere für Nekrose ist, und man die Ergebnisse der Tests unter Verwendung eines Algorithmus kombiniert, um zu diagnostizieren, ob ein AMI stattgefunden hat oder gerade stattfindet. Der Test für Ischämie ist vorzugsweise der ACB-Test, und der Nekrosetest ist ein Troponinassay. Alternativ können die Nekrosemarker CK-MB oder Myoglobin oder andere Nekrosemarker sein, die in der Technik bekannt sind, wie jene, die oben in A. H. B. Wu (1998) beschrieben werden.
Der Algorithmus liefert eine Diagnose von Ischämie oder Herzinfarkt, wobei der Algorithmus:
die Diagnose von Ischämie entweder mit einem frühen Infarkt von weniger als 4–6 Stunden oder stabiler Angina umfasst, wenn das Ergebnis für modifiziertes Albumin positiv ist und das Ergebnis für Nekrosemarker negativ ist, und
Diagnose von Herzinfarkt umfasst, wenn das Ergebnis für Ischämie-modifizierten Albumin positiv oder negativ und mindestens eines der Ergebnisse für Nekrosemarker positiv ist.
Wie detailliert in Beispiel 2 beschrieben ist, wurden klinische Versuchsdaten verwendet, um die Empfindlichkeit und Spezifität zu bestimmen, die sowohl mit der Verwendung des ACB-Tests als auch einem Herz-Troponin-Assay bei der Diagnose eines AMI verbunden sind. Es wurde gefunden, dass die Kombination des ACB-Tests und des Troponin-Assays immer eine höhere Empfindlichkeit und Spezifität bei der Diagnose von AMI ergab als einer der Tests allein (siehe 3). Der ACB-Test hat eine höhere Empfindlichkeit als Troponin bei den früheren Blutabnahmen, wie zu erwarten war, da der ACB-Test, der ein Test für Ischämie ist, ein Test für die früheren Stufen eines AMI ist.
3 illustriert einen überraschenden Aspekt des vorliegenden Verfahrens: Die Gruppe von Patienten, die im Test positiv für Troponin waren, und die Gruppe von Patienten, die im Test positiv für IMA waren, sind nicht identisch. Der Nekrosemarkerassay identifiziert AMI-Patienten, die durch den Ischämiemarkerassay nicht identifiziert werden, und der Ischämiemarkerassay identifiziert Patienten, die durch den Nekrosemarkerassay nicht identifiziert wurden. Durch Verwendung von Markerassays, die einander ergänzen, genießt das vorliegende Verfahren Vorteile, die mit einem der Assays alleine nicht erreicht werden. Man konnte nicht vorhersagen, dass der Nekrosemarkerassay und der Ischämiemarkerassay zusammen verbesserte Spezifität und Empfindlichkeit bei der Diagnose von AMI haben.
Es ist zudem aus den Daten von Beispiel 2 ersichtlich, dass der negative Vorhersagewert (NPV) höher ist, wenn sowohl Troponin als auch der ACB-Test in Kombination verwendet werden, als wenn einer allein verwendet wird. Der negative Vorhersagewert ist am interessantesten in einem Test, der zum Ausschluss verwendet wird. Ein NPV von 80 % bedeutet beispielsweise, dass dann, wenn der Test negativ ist, die Wahrscheinlichkeit, dass der Patient keine positive Diagnose hat, 80 % beträgt. Die wichtige Sache, die bei den Daten von Beispiel 2 auffällt, ist, dass die Kombination des ACB-Tests und Troponin eine höhere Empfindlichkeit ergibt (d. h. mehr Patienten korrekt mit AMI diagnostiziert), ohne den NPV zu opfern (d. h. ohne Verlust der Genauigkeit bei der Diagnose von Patienten ohne AMI).
Die in Beispiel 2 beschriebene klinische Studie wurde mit einem klinischen Chemieassay (dem ACB-Test) und einem Immunassay (Troponin) durchgeführt. Es ist möglich, dass IMA unter Verwendung eines Immunassays detektiert wird (siehe gleichzeitig anhängige Patentanmeldung von Bar-Or et al., PCT/US99/22905). In diesem Fall können sowohl der IMA- als auch der Troponinimmunassaytest mit dem gleichen Immunassaygerät durchgeführt werden.
Die Beziehung zwischen dem ACB-Test und Troponin während eines AMI ist in 4 diagrammartig dargestellt. Der untere Teil des Graphen steht für das Gewebevolumen, das ischämisch oder nekrotisch ist. Der obere Teil des Graphen steht für die Werte der beiden Marker. Zur Zeit einer Koronararterienokklusion (gezeigt als der vertikale Pfeil an der linken Seite der horizontalen Zeitachse) wird etwas Gewebe sofort reversibel ischämisch. Wenn etwas Zeit vergangen ist, wird das Gewebe, das am längsten reversibel ischämisch war, irreversibel ischämisch und stirbt schließlich ab. Wenn mehr Zeit vergeht, wird mehr und mehr von dem Gewebe ischämisch, und mehr von dem ischämischen Gewebe wird nekrotisch. Das Volumen des ischämischen Gewebes beginnt schließlich, abzunehmen, wenn das ischämische Gewebe in nekrotisches Gewebe umgewandelt wird. Schließlich ist alles von der Koronararterienokklusion beeinträchtigte Gewebe nekrotisch und es liegt ein ausgewachsener Infarkt vor, bei dem kein ischämisches Gewebe verbleibt.
