Intra-operative Gerinnungsdiagnostik: POC oder Labor?

Intra- und postoperative Gerinnungsstörungen verlangen rasches Handeln auf der Basis von spezifischen Informationen. Die intra-operative Gerinnungsdiagnostik in den Händen von OP-Teams hat in den vergangenen Jahren einen massiven Aufschwung genommen, insbesondere bei Herz-OPs und bei Transplantationen. Durch schnellere und zum Teil bessere Ergebnisse hat sich dabei in verschiedenen Bereichen auch die Therapie verändert. Die interne und externe Qualitätskontrolle sind jedoch noch nicht in allen Aspekten befriedigend.

Schlüsselwörter: PZ, aPTT, DOAK, Thrombozytenfunktionstest

Gerinnungsstörungen, insbesondere Blutungen, begleiten chirurgische Eingriffe seit deren Beginn. Bei immer komplexeren Eingriffen und oft älteren multimorbiden Patienten haben sowohl die chirurgischen Techniken wie auch die Behandlungsmöglichkeiten von intra- und postoperativen Gerinnungsstörungen erhebliche Fortschritte gemacht. Im Vordergrund steht dabei zunächst oft die Frage, ob die Blutung während oder nach der Operation eine direkte Folge des chirurgischen Eingriffs ist („chirurgische Blutung“) oder ob es zu einer Hämostasestörung kommt, die auf eine oder mehrere andere Ursachen (Tab. 1) zurückgeht.
Der Zeitdruck für mögliche Interventionen ist hoch, da Blutungen potentiell sehr gefährlich sein können und die Vorgehensweise je nach Art der Störung(en) andere Schritte verlangt. Insbesondere eine Reexploration bei Verdacht auf eine chirurgische Blutung  ist aufwendig und für den Patienten sehr belastend. Sie verlängert den Klinikaufenthalt des Patienten und verursacht damit hohe Kosten. Im Rahmen einer aktuellen Studie wurde gezeigt, dass das Risiko von Blutungen nach Operationen (nicht-herzchirurgische Eingriffe) die häufigste Todesursache darstellt, allerdings nur selten auf dem OP-Tisch, sondern meist unmittelbar danach [1]. Daher ist ganz offensichtlich das Management der Hämostase essentiell, und das erfordert Blutuntersuchungen.

Vorbereitung zur Operation

Gerinnungs- oder Thrombozytenhemmende Medikamente müssen bei größeren elektiven Eingriffen rechtzeitig abgesetzt werden, bei kleineren nicht immer. Eine sorgfältige, am besten standardisierte, Anamnese unter Einsatz eines Fragebogens, ist von entscheidender Bedeutung. Bei einer unauffälligen Anamnese und insbesondere bei einem Ausschluss von oralen Antikoagulanzien, Aggregationshemmern oder azetylsalizylsäurehaltigen Schmerzmitteln ist eine Blutung kaum zu erwarten. Ein Blutbild ist unerlässlich, da hier wichtige Basisinformationen zur Primärhämostase erhalten werden – insbesondere Hämatokrit und Plättchenzahl – auch wenn dies noch nichts über die Funktion der Thrombozyten aussagt. Eine Abklärung und Behandlung einer Anämie ist bei manchen Patienten möglich, insbesondere bei der häufigsten Form, der Eisenmangelanämie.
Übliche präoperative Gerinnungstests wie Thromboplastinzeit (TPZ, PT) oder aktivierte partielle Thromboplastinzeit (aPTT) sind weniger gut geeignet, ein mögliches Blutungsrisiko zu detektieren. Diese Tests im Plasma erfassen weder die wichtige Primärhämostase (Plättchenadhäsion und -aggregation, Von-Willebrand-Faktor, VWF) noch eine reduzierte Konzentration von Fibrinogen und gar nicht Faktor XIII. Mängel der üblichen Gerinnungsfaktoren, die mit TPZ und aPTT erfasst werden, sind ja eher selten und werden meistens schon in der Kindheit diagnostiziert. Gelegentlich findet man einen erworbenen Antikörper (Differentialdiagnose per Plasmamischversuch). Für die Frage des intraoperativen Blutungsrisikos können bei der aPTT auch falsch-positive Ergebnisse erhalten werden, z. B. durch ein Lupus-Antikoagulanz, und unnötige Folgeuntersuchungen nach sich ziehen. Ein Fibrinogenmangel, auch ein bereits klinisch relevanter, muss schon gravierend sein, bevor es zu einer Verlängerung der Gerinnungszeit bei TPZ oder aPTT führt, und bleibt ohne eine funktionelle Bestimmung des Fibrinogens unentdeckt. Tests der Primärhämostase werden meist unterlassen, obwohl sie eine bessere Sensitivität und Prädiktivität als Gerinnungstests zeigen, vermutlich weil eine einfache und preiswerte Automatisierung der Tests noch nicht möglich ist. Ein Mangel an VWF ist aber die häufigste kongenitale Gerinnungsstörung, und erworbene Thrombozytenfunktionsstörungen sind nicht selten. Dass Tests der Primärhämostase, in diesem Fall mit einem Plättchenfunktionsanalyzer in Vollblut, eine höhere Sensitivität als TPZ/aPTT aufweisen, zeigte u. a. eine große Studie der Charité mit mehr als 5.600 Patienten [2]. Auch neuere Ergebnisse mit anderen Thrombozytenfunktionstests kommen zu ähnlichen Ergebnissen[3].

