血栓彈力圖檢測技術(shù)研究進(jìn)展

楊功勛，高然，羊政

(安徽創(chuàng)孚醫(yī)療科技有限公司，安徽 安慶)

0 引言

血栓彈力圖(thrombelastography，TEG)，主要用于記錄全血或血漿凝固過程中發(fā)生的粘彈性變化，通過圖形展示凝血、血小板聚集和纖維蛋白聚合的過程，對凝血因子、血小板和纖維蛋白等進(jìn)行全面評估[1]。本文主要針對血栓彈力圖技術(shù)的技術(shù)升級以及在臨床科室的應(yīng)用進(jìn)行闡述和分析，并提出血栓彈力圖技術(shù)進(jìn)一步研究應(yīng)留意的方向。

1 血栓彈力圖檢測的原理

血栓彈力圖(TEG)由德國Hartert博士于1948年首次提出，可用于定量檢測全血形成凝塊的能力[1]。該技術(shù)的首次臨床應(yīng)用是在越戰(zhàn)期間用于指導(dǎo)傷員的的輸血，上個世紀(jì)80年代用于肝移植手術(shù)[2]，90年代開始用于心臟手術(shù)[3]，目前已發(fā)展成為圍手術(shù)期監(jiān)測病人凝血功能的重要監(jiān)測手段，同時也是進(jìn)行血液制品管理的重要工具。血栓彈力圖是一種非侵入式的體外檢測技術(shù)，血細(xì)胞、血小板和纖維蛋白在凝血過程中形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，通過監(jiān)測和量化血液樣品在低剪切應(yīng)力下，整個凝固和溶解過程中的粘彈性變化，從而生成血栓彈力圖和一些指標(biāo)來定性或定量的分析凝血過程。目前，圍繞上述原理發(fā)展的的血栓彈力測量技術(shù)主要包括兩種，分別是美國血液技術(shù)公司開發(fā)的TEG-5000血栓彈力圖儀和德國TEM公司開發(fā)的ROTEM血栓彈力圖儀[4]。

TEG-5000血栓彈力圖儀早期主要由兩個檢測通道組成，每個檢測通道都有自動調(diào)節(jié)溫度的恒溫杯槽，并以4度45分的角度圍繞檢測通道中心懸垂的探針來回轉(zhuǎn)動[5]。樣品杯固定在檢測通道的杯槽中，檢測通道中心的懸垂探針與樣品杯的杯蓋連接。剛開始檢測時，血液呈液態(tài)，樣品杯的來回轉(zhuǎn)動不能帶動探針運(yùn)動，當(dāng)血液開始凝固時，樣品杯與杯蓋一起帶動探針運(yùn)動，這些逐漸增加的血液粘彈性機(jī)械性能反映了血液中纖維蛋白和血小板的組成。血凝塊的粘彈性越大，探針的振幅也越大。分析軟件通過記錄和分析血凝塊的振幅隨時間變化的圖像，給出相關(guān)的參數(shù)值。德國TEM公司開發(fā)的ROTEM血栓彈力圖儀是通過運(yùn)用光偏轉(zhuǎn)技術(shù)。他們讓樣品杯固定，同時將光學(xué)傳感器懸掛在探針扭力線上，隨著血液的凝固，探針運(yùn)動的阻力增大，凝塊的強(qiáng)度越大，探針的振幅越小，探針運(yùn)動振幅的變化通過光學(xué)位移傳感器監(jiān)測，獲得光偏轉(zhuǎn)信號來進(jìn)行血栓彈力圖的繪制[6]。

2017年美國血液技術(shù)公司向FDA申報了TEG-5000的升級機(jī)型TEG-6s，TEG-6s是利用用共振波的技術(shù)[8]代替了杯槽旋轉(zhuǎn)的方法，血樣在固定的振動頻率下振動，引起血液彎月面的上下運(yùn)動，通過檢測器測量起運(yùn)動幅度來進(jìn)行血栓彈力圖的繪制。這是一種新的思路，將傳統(tǒng)的監(jiān)測探頭旋轉(zhuǎn)的方法轉(zhuǎn)換為監(jiān)測血液整體的振幅。目前，該項(xiàng)新技術(shù)還在逐步推廣中。

2 血栓彈力圖的主要指標(biāo)及意義

基于上述原理的兩種類型的血栓彈力圖儀的輸出參數(shù)雖然各不相同，但所表述的內(nèi)涵意義基本相同，這兩種測試使用不同命名法來描述相同的參數(shù)。

2.1 主要指標(biāo)