Kurze Zeit nach Okklusion der Koronararterie steigt der ACB-Testwert über den Cutoff (Diagnoseniveau), wodurch rasch die Anwesenheit von ischämischem Gewebe gezeigt wird. Wenn weitere Zeit vergeht, bleibt der ACB-Test erhöht, während es noch ischämisches Gewebe gibt, und nachdem das gesamte beeinträchtigte Gewebe von ischämisch in nekrotisch übergegangen ist, beginnt der ACB-Test zu sinken. Sobald ein Teil des ischämischen Gewebes nekrotisch wird, wird Troponin freigesetzt und nimmt seinen Weg in den Blutstrom. Nachdem ein ausreichendes Volumen an nekrotischem Gewebe vorliegt und eine ausreichende Zeit verstrichen ist, steigt das Serum-Troponinniveau über das Cutoff-Niveau.
Es ist somit ersichtlich, dass die Kombination des ACB-Tests und Troponin (oder einem anderen Nekrosemarker) mehr Informationen ergibt als einer der Tests allein, wie in Tabelle 3 illustriert ist, um die Ergebnisse von Patienten mit ACS zu interpretieren.
Tabelle 3
Der in Tabelle 3 beschriebene Algorithmus hat gegenüber zuvor beschriebenen Algorithmen zur Bewertung des AMI auf Basis von Nekrosemarkern den Vorteil, dass er durch Messungen von nur zwei biochemischen Markern durchgeführt werden kann, die zu einem Blutabnahmezeitpunkt genommen wurden, anstelle von mehreren Messungen, die an nach einer der folgenden Blutabnahmen vorgenommen wurden. Da er zudem einen rasch steigenden Ischämiemarker verwendet, kann er rascher Patienten bewerten, die ischämisch sind, jedoch noch nicht bis zur Nekrose fortgeschritten sind, und ist in der Tat in der Lage, eine bestätigende Ischämiediagnose bei Brustschmerzpatienten ohne AMI zu liefern, was mit Nekrosemarkern nicht möglich ist, insbesondere da Nekrosemarker bei Patienten mit stabiler Angina nicht erhöht sind oder bei Patienten mit instabiler Angina nur leicht erhöht sind.
Der in Tabelle 3 beschriebene Algorithmus ergibt außerdem mehr Informationen als nur die Anwesenheit oder Abwesenheit eines einzigen klinischen Zustands. Die Kombination dieser beiden Marker in Kombination mit einer Kenntnis der Kinetik ermöglicht die Deduktion von Informationen, beispielsweise zu welcher Zeit im Zeitverlauf einer klinischen Episode die Proben genommen wurden.
Schließlich wird eine der Haupteinschränkungen der Verwendung von Troponin überwunden, nämlich dass es, weil Troponin nach dem Infarkt langsam abfällt (üblicherweise im Verlauf mehrerer Tage), extrem schwierig ist, einen erneuten Infarkt oder nachfolgende ischämische Ereignisse zu diagnostizieren. Betrachten wir beispielsweise einen Patienten, der sich mit Brustschmerz vorstellt, bei dem AMI diagnostiziert wird und der mit irgendeiner Art von Reperfusionstherapie behandelt wird (z. B. Thrombolytika, PTCA, Stent oder Chirurgie). Wenn dieser Patient sich zwei oder drei Tage nach dem Anfangsereignis mit einem weiteren Anfall von Brustschmerz vorstellt, ist mit den derzeitigen biochemischen Markern die Feststellung extrem schwierig, ob es sich um ein anderes Ereignis handelt, weil Troponin (und möglicherweise CK-MB) aufgrund des Herzschadens von dem ersten AMI noch erhöht sein wird. Da der IMA-Marker jedoch so rasch nach einer Episode absinkt, liegt der Abnahmewert des IMA-Markers bei einem Patienten wahrscheinlich innerhalb des normalen Bereichs. Wenn sich der Patient somit mit einer weiteren Episode vorstellt, ist es wahrscheinlich ein zweites Ereignis, wenn der IMA-Marker bei der zweiten Vorstellung erhöht ist.
Da der oben beschriebene Algorithmus die Bewertung erfordert, ob die Testergebnisse oberhalb oder unterhalb eines festgelegten Cutoff liegen, ist es nicht unbedingt erforderlich, dass das Testverfahren ein quantitatives Ergebnis produziert, obwohl ein quantitatives Ergebnis natürlich zusätzliche Informationen über die Zeit des Ereignisses gibt, insbesondere wenn sequentielle Messungen vorgenommen werden.
Die oben beschriebene bevorzugte Ausführungsform dient der rascheren und genaueren Diagnose von AMI unter Verwendung eines zirkulierenden Proteins als biochemischen Ischämiemarker und eines aus nekrotischen Zellen freigesetzten Proteins (d. h. Troponin). Andere biochemische Nekrosemarker können verwendet werden, wie CK-MB oder Myoglobin, oder jegliche der Marker, die in A.H.B. Wu (1988), supra, identifiziert wurden. Es ist auch möglich, dass andere Moleküle gefunden werden, die im Blut zirkulieren und die als Ergebnis eines ischämischen Ereignisses modifiziert werden, wobei jener biochemische Mar ker in diesem Fall anstelle von oder zusätzlich zu IMA verwendet werden könnte.
