Calcium-Algorithmus

​​​​​Störungen des Calciumhaushalts gehören zu den häufigsten Laborabweichungen bei Krankenhauspatient:innen. Etwa ein Drittel entwickelt im Verlauf des stationären Aufenthalts einen zu hohen oder zu niedrigen Kalziumspiegel (Hyper- bzw. Hypocalcämie). Leichte Abweichungen bleiben oft unbemerkt, schwere Entgleisungen können jedoch lebensbedrohlich sein. Der AMPEL-Algorithmus adressiert die frühzeitige Erkennung solcher Zustände auf Basis von Routinedaten – mit dem Ziel, relevante Fälle zuverlässig sichtbar zu machen.

Klinische Relevanz der Hypo- und Hypercalcämie

Calcium ist entscheidend für Muskel- und Nervenfunktion, Herzrhythmus, Blutgerinnung und viele Zellprozesse. Erste Anzeichen eines zu hohen oder zu niedrigen Kalziumspiegels sind oft unspezifisch – etwa Müdigkeit, Konzentrationsschwäche, Muskelkrämpfe oder Herzrhythmusstörungen. Daher werden kritische Entgleisungen im Klinikalltag leicht übersehen.

Diagnostische Herausforderung

In der Labormedizin gibt es verschiedene Methoden zur Calcium-Messung. Routinemäßig wird das Gesamt-Calcium bestimmt, dessen Aussagekraft durch die Bindung an das Protein Albumin eingeschränkt sein kann. Die genaueste Methode ist die Messung des ionisierten Calciums (aktive Form im Blut), die jedoch nur selten durchgeführt wird, da sie eine zusätzliche Blutentnahme erfordert. So entsteht eine Lücke zwischen breiter Verfügbarkeit  (Gesamt-Calcium) und hoher Genauigkeit (ionisiertes Calcium).

Funktionsweise des Calcium-Algorithmus

Das Algorithmus schließt diese Lücke in zwei Schritten:

1. Standortspezifische Cutoffs: Für Gesamt-Calcium werden lokal angepasste Grenzwerte verwendet, um möglichst viele echte Fälle zu erkennen und Fehlalarme zu vermeiden.
   
2. Albumin-Korrektur: Die Werte werden anhand des Albuminspiegels im Blut angepasst, um die Aussagekraft zu erhöhen, ohne zusätzliche Blutproben.​

*Alarmierung von schweren Hyper- und Hypocalcämien durch klinische Routinedaten. Standard: Gesamt-Calcium; AMPEL: Gesamt-Calcium mit standortspezifischen Cutoffs; AMPEL(+Albumin): Gesamt-Calcium mit Albumin standortspezifisch korrigiert;  jeweils im Vergleich mit Goldstandard (ionisiertes Calcium).

Ergebnisse

In einer retrospektiven fünfjährigen Analyse am Universitätsklinikum Leipzig reduzierte der AMPEL-Algorithmus die Zahl der Fehldiagnosen schwerer Hypocalcämien von über 3562 auf unter 378 – eine etwa zehnfache Verbesserung. Besonders wichtig: Das Modell erkennt kritische Calcium-Entgleisungen automatisiert, bevor sie in der Routineversorgung übersehen werden. Die lokale Anpassung der Grenzwerte und die Berücksichtigung von Albumin machen die Bewertung besonders zuverlässig. Im Klinikalltag lassen sich nahezu alle Laborwerte nutzen, um mithilfe des entwickelten Modells schwerwiegende Calcium-Entgleisungen automatisch zu identifizieren.​

Zwei Leitlinienprinzipien steuern dabei die Alarmierung:

1. Möglichst viele Patient:innen erreichen – das System nutzt praktisch jede Routine-Blutabnahme.​
   

2. Nur dann alarmieren, wenn das Stationsteam wirklich einen klinischen Mehrwert hat.
   

So erkennt der Algorithmus mehr Hyper- und Hypocalcämien, ohne das Personal mit unwichtigen Hinweisen zu überlasten. Eine prospektiven Studie am Universitätsklinikum Leipzig ist geplant, um zu erheben inwiefern der Calcium-Algorithmus die Patientensicherheit tatsächlich verbessert.

Interdisziplinäre Entwicklung und Implementierung

Der Calcium-Algorithmus wurde UKL-intern in enger Kooperation der Labormedizin mit der Klinik für Endokrinologie entwickelt.

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