Die Anästhesiologie
Autoren
Peter B. Luppa und Werner Steimer

Klinisch-chemische Diagnostik in der Anästhesiologie

Die Labormedizin hat die Aufgabe, durch Messung physikalischer, hämatologischer, molekularbiologischer und (bio)chemischer Eigenschaften von menschlichem Untersuchungsmaterial gezielt gestellte ärztliche Fragen im Hinblick auf Diagnostik, Therapieverlauf, Prävention und Prognose von Krankheiten zu beantworten. Relevante Kenngrößen werden in dem Kapitel ebenso wie die Qualitätssicherung im medizinischen Labor vorgestellt.

Allgemeine Definitionen

Die Labormedizin hat die Aufgabe, durch Messung physikalischer, hämatologischer, molekularbiologischer und (bio)chemischer Eigenschaften von menschlichem Untersuchungsmaterial gezielt gestellte ärztliche Fragen im Hinblick auf Diagnostik, Therapieverlauf, Prävention und Prognose von Krankheiten zu beantworten [1, 2].
Der besondere fachliche Bezug der Anästhesiologie zur Labormedizin besteht darin, aus relativ wenigen, aber relevanten Kenngrößen [3] die Vitalfunktionen des Patienten aus pathobiochemischer Sicht zu beurteilen. Analytische Präzision und Richtigkeit, die permanente Verfügbarkeit und rasche Analyse sowie die fachliche Kompetenz des Labormediziners sind Voraussetzung für den effizienten Einsatz der Analytik. Der Anästhesist jedoch muss über Präanalytik, Einfluss- und Störgrößen sowie die Grenzen der analytischen Methodik informiert sein. Nur er kennt die anamnestischen und klinischen Basisdaten des Patienten und interpretiert die labormedizinischen Befunde.
Die immer häufiger in Operationsvorbereitungsräumen sowie Stationen und Ambulatorien vorgehaltenen patientennahen Analysensysteme (Point-of-care-Testing) machen es erforderlich, dass der behandelnde Arzt, der solche Analysen selber durchführt oder an eine weisungsgebundene Pflegekraft delegiert, über fundierte Grundkenntnisse in Methodik und vorgeschriebener Qualitätssicherung verfügt.

Der klinisch-chemische Befund und die Interpretation von Laborergebnissen

Die wertvollsten Beiträge zur Diagnosefindung leisten ohne Zweifel Anamnese und körperliche Untersuchung. Es folgen Histologie, Zytologie, Röntgen, Endoskopie sowie technisch-funktionelle Untersuchungen (z. B. EKG). Dagegen sind nur etwa 60 % der Untersuchungen in klinischer Chemie und Hämatologie, 50 % der bakteriologischen Befunde und 10 % der serologischen Tests bedeutsam für die Diagnostik.

Referenzbereiche

Kap. „Referenzwerte der wichtigsten Laborparameter“.
Die Entscheidung, ob es sich beim Resultat einer Laboruntersuchung um ein auffälliges Ergebnis handelt, geschieht i. Allg. durch Vergleich mit einem Referenzbereich, der aus einer Population klinisch Gesunder ermittelt wird [4].
Bei normal verteilten Messergebnissen wird das arithmetische Mittel ±2 Standardabweichungen als Referenzbereich angegeben (bei anderen Verteilungen werden analoge Strategien verwendet).
Cave
Dies bedeutet aber, dass auch bei klinisch Gesunden statistisch jedes 20. Ergebnis außerhalb des Referenzbereichs liegt. Je höher die Anzahl der Untersuchungen, desto höher die Wahrscheinlichkeit, dass mindestens ein Ergebnis auffällig sein wird (z. B. bei 20 Untersuchungen 64 %).
Daraus kann also nicht zwangsläufig auf eine mit dem untersuchten Parameter assoziierte Krankheit geschlossen werden.

Sensitivität, Spezifität und Vorhersagewerte

Ein klinisch-chemischer Test liefert entweder ein binäres Resultat oder als Ergebnis eine kontinuierliche Variable, die durch Anwendung eines Grenzwerts in ein binäres Resultat überführt werden kann (z. B. erhöht = Test positiv, nicht erhöht = Test negativ). Untersucht werden mit diesem Test Patienten, die entweder krank oder nicht krank sein können (Tab. 1).
Tab. 1
4-Felder-Tafel
Testausgang
Krank
Nicht krank
Test positiv
Richtig-positiv (rp)
Falsch-positiv (fp)
Test negativ
Falsch-negativ (fn)
Richtig-negativ (rn)
Sensitivität und Spezifität
  • Sensitivität entspricht dem Anteil der Kranken mit positivem Testergebnis (rp) an allen Kranken
$$ Sensitivit\ddot{a} t=\frac{Nrp}{Nrp+ Nfn} $$
  • die Spezifität dem Anteil der Nichtkranken mit negativem Test (rn) an allen Nichtkranken
$$ Spezifit\ddot{\mathrm{a}}t=\frac{Nrn}{Nrn+ Nfp} $$
Abkürzungen: Tab. 1
In der Praxis lautet die Frage i. Allg. nicht, wie groß die Wahrscheinlichkeit ist, dass ein Test bei einem Kranken positiv bzw. einem Gesunden negativ ausfällt. Es wird umgekehrt gefragt, wie hoch die Wahrscheinlichkeit von Krankheit bei einem positiven Testausgang ist oder wie hoch die Wahrscheinlichkeit von Nichtkrankheit ist, wenn der Test negativ ausfällt. Dies wird durch die prädiktiven Werte des positiven und negativen Resultats ausgedrückt.
Der positive prädiktive Wert leitet sich aus der 4-Felder-Tafel als der Anteil der Kranken unter allen mit positivem Testergebnis ab.
Während nun, wie sich aus den Berechnungsformeln ergibt, Sensitivität und Spezifität unabhängig vom Anteil der Kranken am gesamten Kollektiv (Prävalenz) sind, ist dies bei den prädiktiven Werten anders. Diese sind bei gegebener Sensitivität und Spezifität eines Tests stark von der Prävalenz in der untersuchten Population abhängig.
Tab. 2 zeigt, dass der positive Vorhersagewert, also die Wahrscheinlichkeit für die Zielerkrankung bei positivem Testergebnis, selbst bei einem relativ guten Test mit 95 %iger Sensitivität und Spezifität sehr niedrig bleibt, wenn die Prävalenz in der untersuchten Population niedrig ist.
Tab. 2
Abhängigkeit des positiv prädiktiven Werts von der Krankheitsprävalenz
Prävalenz [%]
n
Krank
Gesund
Richtig-positiv
Falsch-positiv
Positiv prädiktiver Wert [%]
0,1
100.000
100
99.900
95
4995
1,9
1
100.000
1000
99.000
950
4950
16,1
10
100.000
10.000
90.000
9500
4500
67,9
Sensitivität und Spezifität jeweils 95 %
So ist bei einer Prävalenz der Krankheit von 0,1 % nur einer von 52 Patienten mit positivem Testergebnis tatsächlich erkrankt.
Dieser Test eignet sich bei niedriger Prävalenz also nicht zum Screening (Abschn. 5).

Bedeutung der Präanalytik

Die präanalytische Phase beinhaltet die Vorbereitung des Patienten für die Probenentnahme selbst, den Transport zum Labor und schließlich die Abtrennung und ggf. Lagerung des Probenmaterials.
Bei vielen Kenngrößen sind die in der analytischen Qualitätskontrolle nicht erkennbaren Fehler der präanalytischen Phase weit größer als die unvermeidlichen Unschärfen der Analytik.
Die Konzentrationen vieler Komponenten im Blut werden unmittelbar von 3 Faktoren beeinflusst: Der Körperlage des Patienten bei der Entnahme, der Art der Venenstauung und der Punktionstechnik selbst.
Der Übergang aus der senkrechten in die horizontale Körperlage führt durch molekulare Siebwirkung innerhalb von 30 min zu einer Verdünnung des Serums um etwa 10 %, bei Patienten mit Ödemneigung um bis zu 30 %. Betroffen hiervon sind alle zellulären Elemente des Bluts, alle hochmolekularen Komponenten und alle niedermolekularen Komponenten, die an hochmolekulare assoziiert sind (z. B. Kalzium, Bilirubin, Cholesterin, Triglyzeride, Phosphat, Kortisol, Schilddrüsenhormone etc.).
Der eingeschränkte venöse Abfluss nach Anlegen einer Staubinde führt intrakapillär zu einem erhöhten hydrostatischen Druck und dem Abfluss von Plasmawasser, was eine Konzentrierung der o. g. Parameter zur Folge hat.
Bei Dauerkathetern wird häufig aus der Infusionskanüle oder dem Katheter abgenommen. Durch Verdünnung mit Infusionslösung oder auch Kontamination mit infundierten Arzneimitteln sowie reversible Bindung an das Kathetermaterial werden dann oft unsinnige Resultate erzielt. Im stationären Bereich ist dies der häufigste Fehler bei der Probenentnahme.
Nach der Blutabnahme muss das Untersuchungsmaterial schnell ins Labor transportiert werden.
Bei ungerinnbar gemachtem Blut erhalten die Blutzellen ihren Metabolismus aufrecht und das Probenmaterial verändert sich vom Moment der Blutentnahme an stetig. Vollblut zur Gewinnung von Serum sollte nach abgeschlossener Gerinnung (ca. 30 min) zentrifugiert und das Serum innerhalb von 2–3 h vom Blutkuchen getrennt werden, da später Kalium aus den Blutzellen austritt.
Für viele Parameter sind spezielle Abnahmebedingungen zu beachten (z. B. zirkadiane Rhythmik bei Kortisol und Plasminogen-Aktivator-Inhibitor). Generell sollten klinisch-chemische Untersuchungen am nüchternen Patienten erfolgen, bei einigen Untersuchungen sind spezielle Diätvorschriften einzuhalten.

Möglichkeiten und Grenzen der Analytik

Präzision laboranalytischer Verfahren

Als Beschreibung für die analytische Präzision einer Methode dient der Variationskoeffizient (VK):
$$ VK\ \left(\%\right)=\frac{Standardabweichung}{Mittelwert}\times 100 $$
Mit automatisierten Methoden sind zumeist niedrigere VK zu erzielen als mit Handmethoden.
So ist es möglich, in der täglichen Routine für die Bestimmung von z. B. Cholesterin Interassay-VK von 2 % zu erreichen. Dies bedeutet, dass ein richtiger Cholesterinwert von 200 mg/dl in 95 % der Fälle ein analytisches Messergebnis zwischen 192 und 208 ergeben wird. Dies zu wissen ist wichtig bei der Beurteilung, ob z. B. eine eingeleitete cholesterinsenkende Therapie erfolgreich war, oder ob eine Veränderung des Cholesterinspiegels ggf. auch nur durch einen zufälligen analytischen Fehler bedingt sein kann.
Anders stellt sich die Situation bei sehr niedrig konzentrierten Analyten dar, die nur mit immunologischen Analysetechniken nachgewiesen werden können. Hier ist mit Variationskoeffizienten von ≥10 % zu rechnen.

Einflussgrößen und Störfaktoren

Einflussgrößen sind Faktoren, die zu In-vivo-Veränderungen einer Kenngröße führen. Störfaktoren führen zu In-vitro-Veränderungen.
Einflussgrößen verändern die Kenngröße unabhängig von der Methode, während sich Störfaktoren sowohl unabhängig als auch abhängig von dem angewandten Messverfahren manifestieren. Die wichtigsten Einflussgrößen und Störgrößen sind in Tab. 3, 4 und 5 aufgeführt [5].
Tab. 3
Unveränderliche, unbeeinflussbare Einflussgrößen
Einflussgröße
Beispiel
Alter
Hormone, Lipide, alkalische Phosphatase, Immunglobuline
Geschlecht
Sexualhormone, Eisen, Hämoglobin, Leukozyten im Harn
Erbfaktoren
Enzymvarianten (Cholinesterase, alkalische Phosphatase)
Heterozygote Träger von Erbkrankheiten(Kreatinkinase bei Muskeldystrophie)
Tab. 4
Veränderliche, beeinflussbare Einflussgrößen
Einflussgröße
Beispiele
Körpergewicht
Alaninaminotransferase (ALAT, GPT) bei Männern
Muskelmasse
Kreatininausscheidung im Urin, Kreatininkonzentration im Serum, Kreatinkinase
Ernährung
Harnstoff, Harnsäure, Lipide, Glukose
Fasten
Cholinesterase, Komplement C3,Transferrin, Bilirubin
Alkohol
γ-Glutamyltransferase (γ-GT), Harnsäure, CDT, HDL-Cholesterin
KörperlicheAktivität
Hämokonzentration, Leukozyten, Kreatinkinase (CK), Lactatdehydrogenase (LDH), Gerinnungsfaktoren, Glukosetoleranztest, Kortisol
Körperlage
Proteine und proteingebundene Bestandteile, korpuskuläre Blutbestandteile
Medikamente
Therapeutischer Effekt (z. B. Allopurinol vermindert Serumharnsäurekonzentration)
Nebenwirkung (z. B. Serumkonzentrationserhöhung der Harnsäure durch Zytostatika, des Coeruloplasmins durch Ovulationshemmer)
Biorhythmen
Tagesrhythmen von Eisen, Kalium, Kortisol, eosinophilen Leukozyten
Klima, Höhe
Gerinnungsfaktoren, Erythrozyten,Hämatokrit
Tab. 5
Störgrößen bei der Probennahme
Mechanismus
Betroffene Messgrößen
Hämo- (Thrombo)zytolyse mit Austritt intrazellulärer Bestandteile
LDH, Kalium, saure Phosphatase, Phosphor, Elektrophorese
Exogene Kontamination aus Probengefäßen
Eisen, Phosphor (Spülmittel), Amylase (Speichel), Hämolyse durch Detergenzien
Kontamination aus Zusätzen
Kalium, Natrium (aus EDTA), Ammonium (aus Heparin), Aluminium (aus Kaolin)
Kontamination aus Infusionslösungen und Infusionsbestecken
Protein (Dextran), Glukose, Elektrolyte, Arzneimittelspiegel
Ein Teil der Störgrößen wie Hämolyse, Hyperbilirubinämie oder Lipämie sind bei Verwendung von Serum oder Plasma makroskopisch erkennbar. Schwieriger sind Störgrößen zu erkennen, die zu keiner makroskopischen Veränderung der Probe führen (z. B. Kälteagglutinine, Pseudothrombozytopenie, Autoantikörper bei Insulin oder Thyreoglobulin, heterophile Antikörper, Autoantikörper gegen Enzyme, Makroenzyme). Eine weitere wichtige Gruppe von Störgrößen stellen Arzneimittelinterferenzen dar. Zu nennen sind hier v. a. Analgetika, Antirheumatika, Antiarrhythmika, Antibiotika, Antiepileptika, Antihypertensiva, Sexualhormone sowie Zytostatika.

Qualitätssicherung im medizinischen Labor

Qualitätssicherung labordiagnostischer Verfahren

Qualitätssicherung ist die Voraussetzung für aussagefähige Laborergebnisse und eine sachgerechte klinische Interpretation [13].
Sie umfasst folgende 4 Teilschritte, die erst in ihrer Gesamtheit zur Erstellung eines interpretationsfähigen Laborbefundes führen:
  • Präanalytik,
  • Analytik,
  • technische Kontrolle,
  • medizinische Plausibilitätskontrolle (bestehend aus Konstellations- und Verlaufskontrolle).
Um flächendeckend eine einheitliche Handhabung qualitätssichernder Maßnahmen in klinischen Routinelaboratorien zu gewährleisten, wurden in Deutschland die Anforderungen an die Messsicherheit labormedizinischer Untersuchungsmethoden durch das Eichgesetz und die Eichordnung festgeschrieben.
§ 4 der Eichordnung verpflichtet die medizinischen Labors, ihre Messergebnisse regelmäßig durch Qualitätskontrollmaßnahmen gemäß der Richtlinie der Bundesärztekammer (Rili-BÄK) zu überprüfen [6].