Intra- oder postoperative Gerinnungstests im Labor

Eine sichere Differenzierung von chirurgischer Blutung und anderen Ursachen ist mit einfachen und einigermaßen schnell verfügbaren Gerinnungstests schwierig. Der Faktor Zeit spielt eine wichtige Rolle, da bei Blutungen manchmal sehr schnell gehandelt werden muss, insbesondere bei stark blutenden Unfallopfern, im Rahmen von Transplantationen und ähnlichen Konstellationen. Das schränkt die Möglichkeiten des Labors ein, da die Ergebnisse selbst bei bestmöglicher Organisation meist mehr als eine halbe Stunde benötigen (Probentransport, Annahme, Zentrifugation, Transport zum Gerät, Messung, oft zusammen mit einer Qualitätskontrolle, Befundung).  Ein wichtiger methodischer Nachteil üblicher Gerinnungstests liegt da in, dass sie keine Aussage zur Qualität des Gerinnsels liefern, sondern nur messen, wie schnell sich dieses bildet. Dabei sind Geräteunterschiede (optisch, mechanische Kugeltechnik) nur gering, denn das Gerät setzt den Endpunkt dann, wenn eine bestimmte Mindestmenge an Fibrin gebildet worden ist. Zu diesem Zeitpunkt ist aber erst ganz wenig Thrombin entstanden, nur etwa 5 % der möglichen Menge [4]. In vivo geht aber dann die Gerinnung erst richtig los, da Thrombin seine eigene Bildung durch Aktivierung von Thrombozyten und verschiedenen Gerinnungsfaktoren (z. B. FV, VIII, IX, XI) massiv beschleunigt, weiterhin Thrombin und FXa in das Gerinnsel eingebaut werden und dann nicht mehr durch Inhibitoren wie Antithrombin (ATIII) hemmbar sind. Auch die Wirkung von FXIII (Fibrinquervernetzung, Stabilisierung des Thrombus durch Einbau der plasmatischen Fibrinolyseinhibitoren) spielt in dieser frühen Phase keine Rolle.
Oft verhindert intraoperativ bei vielen Gerinnungstests der hohe Heparinspiegel plausible Ergebnisse, insbesondere bei der aPTT, aber bei höheren Konzentrationen auch bei TPZ und anderen Tests. Das lässt sich zwar durch eine Vorbehandlung der Probe mit dem Enzym Heparinase vermeiden [5]. Aber diese einfache und schnelle Methode wird nur wenig angewendet. Nachteilig ist auch, dass eine Hyperfibrinolyse, die z. B. bei Traumapatienten oder bei der Lebertransplantation eine zentrale Rolle spielt, kaum erfasst wird. Der Nachweis von erhöhten D-Dimer-Werten hilft hier wenig, da dieser Wert durch viele Faktoren, insbesondere den chirurgischen Eingriff selbst, ansteigt.
Schwierig wird es bei Notfällen, wenn Patienten unter der Wirkung von Aggregationshemmern, azetylsalizylsäurehaltigen Schmerzmitteln oder Antikoagulanzien stehen, oder man mögliche Effekte solcher Medikamente ausschließen muss. Eine mögliche Hemmung der Plättchen kann nur mit Thrombozytenfunktionstests erfasst werden. Diese stehen aber oft gar nicht oder nur zu bestimmten Zeiten zur Verfügung. Die Wirkung von Vitamin-K-Antagonisten erfasst die TPZ, aber bei direkten oralen Antikoagulanzien (DOAK) werden mit TPZ/aPTT trotz deutlicher therapeutischer Plasmaspiegel manchmal Werte im Referenzbereich gefunden [6]. Daher kann man DOAK über TPZ/aPTT nicht sicher ausschließen, sondern nur mit spezifischen Tests. Auch hier kommt so manches Labor schnell an seine Grenzen, da spezifische DOAK-Tests nicht angeboten werden. Eine relative einfache qualitative Nachweismethode auf DOAK ist ein Gerinnungstest auf Basis der verdünnten Russel-Viper-Gift-Zeit (Test für Lupus-Antikoagulanz) – auch wenn die Methode auch auf Vitamin-K-Antagonisten ansprechen kann und nicht für alle DOAK gleich gut funktioniert [7]. Relativ neu sind Urinteststreifen für DOAK, die zwischen direkten Thrombin-Inhibitoren (z. Z. nur Dabigatran) und der Gruppe der direkten Faktor-Xa-Hemmer (z. Z. Rivaroxaban, Apixaban und Edoxaban) unterscheiden können [8].

