甲烷氫呼氣試驗的臨床應用進展

劉許娟， 周慧敏， 何興祥

廣東藥科大學附屬第一醫(yī)院消化內(nèi)科，廣東 廣州 510003

甲烷氫呼氣試驗在胃腸病的診斷和篩查中具有非常重要的作用。如何有效地進行甲烷氫呼氣試驗，與患者腸道準備情況、相關疾病史、氣體收集情況、口腔清潔度、檢測者的技術水平等多種因素有關[1]。甲烷氫呼氣試驗是近年逐漸興起的檢測技術，具有安全、非侵入性、有效、簡單的特點，對臨床胃腸病的診斷和篩查具有一定幫助[2]。但如何更高效地應用該技術值得進一步探討。本文就近年甲烷氫呼氣試驗的臨床應用和進展作一概述。

1 甲烷氫呼氣試驗的基本原理和操作方法

甲烷氫呼氣試驗是通過給患者口服一定量的糖類底物(如乳糖、乳果糖等)，待底物在腸道內(nèi)發(fā)酵后，通過檢測呼出氣體中的二氧化碳(CO2)、氫氣(H2)、甲烷(CH4)等的濃度變化，進行生理或疾病研究的方法。具體操作方法如下：要求所有受試者在檢查前4周內(nèi)未使用抗生素、微生態(tài)制劑、乳果糖、制酸劑或影響胃腸動力藥物；2周內(nèi)未行灌腸術，無急性腸炎史；檢查前24 h禁食乳制品、豆制品、麥面制品、高纖維素蔬菜等產(chǎn)氫食品，并避免過飽食；檢查前12 h禁食、禁水；檢查當日刷牙漱口，禁止吸煙(包括避免二手煙)。檢查過程中保持清醒、安靜，不劇烈活動。美國QuinTron公司生產(chǎn)的“QuinTron Breath Tracker TM Digital MicroLyzer SC”呼氣檢測儀，樣本中的氫氣、甲烷氣濃度以百萬分之幾氫氣/甲烷氣含量(parts per million，PPM) 表示。校準后首先繪制標準曲線，確保儀器穩(wěn)定后，測試基礎(空腹)呼氣中氫氣、甲烷氣濃度，然后囑受試者快速飲服含底物(我院消化科采用乳果糖10 g)的溶液，之后每隔30 min呼氣1次，共呼氣7次，測定呼氣中氫氣、甲烷濃度，至3 h，記錄各時間點氫氣、甲烷濃度值，繪制時間-呼氣氫氣、甲烷濃度曲線。

2 甲烷氫呼氣試驗的臨床應用

2.1在檢測乳糖不耐受方面的臨床應用甲烷氫呼氣試驗在檢測乳糖不耐受方面已經(jīng)取得很大進展。乳糖不耐受是指乳糖酶缺乏在攝入大量乳糖后因無法正常代謝乳糖而出現(xiàn)腹瀉、腹脹或腹絞痛等癥狀。ALLIENDE等[3]為確定智利兒童使用乳糖呼吸測試(BT)作為參考的乳糖不耐受(LNP)診斷準確性及比較學前教育(< 6年)和學齡兒童(≥6歲)的陽性率。選取60例來自圣地亞哥實驗室診斷為乳糖吸收不良的兒童，通過聚合酶鏈反應、限制性酶分析和/或Sanger 測序確定了呼氣時的H2和CH4和-13,910c>T單核苷酸多態(tài)性。結果顯示，在60例兒童中，有42例(70%)發(fā)現(xiàn)乳糖吸收不良。這表明，甲烷氫呼氣試驗在檢測乳糖不耐受方面有著十分重要的作用。

甲烷氫呼氣試驗已經(jīng)廣泛應用于檢測小腸細菌過度生長(small intestinal bacterial overgrowth，SIBO)。SIBO又稱小腸淤積綜合征、小腸污染綜合征或盲袢綜合征，是指由于小腸結構異常，小腸動力異常和其他因素，導致小腸內(nèi)菌群數(shù)量或菌群種類改變，達到一定程度并引起臨床表現(xiàn)者。臨床上出現(xiàn)腹瀉、脂肪瀉、貧血、低蛋白血癥和營養(yǎng)吸收障礙等表現(xiàn)。目前，甲烷氫呼氣試驗已經(jīng)應用于消化科、血管科、內(nèi)分泌科、兒科、風濕免疫科、神經(jīng)內(nèi)科、外科等領域，用于檢測SIBO。