Richtlinien der Bundesärztekammer(Rili-BÄK)

Geltungsbereich der Rili-BÄK

Die Richtlinien der Bundesärztekammer (Rili-BÄK) regeln die Qualitätssicherung laboratoriumsmedizinischer Untersuchungen in der Heilkunde.
Weiterentwickelt wurde in der letzten Fassung von 2014 ist die Anforderung an die laboratoriumsmedizinische Untersuchungen erbringenden Laboratorien, ein Qualitätsmanagementsystem aufzubauen. Durch engmaschige Prozesskontrollen wird der gesamte Ablauf der laboratoriumsmedizinischen Arbeiten – von der Analyse bis zur wertenden Befundberichterzeugung überwacht.
Das neue Regelwerk reflektiert diese neue Konzeption durch die Einteilung in einen allgemeinen Teil A, der das Pflichtenheft des Qualitätsmanagementsystems beschreibt, und den speziellen Teil B, der die Regeln für alle in einem Laboratorium angebotenen Analysenarten festlegt.
Wichtig für den Teil B1 der Rili-BÄK-Neuauflage ist, dass die getrennte Bewertung eines Kontrollprobenmessergebnisses (KPM) nach Richtigkeit und Unpräzision entfallen ist und nach dem Konzept des „quadratischen Mittelwerts der Messabweichung“ nach Macdonald [7] ersetzt wurde. Weiterhin ist die Einführung klarer Vorgehensweisen für die Qualitätskontrolle von nicht in Tab. 1 aufgeführten Kenngrößen zu erwähnen.
Die Qualitätssicherung nach den Richtlinien der Bundesärztekammer (Rili-BÄK) umfasst nicht nur die Messgeräte, sondern auch die Analysenmethoden, Reagenzien, Standards und deren Handhabung. Die Richtlinien schreiben für die im Labor verfügbaren Kenngrößen sowohl laborinterne als auch externe, qualitätssichernde Maßnahmen vor.
Interne Qualitätssicherung
Die laborinterne statistische Qualitätskontrolle erfolgt mit einem offenen Kontrollprobensystem, d. h. mit bekannten Zielwerten.
Kontrollmessungen sind bei Beginn einer Messserie, mindestens zweimal innerhalb von 24 Stunden und bei allen Eingriffen ins Messsystem durchzuführen. Die Kontrollprobenmessergebnisse mindestens zweier Kontrollen in unterschiedlichen und ärztlich relevanten Konzentrationsbereichen sind durchzuführen und zu dokumentieren.
Die Bewertung der Ergebnisse der KPM erfolgt anhand der Fehlergrenzen in Tabelle B1 der Rili-BÄK, ansonsten anhand laboratoriumsinterner Fehlergrenzen oder anhand der Bereiche der Hersteller der Kontrollproben. Werden die Grenzen überschritten, muss die Ursache gesucht und wenn möglich beseitigt werden. Der Verantwortliche entscheidet dann nach medizinischen Gesichtspunkten, ob das Verfahren freigegeben werden kann.
Aus den Ergebnissen aller Kontrollprobeneinzelmessungen, die zur Freigabe der Patientenergebnisse geführt haben, ist nach Beendigung eines Kontrollzyklus (ein Kalendermonat oder 15 Einzelmessungen in längstens 3 Monaten) der relative quadratische Mittelwert der Messabweichung zu errechnen und mit den in Tabelle B1 gemachten Vorgaben, bzw. den selbst ermittelten laboratoriumsinternen Fehlergrenzen für Messgrößen, die nicht in Tabelle B1 aufgeführt sind, zu vergleichen.
Der quadratische Mittelwert der Messabweichung ist ein Maß für die Streuung der Messwerte um den Zielwert der Kontrollprobe. Er berechnet sich aus:
$$ \varDelta =\sqrt{\frac{1}{n}\sum_{i=1}^n{\left({x}_i-{x}_0\right)}^2} $$
quadratischer Mittelwert der Messabweichung
x0
wahrer Wert der Messgröße (hier: Zielwert der Kontrollprobe)
xi
Wert der Einzelmessung
n
Anzahl der zur Berechnung herangezogenen Einzelergebnisse
Liegt der errechnete quadratische Mittelwert der Messabweichung außerhalb der in Tabelle B1 aufgeführten zulässigen Grenzen, ist das Untersuchungsverfahren für weitere Messungen von Patientenproben zu sperren. Bei nicht in der Tabelle B1 aufgeführten Kenngrößen werden nach den Vorgaben der Rili-BÄK selbst ermittelte laboratoriumsinterne Fehlergrenzen, die innerhalb der maximal zulässigen vom Hersteller angegebenen Fehlergrenzen liegen müssen, in analoger Weise herangezogen. Messungen sind erst wieder zulässig, wenn die Funktionsfähigkeit des Verfahrens durch geeignete Maßnahmen festgestellt wurde. Der gesamte Vorgang ist zu dokumentieren. Wiederholt sich das Verfehlen der zulässigen Grenzen aus Gründen, die nicht durch den Anwender zu vertreten sind, muss die zuständige Bundesbehörde informiert werden.
Die bisher vorgeschriebene Ermittlung der zufälligen (Präzision, Standardabweichung bzw. Variationskoeffizient) und systematischen (Richtigkeit, Differenz zwischen Kontrollprobenmittelwert und Zielwert) Messabweichung ist nicht mehr zwingend, wird aber für die Ursachensuche weiter dringend empfohlen.
Die Zielwerte der Kontrollproben beziehen sich auf verfahrensabhängige Sollwerte oder, soweit verfügbar, auf den von der eingesetzten Routinemethode unabhängig ermittelten Referenzmethodenwert für die betreffende Messgröße.
Externe Qualitätssicherung
Aufgabe der externen Qualitätssicherung ist es, vergleichbare Ergebnisse auch bei Messungen in verschiedenen Labors zu gewährleisten. Deshalb schreiben die Rili-BÄK die regelmäßige Teilnahme an Vergleichsmessungen in Form von Ringversuchen vor (für die meisten Kenngröβen mindestens einmal pro Quartal). Bei diesen Ringversuchen werden jeweils zwei unterschiedliche Kontrollproben von einer durch die BÄK autorisierten Referenzinstitution gleichzeitig an alle teilnehmenden Labors verschickt.
Erhält ein Teilnehmer für eine Messgröße kein Zertifikat, weil eines seiner Messergebnisse die zulässige Abweichung überschritten hat, so ist er verpflichtet, die Ursachen zu klären und – soweit in seiner Verantwortung möglich – zu beseitigen.
„Point-of-care-Diagnostik“
Die Rili-BÄK [6] sieht für das „Point-of-care-Testing“ (POCT, siehe Abschn. 4.1) keine Sonderregelungen im Vergleich zu den Vorgaben für ein medizinisches Labor mehr vor. Als Ausnahme gelten nur noch die „Unit-use-Systeme“. Dies sind Reagenzien, die für Einzelbestimmungen portioniert und mit einer Untersuchung verbraucht sind. Dies trifft daher v. a. auf die Blutzuckerbestimmung mittels POCT-Geräten zu.
Teil A der Rili-BÄK enthält – grundlegende Anforderungen an die Qualitätssicherung, z. B. das Erstellen eines Qualitätshandbuchs, und gilt sowohl Teil B1 enthält die speziellen Anforderungen an die Qualitätssicherung quantitativer Laboruntersuchungen. Prinzipiell unterscheidet sich POCT auch bezüglich der Möglichkeit von prä- oder postanalytischen Fehlern nicht von der konventionellen Labordiagnostik, weshalb analog zur klassischen Laboratoriumsmedizin der gesamte diagnostische Prozess bei der Qualitätssicherung zu berücksichtigen ist.
Die Richtlinie sieht vor, dass mit POCT-Geräten mit „Unit-use-Reagenzien“ eine arbeitstägliche Kontrolle der Gerätefunktion nach Anweisung der Hersteller durchgeführt werden muss. Daneben muss in jeder Arbeitswoche eine Kontrollprobe gemessen, beurteilt und protokolliert werden. Es sind möglichst Kontrollproben in unterschiedlichen Konzentrationen einzusetzen. Eine vierteljährlich verpflichtende Teilnahme an Ringversuchen (externe Qualitätskontrolle), sofern sie nicht unter direkter Aufsicht des Leiters des Zentrallabors stehen, besteht nur im Krankenhausbereich und in anderen Einrichtungen mit Zentrallabor.
Im Gegensatz dazu werden z. B. die meisten Blutgasanalysatoren als komplexe Systeme angesehen und den neu definierten Regeln für die interne Qualitätskontrolle unterworfen. Das bedeutet, dass die Ermittlung und Bewertung des quadratischen Mittelwerts der Messwertabweichung benutzungstäglich mindestens zweimal innerhalb von 24 h und längstens nach 16 h eine Kontrollprobeneinzelmessung durchzuführen ist (§ 2.1.1). Dies ist eine einschneidende Intensivierung der Qualitätssicherung. Eine vierteljährlich verpflichtende Teilnahme an Ringversuchen mit den Parametern dieser komplexen Analysesysteme besteht ebenfalls im Krankenhausbereich und in anderen Einrichtungen mit Zentrallabor.
Eine enge (am besten rechnergestützte) Vernetzung mit dem Zentrallabor kann durch Dokumentation der benutzungstäglichen Ermittlung und Bewertung des quadratischen Mittelwerts der Messwertabweichung mithelfen, die zusätzliche Arbeitsbelastung für das Bedienpersonal zu begrenzen. Das Datenmanagementsystem auf einem POCT-Server dient als Steuerungsmodul für die Geräte, dem Daten- und Qualitätsmanagement und der Reagenzienverwaltung. Die Messwerte, die dezentral als POCT auflaufen, werden in den kumulativen Laborbefund integriert [9]. Die Vernetzung erlaubt darüber hinaus die vollständige Erfassung der durchgeführten POCT-Analysen, um sie den entsprechenden Kostenstellen zuordnen zu können.

Kenngrößen

Patientennahe Labordiagnostik (Point-of-care-Testing)

Zur schnellen, patientennahen Verfügbarkeit von Laboranalysen wurden in den letzten Jahren neue Analysensysteme entwickelt, die unter Verwendung von Vollblut Einzelanalysen ähnlich den Blutgasbestimmungen erlauben [9]. Dafür hat sich neben der Bezeichnung „Bedside-Testing“ inzwischen der Begriff „Point-of-care-Testing“ (POCT) durchgesetzt [10].
Das Spektrum von POCT umfasst Analysen aus vielen Bereichen der Laboratoriumsmedizin, von der einfachen Blutzuckerbestimmung bis zu komplexen Blutgas- oder viskoelastischen Gerinnungsanalysen. Aufgrund des Wegfalls von Probentransport und Probenvorbereitung sowie der raschen Verfügbarkeit des Testresultats in unmittelbarer Patientennähe lassen sich in manchen Fällen Entscheidungen über weitere diagnostische oder therapeutische Maßnahmen frühzeitiger treffen als mit konventioneller Labordiagnostik; hieraus können sich u. U. medizinische Vorteile ergeben.
Die in vielen Fällen zugrundeliegende Technologie wird als Biosensorik bezeichnet [8, 11]. Die Biosensorik beschreibt einen Prozess, bei dem spezifische Informationen über die biochemische Zusammensetzung einer Analysenprobe in Echtzeit erhalten werden (Abb. 1). Der Sensor ist als ein miniaturisiertes Analysensystem mit einer auf der Oberfläche immobilisierten, biologischen Substanz definiert [12]. Diese kann eine biospezifische Interaktion mit definierten Analyten eingehen.
Nachweismethoden sind v. a. enzymatische und elektrochemische Detektionen, aber auch optische Verfahren wie die zeitaufgelöste Fluoreszenzspektroskopie.
Charakteristika des POCT
  • Patientennahe, quantitative oder halbquantitative Bestimmungen
  • Einsatz von Vollblut, dadurch entfällt die Probenvorbereitung
  • Keine Pipettierschritte
  • Spezielle, einfach zu bedienende Messgeräte
  • Bedienung durch Pflegepersonal und Ärzte, die keine medizinisch-technische Vorqualifikation haben
Auf POCT-Systemen sind derzeit folgende Bestimmungen verfügbar: Blutgasparameter, Hämoglobin/Hämatokrit, CO-Hämoglobin, Glukose, HbA1c, Laktat, Elektrolyte (inkl. Mg), Kreatinin, Harnstoff, Gerinnungsdiagnostik, Cholesterin, Triglyzeride, C-reaktives Protein, Herzinfarktmarker, Drogenscreening.
Vor- und Nachteileteile der POCT-Technologie
  • Vorteile
    • Rasche Verfügbarkeit der Ergebnisse
    • Wegfall des Probentransports
    • Geringere präanalytische Probleme bei instabilen Analyten
  • Nachteile und Risiken
    • Kritiklose und dadurch kostentreibende Einführung von Tests ohne ausreichende Überprüfung
    • Häufige, systematische Unterschiede zu den Ergebnissen des Zentrallabors
    • Belastung von laborfremdem Personal (z. B. Pflegekräften und Ärzten)
    • Häufige Fehler durch mangelnde Übung und unzureichend durchgeführte Qualitätskontrollen
Wenn in einem Krankenhaus POCT-Systeme eingeführt werden, so sollte ein POCT-Koordinator benannt werden – aus fachlichen Gründen bietet sich hier der Laborleiter an –, dem ggf. weitere Beauftragte aus den POCT-betreibenden Kliniken zur Seite stehen. Eine POCT-Kommission, die der Koordinator leitet, hat die Entscheidungen über Instrumentierung und die einzelnen Kenngrößen zu treffen. Der Koordinator überwacht die Qualitätskontrolle und Ausbildung des Personals vor Ort. Eine Auswahl der aktuell angebotenen Systeme wird in Tab. 6 gegeben.
Tab. 6
Auswahl gängiger POCT-Analysensysteme
Gerätehersteller
POCT-Analysensystem
Abbott
i-STAT, Precision Xcced Pro
Instrumentation Laboratory (IL)
GEM Premier 4000, GEM PCL Plus
Keller Medical
Hemochron Jr. Signature Elite
Nova Biomedical
Stat Profile Prime, Critical Care Xpress, StatStrip
OPTIMedial
OPTI CCA-TS2 und OPTI R
Radiometer
ABL-90 Flex, ABL-800-Flex, AQT90 Flex
Roche Diagnostics
CoaguChek XS, Reflotron sprint, cobas h 232, cobas b 221 System (OMNI C), AccuChek Inform II, Multiplate
Siemens Health Care
Stratus CS Acute Care, Clinitek Status+, Rapidpoint 500, Rapidlab 1200, DCA Vantage

Blutgase

Kap. „Anästhesiologische Beurteilung des Patienten: Blutgasanalyse und Säure-Basen-Haushalt“.

Elektrolyte: Na+, K+, Ca2+ und Cl

Pathobiochemie

Im Extrazellulärraum ist Natrium das wichtigste Kation, Chlorid und Bikarbonat sind die wichtigsten Anionen. Intrazellulär dagegen ist Kalium das wichtigste Kation, Gegenanionen sind Phosphat und Proteine.
Anhand der Kenngrößen Natrium, Kalium, Kalzium und Chlorid kann, zusammen mit Magnesium und Phosphat, der Wasser- und Elektrolythaushalt beurteilt werden. Aufgrund der häufigen Probleme bei der Flüssigkeitsbilanzierung hat dies für Intensivpatienten besondere Bedeutung.
Zur ätiologischen und pathobiochemischen Einordnung von Störungen des Wasser- und Elektrolythaushaltes sind neben den in Tab. 7 aufgeführten Kenngrößen die Bestimmungen von Osmolalität, Hämatokrit sowie der Gesamteiweißkonzentration (onkotischer Druck) wichtig.
Tab. 7
Klinisch-chemische Kenngrößen zur Beurteilung des Wasser- und Elektrolythaushaltes bei Vorliegen von pathologischen klinischen Befunden
Pathologisches Korrelat
Laborkenngrößen
Intravasales Volumen
Serum, Vollblut: Na; Urin: Na; Vollblut: Hk
Pulsfrequenz
Serum, Vollblut: K; Vollblut: Hb, K
Diurese
Serum, Vollblut: Cl; Urin: Cl; Vollblut: pH
Cave
Vom Labor werden die Bestimmungen im Serum bzw. Urin durchgeführt, „Point-of-care-Testing-Systeme“ messen im Vollblut. Dadurch können Werte beeinflusst werden.