Gerinnungstest am Point of Care

Verschiedene wichtige Gerinnungstests am Point of Care werden in Tab. 2 zusammengefasst. Eine weit verbreitete Methode ist die „activated clotting time“ (ACT), wo Vollblut durch Kontaktaktivierung zum Gerinnen gebracht wird. Die Gerinnungszeit hängt ab von der Aktivität der Gerinnungsfaktoren und vom Heparinspiegel, vom Kontaktaktivator (Celite, Kaolin, Glaskügelchen), außerdem von Faktoren wie Hämodilution, Azidose und Hypothermie. Die ACT ist wenig standardisiert; es gibt verschiedene Versionen, je nach Konzentration des zu erwartenden Heparinspiegels. Daher sind Vergleiche zwischen verschieden ACT-Methoden nur bedingt möglich [9]. Haupteinsatz der ACT ist die Steuerung der intraoperativen Heparindosierung bei Eingriffen mit extrakorporaler Zirkulation und der Neutralisation durch Protaminsulfat. Die ACT korreliert allerdings nur bedingt mit dem Heparinspiegel (anti-FXa-Test), aber auch hier sind die Ergebnisse kontrovers [10, 11]. Ein Grund dafür ist sicher die Tatsache, dass während der OP die Proteine der Kontaktphase (FXII, FXI, PK, HMWK) rasch verbraucht werden, was selbst schon zu einer Verlängerung der ACT führt. Andererseits sind auch Heparin-Tests nur begrenzt standardisiert. Die üblichen Gerinnungstests TPZ und aPTT gibt es auch in Vollblutversionen für den Einsatz am Point of Care. Diese Tests korrelieren mehr oder weniger gut mit den ja auch nur bedingt standardisierten Labormethoden [12–14].
In den letzten Jahren haben viskoelastische Tests direkt im Vollblut einen festen Platz gefunden. Diese wurden durch spezifische Reagenzien und automatische Auswertung sehr stark verbessert. Hier sind die Rotationsthrombelastometrie oder die Thrombelastographie zu nennen, die ein ähnliches mechanisches Messprinzip nutzen und ähnliche Resultate liefern [15, 16]. Ursprünglich erforderten sie (oder erfordern noch immer) Reagenzienhandling und exaktes Pipettieren. Das stellt natürlich an die Benutzer hohe Ansprüche, um valide Ergebnisse zu erzielen, insbesondere im Schichtbetrieb der OP-Säle mit wechselndem Personal. Neuere viskoelastische Geräte verwenden Tests in Kassetten mit einer Kombination verschiedener Tests. Sie sind vollautomatisiert, benötigen kein manuelles Pipettieren, und können daher unabhängig von der Erfahrung des Anwenders verlässliche Ergebnisse liefern und Arbeitszeit sparen. Zur Detektion der Gerinnselbildung dienen entweder mechanische Verfahren oder zunehmend moderne andere Methoden wie Ultraschall oder Resonanz, die auch weniger Blut erfordern[17–19]. Viskoelastische Tests im Vollblut, oft mit heparinunempfindlichen Reagenzien, liefern mehr Informationen als die üblichen Gerinnungstests, z. B. typische Reaktionskurven, aus deren Verlauf und berechneten Parametern man Daten über den Zustand der plasmatischen Gerinnung (Gerinnungsfaktoren, ggf. Inhibitoren oder Antikoagulanzien), den kinetischen Prozess der Gerinnselbildung, Verfestigung und Gesamtstabilität (Thrombozyten, Gerinnungsfaktoren, Fibrinogen, FXIII), sowie über die Auflösung des Gerinnsels erhält. Mit spezifischen Antagonisten lässt sich spezifisch der Fibrinanteil des Gerinnsels messen, und somit eine Aussage über den Fibrinogenspiegel der Probe treffen. Damit lassen sich dann in wenigen Minuten Entscheidungen fällen, die eine spezifische und zielgerichtete Therapie ermöglichen. Man erkennt z. B. sehr schnell, ob ein Patient einen Mangel an Gerinnungsfaktoren, Thrombozyten oder an Fibrinogen hat, oder ob sich der sich bildende Thrombus gleich wieder auflöst. Zu einem gewissen Maße geht auch FXIII mit in das Ergebnis ein. Viskoelastische Verfahren haben zwar viele Vorteile und helfen, die Gabe von Blutprodukten zu minimieren, lösen aber nicht jedes Problem, da sie einige diagnostische Lücken zeigen.