2.2SIBO與消化科疾病的關系

2.2.1 SIBO與腸易激綜合征(irritable bowel syndrome，IBS)：甲烷氫呼氣試驗應用于檢測IBS患者的SIBO陽性率。IBS是一種常見的功能性腸病，其病因和發(fā)病機制尚未完全明確。李寧寧等[4]通過乳果糖氫氣結合甲烷氣呼氣試驗檢測IBS患者SIBO的發(fā)生率，結果顯示，IBS患者SIBO陽性率明顯高于健康人，提示SIBO與IBS有關。這表明，甲烷氫呼氣試驗在對檢測IBS患者的SIBO陽性率方面有著獨特的優(yōu)勢。

2.2.2 SIBO與克羅恩病(Crohn’s disease，CD)：甲烷氫呼氣試驗應用于檢測CD患者的SIBO陽性率。CD是一種可累及全消化道的慢性肉芽腫性疾病。研究發(fā)現(xiàn)，腸道菌群在IBD的發(fā)病機制中可能起著關鍵作用。張璐等[5]通過對25例緩解期CD患者(CDAI<150分)和20名健康人(對照組)進行以葡萄糖為底物的甲烷氫呼氣試驗，探討其在緩解期CD患者的臨床應用價值。結果顯示，CD患者較健康人群更容易發(fā)生SIBO。這表明，甲烷氫呼氣試驗在檢測CD患者的SIBO陽性率方面有顯著作用。

2.2.3 SIBO與慢性胰腺炎：甲烷氫呼氣試驗還可以應用于檢測慢性胰腺炎患者的SIBO陽性率。慢性胰腺炎患者(尤其是嗜酒者)會出現(xiàn)SIBO，很少有數(shù)據(jù)表明慢性胰腺炎患者發(fā)生SIBO的概率和相關因素。為此，KUMAR等[6]對68例慢性胰腺炎患者及74名年齡及性別匹配的健康受試者進行葡萄糖氫化呼吸試驗(GHBT)評價。結果顯示，慢性胰腺炎患者發(fā)生SIBO的頻率高于對照組[10/68(14.7%)vs1/74(1.3%)]?？梢?，甲烷氫呼氣試驗在檢測慢性胰腺炎患者的SIBO陽性率方面效果顯著。

2.2.4 SIBO與酒精性肝病(alcoholic liver disease，ALD)：甲烷氫呼氣試驗應用于檢測ALD患者的SIBO陽性率。ALD由于長期大量飲酒導致的肝臟疾病。早在1993年，國外就有報道37.8%的ALD患者存在SIBO[7]。王為等[8]通過葡萄糖氫呼吸試驗(GHBT)檢測ALD患者的SIBO情況，以及SIBO與肝功能狀況之間的關系。結果顯示，ALD患者常存在SIBO，且隨著肝功能損傷的加重，SIBO也增加。同時，也表明了甲烷氫呼氣試驗在檢測ALD患者的SIBO陽性率方面作用甚大。

2.2.5 SIBO與非酒精性脂肪性肝病(nonalcoholic fatty liver disease，NAFLD)：甲烷氫呼氣試驗也應用于檢測NAFLD患者的SIBO陽性率。NAFLD是一種無過量飲酒史，肝實質細胞脂肪變性和脂肪貯積為特征的臨床病理綜合征。GHOSHAL等[9]通過甲烷氫呼氣試驗檢測其SIBO情況，研究了SIBO在NAFLD中的發(fā)病機制，結果顯示，NAFLD患者常存在SIBO，且隨著肝功能損傷的加重，其SIBO也增加。這表明，甲烷氫呼氣試驗在檢測NAFLD患者的SIBO陽性率方面起重要作用。