Analytik

Untersuchungsmaterial, Präanalytik und Störungen
Die in Tab. 8 gemachte Angaben gelten auch für das „Point-of-care-Testing“.
Tab. 8
Klinisch-chemische Analytik der Elektrolyte Natrium, Kalium, Kalzium und Chlorid im Serum
Kenngröße
Na+
K+
Cl
Ca2+
Untersuchungsmaterial
Serum, Plasma, Urin, Liquor, Vollblut
Serum, Plasma, Urin, Liquor, Vollblut
Serum, Plasma, Urin, Liquor, Vollblut
Gesamt-Ca: Serum, Plasma, Urin, Vollblut; ionisiertes Ca: heparinisiertes Vollblut (nur Li-, Na- oder Ammoniumheparin benutzen)
Hinweise zur Präanalytik
Lange Venenstauung bei der Blutabnahme und Hämolyse bedingen eine Erhöhung der Kaliumkonzentration in der Probe
Lange Venenstauung bei der Blutabnahme bedingen durch Acidose eine Erhöhung der Kalziumkonzentration in der Probe
Störgrößen bei der Analytik
Bei hohem Lipid- und Proteingehalt der Probe liefert nur die direkte ISE-Potenziometrie den exakten Gehalt der Probe an ionisiertem Natrium
Verzögerte Trennung des Serums/Plasmas vom Blutkuchen bedingt eine Erhöhung der Kaliumkonzentration in der Probe. K-Wert im Serum höher als im Plasma
Pseudohyperchlorämien bei Anwesenheit von anderen Halogenidionen wie Bromid oder Iodid (bei Coulometrie)
Bei nicht angesäuertem Urin kann durch Ausfallen von Kalziumsalzen eine falsch-niedrige Kalziumausscheidung vorgetäuscht werden
Einflussfaktoren
Pseudohyponatriämie bei stark erhöhten Lipid- und Proteinkonzentrationen im Serum Pseudohypernatriämie bei stark erniedrigten Albuminkonzentrationen (z. B. bei Neugeborenen)
Pseudohyperkaliämie im Serum bei ausgeprägter Leukozytose und/oder Thrombozytämie(Alternative: Analyse des Kaliums im Zitratplasma)
Chloridselektive Diuretika bewirken über eine Verminderung der tubulären NaCl-Resorption eine Hypochlorämie
Körperliche Aktivität vor der Blutabnahme führt zu einer Kalziumerhöhung. LängereImmobilisierung führt ebenfalls zu einer ausgeprägten Erhöhung
Bestimmungsverfahren
Potenziometrie mit sog. ionenselektiven Elektroden (ISE) für Natrium, Kalium, Chlorid und ionisiertem Kalzium im Vollblut bzw. Serum
Die Differenz der elektrischen Potenziale an der Berührungsstelle zwischen zwei verschieden konzentrierten Lösungen bzw. zwischen einem festen Stoff und seiner Lösung lässt sich unter Zuhilfenahme einer Referenzelektrode messen. Dabei wird der Wert der Referenzelektrode mit dem der Arbeitselektrode verglichen, deren Potenzial von der Ionenaktivität der umgebenen Lösung abhängt. In den ionenselektiven Elektroden wird eine elektromotorische Kraft (EMK) erzeugt, welche durch die Nernst-Gleichung beschrieben wird. Diese wird zur Berechnung der Konzentration eines Ions in wässriger Lösung eingesetzt.
$$ E={E}_0+2,303\kern0.2em \mathrm{RT}/\mathrm{nF}\times \mathit{\log}\frac{\left({f}_t\times {c}_t\right)}{\left({f}_t\times {c}_i\right)} $$
E
zu messendes Potenzial (EMK)
E0
das durch das Messsystem festgelegte konstante Potenzial
R
Gaskonstante
T
absolute Temperatur
F
Faraday-Konstante
ft
Aktivitätskoeffizient der Ionen in der verdünnten Probe
ct
lonenkonzentration in der verdünnten Probe
n
Ladung des zu messenden Ions
fi
Aktivität der Ionen in der Messelektrode
ci
Ionenkonzentration in der Messelektrode
Für Na+, K+ und Cl sind R, T, n und F konstant und können zu einer Gesamtkonstante zusammengefasst werden. Auch ft, fi und Ci können als konstant angenommen werden, sodass sich die Nernst-Gleichung wie folgt umschreiben lässt:
$$ E={E}_{IS}+S\times \mathit{\log}{\mathrm{C}}_{\mathrm{t}} $$
EIS
Potenzial des Internal Standard (IS)
S
Slope
Als Referenzmethode wird weiterhin die Flammenphotometrie eingesetzt.
In der direkten Potentiometrie wird eine Probe unverdünnt analysiert, während in der indirekten Potentiometrie die Probe nach Verdünnung vermessen wird. Ionenselektive Elektroden können sowohl in klinisch-chemischen Großanalysatoren als auch in POCT-Systemen (zumeist Blutgasanalysatoren) implementiert werden.
Flammenphotometrie für Natrium, Kalium und Kalzium im Serum
Die Serumprobe wird verdünnt und in eine Gasflamme gesprüht. Die Ionen werden dadurch thermisch angeregt und emittieren ein Spektrum mit diskreten Linien. Die Intensität des ausgesandten Lichts bei einer bestimmten Wellenlänge wird photometrisch gemessen. Unter definierten Messbedingungen ist die Intensität des Lichtes direkt proportional zur Konzentration des Ions.
Atomabsorption (AAS) für Kalzium im Serum
Die AAS ist methodisch die Umkehrung der Flammenphotometrie. Durch thermische Dissoziation wird die Probe in die Gasphase gebracht. Monochromatisches Licht aus einer Hohlkathodenlampe wird durch die Atomwolke gesandt und die Intensität des Lichts gemessen. Sofern die Wolke Atome enthält, die das monochromatische Licht absorbieren, wird dessen Intensität proportional zur Konzentration des Atoms abgeschwächt.
Coulometrie (sog. Chloridmeter) für Chlorid im Serum
Silberionen werden durch Elektrolyse aus einem Silberdraht freigesetzt. Diese reagieren, solange Chloridionen in der Probenlösung vorhanden sind, sofort zu unlöslichem Silberchlorid. In dem Moment, in dem alle Chloridionen verbraucht sind, treten freie Silberionen auf. Dann registrieren die beiden Messelektroden, die die Leitfähigkeit in der Messlösung kontinuierlich messen, einen Anstieg des Stroms (amperometrische Detektion). Die Ladungsmenge, die bis zum Leitfähigkeitsanstieg geflossen ist, stellt ein Maß für die Choridkonzentration dar.

Klinische Interpretation

Referenzwerte (Tab. 9)
Tab. 9
Klinische Interpretation der Kenngrößen Natrium, Kalium, Kalzium und Chlorid im Serum
Kenngröße
Na+
K+
Cl
Ca2+
Referenzwerte Serum oder Plasma
133–145 mmol/l
3,3–5,1 mmol/l
96–108 mmol/l
Gesamt: 2,2–2,55 mmol/l;
ionisiert: 1,17–1,29 mmol/l
Referenzwerte Urin
30–300 mmol/24 h
25–125 mmol/24 h
110–250 mmol/24 h
2,5–8,0 mmol/24 h
Referenzwerte Liquor cerebrospinalis
137–153 mmol/l
2,5–3,5 mmol/l
120–130 mmol/l
Altersabhängigkeit der Referenzwerte
Gering. Es gelten aber andere Werte bei Neugeborenen
Gering. Es gelten aber andere Werte bei Neugeborenen
Gering. Es gelten aber andere Werte bei Neugeborenen
Gering. Es gelten aber andere Werte bei Neugeborenen
Geschlechtsabhängigkeit der Referenzwerte
Keine
Keine
Keine
Keine
Intraindividuelle Variabilität der Konzentration
Gering
Höher als bei Na+
Gering
Gering
Indikation und Hinweise
Das sehr breite Spektrum von Indikationen zur Bestimmung der Elektrolyte kann hier nicht vollständig erläutert werden.
Natrium
Hyponatriämie ist häufig bei hospitalisierten Patienten festzustellen und mit erhöhten Morbiditäts- und Mortalitätsraten assoziiert. Der Umstand, dass die meisten Hyponatriämiefälle das Resultat einer Wasser- und nicht eines Natrium-Ungleichgewichts sind, unterstreicht die pathophysiologische Rolle des antidiuretischen Hormons [13].
Kalium
Kalium ist essenziell für die Erregbarkeit der neuronalen und muskulären Zellmembranen. Die Kaliumkonzentration hat großen Einfluss auf die Funktion des Myokards, sowohl Hypo- als auch Hyperkaliämie sind kardial wirksam. Auf den Zusammenhang von Kaliumkonzentration und pH im Blut wird im Kap. „Anästhesiologische Beurteilung des Patienten: Blutgasanalyse und Säure-Basen-Haushalt“ näher eingegangen.
Cave
Extreme Hyperkaliämie resultiert in ventrikulären Fibrillationen und kann einen Herzstillstand verursachen. Daher sollte ein deutlich erhöhter Kaliumwert sofortige therapeutische Konsequenzen haben.
Eine Hypokaliämie ist die häufigste Elektrolytabnormalität bei stationär behandelten Patienten.
Cave
Kaliumwerte unter 3,6 mmol/l werden bei ungefähr 20 % der hospitalisierten Patienten gefunden und beim Fehlen weiterer Risikofaktoren üblicherweise gut toleriert. Es ist aber lebensbedrohlich, wenn die Kaliumkonzentration unter 3,0 mmol/l sinkt.
Eine Hypokaliämie verstärkt den Effekt von Herzglykosiden. Eine milde oder mittelgradige Hypokaliämie korreliert deutlich mit einer gesteigerten Morbidität und Letalität bei Patienten mit kardiovaskulären Krankheiten [14].
Chlorid
Chlorid stellt neben Hydrogenkarbonat das Gegenanion zu Natrium und Kalium im Extrazellulärraum dar. Die Chloridbestimmung ist eine der am häufigsten durchgeführten, aber am seltensten indizierten Laboruntersuchungen überhaupt.
Indikationen zur Chloridbestimmung
  • Störungen des Säure-Base-Haushalts
  • Störungen der Natrium- und Wasserbilanz
  • Ermittlung der Anionenlücke
  • Differenzialdiagnostik: hyperchlorämischer Azidosen und anderer azidotischer Zustände
Kalzium
Dagegen wird die Bestimmung des Kalziums zu selten beantragt.
Da die klinischen Befunde bei Störungen des Kalziumstoffwechsels oft unspezifisch sind, ist die Labordiagnostik zur Aufdeckung von Hypo- und Hyperkalzämien wegweisend.
Die Bestimmung des ionisierten Kalziums ist bei Vorliegen einer normalen Gesamtproteinkonzentration entbehrlich und kann durch die Gesamtkalziumbestimmung ersetzt werden.
Indikationen zur Analyse
  • Dysproteinämien, v. a. bei terminaler Niereninsuffizienz
  • Neugeborene
  • Schwangerschaft im II. und III. Trimenon
  • Gabe von „Fresh-frozen“-Plasma bzw. Massivtransfusionen (hohe Zitratzufuhr)
  • Vorliegen einer malignen Hyperkalzämie
Klinisch verwertbar ist die Analyse des ionisierten Kalziums jedoch nur bei einem Blut-pH-Wert von 7,4. Azidosen (auch nach der Blutabnahme in vitro entstandene) erhöhen die Konzentration des freien Kalziums. Umgekehrtes gilt bei Alkalosen.
Magnesium
Die bei POCT-Systemen bereits häufig verfügbare Bestimmung des Magnesiums ist oft entbehrlich.
Indikationen zur Magnesiumbestimmung

Osmolalität

Pathobiochemie

Die Osmolalität beschreibt die Konzentration aller osmotisch aktiven Teilchen pro Kilogramm Flüssigkeit.
Serum-/Plasmaosmolalität
Sie kann mit folgender Annäherungsgleichung errechnet werden.
$$ \mathrm{Osmolalit}\ddot{\mathrm{a}} \mathrm{t}\ \left[\frac{\mathrm{mosmol}}{\mathrm{kg}}\right]=2\times {\mathrm{c}}_{\mathrm{Na}}+{\mathrm{c}}_{\mathrm{Glu}}+{\mathrm{c}}_{\mathrm{Harnstoff}}\ \left[\frac{\mathrm{mmol}}{\mathrm{l}}\right] $$
Die Plasmaosmolalität wird über die Wasseraufnahme bzw. -abgabe in engen Grenzen reguliert. Das antidiuretische Hormon (ADH) ist u. a. für die Wasserbilanz verantwortlich. ADH wird bei einem Abfall der Plasmaosmolalität <280 mosmol/kg H2O sezerniert und führt zu einer renalen Antidiurese. Bei einem Anstieg der Plasmaosmolalität >290 mosmol/kg H2O steigert der Durstmechanismus die Wasseraufnahme.
Eine Zunahme der Plasmaosmolalität um 40–60 mosmol/kg H2O führt zu komatösen Zuständen. Dies kann sowohl durch Wasserverlust als auch durch erhöhte Konzentrationen osmotisch aktiver Substanzen wie Kochsalz, Glukose u. a. bedingt sein [13].
Osmotische Lücke
Die osmotische Lücke ist als die Differenz zwischen gemessener und errechneter Osmolalität definiert.
Sie tritt bei Laktatazidose, Alkohol- oder Methanolintoxikationen sowie bei hämorrhagischem Schock (bis 15 mosmol/kg, Ursache nicht geklärt) auf. Sie ist klinisch relevant, wenn sie 6 mosmol/kg H2O überschreitet.
Urinosmolalität
Die Bestimmung der Urinosmolalität ist zur Abklärung einer Polyurie wichtig.
Man unterscheidet renale Konzentrierungsdefekte (Harnvolumen <2 l/24 h) von einer Polyurie aufgrund osmotischer Diurese oder Wasserdiurese (Harnvolumen >3 l/24 h). Eine Wasserdiurese ist bei einer Wasserüberladung, bei einer primären Polydipsie und bei einem Diabetes insipidus centralis zu beobachten. Eine osmotische Diurese dagegen wird durch Glukose, Mannitol, Kochsalz oder Harnstoff verursacht.
Eine Osmolalität <150 mosmol/kg H2O im Urin spricht für eine Wasserdiurese, während eine osmotische Diurese bei einer Osmolalität im Urin von >400 mosmol/kg H2O wahrscheinlich ist.

Analytik

Untersuchungsmaterial
Untersuchungsmaterialien sind Serum, Heparinplasma, Urin.
Präanalytik und Störungen
Die zu untersuchenden Proben dürfen nicht verdünnt werden, da sich dabei die Osmolalität verändern kann.
Bestimmungsverfahren
Am weitesten verbreitet ist der Gefrierpunktosmometer (Kryoskopie). Die Probe wird in ein elektrisches Thermometer (Thermistor) eingebracht und konstant abgekühlt. Der Temperaturverlauf bei Abkühlung bis unter den Gefrierpunkt wird mit einer Kalibrierungslösung (Kochsalzlösung mit 300 mosmol/kg H2O) gegen eine Leerwertkontrolle mit Wasser kalibriert. Aus der Gefrierpunkterniedrigung ▵T kann auf die Osmolalität der Probe geschlossen werden.

Klinische Interpretation

Referenzwerte
  • Serum/Plasma: 275–295 mosmol/kg H2O.
  • Urin: 50–1400 mosmol/kg H2O (nach 12-stündigem Dursten >60 mosmol/kg).
Indikation und Hinweise
Die Bestimmung der Osmolalität ist speziell in der Intensivmedizin eine wichtige Kenngröße, die zu selten Beachtung findet.
Die simultane Bestimmung der Osmolalität in Urin und Serum ist die einzige Möglichkeit zur Abschätzung des Konzentrierungsvermögens der Niere.
Die Osmolalität im Serum oder Plasma ist zur Diagnostik und Verlaufskontrolle bei jeglicher Störung des Wasserhaushalts, zur Überwachung einer Infusionstherapie sowie für verschiedene toxikologische Fragestellungen unverzichtbar. Die Bestimmung der Osmolalität im Urin ist wichtig zur Abklärung einer Polyurie, der Abschätzung der renalen Konzentrierungsfähigkeit und der Analyse der freien Wasserclearance.

Laktat

Pathobiochemie

Laktat ist ein Nebenprodukt des Intermediärmetabolismus, welcher energiereiches ATP aus Glukose produziert. Im ersten Teilschritt der Glykolyse wird Glukose zu Pyruvat umgewandelt, im zweiten Schritt, im Zitratzyklus, wird Pyruvat O2-abhängig zu Wasser und CO2 oxidiert.
Laktat und Pyruvat stehen miteinander in einem NADH-abhängigen Gleichgewicht. Während Pyruvat in der Leber über den Zitratzyklus abgebaut wird, kann Laktat zur Glukoneogenese im Cori-Zyklus verwendet werden. Daher ist Laktat das Bindeglied zwischen aerobem und anaerobem Stoffwechsel.
Laktaterhöhungen treten bei inadäquat hohem Anfall oder gestörter metabolischer Verwertung auf.
Ursachen einer Hyperlaktatämie
  • Seltene angeborene Stoffwechselstörungen (wie z. B. Glykogenose Typ I, Pyruvatkarboxylasemangel und andere mitochondriale Defekte)
  • Mangelnde O2-Versorgung peripherer Gewebe, dadurch überschießende Laktatproduktion v. a. der Muskelzellen und Erythrozyten
  • Metabolische Ursachen (z. B. Diabetes mellitus) und/oder verminderte Laktatmetabolisierung
    Daher wird Laktat in der Intensivmedizin bestimmt:
  • Zur Verlaufsbeurteilung von Großschreibung und Vergiftungen
  • Zur Erkennung von Gewebshypoxien
  • Zur Klärung unklarer metabolischer Azidosen.

Analytik

Untersuchungsmaterial
Als Untersuchungsmaterial wird Heparin- oder EDTA-Plasma unter Zusatz von Natriumfluorid zur Unterdrückung der erythrozytären anaeroben Glykolyse verwandt. Auch Liquor cerebrospinalis wird untersucht.
Die Blutentnahme erfolgt nach 2 h körperlicher Ruhe des Patienten und mit möglichst geringer Venenstauung.
POCT-Systeme untersuchen Vollblut ohne Zusatz von Fluorid. In diesem Fall muss innerhalb von 10 min analysiert werden.
Präanalytik, Störungen
Ordnungsgemäß entnommene Proben sollten trotz Unterdrückung der Glykolyse rasch analysiert werden, es ist jedoch keine Eiskühlung erforderlich.
Cave
Exzessive Leukozytenwerte führen zu falsch-hohen Werten.
Bestimmungsverfahren
Enzymatische Methoden
Durch die Laktatdehydrogenase (LDH) wird Laktat in Gegenwart von NAD+ im optischen Test zu Pyruvat umgesetzt. Messgröße ist der Anstieg des NADH. Um das Gleichgewicht der Reaktion, das weit auf Seiten des Laktats liegt, in Richtung Pyruvat zu lenken, sind bestimmte Reaktionsbedingungen vorgegeben: alkalisches Reaktionsmilieu, Entfernung des Pyruvats durch die nachfolgende Transaminierungsreaktion.
Amperometrische Methoden
Eine laktatsensitive Schicht mit immobilisierter Laktatoxidase umhüllt eine amperometrische Elektrode. Durch die enzymatische Umsetzung wird H2O2 generiert. Dieses diffundiert zur Platinelektrode, wo es zu O2 oxidiert wird. Daraus resultiert eine Potenzialänderung bezüglich einer Silberreferenzkathode. Der resultierende Strom steht in direkter Beziehung zur Laktatkonzentration.

