Bedside-Monitoring der Blutgerinnung

Die häufig im Zentrallabor erfassten Parameter der konventionellen Routinegerinnungsanalysen (Thrombozytenzahl, INR, aPTT und Fibrinogenkonzentration) sind nicht geeignet, um das komplexe Spektrum der Hämostase und dessen oft multifaktoriell bedingten Störungen abzubilden.

Nach oftmals zeitaufwendigem Transport der Blutproben wird deren Analyse verzögert durchgeführt. Die Messungen erfolgen standardisiert bei 37 °C, deshalb können hypothermieinduzierte Gerinnungsstörungen nicht detektiert werden. Durch Zentrifugation werden die korpuskulären Elemente des Bluts (Erythrozyten, Leukozyten etc.) eliminiert und somit wird deren Funktion im Hämostaseprozess bei der Analyse nicht berücksichtigt. Die rein quantitative Messung der Thrombozytenzahl erfasst die Kapazität der primären Hämostase nur unzureichend. Das Ergebnis der Bestimmung der Fibrinogenkonzentration im Plasma ist sowohl von der Messmethode als auch der Verwendung kolloidaler Infusionslösungen abhängig [4]. Ferner sind die Parameter der konventionellen Gerinnungsanalyse nicht in der Lage, die Festigkeit und zeitliche Stabilität des Gerinnsels zu beschreiben. Eine spezifische und sensitive Diagnose der (Hyper)fibrinolyse ist mit den konventionellen Gerinnungsanalysen nicht möglich [5].

Ein umfassenderes Abbild der physiologischen Funktionen und der Abschnitte des Gerinnungsprozesses liefern die POC-Methoden. Diese POC-Systeme sind in ihren analytischen Technologien sehr heterogen. Gemeinsam ist ihnen, dass durch den Wegfall eines zeitaufwändigen Probentransports und die Vereinfachung der Präanalytik binnen weniger Minuten Parameter zur Diagnostik und zum Therapiemonitoring einer Koagulopathie zur Verfügung stehen. Zur Analyse werden meist geringe Mengen von Vollblut verwendet. Verglichen mit der konventionellen Analytik kann der Gerinnungsprozess in einem physiologischeren Umfeld abgebildet werden, weil die Zentrifugation entfällt [6]. Die Kapazität der primären Hämostase, die Gerinnselbildung, die Gerinnselfestigkeit sowie die Stabilität des Gerinnsels als Surrogatparameter für eine klinische Blutungsneigung lassen sich mit der Kombination verschiedener POC-Methoden quantifizieren.

Einige Ursachen für Gerinnungsstörungen bleiben dennoch der POC-Diagnostik verborgen:

Im Gegensatz zu den konventionellen Analysen im Gerinnungslabor ist die Durchführung der POC-Methoden zur Gerinnungsdiagnostik im Regelfall durch Personal ohne umfassende Ausbildung und medizinisch-technische Erfahrung in Labortätigkeiten möglich. Bei den meisten Methoden müssen die Reagenzien nicht manuell vorbereitet werden und die Bedienung der Geräte ist einfach.

Die Nachteile der POC-Diagnostik gegenüber den konventionellen Laboranalysen bestehen in einem noch nicht ausreichend implementierten Qualitätsmanagement. Auch die POC-Diagnostik beansprucht neben der notwendigen Zeit für die tatsächliche Messung, Zeit und Personal für regelmäßige Qualitätskontrollen, Dokumentation sowie Leistungserfassung für Abrechnungszwecke. Die Qualitätskontrollen der Methoden werden dadurch erschwert, dass das Vollblut als Probenmaterial nur über eine sehr kurze Zeitspanne stabil ist. Verfügbare Kontrollmaterialen bestehen deshalb meist aus lyophilisiertem Plasma [7]. Die Ergebnisse der gleichen POC-Messungen in verschiedenen Einrichtungen, sogar an verschiedenen baugleichen Geräten sind daher nur bedingt miteinander vergleichbar. Die mangelnde Reproduzierbarkeit der Ergebnisse erschwert die Berechnung von Sensitivität und Spezifität einzelner Verfahren.

Die „Richtlinien der Bundesärztekammer zur Qualitätssicherung quantitativer laboratoriumsmedizinischer Untersuchungen“ (Rili-BAeK-Labor; [8]) legen verbindliche Anforderungen für die Qualitätskontrolle fest. Regelmäßige interne Kontrollen, in der Regel mit Kontrollmaterialien des Herstellers, müssen durchgeführt werden. Die Teilnahme an Ringversuchen wird empfohlen. Bei POC-Methoden, zu denen analoge Verfahren im Labor verfügbar sind (TPZ, aPTT), kann die externe Kontrolle durch vergleichende Untersuchungen zwischen dem POC-System und Labor erfolgen.

Ökonomisch scheint die Etablierung eines bettseitigen Gerinnungsmanagements vorteilhaft, da hierdurch die Kosten für die hämostatische Therapie reduziert werden können [9‐11].

