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Einreichung Short Paper zur Abschlussarbeit

  • von

Matrikel: 52008547
Autor: Anne Kristin Thomas, MSc
Telefon: 01743051045
E-Mail: a.k.thomas@outlook.de

Affiliation:

Fachlehrerin für Gesundheitsberufe
Universitätsklinikum Gießen und Marburg
Berufsfachschule für Medizinische Technologie für Laboratoriumsanalytik
Friedrichstraße 16, 35392 Gießen

Studiengang: Biomedical Sciences
Forschungsbereich: Methodenetablierung/-validierung

Methodenvergleich der Hämatologie-Vollautomaten XE-5000 und XN-10 anhand Parameter des großen Blutbildes

Schlagwörter: Methodenvergleich, XE5000, XN10, Sysmex, Großes Blutbild

Einleitung

In der Medizin sind Blutuntersuchungen ein hilfreiches diagnostisches Mittel um den Gesundheitszustand von Patient:innen zu ermitteln. Blut besteht aus einem zellulären und einem flüssigen Anteil. Der zelluläre Gehalt und eine Differenzierung der einzelnen Blutzellen lassen sich mittels Blutbildmessungen aus Vollblut bestimmen. Anhand von Referenzbereichen geben die gemessenen Werte einen Hinweis auf eine Erkrankung oder dienen zur Verlaufskontrolle. Die Automatisierung von Labormethoden bietet für die Einhaltung der Patientensicherheit eine zeitnahe Ergebnis- und Befunderstellung, sowie eine gleichbleibende Qualität der Messergebnisse. Die Vorgaben der Qualitätssicherung für medizinische Laboratorien werden durch die Richtlinien der Bundesärztekammer (RiliBÄK) geregelt und berücksichtigen die DIN EN ISO 15189.
Ist ein Labor akkreditiert, unterliegt es einem Qualitätsmanagementsystem und erfüllt Anforderungen an Qualität und Kompetenz (Deutsche Akkreditierungsstelle, 2022). Diese gilt es dauerhaft zu bewahren um eine bestmöglichste Versorgung von Patient:innen zu gewährleisten. Um eine gute Diagnostik betreiben zu können, ist es für ein Laboratorium notwendig seine Messmethoden und apparativen Vorrichtungen auf dem neusten Stand der Wissenschaft und Technik zu halten. Daher werden im Wandel der Zeit Messverfahren angepasst und in Bezug auf Genauigkeit und Effizienz verbessert.

Ziel dieser Arbeit ist ein Methodenvergleich im Rahmen der Validierung und Qualitätssicherung zwischen den Hämatologie-Vollautomaten XE-5000 und XN-10 der Firma Sysmex, welche beide auf der Technologie der Fluoreszenz-Durchflusszytometrie basieren (Sysmex, 2009, 2019a). Verglichen werden aus EDTA-Vollblutproben die Parameter Leukozyten (WBC), Erythrozyten (RBC), Hämatokrit (HCT), Hämoglobin (HGB), Thrombozyten (PLT), neutrophile Granulozyten (NEUT), eosinophile Granulozyten (EO), basophile Granulozyten (BASO), unreife Granulozyten (IG), Monozyten (MONO), Lymphozyten (LYMPH), kernhaltige Erythrozyten (NRBC), Retikulozyten (RET) und Retikulozyten-Hämoglobin-Äquivalent (Ret-He). Die Auswertungen erfolgen durch Gegenüberstellungen der Messergebnisse und Differenzen der einzelnen Parameter. Bringen die statistischen Verfahren eine Übereinstimmung der beiden Messmethoden hervor und liegen die Messdifferenzen innerhalb des zulässigen Unrichtigkeitsbereichs, sind die Geräte vergleichbar und können ausgetauscht werden (Giavarina, 2015) . Eine Anpassung der Referenzbereiche, sowie eine Information an die Einsender:innen wären nicht erforderlich. Daraus ergeben sich folgende Forschungsfragen:

– Kann ein Geräteaustausch der Hämatologie-Vollautomaten XE-5000 gegen XN-10 anhand eines Methodenvergleichs aufgrund übereinstimmender Messergebnisse durch ausgewählte Parameter des großen Blutbildes stattfinden?