Klinische Interpretation

Referenzwerte
  • Serum/Plasma <22 mg/dl.
  • Arterielles Blut <13 mg/dl.
  • Liquor 11–19 mg/dl.
Neugeborene haben im Kapillarblut geringfügig höhere Werte.
Von einer Hyperlaktatämie ohne Azidose spricht man bei Erhöhungen der Serum/Plasma-Konzentration von 22 bis 45 mg/dl. Werte über 45 mg/dl sprechen vor das Vorliegen einer Laktatazidose.
Indikation und Hinweise
Die Laktatbestimmung dient zur Beurteilung schwerer Hypoxiezustände in der Intensivmedizin, zur Abklärung metabolischer Azidosen sowie als diagnostisches Hilfsmittel bei akuten intestinalen Gefäßverschlüssen. Die Messung im Liquor ist zur Differenzialdiagnostik von Meningitiden und zur Diagnostik von ischämischen Insulten von Bedeutung. Bei Störungen des Säure-Basen-Haushalts sollte zudem die Basenabweichung („base excess“; BE, Kap. „Anästhesiologische Beurteilung des Patienten: Blutgasanalyse und Säure-Basen-Haushalt“) bestimmt werden.
Bei einer Hyperlaktatämie sollten zur labordiagnostischen Einordnung neben dem klinischen Bild die Blutgasparameter, die Anionenlücke und ggf. die Ketonkörperkonstellation im Harn zur Beurteilung herangezogen werden.
Bei der Bewertung der Laktatkonzentration muss auch an Leber- und/oder Nierenfunktionseinschränkungen gedacht werden (verminderte Laktatclearance).

Glukose

Mit labormedizinischen Bestimmungsverfahren werden nicht nur Störungen der Glukosekonzentration im Blut untersucht, sondern auch ihre Auswirkungen. Neben dem Blutzucker werden Urinzucker und HbA 1c (glykosyliertes Hämoglobin) bestimmt. Ggf. können auch die Auswirkungen einer andauernden Hyperglykämie diagnostiziert werden. So z. B. ermöglicht die Proteinuriediagnostik ein frühzeitiges Erfassen geringgradiger Störungen der Nierenfunktion bei diabetesbedingter Glomerulosklerose.

Pathobiochemie

Durch verschiedene Regelmechanismen hält der menschliche Organismus die extrazelluläre Konzentration des Hauptenergieträgers Glukose innerhalb der Grenzen von 60–180 mg/dl, entsprechend 3,3–10,0 mmol/l, weitgehend konstant. Steigt die Glukosekonzentration im Blut durch Nahrungszufuhr an, wird die Glukose von den meisten Geweben aufgenommen und metabolisiert. Dabei wird das Glukosemolekül irreversibel von der Hexokinase in Glukose-6-Phosphat überführt. Glukose-6-Phosphat ist sowohl das Edukt für die Abbauwege zu Pyruvat/Laktat und zu CO2 und Wasser im Zitratzyklus, als auch für den Aufbau von Glykogen oder Fettsäuren. Hauptspeicherort des Glykogens ist die Leber.
In Hungersituationen wird zunächst Glukose aus dem Glykogenspeicher zur Energieverwertung freigesetzt. Bei längeren Fastenperioden kommt es zur Glukoneogenese aus Laktat, Pyruvat, glukoplastischen Aminosäuren und Glyzerin. Die metabolischen Wege der Glykolyse, der Glukoneogenese und der Glykogenolyse werden durch Insulin und Glukagon reguliert.

Analytik

Die Untersuchung der Blutglukose wird mit klinisch-chemischen Analysesystemen, mit Hilfe von POCT-Geräten oder Teststreifensystemen für die Patientenselbstüberwachung, im kapillären oder venösen Vollblut, im Plasma oder Serum durchgeführt.
Untersuchungsmaterial
Arterialisiertes Kapillarblut, arterielles oder venöses Blut werden jeweils mit einem Glykolysehemmer (z. B. Fluorid, Mannose oder Maleinimid) versetzt. Das Untersuchungsmaterial spielt bei der Bestimmung der Blutglukosekonzentration eine entscheidende Rolle.
Die Glukosekonzentration im arteriellen Blut oder im arterialisierten Kapillarblut ist deutlich höher als im venösen Blut (Differenz bis zu 8 %).
Bei einem Glukosebelastungstest (s. unten) kann der Unterschied bis zu 45 mg/dl betragen, bei einer Nüchternblutabnahme hingegen nur bis zu 10 mg/dl. Auch in den verschiedenen Abnahmematerialien werden unterschiedliche Glukosekonzentrationen gemessen. Plasma und Vollblut haben jeweils ihre eigenen Referenzwerte, Serum jedoch nicht.
Glukose passiert durch passiven Transport die Erythrozytenmembran und verteilt sich gleichmäßig zwischen Plasma und Erythrozyten. Theoretisch ist die Konzentration im wässrigen Kompartiment die geeignete, da biologisch wirksame, Kenngröße, deren Konzentration in mmol/kg Wasser angegeben wird. Bisher hat sich jedoch in der klinischen Praxis nur die Messung der Glukosekonzentration im Vollblut und im venösen Plasma durchgesetzt (angegeben in mmol/l bzw. mg/dl). Wegen des unterschiedlichen Wassergehalts von Vollblut und Plasma liegen die Glukosekonzentrationen im Plasma im Durchschnitt bei einem Hämatokritwert von 43 % um ca. 11 % höher [15].
Bei genauer Betrachtung ist bei der Messung im Plasma noch der Proteinfehler, im Vollblut zusätzlich der Hämatokritfehler zu berücksichtigen. Deshalb werden auch erniedrigte Werte im Vollblut bei Patienten mit Polyglobulie und bei Neugeborenen mit Hämatokrit >55 % gemessen.
Die modernen Testsysteme zur POCT-Glukosemessung sind vorwiegend für die Verwendung von Vollblut (kapillär oder venös) konzipiert. Aufgrund verschiedener Testverfahren erfolgt die eigentliche Messung in unterschiedlichen Probenmedien, z. B. im Hämolysat oder in unterschiedlichen, plasmaähnlichen Filtraten, aber auch im unveränderten Vollblut. Alle Systeme geben aber die Glukosekonzentration als Plasmaäquivalent an. Um die Fehler, die sich aus der Vielfalt von Glukosemessverfahren ergeben können, für die primäre Diagnostik und für Therapieentscheidungen möglichst gering zu halten, hat die Deutsche Diabetes-Gesellschaft und die Deutsche Gesellschaft für Klinische Chemie in ihren Leitlinien für 4 verschiedene Probenarten (Plasmaglukose: venös oder kapillär; Vollblutglukose: venös oder kapillär) äquivalente Konzentrationsbereiche bzw. -grenzen festgelegt [16].
Präanalytik, Störungen
Für die Nüchternblutglukose ist eine 12-stündige Nahrungskarenz einzuhalten. Für eine postprandiale Blutabnahme wird 1 h nach Nahrungsaufnahme als Abnahmezeitpunkt empfohlen.
Bestimmungsverfahren
Klinisch-chemische Analysatoren
Wegen ihrer hohen Spezifität und Sensitivität werden für klinisch-chemische Analysatoren hauptsächlich enzymatische Bestimmungsverfahren eingesetzt. Die Glukosekonzentration wird dabei im Plasma analysiert.
Hexokinasemethode
Glukose wird mit Hexokinase zu Glukose-6-Phosphat umgesetzt. Dieses wird in der zweiten Mess- und Indikatorreaktion mittels der Glukose-6-Phosphat-Dehydrogenase unter Reduktion des Koenzyms NADP zu 6-Phosphat-Gluconolacton und NADPH umgewandelt. Die NADPH-Zunahme kann bei 340 nm quantifiziert werden und ist proportional zur Glukosekonzentration.
Glukose-Dehydrogenase-Methode
Die β-D-Glukose wird durch Glukosedehydrogenase (Gluk-DH) spezifisch unter Reduktion des Koenzyms NAD zu Glukonolakton und NADH umgesetzt. Die NADH-Zunahme verhält sich zur eingesetzten Glukosemenge proportional und wird ebenfalls bei 340 nm bestimmt. Da nur die β-D-Glukose von der Gluk-DH umgesetzt wird ist, ist dem Reaktionssystem Mutarotase beigegeben, um die Umwandlung der anomeren β-D-Glukose in die β-D-Glukose zu katalysieren.
„Point-of-care-Testing“
Für POCT- bzw. patientennahe Teststreifengeräte („Glukometer“) wird zur Bestimmung der Glukose diese enzymatisch umgesetzt (mit Glukoseoxidase oder Glukosedehydrogenase und Mediatoren und Substraten), und das Reaktionsprodukt wird elektrochemisch oder photometrisch (Farbindikatorreaktion) detektiert. Die Farbentwicklung bzw. das amperometrische Signal sind proportional zur Glukosekonzentration, die vom Gerät dann als Konzentration angezeigt. Dies gilt auch für Blutgasgeräte, die für Glukosemessungen vorbereitet sind [9].
Messung der Uringlukose
Die Uringlukose wird mittels Teststreifen (Stix) semiquantitativ bestimmt. Auch hier wird die Glukosekonzentration anhand einer Farbreaktion bestimmt, die chemisch (z. B. durch eine pH-Änderung) oder enzymatisch (z. B. durch Glukoseoxidase) erzeugt wird. Die Konzentration der Glukose lässt sich visuell semiquantitativ mittels Reflektrometrie erfassen.
Cave
Die Ergebnisse müssen sehr kritisch betrachtet werden, da Störeinflüsse zu falsch-positiven bzw. falsch-negativen Resultaten führen können. Dies gilt v. a. in Extrembereichen mit Glukosekonzentrationen <30 mg/dl und >400 mg/dl [17]. Des Weiteren ist die analytische Sensitivität niedriger als bei den quantitativen Labormethoden.
Die Anwendung von POCT-Methoden zur Bestimmung der Plasmaglucose im Intensivbereich wird in Deutschland durch die RiliBÄK nicht speziell geregelt. In vielen anderen Ländern werden jedoch besondere Anforderungen an die Analytik, aber auch an das Bedienertraining und die POCT-Qualitätsüberwachung gestellt [32]. Die Benutzung von Blutgasgeräten zur Messung der Glucose ist hier die Regel. Jedoch sollte bei Einsatz von Blutzuckergeräten die explizite Erwähnung der bestimmungsgemäβen Verwendung zur Glucosemessung auch im Intensivbereich beachtet werden. Die Hersteller dieser Geräte bereiten derzeit (2014) eine entsprechende Ergänzung der CE-Konformitätserklärung vor.

Klinische Interpretation

Referenzwerte
Eine Hyperglykämie liegt vor, wenn die Glukosekonzentration im Blut 120 mg/dl nüchtern oder 180 mg/dl postprandial übersteigt.
Ein hypoglykämischer Zustand ist definiert als das Absinken einer Blutglukosekonzentration unter 50 mg/dl.
  • Werte über 126 mg/dl deuten bei nüchternen Personen auf einen Diabetes mellitus hin, können aber auch andere Ursachen haben.
  • Bei Neugeborenen erwartet man eine Glukosekonzentration von 6–60 mg/dl, bei 1- bis 2-jährigen Kindern 35–110 mg/dl und bei 5- bis 6-jährigen 70–100 mg/dl. Ab 6 Jahren gelten die Erwachsenenrichtwerte.
  • Glukose im Liquor cerebrospinalis: 40–76 mg/dl (Erwachsene), 32–82 mg/dl (Kinder <16 Jahre).
  • Glukose im Urin: 15–20 mg/dl (Erwachsene).
Indikation und Hinweise
Häufige Indikationen sind Diagnose und Therapieüberwachung eines Diabetes mellitus. Seit 1998 gelten neue Richtlinien der WHO zur Diagnose des Typ-2-Diabetes [18].
Oraler Glukosetoleranztest
Durch Zufuhr einer definierten Menge von Glukose kann die Effizienz der Glukoseaufnahme in Leber und in Muskeln getestet werden.
Dieser Test wird am nüchternen, fieberfreien, sich nicht im Hungerzustand befindlichen Patienten durchgeführt (10–14 h Nahrungskarenz, 3 Tage vor dem Test sollten täglich mindestens 150 g Kohlenhydrate verzehrt werden). Nach einer initialen Glukosebestimmung im Kapillarblut werden dem Patienten 75 g Glukose oral zugeführt (Kindern 1,75 g/kgKG bis maximal 75 g). Die Höhe des Kapillarblutzuckerspiegels nach 120 min (der Patient darf in der Zwischenzeit nicht körperlich aktiv sein) lässt auf die Effizienz der Glukoseaufnahme schließen. Werte >200 mg/dl im oralen Glukosetoleranztest beweisen gemäß den Richtlinien der WHO einen manifesten Diabetes mellitus.
Glukoseausscheidung im Urin
Die Uringlukoseausscheidung ist ein wichtiger Diabetessuchtest. Die Ausscheidungsschwelle der Nieren für Glukose liegt bei ca. 160–180 mg/dl Blutglukose. Eine Uringlukosekonzentration >30 mg/dl deutet auf eine Überschreitung der Nierenschwelle hin.
Es kann allerdings bei einer diabetischen Nephropathie zu einer Erhöhung der Nierenschwelle kommen. Dann kann die Glukosekonzentration im Urin trotz einer schweren Hyperglykämie normal sein.
Umgekehrt kann infolge einer tubulären Partialfunktionsstörung die Nierenschwelle auch erniedrigt sein.

Kreatinin

Pathobiochemie

Kreatinphosphat wird mit Hilfe der Kreatinkinase (CK) aus Kreatin und ATP synthetisiert und fungiert als Energiespeicher für die Muskelkontraktion. Aus dem muskulären Kreatinpool entsteht Kreatinin in geringen Mengen durch nichtenzymatische Dehydratation. Kreatinin als metabolisches Endprodukt wird praktisch vollständig über die Nieren glomerulär filtriert und nur zu einem geringen Maße tubulär sezerniert. Da über den Darm nur geringe Mengen Kreatinin abgegeben werden, eignet sich der Serumkreatininwert prinzipiell zur Abschätzung der glomerulären Filtrationsrate (GFR) und damit der globalen Nierenfunktion [3, 19, 20].
Cave
Die Kreatininkonzentration im Serum steigt erst bei einem GFR-Abfall auf weniger als 50 % an [19].
Dennoch ist die Bestimmung des Serumkreatinins die am meisten verbreitete, routinetaugliche klinisch-chemische Kenngröße zur Abschätzung einer eingeschränkten GFR. Eine hochsensitive Alternative stellt die nephelometrische Bestimmung des Cystatin C dar. Diese Kenngröße hat sich zudem auch als Marker der akuten Niereninsuffizienz (Acute Kidney Injury, AKI) herausgestellt [21]. Weitere neue Biomarker zur Früherkennung eines AKI bei verschiedenen Krankheitsentitäten werden derzeit in Studien ausgiebig untersucht. Kandidaten sind die Serumbestimmungen von Neutrophil Gelatinase Associated Lipocalin (NGAL), Kidney Injury Molecule-1 (KIM-1), Interleukin-18 (IL-18) und Liver Fatty Acid Binding Protein (L-FABP) [22].

Analytik

Untersuchungsmaterial
Untersuchungsmaterialien sind Serum und Urin.
Präanalytik, Störungen
Cave
Die Kreatininbestimmung mittels der Jaffe-Reaktion wird durch Anwesenheit größerer Mengen reduzierender Substanzen, wie z. B. Ascorbinsäure oder durch andere Nicht-Kreatinin-Chromogene wie Cephalosporinantibiotika (Cefoxitin, Cefacetril) gestört.
Bestimmungsverfahren
Als Bestimmungsmethoden stehen die Jaffe-Methode, verschiedene enzymatische und hochdruckflüssigkeitschromatographische Methoden zur Verfügung.
Jaffe-Methode
Im alkalischen Medium bildet Kreatinin mit Pikrinsäure einen farbigen Pikrat-Kreatinin-Komplex. Die Absorption der Lösung ist in einem gewissen Bereich proportional der Serumkreatininkonzentration.
Die Reaktion ist relativ unspezifisch, weil auch sog. Nicht-Kreatinin-Chromogene in unterschiedlicher Geschwindigkeit im Alkalischen mit Pikrinsäure reagieren. Deshalb wurden verschiedene Modifikationen der Jaffe-Methode entwickelt, entweder als Endpunktbestimmungen mit Enteiweißung (z. B. Adsorption des Kreatinins an Fuller-Erde) oder mit kinetische Methoden.
Enzymatische Bestimmungsverfahren
In den letzten Jahren hat sich im klinisch-chemischen Labor zunehmend die vollenzymatische Kreatininbestimmung durchgesetzt.
Dabei kann eine enzymatische Hydrolyse des Kreatinins mit Kreatininase angewandt werden. Das entstehende Kreatin wird mittels der CK-Reaktion im optischen Test erfasst.
Alternativ wird das Kreatin mittels der Kreatinase in Sarkosin umgewandelt. Dieses Intermediat wird dann mit der Sarkosinoxidase umgesetzt. Das gebildete Wasserstoffperoxid kann anschließend über eine Farbreaktion photometrisch quantifiziert werden.
Eine weitere Methode nutzt eine desaminierende Oxidation des Kreatinins mittels der Kreatinindesaminase, bei der neben 1-Methylhydantoin auch Ammoniak entsteht, das in einem optischen Test (Abschn. 4.8) quantifiziert werden kann.
Vollblutbestimmungsmethoden für Kreatinin sind bereits auf einigen POCT-Analysensystemen verfügbar. Die Validität der Analytik ist derzeit jedoch noch umstritten.

