Wie genau sind die Formeln für die osmolale Lücke?

Die osmolale Lücke wird am häufigsten beim Screening auf toxische Alkoholaufnahme verwendet. In Abwesenheit von anderen nicht gemessenen gelösten Stoffen sind Natrium, Glukose und Harnstoff die primären gelösten Stoffe, die für die Osmolalität verantwortlich sind. Wenn ein signifikanter (üblicherweise liegt der Grenzwert bei > 10) Unterschied zwischen der direkt gemessenen Osmolalität und der berechneten Serumosmolalität (Sosm) vorliegt, dann kann die Differenz (die osmolale Lücke) das Vorhandensein eines nicht gemessenen gelösten Stoffes darstellen.

Das Konzept der serumosmolalen Lücke war schon immer schwierig zu verstehen und noch schwieriger zu erklären. Da Natrium das wichtigste extrazelluläre Kation ist, macht es Sinn, dass Natrium (und das entsprechende Anion, entweder Chlorid oder Bikarbonat) den Löwenanteil der Osmolalität ausmacht. Aber was ist mit anderen Kationen wie Calcium, Kalium oder Magnesium? Zählen die überhaupt nicht? Um die Dinge noch verwirrender zu machen, berichten einige Länder (wie die USA) in mEq/L (oder mmol/L), aber geben BUN und Glukose in mg/dL an.

Lassen Sie uns damit beginnen, die grundlegendste Formel zu verstehen:

Berechnete Sosm-Formel = (2 x Na) + (Glu/18) + (BUN/2.8)

Na wird mit 2 multipliziert, um das entsprechende Anion zu berücksichtigen. Glukose und BUN müssen durch Faktoren geteilt werden, um ihre entsprechenden Molekulargewichte (180 bzw. 28) zu berücksichtigen, um die mg/dL in mosm/L umzurechnen.

Nun lassen Sie uns einige reale Zahlen in einem fiktiven Beispiel verwenden: Patient A wurde bewusstlos zu Hause in der Nähe von unmarkierten Flaschen gefunden. Na 138 mEq/L, BUN 28 mg/dL, Cr 1,4 mg/dL, Glu 90 mg/dL, gemessenes Sosm 315 mosm/kg

Berechnete Sosm-Formel = (2 x Na) + (Glu/18) + (BUN/2.8)

Berechnete Sosm = (2 x 138) + (90/18) + (28/2.8) = 291

Osmolale Lücke = gemessener Sosm – berechneter Sosm

Osmolale Lücke = 315 – 291 = 24

Das Vorhandensein einer erhöhten osmolalen Lücke (> 10) in diesem Szenario lässt das Herz eines jeden Nephrologen höher schlagen, aber lassen Sie uns nicht vergessen, dass die Einnahme von Ethanol ebenfalls zur osmolalen Lücke beitragen kann. Nehmen wir an, dieser Patient hat Wodka im Übermaß getrunken und hatte einen gemessenen Ethanolspiegel von 92 mg/dL. Der Korrekturfaktor zur Umrechnung in mmol/L basierend auf dem Molekulargewicht von Ethanol ist 4,6.

Berechnete Sosm (unter Berücksichtigung von EtOH) = (2 x 138) + (90/18) + (28/2,8) + (92/4.6) = 311

Osmolal-Lücke = 315 – 311 = 4

Wenn Sie zu einem gängigen Online-Rechner wie MDCalc gehen, ist deren Formel die gleiche, wie wir sie oben gezeigt haben.

So weit so gut, aber es gibt mehrere Probleme. Dies ist bei weitem nicht die einzige Gleichung zur Berechnung von Sosm – siehe Tabelle unten:

Vorher veröffentlichte Gleichungen zur Berechnung der Osmolarität. Hinweis: Alle Werte sind in mmol/L angegeben. Zur Verwendung mit konventionellen Einheiten multiplizieren Sie Harnstoff mit 2,8, Glukose mit 18 und Ethanol mit 4,6. Tabelle 1 aus Lepeytre et al, AJKD © National Kidney Foundation.

Zudem wurden mehrere dieser Formeln in kleinen Kohorten ohne externe Validierung durchgeführt, und die Messungen wurden mit veralteten Geräten vorgenommen.

In einem kürzlich erschienenen AJKD-Artikel berichteten Lepeytre et al. über ihre Ergebnisse bei der Entwicklung einer präziseren Gleichung zur Berechnung der osmolaren Lücke in einer großen Kohorte mit modernen automatisierten Geräten und verglichen diese neue Gleichung mit zuvor veröffentlichten Formeln unter Verwendung strenger statistischer Methoden. Diese Kohorte begann mit über 9.000 Messungen, bei denen die Serumosmolalität, Natrium, Kalium, Harnstoff, Glukose und Ethanol gleichzeitig ermittelt wurden. Patienten mit abweichenden Werten und anschließend fehlenden Daten wurden ausgeschlossen, so dass etwa 7.500 Proben übrig blieben, die analysiert wurden.