In einer weiteren Ausführungsform können Ergebnisse aus Messungen zusätzlicher biochemischer Marker verwendet werden, um darüber hinaus zusätzliche Informationen von der Anwesenheit oder Abwesenheit eines klinischen Ereignisses zu liefern. Tabelle 4 zeigt, wie die zusätzlichen Ergebnisse eines Assays für den IMA-Marker zur Trennung unterschiedlicher klinischer Zustände verwendet werden, die verwirrend sind, wenn Troponin (TnI) und Myoglobin (Myo) allein zur Diagnose von Patienten verwendet werden, die sich in der Notaufnahme mit Brustschmerz mit vermuteter Herzursache vorstellen.
Tabelle 4
In einer weiteren Ausführungsform können serielle Bestimmungen eines Assays für einen IMA-Marker zusammen mit seriellen Bestimmungen eines Assays für Troponin Informationen über den Zeitverlauf eines ischämischen Herzereignisses ergeben. In 4 ist diagrammartig der Anstieg und Abfall des IMA-Markers und Troponin für ein Einzelereignis der Koronararterienokklusion gezeigt. Dieser Algorithmus ist in Tabelle 5 zusammen mit möglichen Therapien bezogen auf die Zeit von der Okklusion beschrieben. Es sei darauf hingewiesen, dass der zusätzliche IMA-Marker die Wahl zwischen Therapien unterstützen kann, wobei die Wahlmöglichkeit unter Verwendung von TnI allein nicht zur Verfügung steht.
Tabelle 5
Obwohl das Verfahren in Form der Verwendung von zirkulierenden und freigesetzten biochemischen Markern beschrieben worden ist, die im Blut (mit Serum oder Plasma) detektiert werden, ist die Erfindung nicht auf diesen Probentyp beschränkt. Andere Substanzströme (Körperflüssigkeiten oder Gewebeproben), wie Urin, Speichel, Tränen, Samen, Schleim, Fäzes, Ausatemluft und dergleichen, können verwendet werden.
In den vorhergehenden Verfahren brauchbare Vorrichtungen weisen einen ersten und zweiten Durchflussweg auf. Jeder Durchflussweg hat eine Applikationszone auf einem Trägermedium zur Applikation der Probe, und eine Testzone in Fließkommunikation mit der Applikationszone. Die Applikationszone der ersten und zweiten Durchflusswege kann sich in demselben Situs befinden. Die Testzone von jedem Durchflussweg enthält Reagentien, die zur Durchführung eines Assays für die Anwesenheit eines Moleküls erforderlich sind. Das Testzonenreagenz des ersten Durchflusswegs detektiert oder misst ein Molekül, das aus dem Gewebe, welches das klinische Ereignis eingeht, in den Strom freigesetzt worden ist, und das Testzonenreagenz des zweiten Durchflusswegs detektiert oder misst ein Molekül, das bereits in dem Strom vorhanden ist und durch das klinische Ereignis modifiziert worden ist. Die Testzonenreagentien in dem ersten und zweiten Durchflussweg binden an das freigesetzte Molekül oder reagieren damit in einer solchen Weise, dass sich eine nach im Stand der Technik bekannten Verfahren detektierbare oder messbare Veränderung manifestiert, z. B. kolorimetrische Verfahren, Immunassays einschließlich ELISA, Enzym-Cofaktor (Avidin und Biotin)-Verfahren und dergleichen. Die Testzone kann ein oder mehrere Reagentien bereitstellen, um die Indikatorfunktion zu erfüllen. Die Testzone kann durch das menschliche Auge oder andere im Stand der Technik bekannte Verfahren abgelesen werden.
Die ersten und zweiten Durchflusswege können in der Vorrichtung den gleichen Platz beanspruchen, vorausgesetzt, dass die ersten und zweiten Testzonen räumlich getrennt und separat ablesbar sind.
Die Vorrichtung kann ein Streifentest sein, und das Trägermedium kann ein festes Substrat in einer länglichen rechteckigen Form sein. Das feste Substrat kann jedes geeignete Material sein, das in der Technik bekannt ist, einschließlich Papier, Nitrocellulose oder anderem porösem, inertem Material. In einer Ausführungsform befindet sich in der Vorrichtung die Applikationszone an einem ersten Ende der länglichen Form, und die Testzone befindet sich an einem zweiten Ende der länglichen Form. Die Vorrichtung kann auch eine Qualitätskontrollzone in Fließverbindung mit der Applikationszone aufweisen. Die Qualitätskontrollzone weist ein Indikatorreagenz zur Bestätigung des vollständigen Abschlusses des Assays auf. In einem derartigen Fall kann sich die Testzone zwischen der Applikationszone und der Qualitätskontrollzone an der länglichen Form befinden. Die Qualitätskontrollzone kann eine einzige Zone sein, die für die ersten und zweiten Durchflusswege gemeinsam vorhanden ist.