Klinische Interpretation

Kreatinin
Referenzwerte
  • Serum: Männer: 0,6–1,2 mg/dl (53–106 μmol/l), Frauen: 0,5–1,0 mg/dl (44–89 μmol/l).
  • Urin: 0,6–2,1 g/24 h.
Die angegebenen Werte haben orientierenden Charakter, da die Referenzwerte methodenabhängig sind.
Indikationen und Hinweise
Die Bestimmung des Serumkreatinins wird zur Erfassung und Verlaufskontrolle von Nierenkrankheiten mit Einschränkung der GFR eingesetzt. Sie ist auch bei Stoffwechselkrankheiten und Krankheiten mit vermehrtem Eiweißmetabolismus, in der Schwangerschaft sowie bei hochdosierter Medikation von potenziell nephrotoxischen Pharmaka indiziert.
Die GFR kann anhand der Serumkreatininkonzentration abgeschätzt werden, wenn Bildungs- und Eliminationsraten des Kreatinins gleich sind. Es besteht eine hyperbole Funktion zwischen der Einschränkung der GFR und dem korrespondierenden Serumkreatininwert.
Kreatininclearance
Zur Abklärung eines grenzwertigen oder pathologischen Serumkreatininwerts, bei pathologischen Harnwerten bzw. Sedimentbefunden und normalem Serumkreatinin sowie zur Abschätzung der Einschränkung der GFR wird häufig die Kreatininclearance herangezogen.
Indikation zur Bestimmung der Kreatininclearance
  • Feststellung einer reduzierten GFR im sog. kreatininblinden Bereich (50 ml/min < GFR <150 ml/min).
  • Verlaufsüberwachung bei Therapie mit nephrotoxischen Medikamenten (Antibiotika, Ciclosporin etc.).
  • Zusammen mit den Serumkonzentrationen des Kaliums und des Harnstoffs wird der Zeitpunkt einer Dialysepflichtigkeit festgelegt. Als Grenzwert gilt eine Kreatininclearance von <5 ml/min/1,73 m2.
Die Kreatininclearance wird aus den Werten der Kreatininkonzentrationen im Serum (zum Zeitpunkt 12 h und im 24-h-Sammelurin), dem Urinvolumen sowie der Körperoberfläche nach folgender Formel berechnet:
$$ C\left[\frac{\frac{ml}{\mathit{\min}}}{1,73{m}^2}\right]=\frac{U\times {U}_{vol}\times 1,73}{S\times t\times KO} $$
U
Kreatininkonzentration im Urin (mg/dl)
S
Kreatininkonzentration im Serum (mg/dl)
Uvol
Urinsammelmenge (ml)
t
Sammelzeit (min)
KO
Körperoberfläche
1,73
Körperoberfläche (m2) eines 75 kg schweren Erwachsenen, auf den die Referenzwerte bezogen werden
Referenzwert
  • 100–160 ml/min/1,73 m2 (Erwachsene).

Harnstoff

Pathobiochemie

Harnstoff ist das Endprodukt des katabolen Eiweißstoffwechsels der Leber. Beim Proteinabbau entstehen Aminosäuren, die desaminiert werden. Das dabei anfallende NH3 wird in den Mitochondrien im Harnstoffzyklus in Harnstoff umgewandelt.
Der erwachsene Mensch bildet täglich 20–40 g Harnstoff, der zu über 90 % über die Nieren ausgeschieden wird. Dies sind mehr als 70 % des nicht als Protein ausgeschiedenen Stickstoffs.
Die Begriffe Harnstoff und Harnstoffstickstoff (N) werden oft synonym verwendet. Die Harnstoffkonzentration wird aus dem Harnstoff-N durch Multiplikation mit dem Faktor 2,14 berechnet.
Die Harnstoffelimination erfolgt überwiegend renal durch vollständige glomeruläre Ultrafiltration.
Mehr als die Hälfte des filtrierten Harnstoffs diffundiert jedoch wieder aus den Nierentubuli zurück. Dieser Vorgang ist stark von der Nierendurchblutung, dem Hydratationsgrad und der ausgeschiedenen Urinmenge abhängig. Bei eingeschränkter Diurese steigt die Rückdiffusion an und führt zu einer Azotämie (erhöhte Harnstoffserumkonzentration).
Faktoren, die die Harnstoffkonzentration im Serum beeinflussen
  • Alimentäre Stickstoffbelastung (proteinreiche bzw. -arme Diät)
  • Leberfunktion
  • Hydratationsgrad
  • Nierenfunktion
Unter einer prärenalen Azotämie versteht man erhöhte Produktionsraten oder verminderte glomeruläre Filtration des Harnstoffs bedingt durch Hypovolämie, systemische Vasodilatation, renale Vasokonstriktion oder ACE-Hemmer.
Von einer renalen Azotämie spricht man im Rahmen eines akuten oder chronischen Nierenversagens.
Eine postrenale Azotämie liegt bei Obstruktion der Ureteren oder der Urethra vor.
Das Verhältnis Harnstoff/Kreatinin kann nur zur Differenzialdiagnose einer prärenalen von einer renalen Urämie herangezogen werden. Bei der prärenalen Urämie kommt es zu einem weitaus höheren Anstieg des Harnstoffspiegels im Vergleich zum Kreatinin. Quotienten über 40 (Harnstoff und Kreatinin jeweils in mg/dl) beweisen eine prärenale Ursache.
Die Serumharnstoffkonzentration eignet sich nicht zur Primärdiagnostik einer Niereninsuffizienz, kann jedoch zu einer Verlaufsbeurteilung bei stärkerer Einschränkung der GFR eingesetzt werden.
Quotienten < 20 kommen bei einem verminderten Proteinkatabolismus oder einer eingeschränkten tubulären Harnstoff-Rückresorption vor.

Analytik

Untersuchungsmaterial
Untersuchungsmaterialien sind Serum oder Plasma.
Präanalytik, Störungen
Die enzymatischen Bestimmungen werden durch Ammoniak in der Probe gestört, daher darf kein Ammoniumheparinat als Antikoagulans verwendet werden.
Bestimmungsverfahren
Vollenzymatische Bestimmung
Die vollenzymatische Bestimmung wird mit Hilfe der Urease durchgeführt, die Harnstoff in NH3 und CO2 abbaut. Die Quantifizierung von Ammoniak kann spektrophotometrisch mit Hilfe der Glutamatdehydrogenasereaktion oder in Verbindung mit Indikatorfarbstoffen durchgeführt werden.
Elektrochemische Methoden
Zu den elektrochemischen Methoden gehören die konduktometrische Analyse oder die Analyse mittels einer potentiometrischen Ammoniumelektrode.
Bei POCT-Systemen wird auf der Sensoroberfläche Urease immobilisiert, die spezifisch den Harnstoff in der Probe in Ammoniak und Kohlendioxid spaltet. Die sich bildenden NH4+-Ionen werden dann in einer ammoniumselektiven Elektrode, die einen neutralen Ionophor (Nonactin) benutzt, gemessen. Die Spannung ist proportional zur Harnstoffkonzentration in der Probe.

Klinische Interpretation

Referenzwerte
  • Serum: Harnstoff-N (BUN): 7–18 mg/dl. Männer haben tendenziell höhere Werte als Frauen. Niedrigere Werte werden bei Schwangeren und bei eiweißarmer Ernährung gefunden. Im Kindesalter werden aufgrund des erhöhten Eiweißbedarfs ebenfalls niedrigere Harnstoffserumkonzentrationen gefunden.
  • Urin: Harnstoff-N (BUN): 10–17 g/24 h.
Indikation und Hinweise
Die Harnstoffbestimmung dient zur Differenzierung einer prärenalen/postrenalen Azotämie, zur Beurteilung urämischer Intoxikationszeichen bei terminaler Niereninsuffizienz sowie zur Verlaufskontrolle bei drohendem akutem Nierenversagen. Weiterhin ist die Kenngröße wichtig bei Dialysepatienten zur Beurteilung des metabolischen Proteinstatus.

Gesamteiweiß

Pathobiochemie

Die weit mehr als 200 bekannten Serumproteine [23] werden vorrangig in der Leber, den Plasmazellen, den Lymphknoten, der Milz und im Rückenmark synthetisiert. Sowohl die Gesamtproteinkonzentration als auch der Anteil der einzelnen Fraktionen können pathologisch verändert sein.
  • Eine Hypoproteinämie kann durch Krankheiten wie nephrotischem Syndrom, Zöliakie, Kwashiokor oder durch starken Blutverlust, Salzretention und schwere Verbrennungen hervorgerufen werden.
  • Eine Verminderung der Konzentration einzelner Plasmaproteine findet man bei erhöhten Abbauraten und vermehrter Ausscheidung von Proteinen über Niere, Darm, Haut oder in seröse Höhlen. Veränderungen im Anteil der einzelnen Plasmaproteingruppen (α1-, α2-, β-, γ-Globuline) können auch ohne Änderung der Gesamtproteinkonzentration bei Leberzirrhose, Glomerulonephritis, nephrotischem Syndrom (erniedrigte Plasmakonzentration von Albumin und Transferrin sowie erhöhte Konzentration von α2-Makroglobulin und Lipoproteinen), akuter Hepatitis, exsudativen Enteropathien, systemischem Lupus erythematodes sowie bei akuten und chronischen Entzündungen auftreten.
Eine Hyperproteinämie ist in Fällen schwerer Dehydratation, bei Dysproteinämien (Veränderungen des Proteinverteilungsmusters durch Konzentrationsveränderungen einzelner Proteine, z. B. erhöhte Plasmakonzentration von α1-Antitrypsin, Urosomukoid, Haptoglobin, Coeruloplasmin, α2-Makroglobulin und Fibrinogen) im Rahmen einer Akute-Phase-Reaktion, einer chronisch-entzündlichen Erkrankung und bei Paraproteinämien zu beobachten.

Analytik

Untersuchungsmaterial
Die Bestimmung erfolgt im Serum.
Präanalytik, Störungen
Bei der Beurteilung der Gesamtproteinkonzentration müssen Störfaktoren und Einflussgrößen wie Körperlage, körperliche Tätigkeit, Dauer der venösen Stauung etc. berücksichtigt werden.
Cave
Falsch-hohe Gesamteiweißkonzentrationen werden durch Röntgenkontrastmittel, durch Infusion von Haemaccel sowie durch renal eliminierte Pharmaka wie nichtsteroidale Antiphlogistika und Aminoglykoside vorgetäuscht.
Die Untersuchung von Serum oder Plasma bedarf keiner besonderen präanalytischen Bedingung. Hämolyse ist selbstverständlich zu vermeiden. Die Proteinkonzentration im Plasma und Serum bleibt über mehrere Wochen bei 4 °C stabil.
Bestimmungsverfahren
Die Bestimmung des Gesamteiweiß im Serum wird meist mittels der Biuret-Reaktion durchgeführt. Das Biuret-Reagenz bildet einen Komplex mit Kupferionen und 4 peptidischen Bindungen des jeweiligen Proteins. Die Farbintensität kann bei 540 nm photometriert werden. Sie besitzt eine ausreichende Empfindlichkeit für Bestimmungen im Serum, jedoch ungenügende Empfindlichkeit zur direkten Anwendung für Bestimmungen im Liquor cerebrospinalis und im Urin.
Bei diesen proteinarmen Flüssigkeiten wird die Proteinfraktion mit Trichloressigsäure oder Sulfosalicylsäure ausgefällt und das Präzipitat turbidimetrisch (Restlichtmessung) bzw. nephelometrisch (Streulichtmessung) quantifiziert.
In modernen Bestimmungsverfahren werden Farbbindungsreaktion mit Coomassieblau, Pyrogallol oder Benzethoniumchlorid angewandt. Die entstehende Trübung wird photometrisch vermessen.

Klinische Interpretation

Referenzwerte
  • Serum (Erwachsene): 66–87 g/l.
  • Urin (Erwachsene): 40–150 mg/24 h.
  • Liquor (Erwachsene): 15–45 mg/dl.
Indikation und Hinweise
Die Messung des Gesamteiweißes dient zur Diagnose und Verlaufsbeurteilung einer Reihe von Krankheiten der Leber, der Niere sowie von stoffwechsel- oder ernährungsbedingten Krankheiten.
Die Veränderungen des Gesamtproteins bei entzündlichen Erkrankungen spiegeln sich auch in den Veränderungen der Blutkörpersenkungsgeschwindigkeit, in der CRP-Serumkonzentration und im Bild der Serumelektrophorese wider. Die Serumelektrophorese hat für viele Fragestellungen nach wie vor ihren Stellenwert (Nierenerkrankungen, unklare Erhöhungen der Gammaglobuline).

Leitenzyme des Leberparenchyms (ALAT, ASAT, γ-GT)

Pathobiochemie

Die Leber nimmt eine zentrale Rolle im Kohlenhydrat-, Protein- und Lipidmetabolismus ein. Sie ist an der Biotransformation endogener und exogener Substanzen maßgeblich beteiligt.
Die biochemische Leberdiagnostik kann eine akute oder chronische Parenchymläsion, Cholestase und Beeinträchtigung der Syntheseleistung erfassen.
Cholestasemarker sind Bilirubin und alkalische Phosphatase (aP). Kenngrößen zur metabolischen oder Syntheseinsuffizienz sind Ammoniak, Quick-Test, Gesamteiweiß, Albumin, Cholinesterase; diese werden hier nicht ausführlich besprochen.
Die atypischen Cholinesterasen sind bei einer verlängerten neuromuskulären Blockade nach Applikation von Succinyldicholin von anästhesiologischer Bedeutung. Sie werden mittels der Dibucainzahl nachgewiesen (Kap. „Muskelrelaxanzien und ihre Antagonisten“).
Zu den Kenngrößen einer Leberparenchymläsion gehören die Transaminasen.
Transaminasen
Die physiologische Aufgabe der Transaminasen ist der Abbau von Aminosäuren durch Desaminierung. Sie befinden sich in variabler Konzentration in allen Zellen und Organen.
Die Alaninaminotransferase (ALAT, GPT) zeigt die höchsten spezifischen Aktivitäten in der Leber, sodass Erhöhungen richtungsweisend für Leberzellläsionen sind.
Cave
Auch durch extrahepatische Ursachen können ALAT-Erhöhungen im Sinne einer sekundären Mitbeteiligung beobachtet werden.
Die ALAT ist überwiegend zytoplasmatisch (85 %) lokalisiert. Daneben liegt sie auch strukturell gebunden in den Mitochondrien vor.
Die Aspartataminotransferase (ASAT, GOT) kommt ebenfalls hauptsächlich in der Leber vor. Klinisch bedeutsame Aktivitäten sind jedoch auch in Herz- und Skelettmuskel, weniger in Gehirn, Niere, Pankreas und Lunge nachweisbar. 30 % der Aktivität ist zytoplasmatisch lokalisiert, 70 % mitochondrial.
Aufgrund der unterschiedlichen intrazellulären Verteilung von ALAT und ASAT lässt sich mit Hilfe des De-Ritis-Quotienten (ASAT/ALAT) das Ausmaß eines Leberzellschadens abschätzen. Erst bei schwereren Schäden wird auch strukturell an die Mitochondrien gebundenes Enzym freigesetzt. Somit kommt es dann zu einem relativ stärkeren Anstieg der ASAT.
γ-Glutamyl-Transferase (γ-GT)
Die γ-Glutamyl-Transferase (γ-GT) ist am Aminosäuretransport beteiligt und lässt sich in fast allen Geweben nachweisen. Im Serum findet sich fast ausschließlich γ-GT aus kanalikulären Zellmembranen der Leber. Unter Einwirkung von Gallensäuren kann die γ-GT relativ leicht von den Membranen entfernt werden und gilt deshalb neben der alkalischen Phosphatase (aP) als sensitivster Marker hepatobiliärer Krankheiten. Die Erhöhungen bei Alkohol- und/oder Medikamentenabusus erfolgt mehr durch Enzyminduktion als durch Parenchymläsion.
Wie bei allen Enzymbestimmungen kommt neben der absoluten Aktivität der Verlaufsbeobachtung eine besondere Rolle zu. Zur Beurteilung der zeitlichen Veränderung ist deshalb die Kenntnis der biologischen Halbwertszeiten unerlässlich. Sie beträgt bei der ALAT 37–57 h, bei der ASAT 12–22 h und bei der γ-GT 3–4 Tage.

Analytik

Untersuchungsmaterial
Untersucht wird Serum oder Plasma.
Präanalytik, Störungen
Hämolyse stört die Bestimmung von ASAT (GOT) und γ-GT. Die Blutabnahme sollte, wie bei Bestimmungen aller hochmolekularer Analyte, am liegenden Patienten und ohne lange Venenstauung vorgenommen werden. Andernfalls können falsch-hohe Konzentrationen (bis zu 10 %) durch Flüssigkeitsaustritt in den Extravasalraum gemessen werden.
Bestimmungsverfahren
Prinzipiell erfolgt die Bestimmung der Enzymaktivität durch Messung der Umsatzgeschwindigkeit eines für das Enzym hochspezifischen Substrates im kinetischen Test. Die Enzymreaktion ist der geschwindigkeitsbestimmende Schritt im Reaktionsverlauf, da alle anderen Hilfsreagenzien (Substrate und Enzyme) im Überschuss zugesetzt werden.
Da sich Substrat und Reaktionsprodukt in den meisten Fällen photometrisch nicht unterscheiden lassen, müssen häufig Indikator- oder zusätzliche Hilfsreaktionen angeschlossen werden, um das Produkt zu identifizieren.
Cave
Bei hohen Enzymaktivitäten kann es bereits vor Ablauf der Messzeit zum völligen Verbrauch des normalerweise im Überschuss vorliegenden Substrats kommen und damit evtl. zu falsch-niedrigen Ergebnissen bis zu Normalbefunden. Ein nichtlinearer Verlauf der Reaktion macht eine erneute Bestimmung in verdünntem Untersuchungsmaterial erforderlich.
Im klinischen Labor werden die Enzymbestimmungen heute praktisch ausnahmslos an automatisierten Analysensystemen durchgeführt.
Die Referenzwerte sind abhängig von der angewandten Messtemperatur und -methode. Seit 2003 wird international nur noch bei 37 °C gemessen [24].