In der Messzelle des PFA-100 (Siemens Healthcare Diagnostics GmbH, Eschborn; [12, 13]) wird Zitratblut aus einem Reservoir unter hohen Scherkräften mittels eines konstanten Unterdrucks durch eine Kapillare und eine Öffnung in einer Kollagenmembran gesogen (Abb. 2). Die Kollagenbeschichtung der Membran dient als Matrix für die Thrombozytenadhäsion und -aktivierung. Zur weiteren Differenzierung der Thrombozytenfunktion ist die Membran zusätzlich mit den Thrombozytenaktivatoren ADP oder Adrenalin beschichtet. Die vorbeiströmenden Thrombozyten werden aktiviert und es kommt zur Aggregation mit den bereits adhärenten Blutplättchen bis der Blutfluss sistiert. Als Messwert wird die Zeit zwischen Beginn der Messung und dem kompletten Verschluss der Membranöffnung als Verschlusszeit („closure time“ [CT] in der COL-EPI- oder COL-ADP-Messkassette) in Sekunden ausgegeben.

Das PFA-100-System stellt einen Globaltest der Thrombozytenfunktion dar, der neben der Thrombozytenaktivierung auch die Funktionalität des von-Willebrand-Faktors sensitiv erfasst. Somit eignet sich zur Diagnostik der milden Formen des von-Willebrand-Jürgens-Syndroms sowie zum Therapiemonitoring mit Desmopressin [14]. Die Kollagen-Epinephrin-Messkassette kann zum sensitiven Nachweis einer ASS-Wirkung verwendet werden. Zur Kontrolle der thrombozytenaggregationshemmenden Wirkung von Clopidogrel und anderer ADP-Antagonisten ist die Methode noch nicht evaluiert [15]. Bei Thrombozytopenie (<100.000/μl) und einem erniedrigten Hämatokrit (<30 %) ist die Aussage des PFA-100 eingeschränkt [16, 17]. Vor der Analyse wird eine Lagerungszeit der Proben von 30 Minuten empfohlen. Diese Eigenschaften limitieren den Einsatz des PFA-100 als POC-Methode zur Diagnostik akuter Koagulopathien.

Die Methodik des Multiplate (Roche AG, Mannheim, Deutschland; [18]) basiert auf der klassischen Impedanzaggregometrie [19]. Ex-vivo-stimulierte Thrombozyten aus der Vollblutprobe heften an die Oberfläche der Sensordrähten in der Messzelle an und erhöhen damit, abhängig vom Ausmaß der Aggregation, den elektrischen Impedanz zwischen den Drähten. Vor der Messung wird vorgewärmte Kochsalzlösung mit dem antikoagulierten Blut in der Einmalmesszelle vermischt (Abb. 3). Die Thrombozytenaggregation kann danach mit Thrombinrezeptor aktivierendem Peptid (TRAP-6, TRAPtest), Arachidonsäure (ASPItest), Kollagen (COLtest), ADP (ADPtest) oder Ristocetin (RISTOtest) induziert werden. Das Multiplate-Gerät verfügt über fünf Messzellen für parallele Messungen und jede Messzelle verfügt über zwei unabhängige Sensordrahtpaare zur Doppelmessung als Qualitätskontrolle. Wenn sich Thrombozyten an die Oberfläche der Drähte anheften, wird die Widerstandserhöhung zwischen den Sensordrähten kontinuierlich aufgezeichnet und graphisch gegen die Zeit aufgetragen. Die Aggregation wird als „Area under the Curve“ (AUC) in frei gewählten Einheiten (U) quantifiziert (Abb. 4).

Die multiple Elektrodenaggregometrie mit dem Multiplate eignet sich zur Erfassung der Effekte von NSAID, ADP-Rezeptorantagonisten und GP-IIb/IIIa-Rezeptorantagonisten [20‐22].

Patienten nach Stentimplantation, die nach dem Multiplate-Schwellenwert als Clopidogrel-low-Responder charakterisiert waren, zeigten ein 10-fach erhöhtes Risiko für eine definitive subakute Stentthrombose [23].

Die Erfassung perioperativ erworbener Thrombozytopathien und die Steuerung der Transfusion von Thrombozytenkonzentraten mit dem Multiplate sind Einsatzgebiete mit hohem wissenschaftlichem Interesse [24‐26]. Limitierender Faktor für den POC-Einsatz des Multiplate ist die Abhängigkeit der Messergebnisse von der Thrombozytenzahl [27].

Verify Now (Accumetrics, San Diego, USA) ist eine Weiterentwicklung des Rapid Platelet Function Analyzer (RPFA) und basiert auf einer optischen Aggregationsmessung im Vollblut [28]. Hierbei werden die Thrombozyten mit unterschiedlichen Agonisten (Arachidonsäure, ADP oder Thrombinrezeptor aktivierendes Peptid) ex vivo aktiviert. Durch konsekutive Expression der thrombozytären Glykoprotein-IIb/IIIa-Rezeptoren kommt es zu Thrombozytenaggregation und Agglutination der aktivierten Thrombozyten mit fibrinogenbeschichteten Latexpartikeln in der Einwegmesskassette (Abb. 5). Basierend auf dem Prinzip der Lichttransmissionsaggregometrie kann die Veränderung der Turbidität der Blutprobe und somit das Ausmaß der Thrombozytenaggregation bestimmt werden. Die Aggregation wird als Prozentwert angegeben. Die Methode wurde speziell für den Point-of-Care-Einsatz entwickelt und nimmt die Probe in Form eines Vakuumröhrchens direkt in der Messkassette auf, aus welcher das Blut entnommen und die Messung vollautomatisch durchgeführt wird. Elektronische Kontrollen und Flüssigkontrollen dienen der Qualitätssicherung.