Das in der Qualitätskontrollzone verwendete Indikatorreagenz ist typischerweise ein Material, das für die Anwesenheit der Probe empfindlich ist. Es ist allgemein ein Material, das in Reaktion auf die Anwesenheit irgendeines Restes in der Probenlösung die Farbe verändert. Zu Beispielen für ein derartiges Reagenz gehören pH-Indikatorfarbstoffe, Farbstoffe, die auf die Anwesenheit von Proteinen empfindlich reagieren, und Farbstoffe, die auf Hydratisierungszustände empfindlich reagieren. Ein erfolgreicher Testlauf führt zu einer detektierbaren Anzeige in der Qualitätskontrollzone, die auch als Qualitätskontrollbestätigung bezeichnet wird.
Die Vorrichtung kann brauchbar sein, um akuten Herzinfarkt unter Verwendung einer Blut-, Serum- oder Plasmaprobe eines Patienten zu diagnostizieren. In diesem Fall weist die Vorrichtung einen ersten und zweiten Durchflussweg auf, wobei jeder Durchflussweg eine Applikationszone auf einem Trägermedium zur Applikation der Probe und eine Testzone in Fließverbindung mit der Applikationszone enthält, wobei die Testzone von jedem Durchflussweg Reagentien zur Verfügung stellt, die zur Durchführung eines Assays für die Anwesenheit eines Moleküls erforderlich sind. Die Testzonenreagenzien des ersten Durchflusswegs detektieren oder messen den ischämischen Marker in der Probe, und die Testzonenreagenzien des zweiten Durchflussweges detektieren oder messen einen Nekrosemarker in der Probe. Wenn der Ischämiemarker Ischämie-modifiziertes Albumin ist, kann der Assay ein ACB-Test oder ein Immunassay sein, der für Ischämie-modifiziertes Albumin spezifisch ist. Der Nekrosemarker kann jeder in der Technik bekannte Herznekrosemarker sein, einschließlich Troponin, CK-MB und Myoglobin.
Ein Beispiel für einen "Streifentest" im Trockenchemiefor- mat ist von G. Jackowski, US 5,290,678 beschrieben worden. Der dort beschriebene Streifentest konnte so konfiguriert werden, dass eine sichtbare Anzeige des Immunassayergebnisses erschien, wenn die Konzentration des gemessenen Markers oberhalb des Cutoff lag. In diesem Fall würde, wenn der Streifentest mit einem Immunassay für IMA und einem Immunassay für Troponin konfiguriert wäre, die Anwesenheit von einer der sichtbaren Anzeigen eine Diagnose von "wahrscheinlich AMI" und das Fehlen von einer sichtbaren Anzeige "wahrscheinlich kein AMI" bedeuten. Auf diese Weise würden zwei der Haupteinschränkungen aus der ursprünglichen Erfindung von Jackowski ( US 5,710,008 ) überwunden: (1) es sind nur zwei Marker erforderlich, und (b) die Zeit zwischen dem Einsetzen des Brustschmerzes und der Zeit, zu der eine verlässliche Diagnose erstellt worden ist, würde verkürzt.
Beispiele
Beispiel 1 – der ACB-Test zur Vorhersage der Troponinniveaus
Eine Studie wurde durchgeführt, um die Fähigkeit des ACB- Testergebnisses für Proben, die bei der Vorstellung genommen wurden, zur Vorhersage eines Herztroponin-positiven Ergebnisses, welches die durch Ischämie verursachte Herzverletzung widerspiegelt, oder ein Herztroponin-negatives Ergebnis 6 bis 12 Stunden nach der Vorstellung im Zeitrahmen der folgenden 6 bis 24 Stunden zu untersuchen, wobei die Ergebnisse der hier beschriebenen Studie in Christenson et al. (2001) Clin. Chem. 47:464, veröffentlicht worden sind.
Materialien und Verfahren
Die Studie wurde in den vier Instituten durchgeführt, die in Tabelle 6 angegeben sind. Für Referenzkontrollteilnehmer wurden Serum oder Plasma von 109 gesunden Individuen genommen, und die Daten wurden verwendet, um die 95-Percentile einer Kontrollreferenzpopulation für den ACB-Test zu bestimmen.
Für die Studie konnten 256 Patienten gewonnen werden. Alle Patienten kamen in der Notaufnahme der teilnehmenden Institute an und zeigten klinische Anzeichen und Symptome des akuten Koronarsyndroms in den vergangenen drei Stunden, bestimmt durch Betrachtung der Krankenakte. Bei allen aufgenommenen Patienten wurde innerhalb von einer Stunde nach der Vorstellung Blut abgenommen, und mindestens eine weitere Probe wurde zwischen 6 und 24 Stunden später gewonnen. Der ACB-Test und ein cTnI- Assay wurden für jede Vorstellungsprobe durchgeführt; alle aufgenommen Patienten hatten bei der frühen Probe ein negatives cTnI-Ergenis, wie durch die in Tabelle 6 aufgeführten Cutoffs klassifiziert wurde. Innerhalb des Zeitrahmens von 6 bis 24 Stunden wurde für alle Proben auch der Traponin I-Test durchgeführt. Tabelle 6 Zentren, die an der Studie teilnahmen, und dazugehörige Daten

* ACS = akutes Koronarsyndrom

Das Design der Studie erfordert die Kenntnis des Zeitrahmens und der Natur der akuten Herzischämie mit so viel Konfidenz wie möglich. Aus diesem Grund wurden 32 der 256 aufgenommenen Patienten aus der Analyse ausgeschlossen, weil es Unsicherheiten bezüglich ihres klinischen Ereignisses gab. Von diesen 32 Patienten wurden 8 ausgeschlossen, weil der MI möglicherweise mehr als 3 Stunden vor der Vorstellung stattgefunden hatte, wie durch erhöhte Werte anderer biochemischer Marker gezeigt wird, einschließlich Myoglobin und/oder cTnT zur Zeit der Aufnahme. Sechszehn andere Patienten wurden wegen der Unsicherheit ausgeschlossen, dass ihre cTnI-Ergebnisse nicht zu anderen biochemischen Markerdaten in dem Zeitrahmen von 6 bis 24 Stunden passten. Bei den restlichen 8 dieser 32 Patienten waren die ACB-Testergebnisse bei der Vorstellung negativ, die cTnI-Ergebnisse waren jedoch 12 bis 24 Stunden später positiv. Die Kategorisierung war unbestimmt, weil in dem Zeitrahmen von 6 bis 12 Stunden kein Probematerial zur Verfügung stand, um festzustellen, ob Ischämie und MI zur Zeit der Vorstellung, wobei in diesem Fall der negative ACB-Test als falsch negativ klassifiziert worden wäre, oder zu einer Zeit nach der Vorstellung stattgefunden hatten, wobei das negative ACB-Testergebnis in diesem Fall als echt negativ klassifiziert worden wäre. Die Studienpopulation umfasste die restlichen 224 Patienten, die in die Datenanalyse eingeschlossen wurden.