凝結(jié)時間(R/CT)，是指從血樣檢測開始，直到彈力圖到達(dá)2mm振幅所需的時間；K值/CFT值，血凝塊的形成時間，是指從血凝塊形成點(diǎn)至彈力圖振幅到20mm所需的時間；角度(angle/alpha)，血凝塊形成速率，是指從血凝塊形成點(diǎn)至彈力圖最大曲線弧度作切線與水平線的夾角；凝血強(qiáng)度(MA/MCF)，血栓彈力圖的最大振幅，是指血凝塊的最大切應(yīng)力系數(shù)，反映正在形成的血塊的強(qiáng)度以及穩(wěn)定性；LY30/LI30：纖溶30分鐘時血栓溶解的百分比。反映血凝塊的溶解；ML值，指血液強(qiáng)度達(dá)到最大強(qiáng)度后，檢測的最低振幅與MCF的比率，表示最大凝塊溶解率。TEG機(jī)型和ROTEM機(jī)型的參數(shù)對比表見表1，TEG機(jī)型和ROTEM機(jī)型的參數(shù)對比圖見圖2[7]。

圖1 TEG-5000(左)和ROTEM(右)血栓彈力圖儀原理[7]

圖2 TEG機(jī)型和ROTEM機(jī)型的參數(shù)對比圖

表1 TEG機(jī)型和ROTEM機(jī)型的參數(shù)對比表

2.2 臨床意義

凝結(jié)時間(R/CT)，它對應(yīng)于分析開始直到凝塊形成，從促凝血酶原激活開始，到形成第一個纖維蛋白，其振幅達(dá)到2mm的時間，反映了凝血因子的活性。在此階段，我們可以評估凝血因子以及肝素的作用。值縮短代表血液呈高凝狀態(tài)，反之表明凝血因子較少，或使用了抗凝劑，血液呈低凝狀態(tài)。凝塊形成時間(K/CFT)，振幅2至20mm之間的時間，它是血液凝結(jié)后的時期，并且代表凝血酶形成，纖維蛋白聚合和通過血小板，纖維蛋白原和因子XIII參與的穩(wěn)定的動力學(xué)時期。它的值變小，提示血液呈高凝狀態(tài)，反之說明凝血酶不足或纖維蛋白原功能低下，血液低凝。在嚴(yán)重凝血障礙的情況下，由于振幅達(dá)不到上述要求，所以此時臨床一般不使用該時間來指導(dǎo)治療。凝固角(α)，表示初始分割點(diǎn)與增長曲線之間的切線角，反映了酶促因子的增強(qiáng)期，該酶促因子產(chǎn)生的凝塊強(qiáng)度主要來自纖維蛋白原裂解和纖維蛋白聚合，角度越尖銳，表示血液低凝，反之角度越大，表示有高凝的趨勢[9]。最大凝塊硬度(MA/MCF)，圖形的最大幅度(以毫米為單位)。主要反映血小板的功能和數(shù)量，是血小板與纖維蛋白相互作用的最終結(jié)果，它的值變小，提示血小板功能低下或數(shù)量減少，血液低凝固，反之提示血小板增多，血液高凝固。正常情況下血凝塊強(qiáng)度的20%由纖維蛋白決定，80%歸因于血小板，對于創(chuàng)傷后的血凝塊強(qiáng)度，纖維蛋白的貢獻(xiàn)可達(dá)到30%[10]。LY30/LI30，指最大強(qiáng)度確定后30分鐘內(nèi)血凝塊減少的速率，反映了纖維蛋白溶解的量，它的值越大，說明血凝塊溶解速度過快，提示纖溶亢進(jìn)。

血栓彈力圖作為快速篩查的一種監(jiān)測手段，其主要指標(biāo)的臨床意義主要借助于正常值的參考范圍[11](表2)，但考慮到種族和地區(qū)不同群體分布的差異，建議各地實(shí)驗(yàn)室建立本地區(qū)的不同的健康人群的參考值。Sun JB等[12]招募了1681名成人，參照個體按性別年齡分層，使用非參數(shù)統(tǒng)計(jì)方法確定了安徽省的血栓彈力圖正常值的參考范圍。唐浩等[13]通過對比166名孕婦與64名未孕健康婦女的血栓彈力圖檢測指標(biāo)，建立了孕婦血栓彈力圖正常值的參考范圍。Mirabella，L等[14]對85名足月新生兒進(jìn)行分析，得出健康足月新生兒的TEG參考值。TEG和ROTEM雖然在凝血形成動力學(xué)和強(qiáng)度方面基本原理相同，但由于二者之間的操作差異，結(jié)果不可互換。