– Müssen Referenzbereiche der Blutbildparameter angepasst und Einsender:innen informiert werden?

Methodische Vorgehensweise

Die Geräte XE-5000 und XN-10 sind hämatologische Vollautomaten und dienen der quantitativen In-vitro-Diagnostik von menschlichem Blut und Körperflüssigkeiten (Sysmex, 2021). Für die Studie kamen ausschließlich gerätespezifische Reagenzien der Firma Sysmex zum Einsatz. Zur Durchführung der Analysen wurden 225 EDTA -Vollblutproben (EDTA-K3) mit einem Volumen von 1,6 ml verwendet. Eingeschlossen wurden Proben von männlichen und weiblichen Patient:innen. Die Blutproben stammten von hämatologisch unauffälligen als auch auffälligen Personen. Eine Unterteilung des Geschlechts und nach Alter der Patient:innen fand keine Berücksichtigung.
Ausgeschlossen wurden in diesem Vergleich EDTA-Kapillarblutröhrchen, Thromboexakt-Röhrchen und Zitratröhrchen, sowie Körperflüssigkeiten wie Liquor, Punktate und Ergüsse.
Die Messungen der EDTA-Vollblutproben wurden im Zeitraum vom 03.11.2021 bis 15.11.2021 an Restprobenmaterial durchgeführt. Der längste Zeitintervall zwischen beiden Gerätemessungen lag bei 10 Stunden. Die Vollautomaten befanden sich im selben Raum, klimatisiert bei etwa 23°Celsius Umgebungstemperatur. Anhand von Qualitätskontrollen wurden die Geräte XE-5000 und XN-10 vorab auf Messgenauigkeit überprüft. Die Proben wurden nach Abarbeitung der Routine mit einem erneuten Barcode versehen und erhielten über die Laborsoftware SWISSLAB die Anforderung ein kleines Blutbild, Differentialblutbild und Retikulozyten zu messen. Anschließend erfolgten die Messungen im geschlossenen System am XE-5000, sowie am XN-10.
Um hohe und niedrige Messbereiche für Leukozyten und Thrombozyten abzudecken, wurden gezielt Proben aus dem Routinelauf herausgesucht, welche am XE-5000 gemessen wurden, und mit einem Barcode für die XN-10 Geräte versehen. Anschließend erfolgte der Probenstart. Die Messergebnisse des XE-5000 wurden in diesem Fall aus der Laborroutine entwendet. Da im Routinelauf meist ein kleines Blutbild angefordert wurde, konnten diese Proben lediglich mit Parametern des kleinen Blutbildes in den Methodenvergleich einziehen. Anschließend wurde eine Bereinigung der Datensätze durchgeführt. Proben, die aufgrund von zu wenig Material nicht an beiden Geräten gemessen werden konnten oder geronnen waren, wurden für den Vergleich entfernt. Letztlich verblieben für den Vergleich 216 Proben, die in die statistische Auswertung Einzug fanden. Weiterhin ist zu vermerken, dass bei einem Teil der Proben aus dem Routinelauf lediglich ein kleines Blutbild angefordert wurde und bestimmte Parameter nicht messbar waren. Für die anschließende Statistik war zu berücksichtigen, dass in der Referenzmethode (XE-5000) nicht der Wert 0 auftauchte. Somit standen für den Methodenvergleich des großen Blutbildes für WBC, RBC, HGB, HCT und PLT 216, RET 182, NEUT, LYMPH und MONO 156, EO 148, BASO 154, NRBC 14, IG 182 und Ret-He 176 Proben zur Verfügung.
Die Auswertungen erfolgten mit dem Statistikprogramm Abacus 3.0 anhand einer Regressionsanalyse und des Bland-Altman-Plots.