Blut wurde in oben roten oder oben grünen Vacutainer-Röhrchen aufgefangen, die kein Antikoagulans enthielten beziehungsweise Lithium-Heparin enthielten. Probemmaterial wurde routinemäßig innerhalb von 2 Stunden nach dem Auffangen 10 Minuten mit 1000 g zentrifugiert, und Serum oder heparinisiertes Plasma wurden geerntet. Die Proben wurden maximal 2 Wochen bei 2 bis 8°C gelagert, wenn eine Verzögerung beim Test zu erwarten war, wurden die Proben innerhalb von 96 Stunden mit –20°C oder darunter eingefroren.
Die gefrorenen Proben wurden nach dem Tauen gründlich gemischt und vor der Analyse erneut zentrifugiert. Auf diese Weise behandelte Proben zeigten keinen signifikanten Verlust der Erholungsfähigkeit. Wiederholte Gefrier-Auftau-Zyklen wurden vermieden.
Die an individuellen Stellen verwendeten cTnI-Assays sind in Tabelle 6 aufgeführt: das Abbott AxSYM cTnI System (Abbott Diagnostics Inc., Abbott Park, EL, USA); das Dimension RxL cTnI System (Dade-Behring, Inc, Glasgow, DE, USA); und das Vitros ECi cTnI (Ortho Clinical Diagnostics, Raritan, NJ, USA). Die typische Ungenauigkeit (CV) von jedem Troponinassay betrug weniger als 8 % bei den in Tabelle 6 aufgeführten Cutoffs.
Patienten wurden als Troponin-positiv angesehen, wenn irgendeine während der Periode von 6 bis 24 Stunden aufgefangene Probe den in Tabelle 6 aufgeführten Cutoff des Instituts überschritt.
Für den ACB-Test wurde Serum oder heparinisiertes Plasma (500 μl) in ein Zentrifugenröhrchen gegeben, das 0,45 g CaCl₂ enthielt. Die Probe und CaCl₂ wurden ohne Vormischen 10 Minuten mit 1000 bis 1200 g zentrifugiert. Nach dem Zentrifugieren wurden 300 μl des resultierenden Überstands in eine COBAS MIRA- oder FARA-Probenschale (Roche Diagnostics) überführt, wobei darauf geachtet wurde, das CaCl₂ nicht erneut zu suspendieren. Dieses Vorbehandlungsverfahren wurde durchgeführt, um Chelatbildner zu entfernen, die als Konservierungsmittel verwendet wurden, die in Proben von Patienten vorhanden sein könnten, die intravenöse Medikamente enthielten.
Bei dem ACB-Test wurden alle Messungen unter Verwendung des COBAS MIRA- oder FARA-Instrumentensystems (Roche Diagnostics) durchgeführt, Tabelle 6 führt das an jedem Ort verwendete Instrumentensystem auf. Die Wartung und der Betrieb der Instrumente wurden gemäß den Anweisungen der Hersteller durchgeführt.
In dem ACB-Testverfahren wurden 95 μl einer Patientenprobe und 5 μl Co(II) in Form von Kobaltchlorid 5 Minuten in der Instrumentenküvette inkubiert. Während der Inkubation bindet das Co(II) (Endkonzentration 0,58 mmol/L) an den NH₂-Terminus des nicht veränderten Albumins in der Probe; Albumin, dessen NH₂-Terminus infolge von ischämischen Prozessen verändert wurde, bindet sich in deutlich geringerem Ausmaß an das zugesetzte Co(II) (Bar-Or et al. (1999) Ann. Emerg. Med. 34:S56; Bar-Or et al. (2000) J. Emerg. Med. 19:311). Nach der Inkubation wurden 25 μl Dithiothreitol zu der Mischung gegeben. Dithiothreitol (Endkonzentration, 1,67 mmol/L) bildet einen farbigen Komplex mit Co (II), der nicht an den NH₂-Terminus von Albumin gebunden ist, und dieser Komplex kann spektrophotometrisch bei 500 nm gemessen werden. Die ACB-Testergebnisse wurden aus einer Kalibrierungskurve erhalten, die unter Verwendung von fünf Kalibratoren mit zugewiesenen ACB-Testwerten von 6 bis 186 Einheiten/ml erzeugt wurde. Der ACB-Test wurde so entworfen, dass ale Proben doppelt gemessen wurden, wobei die höhere Ablesung das Ergebnis des Assays war.
