血栓弹力图检测技术研究进展

2020-09-03杨功勋高然羊政

世界最新医学信息文摘 2020年70期

杨功勋，高然，羊政

(安徽创孚医疗科技有限公司，安徽安庆)

0 引言

血栓弹力图(thrombelastography，TEG)，主要用于记录全血或血浆凝固过程中发生的粘弹性变化，通过图形展示凝血、血小板聚集和纤维蛋白聚合的过程，对凝血因子、血小板和纤维蛋白等进行全面评估[1]。本文主要针对血栓弹力图技术的技术升级以及在临床科室的应用进行阐述和分析，并提出血栓弹力图技术进一步研究应留意的方向。

1 血栓弹力图检测的原理

血栓弹力图(TEG)由德国Hartert博士于1948年首次提出，可用于定量检测全血形成凝块的能力[1]。该技术的首次临床应用是在越战期间用于指导伤员的的输血，上个世纪80年代用于肝移植手术[2]，90年代开始用于心脏手术[3]，目前已发展成为围手术期监测病人凝血功能的重要监测手段，同时也是进行血液制品管理的重要工具。血栓弹力图是一种非侵入式的体外检测技术，血细胞、血小板和纤维蛋白在凝血过程中形成三维网状结构，通过监测和量化血液样品在低剪切应力下，整个凝固和溶解过程中的粘弹性变化，从而生成血栓弹力图和一些指标来定性或定量的分析凝血过程。目前，围绕上述原理发展的的血栓弹力测量技术主要包括两种，分别是美国血液技术公司开发的TEG-5000血栓弹力图仪和德国TEM公司开发的ROTEM血栓弹力图仪[4]。

TEG-5000血栓弹力图仪早期主要由两个检测通道组成，每个检测通道都有自动调节温度的恒温杯槽，并以4度45分的角度围绕检测通道中心悬垂的探针来回转动[5]。样品杯固定在检测通道的杯槽中，检测通道中心的悬垂探针与样品杯的杯盖连接。刚开始检测时，血液呈液态，样品杯的来回转动不能带动探针运动，当血液开始凝固时，样品杯与杯盖一起带动探针运动，这些逐渐增加的血液粘弹性机械性能反映了血液中纤维蛋白和血小板的组成。血凝块的粘弹性越大，探针的振幅也越大。分析软件通过记录和分析血凝块的振幅随时间变化的图像，给出相关的参数值。德国TEM公司开发的ROTEM血栓弹力图仪是通过运用光偏转技术。他们让样品杯固定，同时将光学传感器悬挂在探针扭力线上，随着血液的凝固，探针运动的阻力增大，凝块的强度越大，探针的振幅越小，探针运动振幅的变化通过光学位移传感器监测，获得光偏转信号来进行血栓弹力图的绘制[6]。

2017年美国血液技术公司向FDA申报了TEG-5000的升级机型TEG-6s，TEG-6s是利用用共振波的技术[8]代替了杯槽旋转的方法，血样在固定的振动频率下振动，引起血液弯月面的上下运动，通过检测器测量起运动幅度来进行血栓弹力图的绘制。这是一种新的思路，将传统的监测探头旋转的方法转换为监测血液整体的振幅。目前，该项新技术还在逐步推广中。

2 血栓弹力图的主要指标及意义

基于上述原理的两种类型的血栓弹力图仪的输出参数虽然各不相同，但所表述的内涵意义基本相同，这两种测试使用不同命名法来描述相同的参数。

2.1 主要指标

凝结时间(R/CT)，是指从血样检测开始，直到弹力图到达2mm振幅所需的时间；K值/CFT值，血凝块的形成时间，是指从血凝块形成点至弹力图振幅到20mm所需的时间；角度(angle/alpha)，血凝块形成速率，是指从血凝块形成点至弹力图最大曲线弧度作切线与水平线的夹角；凝血强度(MA/MCF)，血栓弹力图的最大振幅，是指血凝块的最大切应力系数，反映正在形成的血块的强度以及稳定性；LY30/LI30：纤溶30分钟时血栓溶解的百分比。反映血凝块的溶解；ML值，指血液强度达到最大强度后，检测的最低振幅与MCF的比率，表示最大凝块溶解率。TEG机型和ROTEM机型的参数对比表见表1，TEG机型和ROTEM机型的参数对比图见图2[7]。