Klinische Interpretation

Referenzwerte (37 °C, IFCC, bei ASAT/ALAT mit Pyridoxolphosphat)
  • ASAT (GOT): Frauen: 10–35 U/l; Männer: 10–50 U/l;
  • ALAT (GPT): Frauen: 10–35 U/l; Männer: 10–50 U/l;
  • γ-GT: Frauen: <39 U/l; Männer: <66 U/l.
Indikation und Hinweise
Transaminasen
Die Transaminasen ALAT und ASAT sind die am häufigsten bestimmten Leitenzyme in der Leberdiagnostik. Grundsätzlich können erhöhte ALAT- und ASAT-Aktivitäten bei allen Leberkrankheiten gemessen werden.
Bei der akuten Virushepatitis kommt es bereits vor dem Auftreten klinischer Symptome zu einem starken Anstieg der Enzyme, wobei die ALAT aufgrund ihrer zytosolischen Lokalisation im Regelfall höhere Werte erreicht. Bei Auftreten des Ikterus sind sie am höchsten. Eine sich anschließende Normalisierung zeigt die beginnende Heilung an.
Werte über 3000 U/l werden selten beobachtet (schwerer nekrotisierender Verlauf). Aktivitäten über 4000 U/l sollten an Intoxikationen (z. B. Amanita phalloides etc.) denken lassen.
Bei chronisch-persistierenden Verläufen sind, außer in akuten Schüben und bei chronisch-aggressiver Hepatitis, meist Aktivitäten unter 200 U/l zu beobachten.
Die Leberzirrhose hingegen verursacht häufig nur geringgradige Erhöhungen.
Ein extrahepatischer Verschluss der Gallenwege führt im Regelfall nicht zu Werten oberhalb von 400 U/l.
Aus diagnostischer Sicht ist die gleichzeitige Bestimmung von ALAT und ASAT nicht immer gerechtfertigt. Auch das ungezielte Screening vor operativen Eingriffen scheint keine Vorteile zu bringen (Abschn. 5).
Der Einsatz der ASAT im Rahmen der Diagnostik des Myokardinfarkts erscheint angesichts der Verfügbarkeit moderner labordiagnostischer Möglichkeiten (CK, CK-MB, CK-MB-Masse, Troponin T, Troponin I, Myoglobin) nicht mehr zeitgemäß. Gegenüber den genannten Kenngrößen bietet er keine zusätzlichen Vorteile hinsichtlich Spezifität, Sensitivität oder Geschwindigkeit. Auch für die Beurteilung von Skelettmuskelkrankheiten spielt die ASAT im Gegensatz zur CK keine entscheidende Rolle mehr.
γ-GT
Leitenzym für die Erfassung hepatobiliärer Krankheiten ist die γ-GT. Sie ist der empfindlichste Cholestaseparameter und erreicht in diesem Fall Werte bis 500 U/l.
Ursachen für γ-GT-Erhöhung – außer Cholestase
  • Hepatitiden (meist geringere Erhöhung)
  • Alkohol- und Medikamentenmissbrauch
  • Arzneimittel wie Barbiturate, Hydantoine und Rifampicin
  • Nieren- und Pankreaserkrankungen
  • Herzinfarkt (in der Erholungsphase)
  • Verbrennungen
  • Familiär ohne Krankheitswert (selten)

Hämatologische Analytik

Pathobiochemie

Das sog. „kleine Blutbild“ ist die kombinierte, mechanisierte Bestimmung von Leukozyten, Erythrozyten, Hämoglobin, Hämatokrit, den Erythrozytenindizes und Thrombozyten in EDTA-Blut. Diese wenigen Kenngrößen erlauben die Erkennung und Beurteilung einer Vielzahl krankhafter Veränderungen wie z. B. Infektionen, Anämieformen, hämatologische Systemerkrankungen etc. [25, 26].
Leukozyten
  • Eine Leukopenie (Leukozytenzahl <4000/μl bzw. 4 G/l) kann durch Störung der Granulozytopoese im Knochenmark (z. B. Knochenmarkschädigung durch Chemotherapie, Bestrahlung, Intoxikation, Infiltration durch Tumoren etc.) oder durch Steigerung des Umsatzes (z. B. Sepsis, Autoimmunkrankheiten u. a.) bedingt sein.
  • Eine Leukozytose kann durch vermehrte Ausschwemmung aus dem Knochenmark bzw. der Milz (z. B. bei bakteriellen Infektionen), vermehrte Mobilisation aus dem perivaskulären Raum (z. B. bei Stress) oder durch vermehrte Produktion im Knochenmark (z. B. bei myeloproliferativen Krankheiten) verursacht werden.
Erythrozyten
Das rote Blutbild wird zur Differenzialdiagnostik von Anämien (Erythrozytopenien) und Polyglobulien (Erythrozytosen) herangezogen.
Cave
Ein akuter Blutverlust ist im roten Blutbild nicht erkennbar.
Die Einteilung der Anämien erfolgt anhand der Kenngrößen mittleres korpuskuläres Hämoglobin (MCH, Unterscheidung von hypochromer, normo- bzw. hyperchromer Anämie) und mittleres korpuskuläres Volumen (MCV, Differenzierung in mikrozytäre bzw. makrozytäre Anämie).
Anämieformen
  • Hypochrome, mikrozytäre Anämie (MCH und MCV vermindert): Eisenmangelanämie, Tumoranämie u. a.
  • Normochrome, normozytäre Anämie.
  • Hyperchrome, makrozytäre Anämie (MCH und MCV erhöht) bei Vitamin-B12-Mangel, perniziöser Anämie u. a.
Ein weiteres Einteilungsmerkmal ist die Retikulozytenzahl, anhand derer hyporegenerative und hyperregeneratorische Anämien unterschieden werden.
Die Hämolyse parameter Haptoglobin, Hämopexin, LDH und indirektes Bilirubin erlauben ebenfalls eine weitergehende Differenzierung.
Limitiert wird die diagnostische Aussagekraft der hämatologischen Parameter durch die Tatsache, dass Veränderungen erst im peripheren Blut sichtbar werden, wenn die Speicher für die einzelnen Bausteine der Hämbiosynthese (z. B. Eisen, Vitamin B12 u. a.) erschöpft sind.
So müssen für die Diagnostik z. B. einer Eisenmangelanämie die wesentlich empfindlicheren und frühzeitiger pathologisch veränderten Parameter des Eisenstoffwechsels herangezogen werden (Ferritin, Transferrin, löslicher Transferrinrezeptor).
Eine primäre Polyglobulie wird durch hämatologische Systemerkrankungen (z. B. Polycythaemia vera) verursacht, eine sekundäre Polyglobulie durch reaktive Vermehrung der Erythrozyten bei chronischem O2-Mangel (z. B. Aufenthalt in großen Höhen).
Eine Pseudopolyglobulie ist durch den Mangel an Blutplasma (z. B. Dehydratation) bedingt. Sie kann nur durch zusätzliche anamnestische und laborchemische Untersuchungen (z. B. Elektrolytkonzentrationen) von den oben genannten Polyglobulieformen abgegrenzt werden.
Thrombozyten
Eine Verminderung der Anzahl bzw. Störungen der Funktion führen zu typischen klinischen Symptomen der hämorrhagischen Diathese. Klinisches Leitsymptom sind petechiale Blutungen.
Die überwiegende Mehrheit thrombozytärer, hämorrhagischer Diathesen ist durch eine Thrombozytopenie bedingt.
Ursachen für Thrombozytopenien
Eine Thrombozytose ist entweder Ausdruck einer primären Störung der Thrombozytopoese durch myeloproliferative Syndrome oder sekundärer (reaktiver) Natur z. B. bei Entzündungen, postoperativ, körperlicher Anstrengung, Tumoren.

Analytik

Untersuchungsmaterial
Untersuchungsmaterial ist EDTA-Blut. Heparin-Blut ist nicht für hämatologische Analysen geeignet.
Präanalytik, Störungen
Häufige präanalytische Fehler entstehen durch lange Venenstauung (Hämokonzentration) und Gerinnungsartefakte.
Eine korrekte Blutzellanalyse setzt voraus, dass die Zellen zwischen Blutabnahme und Messung intakt bleiben. Im EDTA-Blut ist eine Aufbewahrung über 4–6 h ohne Verfälschung der Ergebnisse möglich. Danach ist mit einem Zerfall der Leukozyten und Thrombozyten zu rechnen.
Störfaktoren
  • Störfaktoren der Erythrozytenzählung sind Kälteagglutinine. Diese führen zu falsch-niedrigen Werten. Das EDTA-Blut muss in diesen Fällen warm ins Labor gebracht werden.
  • Störfaktoren der Hämoglobinbestimmung sind Hyperlipoproteinämie und Makroglobulinämie. Diese können falsch-hohe Werte verursachen.
  • Störfaktoren der Leukozytenzählung sind Erythroblasten und Normoblasten. Diese werden als kernhaltige Blutzellen bei der automatischen Zählung fälschlicherweise als Leukozyten interpretiert.
  • Störfaktoren der Thrombozytenzählung sind Mikrogerinnsel, Kälteagglutinine sowie eine EDTA-induzierte Thrombozytenaggregation. Diese führen zu falsch-niedrigen Werten. Zum Ausschluss von EDTA-Effekten empfiehlt sich eine vergleichende Thrombozytenzählung in Zitratvollblut.
Bestimmungsverfahren
Die Bestimmung der Parameter des kleinen Blutbildes wird überwiegend mit automatischen Blutzellzählgeräten durchgeführt. Die suspendierten Zellen werden durch eine Kapillare gesaugt. Beim Durchtritt durch die Apertur bewirken diese eine Änderung physikalischer Messgrößen.
Impedanz-Signal-Zählung (sog. „Coulter-Prinzip“)
Gemessen wird die Widerstandsänderung, die eine einzelne Zelle beim Durchtritt durch die Kapillare im angelegten elektrischen Feld bewirkt.
Photoelektronische Zählung (Prinzip des Durchflusszytometers)
Gemessen wird die Änderung des Lichteinfalls auf eine Photoelektrode beim Durchtritt einer einzelnen Zelle durch einen gebündelten Lichtstrahl.
Zur Überprüfung der Richtigkeit automatisierter Bestimmungen ist aber die Kammerzählung nach wie vor unersetzbar (z. B. bei Riesenthrombozyten, Aggregatbildungen von Thrombozyten, Normoblasten, Kryoglobulinen oder bei der Zellzählung in Materialien mit sehr geringer Zellzahl wie z. B. im Liquor cerebrospinalis).
Bestimmung von Erythrozytenzahl, Hämoglobin und Hämatokrit
Zur Beschreibung der Anteile des roten Blutbilds werden folgende Kenngrößen bestimmt:
  • Erythrozytenzahl [Tera/Liter (Ery, T/l)],
  • Hämoglobin [(Hb, g/dl)],
  • Hämatokrit [% (Hk, l/l)].
Die elektronische Zählung der Erythrozyten ist wenig störanfällig. Im Allgemeinen wird die manuelle Zählung in der Zählkammer bei einem Variationskoeffizienten von >15 % nicht angewandt.
Die Bestimmung der Hämoglobinkonzentration im Vollblut erfolgt photometrisch nach quantitativer Umsetzung von Hämoglobin in einen stabilen Komplex (z. B. in Cyanhämiglobin). Die Bestimmungsmethoden in Analysengeräten und am Photometer unterscheiden sich nicht prinzipiell.
Der Hämatokrit gibt den prozentualen Volumenanteil der Erythrozyten im Blut an. Die Bestimmung erfolgt in Analysengeräten als Rechengröße aus der Anzahl der Erythrozyten und dem ebenfalls elektronisch ermittelten mittleren korpuskulären Volumen der Erythrozyten (MCV, s. unten).
Manuell wird die Bestimmung mit Hilfe der Hämatokritzentrifuge durchgeführt.
Erythrozytenindizes
Aus Erythrozytenzahl, Hämoglobin und Hämatokrit können die Erythrozytenindizes errechnet werden.
Erythrozytenindizes
  • Mittleres korpuskuläres Hämoglobin (MCH = Hb/Ery, pg)
  • Mittleres korpuskuläres Volumen (MCV = Hk/Ery, fl)
  • Mittlere korpuskuläre Hämoglobinkonzentration (MCHC = Hb/Hk, g/dl)
Die Erythrozytenindizes erlauben eine morphologische Klassifizierung der Anämien. Da sich MCH und MCV gleichsinnig verändern, zeigt der MCHC-Wert nur sehr geringe interindividuelle Variationen (Ausnahme: MCHC erhöht bei Sphärozytose und erniedrigt bei schwerer Eisenmangelanämie). In elektronischen Blutzellzählgeräten wird er als geräteinterne Plausibilitätskontrolle benutzt.
Leukozytendifferenzierung (Differenzialblutbild)
Zur Leukozytendifferenzierung (Differenzialblutbild) stehen ebenfalls Automatenanalysen sowie der nach Pappenheim gefärbte Blutausstrich zur Verfügung.
Es werden grundsätzlich folgende Zellen differenziert: neutrophile, eosinophile und basophile Granulozyten, Lymphozyten, Monozyten und atypische Zellen.
Bei der automatischen Zelldifferenzierung werden aus jeder Probe etwa 10.000 Zellen analysiert, sodass eine hohe Genauigkeit erreicht wird. Jeder fragliche Befund muss im manuellen Differenzialblutbild mikroskopisch kontrolliert werden.

Klinische Interpretation

Referenzwerte
  • Hämoglobin: 12,3–15,3 g/dl Frauen, 14,0–17,5 g/dl Männer.
  • Erythrozytenzahl: 4,1–5,1 T/l Frauen, 4,5–5,9 T/l Männer.
  • Hämatokrit: 35–47 % Frauen, 40–52 % Männer.
  • Erythrozytenindizes: MCV 80–96 fl; MCH 28–33 pg und MCHC 33–36 g/l.
  • Leukozytenzahl: 4,0–9,0 Giga/l (G/l).
  • Thrombozytenzahl: 150–450 G/l.
Indikation und Hinweise
Zu den vielfältigen Indikationen für das kleine Blutbild zählen die Differenzierung von Anämien, Polyglobulie und Polyzythämie, die Diagnostik und Therapiekontrolle von hämatologischen Krankheiten, Tumorkrankheiten und Gerinnungsstörungen. Auch bei Entzündungen, Infektionen, Nekrosen, Intoxikationen und Hämodilution ist diese hämatologische Untersuchung sinnvoll.
In der Regel kann die Indikation zur Bestimmung eines kleinen Blutbilds großzügig gestellt werden.
Bei Patienten, die anamnestisch und klinisch keinen Hinweis auf das Vorliegen oben genannter Krankheitsbilder zeigen, kann jedoch z. B. vor elektiven operativen Eingriffen auf das kleine Blutbild verzichtet werden.