Die Ungenauigkeit (CV) des ACB-Tests wurde aus den doppelten Ergebnissen für jede Probe an jeder Teststelle berechnet.
Die Kategorisierungskriterien der ACB-Testergebnisse waren wie folgt. Wenn der ACB-Test gleich dem Cutoff oder Entscheidungspunkt oder darüber war, der mit der Receiver Operating Characteristics-(ROC)-Kurvenanalyse bestimmt worden war, dann war das Ergebnis positiv, ansonsten war das Testergebnis negativ. Echt positive Ergebnisse lagen vor, wenn der ACB-Test positiv war und das cTnI-Ergebnis der Probe(n) der folgenden 6 bis 24 Stunden ebenfalls positiv war. Ein echt negatives Er- gebnis lag vor, wenn der ACB-Test negativ war und das cTnI-Ergebnis für die nächste(n) Probe(n), die innerhalb der folgenden 6 bis 12 Stunden aufgefangen wurde, ebenfalls negativ war. Ein falsch positives Ergebnis lag vor, wenn der ACB-Test positiv war, jedoch die cTnI-Ergebnisse für Proben, die in den folgenden 6 bis 24 Stunden aufgefangen wurden, negativ war. Ein falsch negatives Ergebnis lag vor, wenn der ACB-Test negativ war und das cTnI-Ergebnis in den folgenden 6 bis 12 Stunden positiv war.
Für die statistische Analyse wurde ROC-Kurvenanalyse und Berechnung der Fläche unter der Kurve für den ACB-Test bei den 224 Patienten, die in die Studienpopulation eingeschlossen waren, gemäß dem Verfahren von Hanley und McNeil durchgeführt (Hanley et al. (1982) Radiology 143:29). Der optimale Cutoff für den ACB-Test wurde aus der ROC-Analyse ausgewählt, um die Zahl der falsch positiven und falsch negativen Ergebnisse in dieser Studienpopulation zu minimieren. Dieser optimale Cutoff wurde verwendet, um jeden Patienten als ACB-Test-positiv oder ACB-Test-negativ dichotomisch zu klassifizieren. Die diagnostische Empfindlichkeit, Spezifität, der positive Vorhersagewert (PPV) und negative Vorhersagewert (NPV) wurden berechnet, um die Fähigkeit des dichotomischen ACB-Testwerts bei Vorstellung zu bestimmen, einen späteren positiven oder negativen Troponinwert nach 6 bis 24 Stunden nach der Vorstellung vorherzusagen. Das genaue 95 % Konfidenzintervall (95 % CI) wurde mit binomischen Verteilungsstatistiken berechnet. Mit dem χ²- Verfahren wurde die Güte der Anpassung der ACB-Testergebnisse der Kontrollreferenzpopulation an eine Gauss-Verteilung bewertet. Der obere 95-Percentile-ACB-Testwert für scheinbare gesunde Individuen wurde unter Verwendung von parametrischen Statistiken berechnet. Es wurde ein Wilcoxon-Rangtest verwendet, um die ACB-Testwerte zwischen den cTnI-positiven und cTnI-negativen Patienten zu vergleichen. p < 0,05 wurde als signifikant angesehen.
Ergebnisse:
Die Anzahl der vermuteten Teilnehmer mit akutem Koronarsyndrom und gesunden Kontrollteilnehmer, die an jedem Ort aufgenommen wurden, sind in Tabelle 6 gezeigt. Tabelle 6 zeigt auch, dass die CVs für de ACB-Test an jedem Ort ähnlich waren (mittlerer CV 7,3 %, 6,0 bis 8,7 %).
Die ACB-Testwerte für die Kontrollreferenzpopulation waren normal verteilt (χ² = 0,693; P = 0,9946). Die Werte für die Kontrollreferenzpopulation (n = 109) waren 25,7 bis 84,5 Einheiten/ml (Mittelwert 58,7 Einheiten/ml; Medianwert 59,5 Einheiten/ml). Die obere 95-Percentile war 80,2 Einheiten/ml.
ACB-Testergebnisse für die 224 Patienten mit akutem Koronarsyndrom sind in 5 gezeigt. 5A zeigt die Verteilung der ACB-Testergebnisse, die zur Auftragung der in 5B gezeigten ROC-Kurve verwendet wurden. Die Unterschiede in den ACB-Testergebnissen zwischen den cTnI-positiven und -negativen Patienten (5A) waren hochsignifikant (p < 0,00001). Die Fläche unter der ROC-Kurve (5B) betrug 0,78 (95 % CI, 0,70 bis 0,86). Der optimale Entscheidungspunkt für den ACB-Test wurde als 75 Einheiten/ml bestimmt, und diese Entscheidungsgrenze wurde in nachfolgenden Analysen verwendet.
ACB-Testdaten für die aus dieser Studie ausgeschlossenen 32 Patienten waren wegen der oben beschriebenen Thematik nicht analysiert worden.