Ergebnisse

Die Passing-Bablok-Regression dient zur Ermittlung und Abschätzung von proportionalen und systematischen Messfehlern, setzt jedoch eine Linearität voraus um Gültigkeit zu behalten (Cusum-Test p > 0,1) (Pum, 2011). Wurde keine geeignete Linearität ermittelt, lief die Auswertung über die Deming-Regressionsanalyse (Dufey, 2020). Der Achsenabschnitt und die Steigung ist mit Vertrauensintervallen angegeben. Der Vertrauensintervall ist der Bereich, in dem sich der wahre Wert des Achsenabschnitts, bzw. der wahre Wert für die Steigung, unter der Nullhypothese, mit einer Wahrscheinlichkeit von 95 % befindet (95%-Konfidenzintervall). Enthält das Vertrauensintervall für den Achsenabschnitt den Wert 0, wird kein systematischer Fehler angenommen. Enthält das Vertrauensintervall für die Steigung einen Wert von 1, kann ein proportionaler Fehler ausgeschlossen werden (Bilić-Zulle, 2011; Pum, 2011). In Tabelle 1 sind die Ergebnisse der Regressionsanalysen zusammengefasst.

Tabelle 1: Ergebnisübersicht Regressionsanalysen

Der Bland-Altman-Plot dient zur Bewertung von systematischen Abweichungen der Mittelwertdifferenzen und schätzt das Übereinstimmungsintervall ab. Es wird die mittlere Unrichtigkeit und deren Vertrauensintervall (Konfidenzintervall) berechnet. Ist in dem Vertrauensintervall der Wert 0 enthalten, kann ein systematischer Fehler ausgeschlossen werden. Für die Abschätzung der Austauschbarkeit wird der 95% Unrichtigkeitsbereich ermittelt. Der Unrichtigkeitsbereich ergibt sich aus der mittleren Unrichtigkeit ± 1,96s, wobei s die Standardabweichung ist. Dies ist der Bereich, in dem 95 % der Differenzen erwartet werden. Die Geräte können ausgetauscht werden, wenn der Unrichtigkeitsbereich innerhalb der maximalen Unrichtigkeit liegt (Bland & Altman, 1986, 1999; Pum, 2011, 2019). Die maximale Unrichtigkeit ist a priori festzulegen (Giavarina, 2015; Ungerer & Pretorius, 2017) und richtet sich für RiliBÄK-pflichtige Parameter nach der RiliBÄK (Bundesärztekammer, 2001). Für nicht-RiliBÄK-pflichtige Parameter wurden die Grenzen aus dem Assay Sheet der XN-Kontrollen, Level 3, der Firma Sysmex (Sysmex, 2022) entnommen. Eine Ergebnisübersicht der Bland-Altman-Plots stellt Tabelle 2 dar.

Tabelle 2: Ergebnisübersicht Bland-Altman-Plots

Abbildung 1 zeigt zur visuellen Darstellung das Streudiagramm der Retikulozytenmesssung in der Regressionsanalyse. In Abbildung 2, dem Fehler-Streudiagramm des Bland-Altman-Plots, ist eine Überschreitung des Akzeptanzbereichs der Retikulozyten zu erkennen.

Abbildung 1: Deming-Regressionsanalyse der Retikulozyten

Abbildung 2: Bland-Altman-Plot der Retikulozyten

Diskussion

Durch die Darstellungen der Regressionsanalysen und die Berechnungen von Messdifferenzen im Bland-Altman-Plot in Verbindung mit Entscheidungsgrenzen, lassen sich die Geräte auf Übereinstimmungen untereinander überprüfen. Für die Parameter WBC, RBC, HGB, HCT, PLT, NEUT, EO, LYMPH, MONO und Ret-He kann eine zulässige Übereinstimmung bestätigt werden. Selbst bei dem Auftreten von geringen systematischen Abweichungen zwischen den Geräten, die im Bland-Altman-Plot ermittelt wurden, konnten die Akzeptanzgrenzen eingehalten werden. Diese geringen Abweichungen gelten nicht als klinisch signifikant und werden keine klinischen Fehlentscheidung nach sich ziehen.