Gerinnungsanalytik (aPTT, Quick)

Pathobiochemie

Kap. „Anästhesiologische Beurteilung des Patienten: Blut und Blutgerinnung“.
Hämostasesystem
Eine funktionsfähige Hämostase als Schutz vor Blutungen und Thrombosen ist im Wesentlichen von folgenden 3 Faktoren abhängig:
Faktoren für funktionsfähige Hämostase
  • Intakte Gefäßwand
  • Ausreichende Anzahl funktionsfähiger Thrombozyten
  • Intakte plasmatische Blutgerinnung [27]
Bei einer Gefäßverletzung kommt es im Rahmen der primären Blutstillung zur Vasokonstriktion und Bildung eines Plättchenthrombus. Dieser wird durch Fibrin gefestigt, welches am Ende der sekundären Blutstillung entsteht. In einem intakten Gefäßsystem wird ständig Fibrin gebildet, welches durch das fibrinolytische System wieder aufgelöst wird.
  • Fibrinbildung:
    • Prothrombinaktivator → Thrombin → Fibrin.
  • Fibrinolyse:
    • Plasminogenaktivator → Plasmin → Fibrinauflösung.
Beide Systeme werden durch Aktivatoren und Inhibitoren kontrolliert und stehen normalerweise in einem funktionellen Gleichgewicht.
Primäre, zellbasierte Gerinnung
Die primäre Hämostase hängt wesentlich von der Kooperation von Endothelzellen, Thrombozyten sowie den plasmatischen Gerinnungsfaktoren/-inhibitoren ab. Speziell wichtig dabei ist bei den Thrombozyten deren Anzahl und Funktion, wobei Veränderungen, die meist mit einer Blutungsneigung einhergehen, hereditär oder, häufiger, erworben sein können. Thrombozyten adhärieren und aggregieren, z. B. nach einer Verletzung, an der subendothelialen Matrix (z. B. Kollagen). Nach Aktivierung durch den hochmolekularen von-Willebrand-Faktor bilden die Thrombozyten schließlich einen Plättchenthrombus, während gleichzeitig die plasmatische Gerinnung massiv aktiviert wird.
Plasmatische Gerinnung
Das System der plasmatischen Gerinnung besteht aus dem endogenen („intrinsic“) und dem exogenen („extrinsic“) Aktivierungsweg sowie der gemeinsamen Endstrecke von der Bildung des Prothrombinaktivators bis zur Fibrinbildung.
Die langsame Gerinnungskaskade des intrinsischen Systems beginnt mit der Kontaktaktivierung des Faktors XII unter Beteiligung des Plättchenfaktors 3 und mündet in die Bildung des Prothrombinaktivators.
Die schneller ablaufende Kaskade des extrinsischen Systems wird durch Gewebsthromboplastin aktiviert, welches bei Gewebeverletzungen und durch Faktor VIIa freigesetzt wird.
Am Ende beider Systeme wird Prothrombin zu Thrombin aktiviert, welches die Umwandlung von Fibrinogen in Fibrin bewirkt.
Überprüfung des Hämostasesystems
Zu einer orientierenden Überprüfung der Hämostase gehören, neben einer genauen und strukturierten Blutungs- und Thromboseanamnese, eine Reihe von Basisuntersuchungen [28].
Bei Vasopathien können keine ursachenspezifischen Laborbefunde erhoben werden.
Die Thrombozytenzahl ist eine wichtige laboranalytische Kenngröße (Abschn. 4.11).
Zur Überprüfung der primären Hämostase kann am Patienten die In-vivo-Blutungszeit bestimmt werden. Daneben stehen außerdem eine Reihe von teilweise neuen Methoden (z. B. Thrombozytenaggregation nach Born, „Platelet Function Analyzer“, Thrombelastographie, Impedanzaggregometrie, Rotationsthrombelastometrie) zur Thrombozytenfunktionsdiagnostik zur Verfügung, mit denen angeborene oder erworbene Thrombozytenfunktionsstörungen oder auch eine gesteigerte Thrombozytenaktivierung nachgewiesen werden können. Diese Tests werden in jüngster Zeit auch zur Überwachung der Therapie mit Thrombozytenfunktionshemmern, wie ASS, Clopidogrel, Prasugrel oder Glykoprotein-IIb/IIIa-Hemmern eingesetzt [29]. Zu beachten ist, dass einige dieser Tests („activated clotting time“/ACT und Rotationsthrombelastometrie) auch auf hohe Konzentrationen direkter Thrombininhibitoren (Argatroban, Dabigatran) sowie von Faktor-Xa Inhiboren (Rivaroxoaban, Apixaban und Fondaparinux) reagieren, manche auch bereits bei therapeutischen Konzentrationen (Rotationsthrombelastometrie mit Ausnahme von Fondaparinux) [30].
Die beiden wichtigsten Globaltests zur Überprüfung der plasmatischen Hämostase sind die Thromboplastinzeit (QUICK) zur Beurteilung der exogenen Aktivierung und die aktivierte partielle Thromboplastinzeit (aPTT) [22] zur Beurteilung der intrinsischen Aktivierung. Das Ergebnis der beiden Globaltests erlaubt meist einen Hinweis auf die Lokalisation eines möglichen Defektes. Einzelfaktorenbestimmungen werden nur bei Anhalt für erworbene oder angeborene Defekte von Einzelfaktoren durchgeführt.
Die Bestimmung der Thromboplastinzeit und Berechnung der „Internationalen Normalisierten Ratio“ (INR) dient darüber hinaus dem Monitoring der oralen Antikoagulationstherapie mit Phenprocoumon oder Warfarin, die Bestimmung der aPTT der Überwachung der Therapie mit unfraktioniertem Heparin. Sollte die Überwachung der Therapie mit niedermolekularen Heparinen, die normalerweise ohne Überwachung appliziert werden, z. B. bei Niereninsuffizienz notwendig sein, kann dies nicht durch die in diesem Fall weitgehend unbeeinflusste aPTT geschehen. Für diesen Fall steht die Bestimmung der Anti-Xa-Aktivität zur Verfügung (Ziel: 0,3–0,7 IE/ml).
Die neuen oralen Antikoagulanzien (NOAC, DOAC = direkte Faktor IIa- oder Faktor Xa-Inhibitoren; z. B. Dagibatran, Rivaroxaban, Apixaban) erfordern im Regelfall kein Monitoring, bereiten aber Probleme bei der Interpretation von QUICK (INR) und PTT, da sie zwar deren Wertlage beeinflussen, aber die Testergebnisse dennoch keine Rückschlüsse auf Veränderungen der Hämostase zulassen [31]. Die Tests sind weder ausreichend sensitiv noch linear um eine Quantifizierung zu erlauben. Normale Werte von QUICK (INR) und aPTT schlieβen klinisch relevante antikoagulatorische Effekte dieser Medikamente nicht aus [32].
Für das Monitoring von Rivaroxaban und Apixaban (Anti-Xa-Aktivität) und Dagibatran (modifizierte Thrombinzeit) stehen in einigen klinischen Laboratorien mittlerweile spezifische Tests zur Verfügung [31].
Die Bestimmung von Thrombinzeit und Fibrinogenkonzentration ist im Bereich der operativen Medizin ebenfalls von Bedeutung.
D-Dimere, charakteristische Spaltprodukte von Fibrin, sind Folge einer intravasalen Aktivierung der Gerinnung und ihre Bestimmung dient dem Ausschluss einer Lungenembolie bei Patienten mit Atemnot und Thoraxschmerzen (→ S2-Leitlinie Angiologie der AWMF, [33]).

Analytik

Untersuchungsmaterial
Venöses Zitratblut (1 Teil Natriumzitratlösung [0,106 mol/l] + 9 Teile Blut); die Zitratlösung wird im Abnahmegefäß vorgelegt. Das für die Untersuchung notwendige plättchenarme Plasma wird durch Zentrifugation bei 2500 g für 20 min gewonnen.

Präanalytik, Störungen

Die Ergebnisse von Gerinnungsuntersuchungen hängen wesentlich von der Einhaltung präanalytischer Bedingungen ab. Insbesondere die Technik der Blutabnahme ist entscheidend für zuverlässige Ergebnisse.
Voraussetzungen für verwertbares Probenmaterial
  • Möglichst geringe und kurze Stauung der Vene
  • Keine kleinlumigen Kanülen (Hämolysegefahr)
  • Gewebstrauma durch korrekte Punktionstechnik vermeiden
  • Zitratblut möglichst als 2. Gefäß füllen (dadurch minimierte Freisetzung von Gewebsthromboplastin und noch keine beginnende Kontaktaktivierung)
  • Probengefäß exakt bis zur Markierung füllen (Mischungsverhältnis) und sofort ohne Schaumbildung durch mehrmaliges Kippen mischen. Ungenügende oder verspätete Mischung des Probenmaterials kann eine Verkürzung der gemessenen Gerinnungszeit durch Aktivierung von Gerinnungsfaktoren, aber auch eine Verlängerung durch Verbrauch der Faktoren bedingen. Blutproben mit Gerinnseln sind unbrauchbar!
  • Probe umgehend der Untersuchung zuführen (maximal 4 h nach Entnahme)
  • Bei einem Hämatokrit >60 % muss die vorgelegte Zitratmenge an das geringere Plasmavolumen angepasst werden
Bei spektrometrischer Messung kann das Ergebnis durch Lipämie, Hämolyse und Hyperbilirubinämie verfälscht sein.
Für die Bestimmung des Quick-Werts aus Kapillarblut (natriumzitrathaltige Kapillare) sind spezielle „Point-of-care-Testing“-Methoden zur Überwachung der oralen Antikoagulanzientherapie entwickelt worden. Diese sollten allerdings nur eingesetzt werden, wenn eine gute Vergleichbarkeit zu der klassischen Gerinnungsanalytik mit venösem Zitratblut gegeben ist.

Testverfahren

Bestimmungsverfahren Thromboplastinzeit (Quick-Test; TPZ)
Dem durch die Zitratzugabe bei der Blutabnahme kalziumfreien Plasma werden bei 37 °C Thromboplastin und Kalzium zugegeben. Dadurch wird die Reaktion im exogenen System gestartet.
Die Zeit bis zum Einsetzen der Fibrinbildung hängt von der Konzentration der Gerinnungsfaktoren des exogenen (VII) und des gemeinsamen Weges ab (X, V, II = Prothrombin).
Außer bei sehr niedrigen Werten hat die Fibrinogenkonzentration in diesem System keinen Einfluss auf die TPZ.
Die einsetzende Fibrinbildung kann nach verschiedenen Prinzipien, entweder manuell oder mechanisiert, erfasst werden. Beim klassischen manuellen „Häkeln“ wird ein Plastikhäkchen in regelmäßigen Bewegungen bis zum Auftreten eines Gerinnsels durch das Reaktionsgemisch bewegt.
Die mechanisierten Verfahren nutzen folgende Prinzipien zur Feststellung des Gerinnungseintritts:
  • Zunahme der Leitfähigkeit zwischen 2 Elektroden.
  • Zunahme der Viskosität bei Beginn der Fibrinfaserbildung.
  • Zunahme der Extinktion zum Zeitpunkt der Fibrinpolymerisierung.
Bei der ersten Methode wird eine als Häkchen geformte Elektrode durch das Reaktionsgemisch bewegt, bis sich ein Fibrinfaden bildet, der eine leitende Verbindung zwischen der bewegten und einer weiteren Elektrode im Reaktionsansatz herstellt.
Die zweite Methode basiert auf dem magnetischen Impuls, der entsteht, wenn eine Kugel in dem schräg um die Längsachse drehenden Röhrchen durch die sich bildenden Fibrinfasern mitbewegt wird (Kugelkoagulometer).
Heute werden in größeren Laboratorien meist optische Methoden eingesetzt, die sich besonders gut zur Automatisation eignen und einen hohen Probendurchsatz ermöglichen. Neben der direkten Messung der Extinktionszunahme bei Beginn der Gerinnselbildung kommen hierbei auch chromogene Substrate (z. B. an Tri- oder Tetrapeptide gekoppeltes p-Nitroanilin) zum Einsatz. Diese besitzen eine höhere Affinität zum Thrombin als Fibrinogen und werden deshalb zuerst umgesetzt. Wird hierbei ein gewisser Extinktionsschwellenwert überschritten, wird die Gerinnungszeit gestoppt. Nach dem chromogenen Substrat wird Fibrinogen umgesetzt. Aus der zusätzlichen Extinktion kann die Fibrinogenkonzentration berechnet werden („derived“ Fibrinogen).
Die Auswertung und Befundmitteilung der Thromboplastinzeit erfolgt als Prozent der Norm oder als Prothrombinratio, bzw. INR bei der oralen Antikoagulanzientherapie.
Zur prozentualen Auswertung wird eine Kalibrationskurve durch Verdünnung eines Poolplasmas oder eines kommerziell erhältlichen Kalibrierplasmas erstellt. Die Gerinnungszeiten der unterschiedlich verdünnten Plasmen werden der prozentualen Verdünnung gegenübergestellt und das Ergebnis der Patientenprobe anhand der Kurve aus der Gerinnungszeit abgeleitet.
Die messbare Thromboplastinzeit ist in erheblichem Ausmaß vom verwendeten Thromboplastinpräparat (Spezies, Organ) abhängig.
Dies resultiert aus einer unterschiedlich starken Empfindlichkeit gegenüber Verminderungen der Gerinnungsfaktoren VII, X und V sowie den inaktiven Vorstufen der Vitamin-K-abhängigen Faktoren VII, X und II („proteins induced by vitamin K absence“, PIVKA) wie sie besonders unter der oralen Antikoagulanzientherapie auftreten. Die schlechte Vergleichbarkeit der Ergebnisse führte deshalb zu intensiven Standardisierungsbemühungen und schließlich zur Einführung der „International Normalized Ratio“ (INR). Hierbei wird die Empfindlichkeit kommerziell erhältlicher Thromboplastine gegenüber einem WHO-Standard ermittelt und als „International Sensitivity Index“ ausgedrückt (ISI). Die INR lässt sich dann berechnen.
$$ \mathrm{INR}={\mathrm{PR}}^{\mathrm{ISI}},\mathrm{wobei}\ \mathrm{PR}=\mathrm{Prothrombinratio}=\frac{{\mathrm{TPZ}}_{\mathrm{Patient}}\ \left[\mathrm{s}\right]}{{\mathrm{TPZ}}_{\mathrm{Normalplasma}}\left[\mathrm{s}\right]} $$
Evaluiert ist die INR nur für die orale Antikoagulanzientherapie.
Bestimmungsverfahren aktivierte partielle Thromboplastinzeit (aPTT)
Bei der aPTT wird die Fibrinbildung durch Rekalzifizierung des Plasmas und Zugabe eines partiellen Thromboplastins ausgelöst. Es handelt sich hierbei, im Gegensatz zu den Vollthromboplastinen zur Quick-Bestimmung, um ein Phospholipid ohne Proteinanteil.
Die Zeit bis zur Gerinnung hängt von den Faktoren des endogenen Aktivierungswegs (XII, XI, IX) sowie von der gemeinsamen Endstrecke der Gerinnung (Faktoren X, VIII, II, V, I) ab.
Um die sehr langsame Kontaktaktivierung zu beschleunigen, werden bei der aPTT Oberflächenaktivatoren zugesetzt (z. B. Kaolin). Die erzielten Gerinnungszeiten (s) sind von den verwendeten Reagenzien und Geräten abhängig.

Klinische Interpretation

Referenzwerte Thromboplastinzeit (Quick-Test)
  • Der klinische Normbereich beträgt 70–130 % (Erwachsene).
  • Therapeutischer Bereich der Cumarintherapie: 10–20 %; INR 2,0–4,5 (indikationsabhängig).
Indikation und Hinweise
Die Bestimmung der Thromboplastinzeit dient als globaler Suchtest bei hämorrhagischen Diathesen, der Erkennung von Störungen des exogenen Aktivierungswegs und aller an diesem Weg beteiligten Faktoren (I, II, V, VII, X). Da zur Synthese der Faktoren II, VII und X Vitamin K benötigt wird, eignet sich die TPZ zur Erkennung und Überwachung aller Zustände, die mit Vitamin-K-Mangel einhergehen, wie z. B. die orale Antikoagulanzientherapie. Dies ist die häufigste Indikation zur Bestimmung der TPZ. Da alle diese Faktoren in der Leber synthetisiert werden, lassen sich auf diesem Weg auch Informationen über die Lebersyntheseleistung gewinnen.
Heparin und Fibrin-/Fibrinogenspaltprodukte verlängern die Thromboplastinzeit. Dennoch eignet sich die TPZ nicht zum Monitoring der Heparin- und Lysetherapie.
Der häufig empfohlene und in vielen Krankenhäusern übliche, generelle Einsatz als präoperativer Screeningtest klinisch unauffälliger Patienten ist angesichts der in dieser Situation extrem niedrigen Prävalenz pathologischer Befunde umstritten.
Referenzwerte aktivierte partielle Thromboplastinzeit (aPTT)
Der Referenzwert beträgt <40 s (abhängig vom benutzten Reagens).
Indikation und Hinweise
Die aPTT dient als globaler Suchtest für Störungen im endogenen System der plasmatischen Gerinnung (Faktoren I, II, V, VIII, IX, X, XI, XII).
Klinisch relevant sind nur Verlängerungen der aPTT.
Verkürzungen kommen bei Anwesenheit von Gewebsthromboplastin nach nicht sachgerechter Blutabnahme, verzögerter oder ungenügender Mischung von Zitrat und Blutprobe sowie hoher Faktor-VIII-Konzentration vor.
Am häufigsten wird die aPTT zur Überwachung der Heparintherapie eingesetzt, da sie empfindlicher auf Heparin reagiert als die TPZ. Zu beachten ist, dass Heparin nur bei ausreichendem Antithrombinspiegel wirkt. Die Low-dose-Heparintherapie führt zu keinen messbaren Verlängerungen der aPTT.
Niedermolekulare Heparine wirken über den Faktor Xa und können nur durch spezielle Testsysteme für die Bestimmung der Aktivität von Xa, nicht aber durch Messung der aPTT, überwacht werden.
Mögliche andere Ursachen für eine Verlängerung der aPTT
Des Weiteren findet sich eine Verlängerung der aPTT je nach Schwere unterschiedlich stark ausgeprägt bei Cumarintherapie, Verbrauchskoagulopathie, schweren Leberschäden und Protaminüberdosierungen.
Bezüglich des präoperativen Screenings gilt das gleiche wie für die TPZ.