Tabelle 7 zeigt echte Tabellen für den ACB-Test unter Verwendung eines Cutoffs von ≥ 75 Einheiten/ml. Die gezeigten Da ten ergaben eine Empfindlichkeit für den ACB-Test von 83 % (95 % CI, 66 bis 93 %), eine Spezifität von 69 % (95 % CI, 62 bis 76 %), einen PPV von 33 % (95 % CI, 24 bis 44 %) und einen NPV von 96 % (95 % CI, 91 bis 98 %). Tabelle 7 Wahrheitstabelle für die Fähigkeit des ACB-Testergebnisses bei Patientenvorstellung zur Vorhersage von Troponin-positiven oder -negativen Ergebnissen 6 bis 24 Stunden nach der Vorstellung

*TP = echt positiv; FP = falsch positiv; FN = falsch negativ; TN = echt negativ.

Die ACB-Testentscheidungsgrenze von 75 Einheiten/ml war niedriger als der Wert von 80,2 Einheiten/ml, der für die obere 95-Percentile der Kontrollreferenzpopulation steht, die in die Studie eingeschlossen war. ("Einheiten" oder "U" bezieht sich auf willkürliche Einheiten auf Basis der spektrophotometrischen Absorption in dem Instrument.) Obwohl der Unterschied zwischen der cTnI-positiven und cTnI-negativen Gruppe hochsignifikant war, überlappten sich die ACB-Testwerte zwischen den Gruppen (5A). Die Verwendung eines ACB-Test-Cutoffs von 75 Einheiten/ml war ein Kompromiss zwischen der Maximierung der Empfindlichkeit und dem Nachteil der Steigerung falsch positiver Ergebnisse. Dies verringerte die diagnostische Spezifität (69 %) und PPV (33 %). Die Überlappung zwischen Populationen mit hohem Risiko (Erkrankung) und Kontrollreferenz (keine Erkrankung) war nicht ideal, eine derartige Überlappung zeigt sich jedoch auch bei zahlreichen anderen brauchbaren diagnostischen Labortests.
In dieser Studie wurde die diagnostische Leistung von der gleichen Studienpopulation abgeleitet, die verwendet wurde, um die optimale ACB-Testentscheidungsgrenze (Cutoff) zu bestimmen, und um die diagnostische Empfindlichkeit, Spezifität, PPV und NPV zu berechnen. Diagnostische Leistungswerte können daher verfeinert werden, wenn weitere Studien durchgeführt werden.
Beispiel 2
Verwendung des ACB-Tests und Troponin-Assays bei der Diagnose von AMI
Unter Verwendung der Daten, die aus den in Beispiel 1 beschriebenen Patienten erstellt wurden, und durch fortlaufende klinische Versuchsdaten aus weiteren Patienten, die mit dem gleichen Protokoll für die Studie gewonnen wurde, wurde die Nützlichkeit des ACB-Tests als Hilfsmittel für die Diagnose von AMI bei Patienten bewertet, die sich mit Brustschmerz oder anderen Symptomen vermuteter Herzischämie vorstellten. Die Daten von insgesamt 318 Patienten wurden analysiert. Jeder Patient stellte sich in der Notaufnahme des Krankenhauses mit vorliegenden Brustschmerzen oder anderen Symptomen innerhalb der vergangenen drei Stunden vor, obwohl der Zeitpunkt des Einsetzens von Brustschmerz früher gewesen sein konnte.
Es wurden sowohl frische als auch gelagerte Proben verwendet. Bei allen Brustschmerzpatienten wurde in Übereinstimmung mit der Standardpraxis im Krankenhaus mehrfach Blut für Herzmarker (d. h. Troponin) abgenommen.
Die Ergebnisse aller Blutentnahmen wurden in drei Zeiträume aufgeteilt:

1. erste Blutabnahme bei Vorstellung (als 0 Stunden bezeichnet);
2. alle Blutabnahmen von mehr als 0 Stunden und weniger als oder gleich 6 Stunden, nur wenn es während dieses Zeitraums eine Blutabnahme gab, und
3. alle Blutabnahmen von mehr als 6 Stunden und weniger als oder gleich 12 Stunden, nur wenn es während dieses Zeitraums eine Blutabnahme gab.

Die Daten wurden für drei Fälle analysiert:

1. ACB-Test allein;
2. Troponin I allein und
3. Kombination von Troponin I und dem ACB-Test (in den folgenden Tabellen als ACB & TnI bezeichnet).

Ein positives Troponin war definiert als entweder TnI positiv an zwei oder mehr sequentiellen Zeitpunkten während der Blutentnahmeperiode oder ein einzelnes Troponin, das ≥ 2 Mal der Cutoff des Instituts für AMI war.
Die diagnostischen Cutoffs der Institute für TnI für AMI für die vier klinischen Versuchsorte sind oben in Tabelle 6 beschrieben.
Ein positier ACB-Test war definiert als positiver ACB-Test zu beliebiger Zeit in jeder Wiederholung während des Blutentnahmezeitraums. Für die Analysen wurde ein Cutoff des ACB-Tests von > 80,00 U/ml verwendet.