2.2.6 SIBO與輕微肝性腦病(MHE)：甲烷氫呼氣試驗應用于檢測MHE患者的SIBO陽性率。MHE過去被稱為亞臨床肝性腦病(SHE)，患者雖形似正常，但操作能力和應急反應能力降低。曹彬等[10]通過葡萄糖氫呼氣試驗檢測SIBO情況，探討肝硬化患者SIBO與MHE發(fā)生的相關性。結果顯示，肝硬化患者存在SIBO，伴SIBO的肝硬化患者MHE檢出率高于不伴SIBO的肝硬化患者。這表明，甲烷氫呼氣試驗在檢測MHE患者的SIBO陽性率方面發(fā)揮重要作用。

2.2.7 SIBO與肝硬化：甲烷氫呼氣試驗應用于檢測肝硬化患者的SIBO陽性率。CHANG等[11]采用氫呼氣試驗對40例肝硬化患者SIBO情況進行研究，其中20例有細菌性腹膜炎(SBP)病史，結果發(fā)現(xiàn)，合并SBP組的SIBO發(fā)生率較對照組高(分別為70%和20%)，同時存在顯著的腸道動力功能異常，認為SIBO與腸道動力異常有關，是導致SBP的發(fā)病因素之一。YANG等[12]采用葡萄糖和甲烷氫呼氣試驗進行SIBO的研究，他們認為Child-Pugh B和C級肝硬化患者SIBO發(fā)生率可達50%，而A級僅為19%，與是否合并腹水無關。這充分體現(xiàn)了甲烷氫呼氣試驗在檢測肝硬化患者的SIBO陽性率方面的重要性。

2.2.8 SIBO與壞死性小腸炎：甲烷氫呼氣試驗應用于檢測壞死性小腸炎患者的SIBO陽性率。壞死性小腸炎是臨床上常見的疾病，其機制復雜，誘因也多，是一種局限于小腸的急性出血性壞死性炎癥。HAMILTON[13]的研究表明，采用呼氣氫試驗作為致死性新生兒壞死性小腸炎的早期診斷。CHEU等[14]通過檢測122個新生兒(年齡在剛出生至1個月大)的呼出氫氣值，其中有7例為壞死性小腸炎患者，115名健康者。結果：7例患兒的H2/CO2的平均峰值為(9.4±2.7) ppm/mmHg，115名健康者的H2/CO2的平均峰值為(5.0±3.5)ppm/mmHg，差異有統(tǒng)計學意義。從而看出，甲烷氫呼氣試驗是一種簡單的非侵入性試驗，可作為早期診斷壞死性小腸炎的篩查。

2.2.9 SIBO與糜爛性食管炎：甲烷氫呼氣試驗應用于檢測糜爛性食管炎患者的SIBO陽性率。KIM等[15]的研究通過呼氣試驗發(fā)現(xiàn)糜爛性食管炎患者中67%存在SIBO，明顯高于對照組的37%(P=0.024)，提示糜爛性食管炎與SIBO密切相關。這表明，甲烷氫呼氣試驗在檢測糜爛性食管炎患者的SIBO陽性率方面有著重要的作用。

2.2.10 SIBO與慢性假性腸梗阻：甲烷氫呼氣試驗應用于檢測慢性假性腸梗阻患者的SIBO陽性率。慢性假性腸梗阻是一種由腸道神經(jīng)病變和(或)肌病引起的腸道運動功能障礙性疾病。GU等[16]研究發(fā)現(xiàn)，SIBO存在于71%的慢性假性腸梗阻的患者中，而且使用糞菌移植(FMT)治療后，癥狀明顯好轉。這表明，甲烷氫呼氣試驗在檢測慢性假性腸梗阻患者的SIBO陽性率方面起著重要的作用。

2.3SIBO與血管科疾病的關系

2.3.1 SIBO與動脈粥樣硬化：甲烷氫呼氣試驗用于檢測動脈粥樣硬化患者的SIBO陽性率。動脈粥樣硬化是導致心血管疾病的主要原因，臨床表現(xiàn)多樣，病因病機頗為復雜。PONZIANI等[17]通過對動脈粥樣硬化患者進行甲烷氫呼氣試驗檢測，發(fā)現(xiàn)SIBO與動脈粥樣硬化的出現(xiàn)密切相關。這表明，甲烷氫呼氣試驗在檢測動脈粥樣硬化患者的SIBO陽性率方面有著重要的作用。