Die NRBC, IG, RET und BASO liegen außerhalb der Akzeptanzgrenzen im Bland-Altman-Plot. Die Abweichungen der NRBC, IG und BASO lassen sich durch eine niedrige Zellzahl erklären, was auf die ungleiche Verteilung im Probenröhrchen zurück zu führen ist und eine hohe Messungenauigkeit nach sich zieht. Ebenso können Differenzen durch die optimierten Messkanäle und neuen Reagenzien entstehen, die eine höhere Genauigkeit der Zelldifferenzierung versprechen. Bei den Messungen der Retikulozyten können die Abweichungen zusätzlich auf den bereits fehlerbehafteten XE-5000 zurückgeführt werden.

Zur Bewertung der Austauschbarkeit werden zusätzlich Publikationen von Autoren (Briggs, Harrison, Grant, Staves & MacHin, 2000; Jiang et al., 2019; Kaido et al., 2017; Park et al., 2014; Pérez et al., 2016; Seo, Lee & Kim, 2015; Tanaka et al., 2014) betrachtet, sowie Vergleichsmessungen der Firma Sysmex (Sysmex, 2019b), welche die Leistungsfähigkeit der XN-Serie bestätigt. Anhand der ermittelten Ergebnisse der statistischen Auswertungen lässt sich ein Geräteaustausch durchführen. Die neue XN-Serie verfügt über eine hohe diagnostische Genauigkeit und bietet eine hohe Zuverlässigkeit in der Differenzierung und Zuordnung der Zellen.

Für die Parameter WBC, RBC, HGB, HCT, PLT, NEUT, EO, LYMPH, MONO und Ret-He ist keine Anpassung der Referenzintervalle notwendig, da die Messwerte im 95% Unrichtigkeitsbereich liegen und die Akzeptanzgrenzen nicht überschritten werden. NRBC und IG treten physiologisch im Blutbild bei einem gesunden Erwachsenen nicht auf. Daher ist eine Anpassung der Referenzbereiche nicht nötig. BASO besitzen physiologisch einen sehr niedrigen Referenzbereich, wodurch sich eine hohe Messungenauigkeit erklären lässt. Anhand der dennoch vergleichbaren Messwerte beider Geräte ist eine Anpassung der Referenzbereiche nicht erforderlich. Die Störungen im Retikulozyten Messkanal des XE-5000 lassen vermuten, dass die signifikanten Abweichungen dem XE-5000 zuzuschreiben sind. Dazu lässt sich sagen, dass der XE-5000 in Vergangenheit bereits Störungen im Retikulozytenmesskanal zeigte. Zu empfehlen wäre demnach eine Referenzintervall-Bestimmung für die Retikulozyten.

Ausblick

Malignitäten und reaktive Zellen können durch ihre Variabilität eine Herausforderung für die Laborautomation darstellen. Gibt es Probleme bei der automatisierten Messung von veränderten Zellen, werden diese von den Geräten mit Flags markiert und benötigen weitere diagnostische Abklärungen. Für einen Methodenvergleich sollten solche Werte ausgeschlossen werden, da die Geräte diese Zellen nicht sicher differenzieren können. In diesem Bereich gibt es Potential für Verbesserungen der Systeme. Die Möglichkeit diese Flag-behafteten Werte zielsicher differenzieren zu können, würde sich positiv auf die Turnaround-Zeit der Probe auswirken, um schnellst möglichst therapeutische Maßnahmen einleiten zu können. Zusätzlich könnte die Anzahl der Ausstriche reduziert und Laborpersonal entlastet werden.

Literatur

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Abbildungen

 

Erstbeurteilung:
Zweitbeurteilung:

Anmerkung: