Laboratoriumonderzoek op druggebruik Afkapwaarden gezocht: niet een gevonden maar vele afkapwaarden hangen samen met de vraagstelling = doelgroep er is geen internationale consensus, zelfs niet afkap voor een doelgroep, maar hier wordt wel naar gestreefd voorzichtig met interpretatie van laboratoriumuitslagen TOINE EGBERTS bedanken voor het gebruiken van een aantal dia’s Dr E.J.M. Pennings Leids Universitair Medisch Centrum

Verdeling van testuitslagen GR 1998: Onderzoek op druggebruik afkapwaarde: arbitrair gekozen drempelwaarde waarboven de uitslag van een test als positief wordt aangeduid. Door het hanteren van een afkapwaarde wordt het onderzoek a.h.w. binair. afkapwaarde = afkappunt = cut-off value de meeste testen discrimineren niet volledig tussen de populatie wat men zoekt aanwezig/afwezig: verticale lijn = discriminatiepunt: schuiven => andere EP-EN-FP-FN => binair => 2x2 tabel: EP - EN - FP - FN : TPP - TNP - FPP - FNP spiegelen over de diagonaal geeft volgende plaatje met: gebruikers in linkerkolom niet-gebruikers in r. kolom positieve uitslagen in bovenste rij negatieve uitslagen in onderste rij

2x2 tabel afkapwaarde gebruikt niet gebruikt echt positief negatief fout test positief afkapwaarde Ook vaak weergegeven in 2x2 tabel: - met de afkapwaarde arbitrair gekozen - gebruikers in linkerkolom niet-gebruikers in r. kolom - test positief in bovenste rij test negatief in onderste rij Hiermee laten zien wat er gebeurt met de testparameters als de afkapwaarde wordt veranderd. test negatief

2x2 tabel afkapwaarde gebruikt niet gebruikt echt positief negatief fout test positief EP + FP afkapwaarde aantal gebruikers = EP + FN niet-gebruikers = FP + EN totaal aantal positief = EP + FP totaal aantal negatief = FN + EN verticaal: sensitiviteit en specificiteit horizontaal: voorspellende waarden PPV en NPV FN + EN test negatief EP + FN FP + EN

2x2 tabel afkapwaarde gebruikt niet gebruikt echt positief negatief fout EP EP + FP test positief afkapwaarde uit gegevens te berekenen: sensitiviteit, specificiteit, PPV, NPV EN FN + EN test negatief EP EP + FN EN FP + EN

2x2 tabel afkapwaarde gebruikt niet gebruikt echt positief negatief fout test positief PPV afkapwaarde sensitiviteit: aantal echt-positieven over totaal aantal gebruikers specificiteit: aantal echt-negatieven over totaal aantal niet-gebruikers voorspellende waarde van een positieve testuitslag: PPV voorspellende waarde van een negatieve testuitslag: NPV prevalentie: (EP+FN)=aantal gebruikers in de studiepopulatie nauwkeurigheid: (EP+EN)=aantal juiste uitslagen in de studiepopulatie NPV test negatief sensitiviteit specificiteit

Formules sensitiviteit: EP/(EP+FN) specificiteit: EN/(FP+EN) predictieve waarde van positieve testuitslag: PPV: EP/(EP+FP) predictieve waarde van een negatieve testuitslag: NPV: EN/(FN+EN) prevalentie: (EP+FN)/(EP+FP+FN+EN) nauwkeurigheid: (EP + EN)/(EP+FP+FN+EN) sensitiviteit: aantal juiste positieve uitslagen in de groep van gebruikers specificiteit: aantal juiste negatieve uitslagen in de groep van niet-gebruikers PPV: kans dat willekeurig individu met positieve uitslag gebruikt NPV: kans dat willekeurig individu met negatieve uitslag niet gebruikt prevalentie: aantal gebruikers in de studiepopulatie nauwkeurigheid: aantal juiste uitslagen van het totale aantal testuitslagen

Foute uitslagen Fout-positieve uitslagen: test onvoldoende specifiek (kruis)reactiviteit (on)gewenste stof te hoog Fout-negatieve uitslagen: test onvoldoende gevoelig (kruis)reactiviteit gewenste stof te laag concentratie te laag (verdund monster) storingen (bijv. bleekwater, nitriet) meeste testen - geen volledige discriminatie tussen aanwezig/afwezig: overlap FPIA: amfetamine en MDMA ca 5x hogere respons dan verwacht op grond van de kwantitatieve gegevens (GC) Fout-negatief door concentratie te laag: juiste uitslag, maar onjuiste vertaalslag naar niet-gebruik