表2 血栓彈力圖正常值參考范圍(以TEG機(jī)型為例)

3 血栓彈力圖檢測的臨床應(yīng)用

血栓彈力圖檢測屬于及時監(jiān)測的一種，與基于較長時間的實(shí)驗(yàn)室測試或經(jīng)驗(yàn)性的輸血指導(dǎo)相比，有利于減少異體血液制品的使用。此外，與其他快速測試聯(lián)合使用(如多電極血小板聚集測定，MEA)，還可以進(jìn)行針對性的止血治療。研究人員基于血栓彈力圖檢測分析和臨床觀察確定了一些干預(yù)措施，去解決多因素共同作用導(dǎo)致的圍手術(shù)期凝血異常問題，主要包括人體各種臟器手術(shù)(包括心臟外科手術(shù)[15,16]、腦部手術(shù)[17]、肝臟手術(shù)等，本文以肝移植手術(shù)為例)、急性創(chuàng)傷、指導(dǎo)輸血和藥物檢測等。此外，也有一些用于預(yù)測重癥敗血癥的出血[18]、減肥手術(shù)[19]、預(yù)防癌癥患者血栓栓塞并發(fā)癥[20]的報導(dǎo)。

3.1 肝臟手術(shù)

肝移植手術(shù)自上世紀(jì)80年代開始使用，目前被認(rèn)為是終末期肝病患者的主要治療手段。終末期肝病患者的特征在于促凝血因子和抗凝血因子的合成減少，從而導(dǎo)致血漿凝血酶原時間(PT)和凝血活酶時間(APTT)的延長，因此，目前的國際指南建議手術(shù)前使用新鮮冰凍血漿或血小板輸注來預(yù)防侵入性手術(shù)中的出血并發(fā)癥。但是，傳統(tǒng)的凝血檢驗(yàn)幾乎無法預(yù)測肝病患者出血的風(fēng)險。血栓彈力圖檢測比常規(guī)凝血檢測提供更加全面的凝血評估，減少不必要的血液輸注。Kyung-Hwa Shin等[21]發(fā)現(xiàn)肝硬化患者的TEG檢測參數(shù)與健康人群出現(xiàn)顯著差異，說明在慢性肝病患者中進(jìn)行TEG檢測的臨床應(yīng)用可以為評估凝血功能障礙或預(yù)測出血風(fēng)險提供參考。LasithaAbeysundara等[22]指出伴隨肝臟的凝血和止血的改變是非常復(fù)雜的，特別是肝移植手術(shù)可伴有大量出血、凝血功能障礙以及術(shù)后血栓。TEG作為即時的凝血檢測，有助于在動態(tài)環(huán)境中進(jìn)行目標(biāo)導(dǎo)向治療和止血監(jiān)測，準(zhǔn)確反映體內(nèi)重新平衡后的止血系統(tǒng)，可以減少血液制品的使用。Trautman，C.L等[23]用6年時間跟蹤分析了441名肝移植患者，發(fā)現(xiàn)TEG相關(guān)參數(shù)值(R值和K值)的變化與住院時間和早期肝移植患者凝血功能障礙的增加有關(guān)，這表明TEG檢測可能有助于對這些高風(fēng)險患者進(jìn)行識別。

3.2 急性創(chuàng)傷

急性創(chuàng)傷發(fā)生后，由于大量出血及組織損失激活凝血、抗凝途徑，容易出現(xiàn)急性凝血功能紊亂，臨床稱之為急性創(chuàng)傷性凝血病(acute traumatic coagulopathy，ATC)。Hendrickson等[24]在4年期間里，研究了102名兒童后發(fā)現(xiàn)，72%的小兒外傷患者出現(xiàn)凝血功能異常。傳統(tǒng)的凝血檢查不能對凝血全貌進(jìn)行評估，無法反映創(chuàng)傷性凝血異常的特征。急性創(chuàng)傷中大量出血的處理需要快速的獲得凝血檢測結(jié)果。血栓彈力圖檢測能夠反映血凝塊形成到溶解的全過程，是快速檢測急性創(chuàng)傷性凝血病比較理想的方法。Gonzalez等[25]對比了血栓彈力圖檢測與常規(guī)凝血檢測用于指導(dǎo)急性創(chuàng)傷性凝血病患者的救治中，總共111例患者，試驗(yàn)組(血栓彈力圖檢測)56例，結(jié)果顯示試驗(yàn)組指導(dǎo)的救治重傷患者，其生存率高于對照組。