图1 TEG-5000(左)和ROTEM(右)血栓弹力图仪原理[7]

图2 TEG机型和ROTEM机型的参数对比图

表1 TEG机型和ROTEM机型的参数对比表

2.2 临床意义

凝结时间(R/CT)，它对应于分析开始直到凝块形成，从促凝血酶原激活开始，到形成第一个纤维蛋白，其振幅达到2mm的时间，反映了凝血因子的活性。在此阶段，我们可以评估凝血因子以及肝素的作用。值缩短代表血液呈高凝状态，反之表明凝血因子较少，或使用了抗凝剂，血液呈低凝状态。凝块形成时间(K/CFT)，振幅2至20mm之间的时间，它是血液凝结后的时期，并且代表凝血酶形成，纤维蛋白聚合和通过血小板，纤维蛋白原和因子XIII参与的稳定的动力学时期。它的值变小，提示血液呈高凝状态，反之说明凝血酶不足或纤维蛋白原功能低下，血液低凝。在严重凝血障碍的情况下，由于振幅达不到上述要求，所以此时临床一般不使用该时间来指导治疗。凝固角(α)，表示初始分割点与增长曲线之间的切线角，反映了酶促因子的增强期，该酶促因子产生的凝块强度主要来自纤维蛋白原裂解和纤维蛋白聚合，角度越尖锐，表示血液低凝，反之角度越大，表示有高凝的趋势[9]。最大凝块硬度(MA/MCF)，图形的最大幅度(以毫米为单位)。主要反映血小板的功能和数量，是血小板与纤维蛋白相互作用的最终结果，它的值变小，提示血小板功能低下或数量减少，血液低凝固，反之提示血小板增多，血液高凝固。正常情况下血凝块强度的20%由纤维蛋白决定，80%归因于血小板，对于创伤后的血凝块强度，纤维蛋白的贡献可达到30%[10]。LY30/LI30，指最大强度确定后30分钟内血凝块减少的速率，反映了纤维蛋白溶解的量，它的值越大，说明血凝块溶解速度过快，提示纤溶亢进。

血栓弹力图作为快速筛查的一种监测手段，其主要指标的临床意义主要借助于正常值的参考范围[11](表2)，但考虑到种族和地区不同群体分布的差异，建议各地实验室建立本地区的不同的健康人群的参考值。Sun JB等[12]招募了1681名成人，参照个体按性别年龄分层，使用非参数统计方法确定了安徽省的血栓弹力图正常值的参考范围。唐浩等[13]通过对比166名孕妇与64名未孕健康妇女的血栓弹力图检测指标，建立了孕妇血栓弹力图正常值的参考范围。Mirabella，L等[14]对85名足月新生儿进行分析，得出健康足月新生儿的TEG参考值。TEG和ROTEM虽然在凝血形成动力学和强度方面基本原理相同，但由于二者之间的操作差异，结果不可互换。

表2 血栓弹力图正常值参考范围(以TEG机型为例)

3 血栓弹力图检测的临床应用

血栓弹力图检测属于及时监测的一种，与基于较长时间的实验室测试或经验性的输血指导相比，有利于减少异体血液制品的使用。此外，与其他快速测试联合使用(如多电极血小板聚集测定，MEA)，还可以进行针对性的止血治疗。研究人员基于血栓弹力图检测分析和临床观察确定了一些干预措施，去解决多因素共同作用导致的围手术期凝血异常问题，主要包括人体各种脏器手术(包括心脏外科手术[15,16]、脑部手术[17]、肝脏手术等，本文以肝移植手术为例)、急性创伤、指导输血和药物检测等。此外，也有一些用于预测重症败血症的出血[18]、减肥手术[19]、预防癌症患者血栓栓塞并发症[20]的报导。