Spezialanalytik mittels Immunoassays

Immunoassaymethoden

Der Nachweis von Biomarkern in biologischen Flüssigkeiten basiert im Allgemeinen auf 2 Schritten: Spezifische Reaktion und spezifische Detektion, wobei die Natur der Reaktion und der Detektion physikalisch, chemisch, biologisch oder immunologisch sein kann. Im letzteren Fall spricht man in der Analytik von Immunoassaymethoden [2, 4]. Diese Bestimmungsverfahren sind für die biochemische Analytik von (Protein)-Kenngrößen im Nano- bis Attomolbereich [23] weit verbreitet.
Das Prinzip des Immunoassays beruht auf der Theorie der Antigen-Antikörper-Reaktion.
Jeder monoklonale oder polyklonale Antikörper hat eine spezifische Affinität für ein bestimmtes Antigen (= Analyt). Antigene reagieren mit den korrespondierenden Antikörpern über Wasserstoffbrückenbindungen und Van-der-Waal-Kräfte. Bei der Antigen-Antikörper-Reaktion ändert die Antigenbindungsstelle ihre dreidimensionale Struktur dergestalt, dass diese komplementär zur Struktur des Epitops wird.
Die den Analyten quantifizierende Detektion wird durch eine radioaktive (RIA, IRMA) oder nichtradioaktive Markierung [Enzyme, (Elektro)chemilumineszenz, Fluoreszenz(polarisation)] eines der Reaktanten realisiert. Der Antigen-Antikörper-Komplex kann dabei entweder ohne (homogener Immunoassay) oder mit Abtrennung (z. B. an einer festen Phase, heterogener Immunoassay) aus dem Reaktionsansatz detektiert werden. Die Quantifizierung erfolgt anhand einer Standardkurve.
Bei höheren Analytkonzentrationen ist eine direkte Signalmessung der Antigen-Antikörper-Komplexe auch mit turbidimetrischen und nephelometrischen Verfahren möglich. Dabei wird die Trübungsreaktion bei der Bildung von Immunkomplexen entweder durch Restlichtmessung (Turbidimetrie) oder durch Streulichtmessung (Nephelometrie) bestimmt. Auch für Immunoassay-Kenngröβen wie z. B. cTn, CRP oder PCT (siehe nachfolgend) sind bereits POCT-Geräte entwickelt worden, die trotz oftmals geringerer Sensitivität als Zentrallaboranalysatoren bereits häufig in Intensivbereichen eingesetzt werden. Beispiele sind Stratus CS, AQT90 oder i-STAT (siehe Tab. 6) [34].

Klinische Anwendungen

Im Folgenden werden einige klinisch relevante und bereits notfallmäßig verfügbare Anwendungen moderner Immunoassays beispielhaft aufgeführt.
Schilddrüsenfunktionsstörungen
Hyperthyreose
Ein normaler basaler TSH-Wert im Serum schließt eine Hyperthyreose aus. Der Nachweis einer Hyperthyreose aufgrund eines erniedrigten TSH-Spiegels erfolgt mittels Bestimmung des freien Thyroxins (fT4). Wenn das fT4 nicht erhöht ist, muss durch die zusätzliche Bestimmung des freien Trijodthyronins (fT3) eine isolierte T3-Hyperthyreose nachgewiesen werden (Kap. „Anästhesiologische Beurteilung des Patienten: Endokrines System“).
Hypothyreose
Zunächst ist die Bestimmung des basalen TSH wichtig, bei Erhöhung des TSH ist der Nachweis einer Hypothyreose durch die Bestimmung des fT4 ausreichend.
Herzinfarktdiagnostik
Die Aktivitätsanstiege der CK und des Isoenzyms CK-MB wurden neben der klinischen Symptomatik und den eindeutigen EKG-Veränderungen bisher als Kriterien zur Diagnose eines Myokardinfarkts herangezogen.
In den letzten Jahren wurde jedoch durch neue kardiale Marker eine weitere Verbesserung der labormedizinischen Möglichkeiten erreicht. (Kardiales) Troponin T (cTnT) und Troponin I (cTnI) sind Strukturproteine, die neben dem Tropomyosin und Aktin im dünnen Filament der (kardialen) Muskelzellen lokalisiert sind. Ein geringer Teil der Proteine ist auch im Zytoplasma nachweisbar. Als zuverlässige Indikatoren für eine Schädigung des Myokards verbessert die Bestimmung von cTnT und cTnI entscheidend die Diagnostik und Verlaufsbeurteilung von akuten Koronarsyndromen. Als diagnostischer cut-off gilt für das hochsensitiv gemessene cTnT eine Konzentration von 0,014 ng/ml. Darüber liegende Konzentrationen sind mit einer Myokardschädigung vereinbar. Dies ist aber nicht gleichbedeutend mit der Diagnose „akutes Koronarsyndrom“, sondern muss im Rahmen der individuellen klinischen Symptomatik interpretiert werden [35].
Diagnostik und Verlaufskontrolle der Herzinsuffizienz
Brain-type Natriuretic Peptide (BNP) ist an der Salz- und Wasserhomöostase und an der Regulation des Blutdrucks beteiligt. Es wird bei Volumenbelastung von Myozyten des Ventrikels infolge des Dehnungsreizes in die Blutbahn ausgeschüttet. BNP kommt praktisch nur im Ventrikel vor und ist daher ein Marker für den Zustand des Myokards. Nach zellulärer Freisetzung von proBNP wird dieses in aktives BNP und in sein N-terminales Fragment (NT-proBNP) gespalten [36]. Letzteres ist am Rezeptor für BNP unwirksam. NT-proBNP kommt in wesentlich höherer Konzentration als BNP im Serum/Plasma vor und hat eine deutlich längere Halbwertzeit. Es ist im Serum relativ stabil (Probentransport ungekühlt möglich) und kann mit empfindliche Immunoassaymethoden gemessen werden.
Aufgrund des hohen negativ prädiktiven Werts von >97 % kann NT-proBNP zur Ausschlussdiagnostik der Herzinsuffizienz angewandt werden. Unterhalb des cut-off von 125–150 pg/ml kann eine linksventrikuläre Dysfunktion trotz Vorliegen z. B. einer Dyspnoe mit hoher Sicherheit ausgeschlossen werden.
Bei Patienten unter Therapie einer Herzinsuffizienz stellt NT-proBNP einen geeigneten Therapieverlaufsparameter dar.
Diagnose und Verlaufsbeurteilung systemischer Entzündungen
Das C-reaktive Protein (CRP) ist ein Akute-Phase-Protein, das bei einem infektiösen Geschehen in der Leber aufgrund der Stimulation durch Interleukin-1, Interleukin-6 und andere Zytokine produziert wird. CRP ist in der Aktivierung der Komplementkaskade durch die Bindung von C1q und aktivierendem C1 involviert.
Nach Gewebeschäden steigen die Konzentrationen innerhalb von 6 h bis auf das 100- bis 1000-fache des Ausgangswerts an. Deshalb ist CRP, welches durch nephelometrische, turbidimetrische oder Immunoassaymethoden gemessen wird, ein effizienter Serummarker für die Diagnose und die Verlaufsbeurteilung eines systemischen Infektionsgeschehens. Es hat einen höheren diagnostischen Stellenwert als die Messung der Leukozyten und der Blutkörperchensenkungsgeschwindigkeit.
Diagnose schwerer bakterieller Infektionen und Sepsis
Eine neue Kenngröße zur Differenzialdiagnose bei schwerer bakterieller Infektion und Sepsis ist das Procalcitonin (PCT). PCT ist das Prohormon von Calcitonin.
Während bei Gesunden die Werte im Serum an der unteren Nachweisgrenze liegen, sind bei schweren bakteriellen Infektionen deutlich bis massiv erhöhte PCT-Konzentrationen zu finden, ohne dass dies zu einer Vermehrung des Calcitoninspiegels führt. Der Verlauf der PCT-Werte während einer Sepsis spiegelt meist den klinischen Zustand gut wider. Daher wird die Kenngröße von verschiedenen Autoren als valider Marker für Therapieerfolg und Prognose von septischen Krankheitsbildern – speziell bei abdominalchirurgischen Patienten – angesehen [37].
Bei schweren viralen Infektionen steigt das PCT nicht signifikant an.
Die Beurteilung von Schweregrad und Prognose bei Sepsis und Multiorgandysfunktionssyndrom mittels dieser Kenngröße ist etabliert. Zudem wurde das PCT kürzlich in einer Metaanalyse aller verfügbaren Studien als guter diagnostischer Marker auch bei der Frühdiagnose einer Sepsis und Überwachung von Risikopatienten anerkannt [38].
Eine weitere klinisch relevante Kenngröße bei Sepsis und Multiorgandysfunktionssyndrom ist das Interleukin-6 (IL-6). Il-6 gehört zu den Zytokinen, die die Entzündungsreaktion des Organismus regulieren, es bewirkt in der Leber die vermehrte Synthese von Akut-Phase-Proteinen. IL-6 wird v. a. von Monozyten, Makrophagen, aber auch von Epithel- und Endothelzellen sezerniert.
IL-6 ist im Serum von Gesunden kaum nachweisbar (<1 pg/ml). Die Serumkonzentration kann bei schweren systemischen Infektionen bis auf 1000 pg/ml ansteigen. Insgesamt reagiert IL-6 bei Entzündungsgeschehen sehr rasch, seine Halbwertzeit im Serum liegt im Minutenbereich. Es besitzt dabei prognostische Bedeutung in der Beurteilung von Trauma und Sepsis. Diese Eigenschaften macht man sich in der Intensivmedizin zur raschen prognostischen Beurteilung akuter septischer Krankheitsbilder, aber auch von einer beginnenden Neugeborenensepsis zunutze. Die IL-6-Bestimmung im Liquor hilft bei der frühzeitigen Identifizierung von Patienten mit bakterieller Meningitis und ist ein Vorhersageparameter für das Auftreten ventrikulostomaassoziierter Infektionen [37, 39].
Überwachung des Diabetes mellitus
Bei dauerhafter Hyperglykämie werden Proteinen wie z. B. Hämoglobin vermehrt glykosyliert. Wegen der Irreversibilität der Glykosylierung und der langen Halbwertszeit von Hämoglobin liefert der Prozentsatz des HbA 1c Informationen über die durchschnittliche Blutglukosekonzentration der letzten 40–60 Tage. Bei gesunden Erwachsenen liegt der prozentuale HbA1c-Anteil zwischen 4,8 und 5,9 % des gesamten Hämoglobins. Bei langfristig erhöhten Blutglukosekonzentrationen steigt dieser Wert an. Diese Kenngröße ist in der Diabetesambulanz unverzichtbarer Bestandteil der klinisch-chemischen Überwachung geworden.
Es sind bereits valide immunologische POCT-Bestimmungsmethoden verfügbar.

Präoperative Labordiagnostik

Während Tests zur Kontrolle des Verlaufs bekannter Krankheiten weitgehend unbestritten sind, herrscht Unsicherheit über den Nutzen eines generellen präoperativen Routinescreenings ([4042]; Kap. „Anästhesiologische Visite“).
Mögliche Intentionen für derartige Untersuchungen
  • Erkennen unerwarteter und unveränderbarer Bedingungen, welche die Risikoeinschätzung eines Eingriffes beeinflussen.
  • Erkennen unerwarteter Bedingungen, die durch Intervention beseitigt werden können, sodass das Operationsrisiko gesenkt werden kann.
  • Ausgangswerte für die Beurteilung während und nach einem Eingriff.
  • Juristische Erwägung.
Der positive Vorhersagewert eines vom Referenzbereich abweichenden Untersuchungsergebnisses, also die Wahrscheinlichkeit, dass eine Krankheit bei positivem Testausfall vorliegt, hängt entscheidend von der Prävalenz der Krankheit in der untersuchten Population ab.
Bei einem Test mit 95 %iger Spezifität und Sensitivität für eine bestimmte Zielerkrankung stehen bei einer Prävalenz von 0,5 % bei 100.000 Untersuchungen 475 richtig-positiven Resultaten 4975 falsch-positive Resultate gegenüber, mithin ein positiver Vorhersagewert von nur 8,7 %. Liegt die Prävalenz dagegen bei 10 %, steigt der positive Vorhersagewert auf 67,9 %.
Mit anderen Worten: Je höher der Anteil der Erkrankten in der untersuchten Population, desto höher die Aussagekraft eines positiven Testergebnisses.
Deshalb sollte vor Einsatz möglicher Laboruntersuchungen die Prävalenz der gesuchten Krankheiten durch Anamnese und körperliche Untersuchung (Ausschluss offensichtlich Nichterkrankter) erhöht werden.
Falsch-positive Testergebnisse verursachen bei nichtselektiver Auswahl der Untersuchungen weiterführende invasive Diagnostik oder unnötige Therapien mit einem potenziellen Risiko für den Patienten. Bei niedriger Prävalenz kann der Schaden durch Komplikationen invasiver Ausschlussdiagnostik den Nutzen durch die Untersuchung überwiegen.
Andererseits können falsch-negative Testergebnisse zum Übersehen vorhandener Probleme und zu einem falschen Gefühl der Sicherheit führen.
Durch nichtidentifizierte Laboruntersuchungen in unselektierten Populationen werden limitierte finanzielle Ressourcen verschwendet, nicht nur aufgrund des primär durchgeführten Screenings, sondern auch durch die sich anschließende Ausschlussdiagnostik.
In einer Studie von Perez [43] hatten von 768 Patienten mit Indikation zum Test 46,7 % (=359) auffällige Testergebnisse. Davon ergab sich bei 6,9 % (=53) ein Einfluss auf das Procedere in Form einer Verzögerung der Operation oder Einholung eines weiteren Konsils und bei 2,2 % (=17) ein potenzieller Nutzen für die Patienten durch Änderung der chirurgischen oder anästhesiologischen Technik. Bei den 2309 Patienten ohne Indikation zum Test lagen 18,5 % (=427) Ergebnisse außerhalb des Referenzbereiches, wobei 0,7 % (=15) einen Einfluss auf das Procedere und nur 0,1 % (=3) einen potenziellen Nutzen für die Patienten hatten.
Folgende Untersuchungen waren bei Patienten ohne bzw. mit stabilen Begleiterkrankungen, ohne Einfluss auf die generelle Gesundheit (ASA I und II) durchgeführt worden: Thoraxröntgen, EKG, kleines Blutbild inkl. Thrombozytenzahl, Differenzialblutbild, Glukose, Retentionswerte, Transaminasen, AP und γ-GT, Serumelektrolyte, Gesamteiweiß und Eiweißelektrophorese. Ähnliche Zahlen sind von anderen Untersuchern berichtet worden [44, 45].
Die häufig geäußerte Befürchtung, dass das Unterlassen solcher Screeningtests bei anamnestisch und klinisch unauffälligen Patienten ein erhöhtes Haftungsrisiko durch das Übersehen pathologischer Resultate beinhaltet, ist unbegründet. Unerwartete auffällige Testergebnisse sind selten und ihre Beziehung zur perioperativen Morbidität ist meist schlecht definiert. Darüber hinaus entspricht die selektive Auswahl von Laboruntersuchungen den Empfehlungen verschiedener anerkannter Fachgesellschaften (z. B. Amerikanische Gesellschaft für Anästhesiologie und Deutsche Gesellschaften für Anästhesiologie und Intensivmedizin, Chirurgie und Innere Medizin) und den Empfehlungen vieler Standardlehrbücher der Anästhesie und Chirurgie [4648]. Zudem werden Testergebnisse außerhalb des Referenzbereiches häufig ignoriert. Man schätzt, dass zwischen 30 % und 95 % dieser Befunde nicht auf dem Patientenbogen präoperativ erscheinen. Dieses Verhalten erscheint nur zu verständlich, da offensichtlich die Mehrzahl der Resultate von Gesunden stammt. Trotzdem ist diese Praxis vermutlich mit einem höheren Haftungsrisiko verbunden als die Entscheidung, mangels Indikation auf den Test zu verzichten.
Der Grundtenor unterschiedlicher Empfehlungen zur präoperativen Labordiagnostik ist ähnlich (Empfehlung der DGAI; Kap. „Anästhesiologische Visite“).
Empfohlen werden z. B. die Bestimmung der Hämoglobinkonzentration vor allen Eingriffen mit größerem Blutverlust und die Bestimmung der Kreatininkonzentration bei allen Patienten über 40 Jahren [49], wobei neuere Übersichtsarbeiten auch ausschließlich durch das Patientenalter begründete Untersuchungen für nicht sinnvoll erachten [50].
Empfohlen werden laborchemische Untersuchungen bei einem möglichen präoperativ klinisch relevanten Einfluss diagnostischer oder therapeutischer Maβnahmen (z.B. Kalium nach Darmspülung), aufgrund der chirurgischen Indikation (Blutverlust), zur Kontrolle von Nebenwirkungen einer Arzneimitteltherapie (z. B. Kreatinin oder Transaminasen bei Antibiotika) und beim Vorliegen schwerer Organdysfunktionen [50]. Selektiv nur bei Verdacht oder je nach bekannter Organdysfunktion können folgende Bestimmungen sinnvoll sein: Hämoglobin, Leukozytenzahl, Thrombozytenzahl, Quick (INR), PTT, Serumelektrolyte und Leberenzyme [50, 51]. Außerdem wird vor Hochrisikoeingriffen (Aorten- und große periphere arterielle Gefäßchirurgie) bei Vorliegen kardialer Risikofaktoren sowie bei Patienten mit einem Body-Mass-Index über 30 die Bestimmung der Nüchternglukose empfohlen, da Patienten mit unerkanntem oder insuffizient therapiertem Diabetes mellitus oder gestörter Glukosetoleranz präoperativ nicht sicher anamnestisch erkannt werden können [50].
Die Ergebnisse einer Untersuchung sind verwendbar, sofern sie nicht älter als 4 Monate sind, das Ergebnis im Referenzbereich lag und keine aktuelle Indikation zum Test besteht. Bei Notfalleingriffen rechtfertigt die erhöhte Prävalenz ein Screening; genauso wie bei Patienten, bei denen eine Anamnese nicht erhoben werden kann.
In der klinischen Praxis empfiehlt sich in jedem Fall, die notwendigen Rahmenbedingungen durch interdisziplinäre Absprachen zwischen operativen Disziplinen, Anästhesie und Labormedizin abzustimmen.
Unabdingbar ist auf jeden Fall eine gründliche, standardisierte Anamnese und körperliche Untersuchung des Patienten.
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