3.3 指導(dǎo)輸血

臨床上主要手術(shù)都可能與大量失血有關(guān)，因此，臨床醫(yī)生的目標(biāo)是優(yōu)化血液成分的使用。TEG允許對特定血液凝固過程進(jìn)行定性和動態(tài)分析，從凝塊形成到裂解，突出顯示級聯(lián)中每一步的變化。因此，如果存在血小板功能障礙、檢測凝血酶及其抑制劑中的異常，或纖維蛋白過度溶解，則TEG可以提示出血是由于未能提供足夠的手術(shù)止血，從而指導(dǎo)臨床醫(yī)生是否需要輸血治療。Lesley De Pietri等[26]通過TEG檢測來指導(dǎo)輸血，從2011年1月至2014年3月，他們?nèi)虢M了60名患者分為兩組進(jìn)行臨床研究發(fā)現(xiàn)，TEG檢測組血液制品的總體使用率顯示降低(P＜0.0001)。這說明TEG檢測可以通過更準(zhǔn)確的檢測來反映凝血功能障礙，從而降低血液制品的使用率。Laura Smart等[27]將肝移植患者分為TEG檢測和常規(guī)凝血檢測兩組進(jìn)行比較，用來指導(dǎo)3年內(nèi)輸注血小板和新鮮冰凍血漿。結(jié)果表明，TEG檢測組術(shù)中出血量(2.0 vs 3.0 L，P=0.04)和輸注新鮮冰凍血漿量(4 units vs 6.5units，P=0.015)都呈現(xiàn)明顯減少，血液制品的成本下降了11.4%。Fleming等[28]引入血栓彈力圖來指導(dǎo)心胸外科的輸血管理，目的是為了量化TEG對圍手術(shù)期和術(shù)后輸血率的影響，他們總共研究了681例患者，實(shí)施TEG檢測之后，圍手術(shù)期和整個住院期間所有血液制品的平均單位減少了約40%，接受輸血的患者總比例顯著降低(P＜0.01)。

3.4 藥物監(jiān)測

在未來的臨床研究中，藥物監(jiān)測可能是血栓彈力圖檢測更加適用的領(lǐng)域，尤其是指導(dǎo)抗凝和抗血小板治療，建立個性化的醫(yī)療保健概念。Dongngan T. Truong等[29]在嬰兒服用阿司匹林預(yù)防分流道血栓形成的短中期隨訪中，通過TEG檢測發(fā)現(xiàn)，出血事件的發(fā)生與服用阿司匹林前更高的AA抑制率(P=0.02)、第三次服用阿司匹林(P=0.04)以及術(shù)前更高的ADP抑制率(P=0.03)等有關(guān)。這說明TEG檢測可用于嬰兒術(shù)后服用阿司匹林容易發(fā)生出血事件的預(yù)防。單心室外科手術(shù)后，血栓形成的發(fā)生率非常高，大多數(shù)醫(yī)療中心使用阿司匹林作為抗血小板藥物來防止在外科分流術(shù)中形成血栓，TEG檢測可用于該類手術(shù)中阿司匹林耐藥性的測定。Mir A等[30]對20名需要單心室外科手術(shù)的患者進(jìn)行觀察，使用TEG測定患者的阿司匹林抵抗，阿司匹林抵抗患者(抑制率大于50%)，在治療的第5天和第10天之間對阿司匹林劑量的增加沒有反應(yīng)(P=0.82)，術(shù)后即刻治療的患者發(fā)生阿司匹林抵抗的概率較高，說明阿司匹林可能不是該患者人群中預(yù)防血栓的合適藥物。

4 結(jié)語與展望

血栓彈力圖檢測能夠快速的反映凝血全貌，為臨床醫(yī)生的下一步操作提供依據(jù)，在及時診斷(POC)方面存在明顯的優(yōu)勢。但是作為一項(xiàng)新技術(shù)，還在不斷研究完善中，因此也限制了其更大范圍的推廣應(yīng)用，建議今后從以下幾個方面進(jìn)一步研究

(1)加強(qiáng)多地多中心更多樣本的臨床研究，建立標(biāo)準(zhǔn)化的參考范圍和質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)，完善血栓彈力圖檢測在國內(nèi)的質(zhì)量評價。

(2)開發(fā)適用于血栓彈力圖檢測血液粘彈性傳遞的新型傳感器，以提高該項(xiàng)檢測的精確性、準(zhǔn)確性和效率。

(3)開展檢測儀器智能化的研究，例如，未來的血栓彈力圖檢測能否實(shí)現(xiàn)滴血檢測？

可以確信，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，血栓彈力圖檢測必將更高效的服務(wù)于臨床檢測工作。