Es sei darauf hingewiesen, dass für beide ACB- und TnI-Tests die Definitionen eines positiven Ergebnisses kumulativ waren. Jedes positive Ergebnis wird von einem vorhergehenden Ergebnis zu allen folgenden Blutentnahmen weitergetragen. Wenn beispielsweise die erste Blutentnahme positiv war, jedoch eine 4 Stunden Blutentnahme und eine 10 Stunden Blutentnahme negativ waren, würden die Blutentnahme von > 0 bis 6 Stunden und > 6 bis 12 Stunden ebenfalls als positiv zählen.
Es sei auch darauf hingewiesen, dass ein einzelner TnI-Wert positiv war, wenn eines der folgenden zutraf: 1) der TnI-Wert entsprach mindestens dem Doppelten des Cutoffs des Instituts, oder 2) der TnI-Wert lag oberhalb des Cutoffs und hatte mindestens eine vorausgehende Blutentnahme, die auch oberhalb des Cutoffs lag. Wenn der TnI beispielsweise größer als der Cutoff des Instituts für die ersten und zweiten Blutabnahmen war, jedoch nicht größer als oder gleich dem Doppelten des Cutoffs des Instituts für die erste Blutentnahme, wurde die erste Blutentnahme als negativ angesehen und die zweite als positiv angesehen. Obwohl für die hier beschriebene Analyse nur ein einziger Cutoff-Punkt berücksichtigt wurde, wurden weitere Analysen durchgeführt, um andere Cutoffs zu untersuchen, wie die neuen ACC/ESC-Richtlinien der Verwendung der 99-Percentile der oberen Grenze des Normalwerts als Cutoff. Die Ergebnisse waren im Wesentlichen die gleichen wie nachfolgend beschrieben.
Die Daten wurden auf die Leistung biochemischer Marker zur Vorhersage der Diagnose von AMI analysiert, bestimmt durch die Entlassungsdiagnose des Instituts. Wenn die Entlassungsdiagnose des Instituts nicht angegeben war, wurden die ACC/ESC-Richtlinien verwendet, um eine Diagnose des AMI zu bestimmen.
Die Daten für die erste Blutentnahme oder Blutentnahme bei Vorstellung nur für alle Patienten sind nachfolgend als Tabellen 8 bis 10 wiedergegeben und zeigen Empfindlichkeit, Spezifität, negativen Vorhersagewert (NPV) und positiven Vorhersagewert (PPV) für ACB allein, Troponin-I allein und ACB und Troponin-I in Kombination. Gezeigt sind die 95 % Konfidenzintervalle.
Der folgende Algorithmus wurde zum Analysieren der kombinierten ACB- und Troponin-I-Daten verwendet:

• Diagnose für AMI ist positiv, wenn entweder ACB oder Troponin positiv sind;
• Diagnose für AMI ist negativ, wenn sowohl ACB als auch Troponin negativ sind.

Tabelle 8
Tabelle 9
Tabelle 10
Der Graph in 3 ist eine Auftragung der Empfindlichkeit des ACB Tests allein, Troponin-I allein und der Kombination des ACB-Tests und Troponin-I für jede der drei Entnahmeperioden der Anfangsblutabnahme, Blutentnahme von null bis sechs Stunden und Blutentnahmen von sechs bis zwölf Stunden.
Diese Daten zeigen eindeutig, dass der ACB-Test allein eine höhere Empfindlichkeit zur Diagnose von AMI als Troponin I allein hat, mindestens bei den früheren Blutentnahmezeiten. Die Kombination des ACB-Tests und Troponin-I hat eine höhere Empfindlichkeit als entweder Troponin I oder der ACB-Test allein.

Claims

Verfahren zur Diagnose von Ischämie oder Herzinfarkt, die oder der im Gewebe eines Patienten auftritt, bei dem man (a) an einer Blut-, Serum- oder Plasmaprobe des Patienten, die mit ischämischem Gewebe Kontakt hatte, mindestens einen in vitro Test für Ischämiemodifiziertes Albumin und mindestens einen in vitro Test für einen Herznekrose-Marker durchführt, und (b) man die Ergebnisse der Tests von Schritt (a) unter Verwendung eines Algorithmus kombiniert, um eine Diagnose für Ischämie oder Herzinfarkt zu erhalten, wobei der Algorithmus die Diagnose von Ischämie entweder mit einem frühen Infarkt von weniger als 4–6 Stunden oder stabiler Angina umfasst, wenn das Ergebnis für modifiziertes Albumin positiv und das Ergebnis für Nekrosemarker negativ ist, und die Diagnose von Herzinfarkt umfasst, wenn das Ergebnis für Ischämie-modifiziertes Albumin positiv oder negativ und mindestens eines der Ergebnisse für Nekrosemarker positiv ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Nekrosetest aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Tests für Troponin, CK-MB und Myoglobin besteht.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Herzinfarkt in Schritt (b) einen Infarkt von mindestens 6 Stunden umfasst, wenn das Ergebnis für modifiziertes Albumin negativ und der Test für Nekrosemarker positiv ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem man in Schritt (b) weiterhin eine negative Diagnose für Ischämie oder akuten Herzinfarkt stellt, wenn das Ergebnis für modifiziertes Albumin und alle Ergebnisse für Nekrosemarker negativ sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der Test ein Albumin-Kobaltbindungstest (ACB-Test) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Test ein Immuntest für Ischämie modifiziertes Albumin ist.