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氢呼气试验的方法学考虑

已有 1194 次阅读 2021-1-31 08:44 |个人分类:医学技术|系统分类:科研笔记

氢呼气试验的方法学考虑

编者注:自我们刊登有关甲烷和氢呼气试验的文章后,陆续有读者来信询问有关试验方法的一些问题,在此,我们特邀作者就甲烷和氢呼气试验的方法需要考虑的因素撰写文章,供大家参考。

氢呼气试验是一种简便易行和无创的检查方法,被世界各国的多个领域的专家广泛应用于诊断碳水化合物吸收不良、小肠细菌过度生长。由于目前几种不同的检查呼气氢的技术和多种检查方案,有检查还没有一个标准化的检查方法,因此有时很难比较各种研究文献。意大利的科学家曾经对意大利的15个胃肠中心关于碳水化合物用量、检查时间、采样频率,以及阳性标准等和其它多种参数进行调查,发现都不一致。鉴于这种情况,来自世界多个国家的25位世界公认的氢呼气研究专家和26位来自胃肠学、内科学、营养学、儿科学、变态反应学、药物学、微生物学和一般内科学的专家,历时2年,审阅了大量研究文献,就氢呼气试验的临床应用制定了具有指导性的“氢呼气试验在胃肠疾病的方法学和适应症:罗马共识”。在此简称罗马共识。在这篇具有胃肠疾病诊断的里程碑性质的文件中专门有一个板块详细地分析了当时几种氢呼气试验的检查技术。在这个板块的报告系统性评估了几种不同氢呼气检查设备的技术和应用、设备检查样品的精确性、对某些检查之前的准备,如禁食和用药等。在这篇报告中指出检查前的准备不是小问题,是会影响到检查准确性的重要因素,是为了制定严格的正确检查程序的重要的组成部分。

关于气体分析设备

分析呼出气中氢的气相色谱分析仪有专用的氢呼气分析仪和非专用的氢呼气分析仪两类。标准的气相色谱分析仪是非专用的氢呼气分析仪,虽然可以分析呼出气中的氢气,但是这种设备不是为用来专门测量某一特定气体而设计的设备,可以有多种功能检查多种气体,如同时检查甲烷、氢气和二氧化碳等。这种设备结构复杂,价格昂贵。虽然气相色谱分析技术是检查呼出气中氢含量的金标准,但是因其价格昂贵和操作复杂等原因不适合于临床推广。

专用的气相色谱氢呼气分析仪采用固态传感器技术,是在非专用的气相色谱分析仪基础上发展起来的一种结构简单,可以检查多种气体的设备,价格比非专用的气相色谱分析仪便宜。也可以同时检查甲烷、氢气和二氧化碳。这种设备采用改良的热传导技术,使用前需要对设备予以预热。这种设备可以做成工作站式,也可以做成便携式。工作站式的固态传感器氢呼气分析仪是临床使用的测量呼气氢含量的金标准,经过验证与非专用的气相色谱氢呼气分析仪具有同等的效果,呈良好的线性关系,具有良好的可重复性。

便携式的氢呼气分析仪采用电化学技术,最早由Bergman等人设计制造,根据他们的样机报告,显示出良好的可重复性。 但是,在临床应用中发现使用结果与样机不一致,过高的估计了电化学技术。电化学技术的特点是制造者预先确定其使用寿命,在所有的文献中没有关于其长时间使用的稳定性的科学报告。在使用时采用电化学技术的气体分析仪对呼出气样品中的湿度特别敏感,因此需要不断更换干燥剂避免湿度的影响。首先,对这种气体分析仪需要定期检查电化学腔的稳定性,第二,在校正时要特别注意防治气体压力过大损害电化学腔的结构。

关于气体样本

    气体样本是呼气试验的核心。我们需要检查的肺泡中的气体,因此,需要避免气道死腔的干扰。死腔气包含了外界空气,不能真正反映通过肺泡呼出的气体的真实情况。每个人的气道死腔气体积不同,大约相当于每Kg体重2 mL。每个人的正常潮气量大约是500 mL,气道死腔气大约是呼出气的前三分之一。由于气道的的层流特性,大约需要用两倍的气体才能完全排除气道死腔气。对于新生儿由于肺还没有发育完全,其气道死腔气所占的比例要比成人高,大约占整个潮气量的50%。为了达到准确的采集肺泡气,需要使用双袋系统或T型连接管。

    对于不能配合检查的新生儿、婴儿、低龄儿童和不能配合的儿童以及成人,有两种采集气体的方法,一种方法是非介入的方法使用可以显示呼气相的面罩,另一种方法是用介入的方法使用鼻导管采集气体。正常情况下肺泡中CO2的浓度大约是5%, 可以用气体样本中CO2的浓度做为评估肺泡气的一个参数。因此,在测量呼出气氢浓度的同时测量CO2,并根据5%的浓度参数给以校正,是保证测量数据准确性和可靠性的必要方法。