Das VerifyNow eignet sich für die Quantifizierung der Wirkung von GP-IIb/IIIa-Rezeptorantagonisten (Abciximab, Tirofiban oder Eptifibatide), von Zyclooxygenase-I-Inhibitoren und ADP-Rezeptorantagonisten [28‐31]. Bei Patienten, die trotz der Behandlung mit ASS oder Clopidogrel eine erhöhte Thrombozytenaktivität am VerifyNow aufzeigten, konnte ein erhöhtes Risiko für kardiovaskuläre Ereignisse nachgewiesen werden [32, 33]. Die Inzidenz thrombotischer Ereignisse nach Stentimplatation konnte durch eine individualisierte Clopidogreltherapie, gesteuert nach dem Schwellenwert von VerifyNow, jedoch nicht verringert werden [34].

Analog zum PFA-100 sind die Testergebnisse bei erniedrigter Hämatokrit und Thrombozytenzahl auch beim VerifyNow nicht sicher interpretierbar. Für den ASS-Test wird vor der Analyse eine Inkubationszeit von 30 min empfohlen, beim P2Y12-Test sind es 10 min und der GP-IIb/IIIa-Test soll ohne Inkubationszeit analysiert werden.

Das diagnostische Spektrum des ROTEM (Abschn. 4.2) kann optional durch eine seit dem Jahr 2014 erhältliche Erweiterung (Abb. 6) um aggregometrische Analytik zur Erfassung der Thrombozytenfunktion erweitert werden. Analog zur weiter oben beschriebenen Methodik des Multiplate (Abschn. 2.2) basiert auch das Messverfahren des ROTEM platelet auf der Analyse der nach Anheftung von aktivierten Thrombozyten an Sensordrähten erfassten Impedanzänderung. Diese wird in einer Testzelle (Abb. 7) nach Stimulation mittels verschiedener Agonisten (Arachidonsäure im ara-tem Test; ADP im adp-tem Test; thrombintezeptoraktivierendes Peptid im trap-tem Test) über einen sechsminütigen Zeitraum erfasst. Von der Reaktionskurve werden drei Ergebnisparameter abgeleitet: Neben der MS (Maximum Slope, Steigung der Aggregationskurve, [Ohm/min]) und der A6 (Amplitude nach einer Messdauer von sechs Minuten, [Ohm]) wird die Fläche unter der Aggregationskurve (AUC, [Ohm × min]) erfasst. Zum Zeitpunkt der Herstellung (2015) dieses Kapitels lagen noch keine Referenzwerte für die einzelnen Tests vor.

Für die TEG-Analyse (Haemonetics, Braintree, USA) wird Vollblut oder Zitratblut nativ oder mit Zusatz von Aktivatoren in eine Küvette eingebracht. Diese dreht sich um die Längsachse alternierend um 4,75°. Ein zylindrischer Stempel wird an einem dünnen Torsionsdraht aufgehängt und taucht in die Küvette mit der Blutprobe ein. Wenn in der Küvette die Blutgerinnung einsetzt, bilden sich zwischen der Wand der Küvette und dem Stempel Fibrinfäden. Die Bewegung der Küvette wird entsprechend der Festigkeit der Fibrinfäden auf den Stempel übertragen und über eine Zeitachse als thrombelastographische Kurve zweischenklig aufgezeichnet (Abb. 9). Die unterschiedlichen Abschnitte der Blutgerinnung können differenziert werden:

Das Gerät ist anfällig für Erschütterungen und erfordert eine horizontale feste Montage, was den Einsatz als bettseitige Methode einschränkt. Zwei unabhängige Messkanäle ermöglichen parallele Messungen.

Beim ROTEM (TEM International GmbH, München) wird im Gegensatz zu TEG die Küvette fixiert und der Stempel alternierend bewegt. Dabei wird der Stempel durch ein Kugellager mechanisch stabilisiert. Dadurch wird die Erschütterungsempfindlichkeit minimiert und das ROTEM-Gerät kann z. B. auf einem Wagen transportiert werden. Die Beweglichkeit des Stempels ist umgekehrt proportional zur Gerinnselfestigkeit. Wie beim TEG, werden auch im ROTEM die Ergebnisse als thrombelastometrische Kurve mit folgenden Parametern dargestellt (Abb. 10):

Das System verfügt über eine elektronische Pipette und vier unabhängige Messkanäle für parallele Messungen mit unterschiedlichen Testansätzen:

Die Ergebnisse der ROTEM-Tests korrelieren gut mit den korrespondierenden Parametern im TEG. Die wichtigste Limitation des ROTEM ist die fehlende Diagnostik der primären Hämostase.