急诊患者心脏特异性生物标志物检测的风险评估最新见解
近十年来，所有国际指南都推荐使用高灵敏度的心肌肌钙蛋白I（hs-cTnI）和心肌肌钙蛋白T（hs-cTnT）的免疫检测作为心肌损伤和诊断急性心肌梗死（AMI）的金标准实验室诊断方法。特别是，第四版心肌梗死通用定义将心肌损伤定义为在健康成年参考人群中进行评估（第99百分位值参考上限-99th URL），至少有一个hs-cTnI或hs-cTnT值高于生物标志物分布值的第99百分位数的一种独特疾病。使用hs-cTnI和hs-cTnT可以将急诊患者诊断NSTEMI（非ST段抬高型心肌梗死）的时间从6-12小时（h）减少到3h以下，2020年欧洲心脏病学会（ESC）指南建议在入院时和1或2h（0-1h或0-2h）后进行采血，数据表明这些算法（尤其是0-1h）可以在尽可能短的时间内诊断NSTEMI。此外，在过去的5年中，已经开发并评估了某些即时检测（POCT）方法（即hs-cTnI POCT）的临床结果，其分析性能与hs-cTnI方法相同。考虑到这些分析改进和临床证据，最近的文件和指南建议在使用hs-cTn的基础上使用加速诊断方案，以减少急诊科（ED）和住院时间，从而降低与管理胸痛、急性冠状动脉综合征（ACS）或急性心力衰竭（AHF）患者相关的成本。
本文旨在分析ED急性心脏病患者基于特定心脏生物标志物进行加速诊断方案的相关模型和临床问题。将详细讨论四个具体的临床问题：（1）循环hs-cTnI和hs-cTnT水平的病理生理学和临床解释；（2）急性和严重疾病患者入院时生物标志物生物变异的临床相关性和评估；（3）心脏特异性生物标志物的POCT方法在院前和院内临床实践中的作用和优势；（4）AHF患者特异性心脏生物标志物的临床作用。为了平衡急诊科疑似急性心血管疾病患者仓促出院与心脏评估潜在危害之间的风险，特定心脏生物标志物的检测对于早期识别心肌功能障碍和/或损伤以及显著减少住院时间和费用至关重要。此外，特定心脏生物标志物（特别是hs-cTnI和hs-cTnT）是怀疑患有急性心血管疾病的ED患者死亡率和主要不良心血管事件（MACE）的有效预测指标。为了将诊断NSTEMI的最快速算法应用于常规临床，临床科学学会和检验医学学会应促进专门设计用于评估分析性能的合作研究，特别是在急诊科使用这些方案和POCT方法所产生的成本/效益比。
一、循环hs-cTnI和hs-cTnT水平的临床解释
最近的国际指南都建议hs-cTnI和hs-cTnT是诊断心肌损伤和AMI的一线实验室生物标志物。hs-cTnI和hs-cTnT检测需要两个基本分析标准：（1）99th URL的变异系数应≤10%；（2）肌钙蛋白应在≥50%的参考人群中可测量，至少有600人，包括至少300名生物标志物浓度高于该方法检测限（LoD）的健康女性。根据这些质量规范，由于健康女性的生物标志物浓度低于同年龄的健康男性，因此准确检测循环hs-cTnI和hs-cTnT水平具有挑战性。事实上，在一个大型意大利参考人群中，使用最常用的hs-cTnI方法测定的10%生物标志物值实际上≤2ng/L（即这些方法的平均LoD值），考虑到hs-cTnT方法，约20-25%的欧洲和中国表观健康成人的cTnT值≤3ng/L（即该方法的LoD）。循环hs-cTnI和hs-cTnT水平可作为反映生理性心肌细胞更新的可靠指标，其中，多项临床研究报道，hs-cTn的99th URL平均范围为13-47ng/L，对应的更新心肌约为30-40mg。因此，大约3-5ng/L（典型的成人健康受试者）的平均生物标志物浓度与心肌体积≤10mg相关。由于心肌组织的每日更新量太低，无法通过心脏成像技术（如磁共振或正电子发射断层扫描）检测到，因此第四版心肌梗死通用定义将hs-cTnI和hs-cTnT检测的99th URL作为cut-off值来定义心肌损伤。