    Strocchi 等人 Levitt做过一个有趣的试验检查气体样品采集方法检查呼出气中氢、甲烷、CO和CO2含量的可靠性和可重复性。他们比较了4种不同采气方法,第一种采气方法是不给受试者任何指示,简单地采集呼出气;第二种采气方法是避免过度通气,呼气前不做深吸气,采集正常吸气后呼出气的末段气;第三种方法是做最大吸气后马上就采集呼出气;第四种方法是在最大吸气后屏住呼吸15秒,然后采集呼出气。他们认为第四种方法是采集气体的最佳方法。

 

抗菌素考虑

    氢呼气检查的基本原理是肠道细菌酵解碳水化合物。细菌是决定检查结果的关键因素。抗菌素会干扰检查结果。Strocchi等人检查了多种抗菌素对呼气试验结果的影响,除了一种抗菌素增加了产氢量以外,其它的抗菌素都明显降低了产氢量。关于抗菌素增加了产氢量的解释是因为抑制了某些可以利用氢的细菌对氢的消耗。抗菌素会影响呼气试验的结果,但是,在检查前多长时间开始停止使用抗菌素目前还没有明确的标准。根据临床实践的经验,罗马共识建议氢呼气检查前4周停用抗菌素。

 

关于通便剂、灌肠剂和其它因素的考虑

    通便剂也能改变肠道菌群,有研究证明通便剂和灌肠剂都能明显减少氢气生成。这可能与它们减少了肠道的菌群有关。关于使用通便剂和灌肠剂后肠道菌群恢复的时间目前没有明确的研究证据,罗马共识建议遵照对抗菌素的考虑,也是在使用了通便剂和灌肠剂4周后再做氢呼气试验。

    影响肠道菌群的因素还有益生菌和促动力药等也会影响肠道菌群,同意目前对它们停用后肠道菌群恢复的时间也缺少科学证据,在做氢呼气检查时也同意遵循对抗菌素的考虑,罗马共识同样建议停用4周后做试验。

 

需要考虑的饮食因素

    饮食对氢呼气有明显的影响,禁食后呼出气中氢明显降低。有不同的研究证明服用豆、土豆、燕麦、白面粉和玉米后明显增加氢的生产量。相反,服用米粉和肉类食品未见增加氢含量。为了防止食物对试验结果的干扰,所以在检查前通常建议不仅要禁食12小时,更应该避免在头天晚上食不容易被肠道吸收的物质。罗马共识建议在检查的前一天晚餐最好使用米饭和肉类。。

 

吸烟的因素

    烟草燃烧产生多种气体,特别是甲烷、CO和氢气,Keith等人的研究显示氢呼气检查前吸烟大约可以增加2%的氢含量。Thompson等人和Rosenthal等人在随后的研究中也证明吸烟可以明显增加氢含量,在禁烟后氢含量快速下降。因此可以认为吸烟也是干扰检查结果的一个因素,检查前和检查过程中应该禁烟。

 

口腔清洁

    口腔和咽喉的菌群也可能会影响氢呼气的检查结果。Thompson等人的研究显示用20%的蔗糖漱口氢呼气上升20%,在服用蔗糖之前用1%洗必泰漱口清洁口腔可以防止口腔菌群对氢呼气的影响。Mastropaolo等人也用乳糖发现了类似的现象。口腔菌群产生的氢呼气上升的特点是出现一个早高峰。因此,为了防止口腔菌群的对检查结果的影响,罗马共识建议呼气试验前应该清洁口腔,防止口腔菌群造成的假阳性。

 

过度通气和身体运动的考虑

    通气会影响呼出气中氢的浓度,Perman等人的研究显示通气量和氢浓度呈负相关。运动时因为通气量过大,氢浓度甚至可以低于检测水平。为了避免过度通气的干扰罗马共识建议在呼气试验前和试验过程中都应该避免运动。

 

检测甲烷的价值

    20世纪70年代后期开始不断有研究发现呼出气中的甲烷和结肠癌有密切关系。呼出气中甲烷的含量高的人群中结肠癌的发病率普遍明显高于呼出气中没有甲烷的人群。随后的研究也不断发现结肠癌患者的呼出气中甲烷含量明显高于没有结肠癌的健康人群,还发现在切除结肠癌后呼出气中甲烷含量普通明显降低到与健康人群和功能性胃肠疾病的人群没有明显差异的水平。之后,也有陆续有研究显示在很多胃肠疾病的人群也存在呼出气甲烷含量高的现象,如何肠易激综合征、功能性腹胀,甚至在健康人群中也存在呼出气中甲烷含量高的现象。

某些肠道菌群可以消耗氢而产生甲烷,从而降低呼出气中氢的含量,甚至造成假阴性的结果,从而降低了氢呼气的准确性。不同研究结果所得的数据不同,氢呼气假阴性的发生率可以从2%到43%。为了避免这些菌群的干扰,检测呼出气中甲烷的含量就显得至关重要。因此,在罗马共识提出在呼气试验检测氢的同时检测甲烷的含量是提高试验的准确性的重要检查项目。

    缓慢的胃肠蠕动速度也会造成假阴性,对胃肠蠕动速度非常慢的患者延长检查时间可以提供检查的阳性率。





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