Nahezu die Hälfte hatte einen nachweisbaren Ethanolspiegel. Die Autoren führten an dieser Kohorte lineare Regressionsmodelle durch und analysierten in ähnlicher Weise bereits veröffentlichte Formeln. Die Zugabe von Kalium veränderte die Berechnung der osmolaren Lücke nicht signifikant, daher wurde es der Einfachheit halber ausgeschlossen. Sie stellten dann fest, dass Koeffizienten von 1,2 für Harnstoff, 1,4 für Glukose und 1,2 für Ethanol die genaueste und präziseste Messung ergeben würden, was zu folgender Formel führte:

(2 x Na) + (1,2 x Urea) + (1,4 x Glukose) + (1.2 x EtOH) ← alle Einheiten in mmol/L

oder um dies in konventionelle Einheiten umzurechnen, bei denen BUN, Glukose und EtOH in mg/dL angegeben sind:

(2 x Na) + (1,2 x BUN / 2,8) + (1,4 x Glukose / 18) + (1,2 x EtOH / 4,6)

Es gab 138 Messungen in der Kohorte mit toxischer Alkoholaufnahme. Lepeytre et al. untersuchten, wie diese neue Formel im Vergleich zu anderen Formeln bei der Vorhersage, welche dieser Patienten eine spezifische Behandlung wie Fomepizol oder Dialyse benötigen würden, statistisch abschnitt. Unter Verwendung der oben genannten Koeffizienten für Harnstoff, Glukose und Ethanol war die modifizierte Gleichung den bisher veröffentlichten Formeln deutlich überlegen. Die Verwendung eines Cutoffs von einer osmolalen Lücke > 5,0 führte zu einem PPV von 50 % und einem NPV von 99 %, und die Verwendung einer osmolalen Lücke von > 10,0 führte zu einem PPV von 82 % und einem NPV von 96 % bei der Identifizierung von Patienten mit toxischer Alkoholaufnahme.

Sensitivität, Spezifität sowie positiver und negativer Vorhersagewert der Gleichungen 1, 2, 10, E und F für das Vorhandensein von toxischen Alkoholen ≥ 5 mmol/L, nach Osmolal Gap. Die Werte sind in Prozent angegeben (n/N). Die Gleichungen sind mit Zahlen zur Kennzeichnung bereits veröffentlichter Gleichungen (1, 2, 10) und Buchstaben zur Kennzeichnung neuer Gleichungen (E, F) gekennzeichnet. Tabelle 5 aus Lepeytre et al, AJKD © National Kidney Foundation.

Was sollen wir davon halten? Lepeytre et al. stellen fest, dass die gemeinsame Formel, die wir oben für Patient A verwendet haben, zu einer hohen Anzahl von falsch-positiven Fällen für toxische Alkohole führt. Die Formel geht davon aus, dass sich Harnstoff, Glukose und Ethanol wie ideale gelöste Stoffe verhalten, ähnlich wie Na. Diese Arbeit (und frühere Veröffentlichungen) deuten darauf hin, dass dies möglicherweise nicht zutrifft; daher die Notwendigkeit eines modifizierenden Koeffizienten.

Was sind die potenziellen klinischen Auswirkungen im wirklichen Leben? Zum Beispiel würde eine niedrigere Falsch-Positiv-Rate zu weniger empirischen Dosen von Fomepizol (oder sogar Dialyse) bei Patienten mit Verdacht auf toxische Alkoholeinnahme führen. Die Autoren weisen auch auf den wichtigen Punkt hin, dass das Vorhandensein einer erhöhten osmolalen Lücke nicht auf eine toxische Alkoholeinnahme hinweist, wenn der klinische Kontext nicht passt. Wie bei den meisten Dingen in der Medizin ist die Vorgeschichte der Exposition wichtiger als die Berechnung, um die Wahrscheinlichkeit einer toxischen Einnahme zu bestimmen.

Diese Arbeit repräsentiert die größte Osmolal-Gap-Kohorte, die jemals untersucht wurde, und die anschließend abgeleitete Gleichung übertrifft die zuvor veröffentlichten. Mit externer Validierung könnten wir diese neue Formel in naher Zukunft auf Online-Rechnern sehen.

– Der Beitrag wurde von Timothy Yau, AJKD Social Media Editor, erstellt. Folgen Sie ihm unter @Maximal_Change.

Um die Zusammenfassung des Artikels von Lepeytre et al. oder den Volltext zu sehen (Abonnement erforderlich), besuchen Sie bitte AJKD.org.

Titel: Formeln zur Berechnung der Osmolarität und der Osmolaren Lücke: Eine Studie zur diagnostischen Genauigkeit
Autoren: F. Lepeytre, M. Ghannoum, H. Ammann, F. Madore, S. Troyanov, R. Goupil, and J. Bouchard
DOI: 10.1053/j.ajkd.2017.03.023