二、心脏生物标志物生物学变异的临床相关性
第四版心肌梗死通用定义是基于以下两种不同临床情况:（1）急性心肌损伤，患者hs-cTnI和hs-cTnT水平随时间发生显著变化；（2）慢性心肌损伤（即心脏损伤），生物标志物水平几乎稳定。因此，循环中生物标志物水平的生物学变异，特别是如何评估这种变异，是与因胸痛或ACS被收入急诊科的患者的常规临床检查相关的基本问题。这与肌酐一样，hs-cTnI和hs-cTnT的个体内生物学变异指数（即个体指数，II）非常低，平均为0.3，作为比较，包括BNP和NT-proBNP在内的利钠肽（NPs）的单个指标值为＞0.6。II值＜0.6的生物标志物通常与一些基本的个体生理特征（尤其是性别、年龄、身高和肌肉量）有更好的相关性，根据个体化和精准医学的原则，这些实验室检测方法更可取。为了优化hs-cTnI和hs-cTnT方法的诊断准确性，应使用相同的检测方法在单个患者的连续样本中检查生物标志物浓度的变化，而不是将单个值与置信区间较大的参考人群中估计的参考值（如99th URL或临床cut-off值）进行比较。
最新指南推荐了特定的算法来评估胸痛患者hs-cTnI和hs-cTnT随时间的变化。2020版ESC指南推荐最快速的0h/1h算法为最佳选择，在0h（即入院即刻）采集第1个样本，1h后采集第2个样本，或者指南推荐0h/2h算法，入院时采集第1个样本，2h后采集第2个样本。此外，应根据算法（即绝对变化）考虑患者两个连续样本中测得的hs-cTnI和hs-cTnT浓度，评估随时间变化的模式（以delta或希腊符号Δ表示）。2020年ESC指南指出，安全性（通过阴性预测值NPV进行量化）和敏感性非常高（＞99%），包括在非常早期就诊（即症状出现后＜2h）的患者亚组中。此外，应首选快速算法（尤其是最快的0h/1h算法），因为它们大大减少了诊断延迟，与2015年ESC指南推荐的0h/3h相比，患者在急诊科的停留时间更短。最后，2020年ESC指南还建议在0h的特定级别进行纳入和排除，仅使用一个准入值，0h排除的特异性cut-off值通常与hs-cTnI和hs-cTnT方法的LoD值非常相似，显示NPV≥99%。相反，0h纳入的特异性cut-off值的诊断准确性略低，选择的最佳纳入阈值允许阳性预测值（PPV）约为70%，因此这些患者总是需要进一步的无创和/或有创检查来确认MI的诊断。
根据最近的一些文件和指南，仍有一些额外的临床问题需要考虑。首先，在一些hs-cTnI方法的最快算法的delta值仍然缺乏或有限的可靠证据。其次，始终有必要确保症状在采集前至少3h已经开始，因为hs-cTnI和hs-cTnT水平在最初的几个小时内缓慢增加,因此，过早发现生物标志物水平的显著变化是困难的。第三，ESC 2020推荐的cut-off值和delta值不具有性别特异性。男性的99th URL明显高于女性，因此在诊断心肌损伤和AMI时应考虑到这一差异，并对方法和性别使用特定的cut-off值。事实上，在因胸痛或ACS而入院的女性患者中，非性别特异性cut-off值可能会导致对心肌损伤和AMI诊断的低估，尤其是在使用hs-cTnI方法时。