Minder fout-positieve uitslagen meer specifieke test meer specifieke antilichamen afkapwaarde verhogen gebruikt niet gebruikt test positief echt positief negatief fout afkapwaarde minder fout-positieve uitslagen, specifiekere test - afkapwaarde te vergroten - drempel a.h.w. hoger leggen test negatief

Minder fout-positieve uitslagen meer specifieke test meer specifieke antilichamen afkapwaarde verhogen gebruikt niet gebruikt echt positief negatief fout test positief afkapwaarde ten koste van het aantal echt-positieve uitslagen gevolg: specificiteit  , sensitiviteit  En: gevolgen voor PPV en NPV (later). test negatief sensitiviteit  specificiteit 

Minder fout-negatieve uitslagen meer sensitieve test hydrolyse van conjugaten afkapwaarde verlagen gebruikt niet gebruikt test positief echt positief negatief fout afkapwaarde minder fout-negatieven: gevoeliger test: - afkapwaarde kleiner maken - drempel a.h.w. lager leggen test negatief

Minder fout-negatieve uitslagen meer sensitieve test hydrolyse van conjugaten afkapwaarde verlagen gebruikt niet gebruikt test positief echt positief negatief fout ten koste van specificiteit: aantal echt-negatieve testuitslagen daalt ! En voor de PPV en NPV (later) afkapwaarde test negatief sensitiviteit  specificiteit 

Effect van deglucuronideren na inname 10 mg oxazepam

want sensitiviteit = 90% en specificiteit = 90% Mijn test is goed: want sensitiviteit = 90% en specificiteit = 90% let op! % daadwerkelijke gebruikers het zijn niet allemaal Maradonna’s in het voetbalveld. (scheidsrechter/grensrechter).

Prevalentie 0,90 bij sensitiviteit en specificiteit: 0,90 PPV : 810/820 = 99% NPV : 90/180 = 50% test positief gebruikt niet gebruikt test negatief 810 90 10 900 100 820 180 1000 wat gebeurt er bij afnemende prevalenties met de PPV en NPV? afkapwaarde

Prevalentie 0,50 bij sensitiviteit en specificiteit: 0,90 PPV : 450/500 = 90% NPV : 450/500 = 90% test positief gebruikt niet gebruikt test negatief 450 50 500 1000 afkapwaarde

Prevalentie 0,10 bij sensitiviteit en specificiteit: 0,90 PPV : 90/180 = 50% NPV : 810/820 = 99% test positief gebruikt niet gebruikt test negatief 90 810 10 100 900 180 820 1000 afkapwaarde

Prevalentie 0,10 sensitiviteit 0,85 en specificiteit 0,95 PPV : 85/130 = 65% NPV : 855/870 = 98% test positief gebruikt niet gebruikt test negatief 85 855 15 45 100 900 130 870 1000 afkapwaarde De predictieve waarden gelden alleen voor de betreffende populatie, waaruit de gegevens zijn verkregen en de prevalentie is geschat Er worden fouten gemaakt wanneer de samenstelling van de populatie waarbij de testeigenschappen zijn vastgesteld, verschilt van die van de populatie waarin de test gebruikt gaat worden! Stel U voor: gevoeligheid bij zieksten van de zieken en specificiteit bij gezondsten van de gezonden => foute vertekening van de kwaliteit van de test (testparameters). Ook als men de testuitslag (tbv discriminerende eig. van de test) gebruikt om de studiepopulatie te definiëren, introduceert men fouten. sensitiviteit en specificiteit afhankelijk van afkapwaarde afkapwaarde/sens/spec bepalen PPV en NPV afhankelijk van de prevalentie => populatie-specifiek De valkuil zit hem in het vergelijken van testspecificaties (sens/spec) van verschillende testen bij verschillende afkap => ROC-curve (later) Tweede valkuil wanneer men testspecificaties vaststelt in ‘geselecteerde populaties’ en gebruikt in andere populaties. Bijv vaststelling in ‘junkies’en gebruiken bij neonaten: classificatie-bias