Thrombozytenfunktionstests am Point of Care

Übliche viskoelastische Tests erfassen weder den wichtigen VWF noch durch Aggregationshemmer induzierte Thrombozytenfunktionsstörung, da das sich bildende Thrombin die Thrombozyten an den durch diese Medikamente blockierten Reaktionswegen vorbei maximal aktiviert [20]. Daher wurden thrombelastographische Tests entwickelt, die Aussagen zum Effekt von Aggregationshemmern liefern. Nur benötigt dieses Verfahren mehrere verschiedene Blutproben, ist sehr arbeitsreich, und die Ergebnisse sind nicht immer gut mit anderen Thrombozytenfunktionstests vergleichbar [21, 22]. Eine andere manchmal am POC angewandte Methode ist die Impedanzaggregometrie in Vollblut, die mit spezifischen Reagenzien die Reaktivität der Thrombozyten untersucht und auch einen Mangel an VWF nachweisen kann. Andere automatisierte Thrombozytenfunktionstests zur Messung der Verschlusszeit einer Collagen-Membran in einer Kapillare, oder von Fibrinogen-Partikeln und Messung der Lichtaggregation, die in Vollblut funktionieren, werden eingesetzt und liefern rasch Ergebnisse. Diese Verfahren sind gut dokumentiert und zeigen zum Teil sehr gute klinische Ergebnisse [23]. Bei diesen Tests muss die Plättchenzahl beachtet werden, da deren Zahl in das Resultat mit eingeht [24]. Es ist zu berücksichtigen, dass intraoperativ teilweise noch Plättchen im Counter gezählt werden, die nicht mehr voll oder bereits inaktiv sind. Viele Anwender bevorzugen automatisierte Verfahren, bei denen Fehlermöglichkeiten durch Reagenzienhandling und manuelles Pipettieren vermieden werden.

Autor
Dr. Hans-Jürgen Kolde
Mitglied des Fachbeirats
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