这与ESC 2020相比，意大利检验医学学会最近的文件提出了一种更简便的替代方法，可准确评估因胸痛或ACS入住急诊科的患者的生物标志物变化，通过测量相对变化值（RCV）来估计hs-cTnI和hs-cTnT浓度的百分比变化比ESC指南推荐的绝对变化更容易，这种实用的方法基于hs-cTnI和hs-cTnT的不精确度没有显着差异。事实上，两个样本的RCV值平均变化32%，这与许多实验和临床研究一致，包括，排除了急性心脏损伤的健康成人受试者和ED患者。许多指南和论文建议使用百分比变化规则（RCV%）来评估疑似心肌梗死患者入院时hs-cTnI和hs-cTnT值的动态变化。最近的一些指南的建议，将hs-cTnI和hs-cTnT值的动态变化评估为RCV%，具有更准确地估计主要不良心血管事件（MACE）或死亡的心血管风险的优势，即使在患有慢性或急性非缺血性心肌损伤的患者中也是如此。
三、心肌肌钙蛋白POCT方法在临床应用中的作用与优势
在一些具有高分析灵敏度的cTnI POCT方法（hs-cTnI POCT）取得了根本性进展，可显著缩短NSTEMI患者生物标志物检测的周转时间（TAT），POCT可在家中、门诊或救护车上使用，减少不必要的转诊，这有利于基层医院全科医疗的患者管理（图1）。
注：尺寸依次为台式仪器、像桌面电话、像智能手机
图1. 临床上应用的三种 hs-cTnI POCT
从分析的角度，化学发光和荧光技术在hs-cTnI POCT方法中可以互换使用（见表1）。当电子从高能级跃迁到低能级时，这两种技术都会释放出荧光，但区别在于将电子激发到高能态的方法。在荧光中，通过添加光子，电子被提升到更高的能量状态。在化学发光中，由于使用化学反应产生不稳定的中间体，电子处于高能状态,当中间体分解成反应的最终产物时释放光。一般来说，荧光免疫分析通常更快，更简单，更便宜，而化学发光免疫分析可能更敏感（10到100倍），不易受干扰。
表1. 市售hs-cTnI POCT方法的仪器特性和分析性能
最近Norman等人在12家基层全科医疗机构评估了cTnI POCT（Abbott i-STAT）用于识别AMI低风险患者、避免不必要的患者转院并允许患者提前出院的可行性、可接受性和诊断效能。共有180名患者（平均年龄52岁，女性88名）参加了这项前瞻性观察性试点评估。临床评估后，111名患者（61.7%）被认为处于低风险状态，所有患者均在基层全科医疗机构接受管理，无30天MACE（0%，95% CI 0.0%-3.3%）。在56名被归类为非低风险并转诊至医院的患者中，有9名（16.1%）患有30天的MACE。此外，13名非低风险患者未被转移到医院，无不良事件发生，94%的低风险患者对护理的满意度很高。POCT检测结果与医院实验室hs-cTnT检测（Roche Diagnostics）结果一致性较好，作者得出结论，在基层全科医疗机构中使用包含cTn POCT加速胸痛诊断路径是可行和可接受的，也有效减少了低危患者的紧急转院。Dawson等人使用一些cTn POCT分析了院前检测的成本/收益比。共有188,551例由救护车接诊的胸痛患者（平均年龄61.9岁；50.5%的女性）被纳入这项评估，目的是评估2015年1月1日至2019年6月30日期间，澳大利亚维多利亚州救护车、急诊和医院就诊相关的成本/效益比。对急性胸痛患者进行院前POCT检测和风险分层可节省大量成本。在过去的5年中，三种hs-cTnI-POCT方法已在全球范围内商业化，表1中报告了这些hs-cTnI-POCT方法的仪器特性和分析性能。此外，使用hs-cTnI-POCT进行胸痛或疑似ACS患者检测的临床结果已发表，如表2所示。
表2. hs-cTnI POCT方法相关的临床研究中的结果