Receiver Operating Characteristic curve Receiver Operating Characteristic (ROC) curve diagonaal - ideale curve De kracht van ROC-curves ligt in de mogelijkheid testen zinvol met elkaar te vergelijken. 2x2 tabellen met berekening van sensitiviteit en specificiteit leiden tot foute vergelijkingen wanneer andere afkapwaarde is gebruikt. In de toxicologie-literatuur (JAT): helaas veel te weinig van dit soort curves Vraag beste afkap: - wat wil men met de test: inclusie gebruikers / exclusie niet-gebruikers - grootste nauwkeurigheid: grootste aantal EN + EP, linksboven

Receiver Operating Characteristic curve ROC-curve PSA versus PAP - PSA beter omdat PSA-curve geheel boven PAP-curve - voor ieder punt: ongeacht niveau van sensitiviteit heeft de PSA-test betere specificiteit VALKUIL: 1. De valkuil zit hem in het vergelijken van testspecificaties (sens/spec) van verschillende testen bij verschillende afkap 2. Tweede valkuil wanneer men testspecificaties vaststelt in ‘geselecteerde populaties’ en gebruikt in andere populaties: - te testen populatie  de geteste populatie

Samenvatting verhogen van de afkapwaarde toename van de specificiteit toename van PPV maar ten koste van groter fout-negatief percentage verlagen van de afkapwaarde toename van de sensitiviteit toename van de NPV maar ten koste van groter fout-positief percentage bij afnemende prevalentie afname van de PPV afkapwaarde beïnvloedt - sensitiviteit en specificiteit - PPV en NPV => bij geringe prevalentie is de PPV relatief klein

Keuzecriteria hoge afkapwaarde: grote specificiteit als de ‘diagnose’ gemist mag worden als fout-positieve uitslagen schadelijk/ongewenst zijn lage afkapwaarde: grote gevoeligheid als de ‘diagnose’ niet gemist mag worden als fout-positieve uitslagen weinig schadelijke gevolgen heeft bevestigingsonderzoek èn fout-positieve uitslagen schadelijk of ongewenst bevestigingsonderzoek - bij forensische toxicologie - PS: met op ander chemisch principe berustende techniek Het onwaarschijnlijk maken van gebruik: zo groot mogelijke NPV => gevoelige test Waarschijnlijk maken van gebruik: zo groot mogelijke PPV => specifieke test

Doelgroepen forensische toxicologie klinische toxicologie drugshulpverlening penitentiaire inrichtingen workplace drug testing verkeer

Afkapwaarden screening in urine Nederland Europa (WPDT) VS (WPDT) Opiaten 300 300 2000 µg/L Cannabis 50 of 100 50 50 Cocaïne 300 300 150 Amfetaminen 1000 300 500 Methadon 300 300 Benzodiazepinen 200 200 Barbituraten 200 200 GR, 1998: benzo’s en barbituraten 300 µg/L Steering Group: maart 2001: UK analytische laboratoria & belanghebbenden uit industrie en gezondheidszorg VS: SAMHSA, 1998 geen consensus problemen met name bij: - opiaten (vraagstelling: heroine-gebruik, exclusie codeinegebruik) - cannabis - amfetaminen - benzodiazepinen weinig bij cocaine en methadon: metaboliet sterk indicatief voor gebruik dan moederstof: daarom 6-MAM

Screeningsonderzoek in urine afkapwaarde onafhankelijk van gebruikte methode/techniek uitslag positief indien:  afkapwaarde bevestigingsonderzoek: forensische toxicologie WPDT op verzoek variatie van testuitslag bij het afkappunt: - afkap niet verhogen, de betrouwbaarheid is relatief - onvoldoende vertrouwen => dan bevestigen ! (chomatografie) Aanvaarde screeningstechnieken: - immunochemie - gaschromatografie - hoge-drukvloeistofchromatografie - enzymatische technieken - chromatografie gekoppeld aan massaspectrometrie

Positieve testuitslag benzodiazepinen afkapwaarde 200 µg/L oxazepam (calibrator) 200 µg/L alprazolam 50 diazepam 40 lorazepam 1000 chloordiazepoxide 500 norchloordiazepoxide 1800 alle uitslagen gerelateerd aan calibrator het gevolg is evident: - een immunoassay komt ook met een getal - dit getal is semi-kwantitatief op zijn best (afhankelijk van kruisreactiviteit) Cannon et al., 1998