3.1 肝脏手术

肝移植手术自上世纪80年代开始使用，目前被认为是终末期肝病患者的主要治疗手段。终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减少，从而导致血浆凝血酶原时间(PT)和凝血活酶时间(APTT)的延长，因此，目前的国际指南建议手术前使用新鲜冰冻血浆或血小板输注来预防侵入性手术中的出血并发症。但是，传统的凝血检验几乎无法预测肝病患者出血的风险。血栓弹力图检测比常规凝血检测提供更加全面的凝血评估，减少不必要的血液输注。Kyung-Hwa Shin等[21]发现肝硬化患者的TEG检测参数与健康人群出现显著差异，说明在慢性肝病患者中进行TEG检测的临床应用可以为评估凝血功能障碍或预测出血风险提供参考。LasithaAbeysundara等[22]指出伴随肝脏的凝血和止血的改变是非常复杂的，特别是肝移植手术可伴有大量出血、凝血功能障碍以及术后血栓。TEG作为即时的凝血检测，有助于在动态环境中进行目标导向治疗和止血监测，准确反映体内重新平衡后的止血系统，可以减少血液制品的使用。Trautman，C.L等[23]用6年时间跟踪分析了441名肝移植患者，发现TEG相关参数值(R值和K值)的变化与住院时间和早期肝移植患者凝血功能障碍的增加有关，这表明TEG检测可能有助于对这些高风险患者进行识别。

3.2 急性创伤

急性创伤发生后，由于大量出血及组织损失激活凝血、抗凝途径，容易出现急性凝血功能紊乱，临床称之为急性创伤性凝血病(acute traumatic coagulopathy，ATC)。Hendrickson等[24]在4年期间里，研究了102名儿童后发现，72%的小儿外伤患者出现凝血功能异常。传统的凝血检查不能对凝血全貌进行评估，无法反映创伤性凝血异常的特征。急性创伤中大量出血的处理需要快速的获得凝血检测结果。血栓弹力图检测能够反映血凝块形成到溶解的全过程，是快速检测急性创伤性凝血病比较理想的方法。Gonzalez等[25]对比了血栓弹力图检测与常规凝血检测用于指导急性创伤性凝血病患者的救治中，总共111例患者，试验组(血栓弹力图检测)56例，结果显示试验组指导的救治重伤患者，其生存率高于对照组。

3.3 指导输血

临床上主要手术都可能与大量失血有关，因此，临床医生的目标是优化血液成分的使用。TEG允许对特定血液凝固过程进行定性和动态分析，从凝块形成到裂解，突出显示级联中每一步的变化。因此，如果存在血小板功能障碍、检测凝血酶及其抑制剂中的异常，或纤维蛋白过度溶解，则TEG可以提示出血是由于未能提供足够的手术止血，从而指导临床医生是否需要输血治疗。Lesley De Pietri等[26]通过TEG检测来指导输血，从2011年1月至2014年3月，他们入组了60名患者分为两组进行临床研究发现，TEG检测组血液制品的总体使用率显示降低(P＜0.0001)。这说明TEG检测可以通过更准确的检测来反映凝血功能障碍，从而降低血液制品的使用率。Laura Smart等[27]将肝移植患者分为TEG检测和常规凝血检测两组进行比较，用来指导3年内输注血小板和新鲜冰冻血浆。结果表明，TEG检测组术中出血量(2.0 vs 3.0 L，P=0.04)和输注新鲜冰冻血浆量(4 units vs 6.5units，P=0.015)都呈现明显减少，血液制品的成本下降了11.4%。Fleming等[28]引入血栓弹力图来指导心胸外科的输血管理，目的是为了量化TEG对围手术期和术后输血率的影响，他们总共研究了681例患者，实施TEG检测之后，围手术期和整个住院期间所有血液制品的平均单位减少了约40%，接受输血的患者总比例显著降低(P＜0.01)。

3.4 药物监测

在未来的临床研究中，药物监测可能是血栓弹力图检测更加适用的领域，尤其是指导抗凝和抗血小板治疗，建立个性化的医疗保健概念。Dongngan T. Truong等[29]在婴儿服用阿司匹林预防分流道血栓形成的短中期随访中，通过TEG检测发现，出血事件的发生与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)以及术前更高的ADP抑制率(P=0.03)等有关。这说明TEG检测可用于婴儿术后服用阿司匹林容易发生出血事件的预防。单心室外科手术后，血栓形成的发生率非常高，大多数医疗中心使用阿司匹林作为抗血小板药物来防止在外科分流术中形成血栓，TEG检测可用于该类手术中阿司匹林耐药性的测定。Mir A等[30]对20名需要单心室外科手术的患者进行观察，使用TEG测定患者的阿司匹林抵抗，阿司匹林抵抗患者(抑制率大于50%)，在治疗的第5天和第10天之间对阿司匹林剂量的增加没有反应(P=0.82)，术后即刻治疗的患者发生阿司匹林抵抗的概率较高，说明阿司匹林可能不是该患者人群中预防血栓的合适药物。