最近的一些文件和指南建议在ED使用hs-cTn POCT排除NSTEMI，使用快速0/1h算法，这种方法可以快速识别不需要进一步侵入性检查的低危患者，并且可以安全快速出院，从而减少急诊科的过度拥挤和医疗成本。在一项研究旨在评估hs-cTnI POCT（Atellica®IM hs-cTnI）在急诊科就诊的患者中使用hs-cTnI检测快速排除AMI的诊断性能，纳入了1171例患者，其中包括97例（8.3%）AMI，其中78.3%为2型AMI（见表2）。hs-cTnI POCT阈值最佳排除值为＜10ng/L，共识别出519例（44.3%）患者为低危，灵敏度为99.0%（95% CI，94.4-100），NPV为99.8%（95% CI，98.9-100）。诊断1型AMI的灵敏度为100%（95% CI，83.9-100)，NPV为100%（95% CI，99.3-100）。对于心肌损伤，灵敏度和NPV分别为99.5%（95% CI，97.9-100）和99.8%（95% CI，98.9-100）。对于30天不良事件，敏感性为96.8%（95% CI，94.3-98.4），NPV为97.9%（95% CI，96.2-98.9）。因此，使用hs-cTnI POCT能够快速识别出发生AMI和30天不良事件的低风险患者，从而有可能在急诊入院后提前出院。
图2. hs-cTnI POCT能够快速识别AMI低风险和30天不良事件的患者
2023年，国际心脏生物标志物临床应用委员会（IFCC C-CB）就心脏生物标志物POCT方法的分析特点和临床相关性提供了一些实用的教育路径和技术信息。在一份文件中报告了关于cTn POCT方法的最合适用途，分析性能和结果的一些具体建议。总体而言，在急诊科和其他临床机构中，应采用POCT方法诊断NSTEMI，因其提高了诊断效能并减少了急诊科患者的TAT和等待。这一目标可以使用0-1h快速诊断算法进行hs-cTnI POCT，可以更快地识别NSTEMI低风险患者。hs-cTnI POCT不仅需要对负责生物标志物检测的人员进行细致的教育，还需要对与ED中POCT方法常规使用相关的分析、临床和组织问题进行准确的评估。应特别注意分析前和分析阶段，因为可能存在分析干扰，还应注意与年龄、性别和方法特定的cut-off值相关的临床问题。此外，还需要一个经过验证的系统，以保证在ED中使用hs-cTnI POCT获得合适的实验室信息系统（LIS）、过程的质量控制和临床结果。
四、心脏特异性生物标志物在急诊科AHF患者中的临床作用
考虑到发病率和死亡率的高风险，尤其是≥65岁的患者，心衰（HF）代表了欧洲和北美国家的相关公共卫生负担。在欧洲，HF的发病率目前约为3/1000人年（所有年龄组），成人约为5/1000人年。最近的研究表明，目前约有600万美国公民和多达1500万欧洲人被诊断出患有HF。此外，由于人口老龄化和心血管疾病生存率提高的综合影响，预计HF的总体患病率将进一步增加。2015年欧洲心脏病学会心力衰竭协会、欧洲急诊医学学会和学术急诊医学学会的共识文件将AHF定义为心力衰竭的新发或症状和体征恶化，并伴有循环利钠肽水平的升高。AHF被认为是65岁以上患者非计划住院的最常见原因，需要立即就医和紧急住院。因此，急诊医生在AHF患者的管理中起着至关重要的作用。急诊科收治AHF患者的诊断和治疗方法显著影响住院时间、发病率和死亡率，从而对健康和社会成本产生直接影响。
最近的几项研究和两项荟萃分析证实了急性呼吸困难或AHF ED患者心脏特异性生物标志物检测的相关性，特别是心脏NPs已经被纳入呼吸困难患者的初始标准ED诊断检查中。在一些国际指南推荐了BNP（即100ng/L）和NT-proBNP（如300ng/L）的特定cut-off值，用于诊断ED患者的AHF。除了支持AHF的诊断外，升高的NP浓度也有助于疾病预测。然而，应该注意的是，有几种心脏和非心脏临床情况可能会影响NPs测定的诊断准确性，如心房颤动、老年人、肥胖、肾衰竭和败血症。由于NPs的个体内生物学变异很大（尤其是BNP），需要检测的生物标志物水平增加≥50%才能表明HF的恶化。关于心脏NPs（特别是BNP和NT-proBNP）在患有AHF的ED患者中作用的临床研究最重要的局限性是，这些研究通常招募了相对较小、经过选择的患者队列。AHF患者普遍存在特定的临床特征（即年龄较大，肾脏疾病或肥胖）。因此，能够考虑AHF患者某些个体临床特征的统计建模方法可能会在患者亚组中提供更一致的诊断性能。