Afkapwaarden bevestiging in urine Europa (WPDT) Cannabis metaboliet (11-nor-9-THC-9-COOH) 15 µg/L Cocaïne metaboliet (benzoylecgonine) 150 Amfetaminen afzonderlijk 200 Methadon of metabolieten 250 Benzodiazepinen afzonderlijk 100 Barbituraten 150 voorstel vanuit UK: Workplace Drug Testing LET OP: ongelijk aan de bepalingsgrens (LOQ) ook hier een afkappunt

Validiteit van urinemonster afkapwaarde creatinine Nederland: 2 mmol/L UK (WPDT): 20 mg/dL = 1,77 mmol/L interpretatie bij een waarde < 2 mmol/L èn een negatieve uitslag heeft het monster geen informatieve waarde voor het betreffende onderzoek pH, dichtheid UK 1,001 < s.g. < 1,020: oke daarbuiten: niet verenigbaar met menselijke urine pH tussen 4 - 9 wordt beschouwd als normaal pH <3 en pH > 11: ‘sample adulterated - pH out of range’ creatinine: 0,44 - 1,77 mmol/L EN s.g. oke: => rapportage verdund daarbuiten: niet verenigbaar met normale humane urine

Normale, gezonde volwassenen: verdunde urines komen voor! - geen interpretatie richting fraude

Cannabinoïden matrix-effect diverse metabolieten, ook geglucuronideerd THC-gehalte - matrix-effect - antilichamen reageren ook met glucuronide - lang aantoonbaar: wel alleen na fors/frequent gebruik - vraagstelling is bijgebruik (passief-actief-bijgebruik) - concentraties van urinemonsters varieert: => correctie voor de verdundheid van monster => THC-COOH per mmol (mg) CREAT

THC-50 versus GC-MS FP EP EN FN THC-50 120 100 80 60 40 relatie THC-50 en GC-MS slecht verschuiven van de horizontale lijn in verticale richting => andere afkap LET OP: studiepopulatie 20 10 20 30 40 50 60 GC-MS (ng/ml)

Cannabinoïden matrix-effect diverse metabolieten, ook geglucuronideerd lang aantoonbaar => vraagstelling bijgebruik THC-COOH/creatinine ratio vermindering van de variabiliteit van de meting afkapwaarde ? THC-gehalte - matrix-effect - antilichamen reageren ook met glucuronide - lang aantoonbaar: wel alleen na fors/frequent gebruik => vraagstelling is bijgebruik (passief-actief-bijgebruik) Geconcentreerdheid van urinemonsters varieert: => correctie voor de verdundheid van monster => THC-COOH per mmol (mg) CREAT

lijn 20 ng/ml is afkaplijn vermindering van de variabiliteit van de meting tgv verdunde monsters

Huestis &Cone, 1998 Receiver Operating Characteristic (ROC) curve verklaring curve diagonaal - ideale curve afkapwaarden van 2.0 tot 0.1 De kracht ligt in de mogelijkheid testen zinvol met elkaar te vergelijken. 2x2 tabellen met sensitiviteit/specificiteit leiden tot foute vergelijkingen wanneer andere afkap is gebruikt: sensitiviteit/specificteit worden bepaald door en zijn afhankelijk van de keuze van een afkap in de toxicologie-literatuur (JAT) helaas veel te weinig van dit soort curves Vraag beste afkap: - wat wil men: opsporen alle gebruikers / opsporen alle niet-gebruikers - grootste nauwkeurigheid: bij grootste aantal EN + EP, dit is in de hoek l.b. LET OP: - deze curve is alleen geldig voor deze set van uitslagen - voor deze specifieke populatie Huestis &Cone, 1998

Conclusies afkapwaarden afhankelijk van vraagstelling/doelgroep weerspiegeling stand der techniek voorspellende waarde van uitslag afhankelijk van afkapwaarde afhankelijk van prevalentie immunochemische drugtesten black box met valkuilen voorzichtig met interpreteren ! Gevoeligheid en specificiteit zijn geen vaste eigenschappen van een test, maar dienen door een juiste keuze van de afkapwaarde te worden aangepast aan de toepassing die men voor ogen heeft. - het opsporen van gebruik vereist een gevoelige test - het opsporen van niet-gebruik vereist een specifieke test

Prof. Drs A.M. van Kalmthout Regelgeving