2.3.2 SIBO與深靜脈血栓：甲烷氫呼氣試驗應用于檢測深靜脈血栓患者的SIBO陽性率。深靜脈血栓形成危險因素涉及范圍廣，并發(fā)癥多。FIALHO等[18]納入321例患者進行研究，通過單因素分析發(fā)現(xiàn)，患有深靜脈血栓的患者，與無深靜脈血栓患者比較，SIBO的發(fā)生率更高(分別為69.8%、39.9%)。這充分表明了甲烷氫呼氣試驗在檢測深靜脈血栓患者的SIBO陽性率方面的重要作用。

2.4SIBO與內(nèi)分泌科疾病的關系

2.4.1 SIBO與2型糖尿病：甲烷氫呼氣試驗應用于檢測2型糖尿病患者的SIBO陽性率。RANA等[19]通過無創(chuàng)葡萄糖和乳酸氫呼吸檢測，研究SIBO在2型糖尿病患者中的發(fā)生率及其與2型糖尿病患者口盲傳輸時間(OCTT)的關系。結果顯示，糖尿病患者的SIBO可能會延遲OCTT。這表明，甲烷氫呼氣試驗在檢測2型糖尿病患者的SIBO陽性率方面作用十分巨大。

2.4.2 SIBO與甲減：甲烷氫呼氣試驗應用于檢測甲狀腺功能減退癥患者的SIBO陽性率。甲狀腺功能減退癥(簡稱甲減)，是由于甲狀腺激素合成及分泌減少，或其生理效應不足所致機體代謝降低的一種疾病。病因較復雜。PATIL[20]綜述了目前甲烷氫呼氣試驗檢測的SIBO與甲減關系的研究，明確了甲減患者中普遍存在SIBO。這表明，甲烷氫呼氣試驗在檢測甲狀腺功能減退癥患者的SIBO陽性率方面起著十分重要的作用。

2.5SIBO與兒科(自閉癥)的關系甲烷氫呼氣試驗應用于檢測自閉癥患兒的SIBO陽性率。WANG等[21]對310例自閉癥譜系障礙患兒和1 240例性別、年齡匹配的正常兒童進行葡萄糖呼氣試驗。結果顯示，SIBO和自閉癥的癥狀顯著相關。這表明，甲烷氫呼氣試驗在檢測自閉癥患兒的SIBO陽性率方面有著獨特的作用。

2.6SIBO與風濕免疫科(自身免疫性疾病)的關系甲烷氫呼氣試驗應用于檢測自身免疫性疾病患者的SIBO陽性率。JO等[22]研究發(fā)現(xiàn)，36%的白塞氏病患者氫呼氣試驗可發(fā)現(xiàn)SIBO陽性，而且85.7%的患者服用利福昔明治療后癥狀明顯改善。ADARSH等[23]對36例系統(tǒng)性硬化患者進行研究，發(fā)現(xiàn)98%的患者伴有胃腸道動力障礙，乳糖呼氣試驗發(fā)現(xiàn)62.2%的患者OCTT延長，18.9%SIBO陽性。ZHANG等[24]對118例多發(fā)性硬化中國患者進行研究，發(fā)現(xiàn)38.14%的多發(fā)性硬化病(MS)患者SIBO陽性，而對照組SIBO陽性率只有8.47%(P<0.001)。提示自身免疫性疾病患者可能存在SIBO。這表明，甲烷氫呼氣試驗在檢測自身免疫性疾病患者的SIBO陽性率方面效果顯著。

2.7SIBO與神經(jīng)內(nèi)科(帕金森癥)的關系甲烷氫呼氣試驗應用于檢測帕金森癥患者的SIBO陽性率。NIU等[25]納入182例中國帕金森患者進行研究，并通過葡萄糖呼氣試驗進行檢測，發(fā)現(xiàn)30.2 %的帕金森患者SIBO陽性，明顯高于對照組的9.5%(P<0.001)。這表明，甲烷氫呼氣試驗在檢測帕金森癥患者的SIBO陽性率方面有著重要的作用。