2022年，在一项荟萃分析评估了10368例AHF患者的NT-proBNP浓度，旨在开发和验证一种结合生物标志物浓度和临床特征的决策支持工具。本荟萃分析评估了来自13个国家的14项研究（包括随机对照试验和前瞻性观察性研究）的结果。AHF患者NT-proBNP阈值的诊断性能因合并症或病理生理变量的不同而存在显著差异。因此，最好评估个别患者发生AHF的可能性，将NT-proBNP视为一个连续的临床变量，使用适当的统计模型来考虑某些病理生理变量和合并症可能产生的干扰作用。对于疑似ACS的ED患者，包括AHF患者，hs-cTnI和hs-cTnT的检测应被视为一线生物标志物，以确定心肌损伤并迅速排除ACS，从而显着减少住院时间和费用。此外，最近的几项临床研究表明，即使在AHF的情况下，hs-cTnI和hs-cTnT也是死亡率和MACE的有效预测生物标志物。特别是，根据第四版心肌梗死通用定义，当hs-cTnI和hs-cTnT升高超过即99th URL证明AHF患者存在心肌损伤。对于AHF患者心肌损伤的诊断，应优先考虑hs-cTnI不同方法和性别的cut-off值（即99th URL）。
根据最新的临床研究，AHF患者中高水平的心脏特异性生物标志物（即NPs和hs-cTn）始终与发病率和死亡率增加相关，这是由于心脏功能严重降低和心肌损伤（甚至ACS）的综合存在。最近在与COVID-19感染相关的特定临床条件中，已经证明了与AHF入院数天（甚至数月）的急诊患者死亡率和MACE的相关影响，这与两种特定心脏生物标志物的逐渐增加有关。Sandoval等特别指出，在急诊收治并因COVID-19住院的患者系列样本中检测特异性心脏生物标志物（尤其是hs-cTnI和hs-cTnT）有助于危险分层，有助于决定何时使用心脏影像学检查，并提示患者的分期分类和疾病表型。
结论：为了平衡仓促出院的风险和因疑似急性心血管疾病被急诊科收治的患者进行心脏评估所带来的潜在危害，最近的文件和指南建议检测特定的心脏生物标志物（NPs和hs-cTn），以早期识别心肌功能障碍和/或损伤的存在，并显著减少患者住院时间和费用。此外，特定的心脏生物标志物（尤其是hs-cTnI和hs-cTnT）是急诊疑似急性心血管疾病患者死亡率和MACE的有效预测指标。在一些能够检测hs-cTnI（以及NPs）的POCT方法的最新发展代表了一个根本性的进步，因为这些方法可以显著降低生物标志物检测的TAT，值得注意的是，POCT方法可以在家里、门诊（初级保健）或救护车上使用，以减少不必要的转诊，并允许在基层全科医疗中对患者进行管理。此外，他与临床实验室自动化平台使用的方法相比，部分POCT方法具有检测用血量较少的优势，某些心脏生物标志物（即BNP/NT-proBNP和hs-cTnI）检测时，仅用针头从患者指尖或新生儿足跟采集的一滴全血即可，使用一滴全血进行生物标志物检测的可行性对于在急诊医学和其他外部环境的应用中获得认可至关重要。为了指导POCT方法在临床实践中的应用，临床科学学会和检验医学学会应该促进合作研究，专门针对NSTEMI快速诊断算法和急诊临床实践中POCT方法的分析性能进行评估，特别是成本/效益比的评估。
编译节选自：《Int J Mol Sci》. 2023 Nov；24(21)：15998.