2.8SIBO與外科的關系

2.8.1 SIBO與腹部手術：甲烷氫呼氣試驗應用于檢測外科腹部手術術后患者的SIBO陽性率。腹部手術是容易被污染的手術，KIM等[26]探討了腹部手術患者的SIBO的流行和特點，結果顯示，43.9%的腹部外科手術患者葡萄糖呼氣試驗陽性，31.9%的功能性胃腸道疾病(FGID)患者葡萄糖呼氣試驗陽性和13.3%的對照組葡萄糖呼氣試驗陽性(P<0.01)。提示SIBO在腹部手術患者中常見。這表明，甲烷氫呼氣試驗在檢測外科腹部手術術后患者的SIBO陽性率方面有著獨特的作用。

2.8.2 SIBO與腫瘤術后：甲烷氫呼氣試驗應用于檢測腫瘤術后患者的SIBO陽性率。DENG等[27]研究通過對43例結直腸癌術后患者進行甲烷氫呼氣試驗檢測，并給予利福昔明治療。HENEGHAN等[28]對66例食管癌和胃癌手術后患者進行研究，結果發(fā)現(xiàn)38%的患者出現(xiàn)SIBO。提示腫瘤術后患者與健康人相比更有可能發(fā)展為SIBO。這表明，甲烷氫呼氣試驗在腫瘤術后患者的SIBO陽性率檢測方面有著重要的作用。

2.9SIBO與皮膚科(酒糟鼻)的關系甲烷氫呼氣試驗應用于檢測酒糟鼻患者的SIBO陽性率。WEINSTOCK等[29]通過對酒糟鼻患者進行甲烷氫呼氣試驗，發(fā)現(xiàn)有51%的酒糟鼻患者存在SIBO，明顯高于正常人群的23%(P=0.02)。提示酒糟鼻患者與健康人相比更有可能發(fā)展SIBO。這表明，甲烷氫呼氣試驗在檢測酒糟鼻患者的SIBO陽性率方面有著重要的作用。

2.10SIBO在大腸癌篩查方面的應用甲烷氫呼氣試驗在大腸癌篩查方面有著獨特的優(yōu)勢。大腸癌是當今主要的惡性腫瘤之一。在歐美發(fā)達國家，其發(fā)病率和死亡率在惡性腫瘤中分別列第4位及第2位[30]，在我國，隨著居民生活方式日益傾向于高脂肪和高熱量的飲食，大腸癌的發(fā)病率和死亡率逐年上升。國際國內(nèi)文獻對甲烷氫呼氣試驗在大腸癌篩查中的重要意義早有報道。LANCET在1977年就報道了男性大腸癌患者76%甲烷呼氣濃度高，女性大腸癌患者85%甲烷呼氣濃度高。1977年HAINES等[31]為研究甲烷氫呼氣試驗在大腸癌篩查中的作用，選取30例大腸癌患者、64例非大腸惡性疾病患者和208名健康者進行甲烷氫呼氣試驗。結果顯示，24例(80%)大腸癌患者檢測出甲烷氣體，相比之下，25例(39%)非大腸惡性疾病患者和83名(40%)健康者檢測出甲烷氣體。提示在大腸癌患者和非大腸癌患者之間，厭氧腸道菌群可能存在差異。這種差異可能先于腫瘤的發(fā)展，也可能是腫瘤的結果。另外，上海市消化疾病研究所1994年報道了甲烷呼氣試驗大腸癌患者陽性率達80%，而大便潛血試驗大腸癌患者陽性率僅56%，甲烷氫呼氣試驗因其簡單無創(chuàng)可以廣泛用于大腸癌篩查[32]。

3 討論

甲烷氫呼氣試驗因其安全、非侵入性、有效、簡單的優(yōu)點，在臨床上被廣泛應用于診斷SIBO、乳糖不耐受、大腸癌的篩查。目前，主要應用于診斷消化科、血管科、內(nèi)分泌科、兒科、風濕免疫科、神經(jīng)內(nèi)科、外科等領域的SIBO，但還有很多疾病類型SIBO的檢測有待進一步研究。此外，因為檢查前準備艱難(禁食、禁水12 h)及收集8袋氣體持續(xù)時間久(從開始至結束持續(xù)3.5 h)，使檢查的難度加大，患者的依從性減小，可能會降低檢測結果的精準度。因此，如何簡化流程、高效地進行甲烷氫呼氣檢測顯得尤為重要。該檢測技術在臨床有很大的研究和應用空間，尤其是老年及兒童患者氣體收集的成功率有待進一步提高。