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氢呼吸试验的临床意义(2)

氢呼气试验应和氢气医学(1)
 

血药浓度系指药物吸收后在血浆内的总浓度,有时可泛指药物在全血中的浓度。药物作用强度与药物在血浆中浓度成正比,药物在体内的浓度随着时间而变化。对于氢气来说,血药浓度就是血液中氢气浓度,分析的标准方法是采集血液后用气相色谱法进行分析。但是这种方法一是需要采集血液,另外一个是分析技术要求比较高。能代替这种方法最理想方法就是对呼出气体氢浓度进行分析,这是能准确体现血液氢气浓度的方法,无创且简单。幸运的是,氢呼气试验是一种临床疾病诊断技术,早就已经使用。氢医学只需要拿来借用,并就这种方法的具体使用细节进行验证就可以。但氢医学领域对这个技术并没有足够重视,我就2014年的一篇这方面的技术文章给大家分享,以引起大家重视。
 

ShinW . Medical applications of breath hydrogen measurements[J]. Analytical andBioanalytical Chemistry, 2014, 406(16):3931-3939.
 

呼出气体中成分分析技术主要用于疾病诊断,其中氢呼气试验有比较重要的地位和价值。本文首先对当前流行的氢呼气试验常用分析方法进行简介。呼出气氢浓度分析诊断疾病的原理是基于肠道内细菌可以制造和利用氢气。文章列举讨论了氧化应激、肠道疾病、代谢紊乱等10种应用场景。技术问题涉及氢气呼吸试验、样品采集、预处理和成分分析等,其中分析系统和新传感器是重要的研究课题。
 

医学气体有望未来在临床和预防医学领域发挥重要作用。最近几十年,医学气体分子的相关知识快速增加,几种常见气体包括一氧化氮、一氧化碳、硫化氢和氢气,这些气体有的如一氧化氮具有非常重要的生理功能,有的如氢气具有非常大临床应用潜力。可燃气体氢气和甲烷在人呼出气体中含量为ppm级,是肠道细菌代谢产物,这两种气体含量经常作为肠道细菌代谢的分析指标(图1)。
 

氢呼吸试验的临床意义(2)

图1 呼出气体中氢气来自肠道细菌代谢。
 

呼吸气中氢气反映结肠内碳水化合物发酵情况。当小肠内无法消化吸收的他水化合物进入结肠后,细菌可以通过无氧发酵迅速分解这些能量物质,产生短链脂肪酸,也有二氧化碳、氢气和甲烷。这些气体可以通过循环系统运输到肺排出体外,所以氢呼气试验能测定口盲肠传输时间(orocecal transit time ,OCTT)。也可以用来辅助分析和诊断结肠发酵、异常发酵、半乳糖和/或乳糖不耐症和肠易激综合症等。
 

口盲肠传输时间测定能检测胃肠传输动力,胃肠动力是指正常的胃肠蠕动以帮助完成食物消化和吸收。当胃肠动力差时,就会引起消化不良。和其他临床检查如钡餐X线试验、闪烁描记法等有损伤检查方法相比,使用氢呼吸试验测定口盲肠传输时间最突出的特点是无创性,也具有操作简便、花费少的优点。
 

正常人体内氢气含量很少,主要来源于肠道细菌代谢被消化道吸收,经过循环系统运输到肺释放到体外。细菌产生氢气主要决定于未消化食物进入大肠的量,肠道内碳水化合物达到2克以上,细菌就可以产生甲烷和氢气,其中大部分经过肛门排除,14-21%经肠黏膜扩散进入血液,然后大部分经过肺呼出体外。
 

口盲肠传输时间测定方法。健康受试中口服乳果糖后,口盲肠运输时间的范围在40到170分钟之间,摄入固体食物后口盲传输时间在192到232分钟之间。建议采用100毫升的水里有10g乳果糖,阳性值标准按照有连续两次氢浓度³10 ppm的升高。具体测定时,让患者口服10-20可乳果糖,然后10-30分钟一次测定呼出气中氢气浓度,测定时让受试者深吸一口气,屏气10秒以上,然后缓慢充分将气体吹入测定仪。如果无法进行这样的程序,也可采集呼出气体后采样分析。
 

2007年日本医科大学学者用脑缺血动物模型证明氢气具有选择性中和羟基自由基减少氧化损伤的作用,提示氢气对脑缺血等氧化应激相关疾病具有潜在应用价值。日本中国等国家关于氢气医学的基础和临床研究大量开展,相关学术组织和学术会议也遍地开花,给氢气医学的学术交流提供了便利。作为一种辅助医疗手段,氢水和氢气吸入设备的商业化也受到广泛重视。
 

和其他传统的医学检测方法相比,氢呼气试验具有无创性和安全性的优点,这吸引了临床医学的极大关注。但是氢呼气试验在临床验证、标准程序和验证方法等都相对缺乏,导致数据分析没有统一标准。将来需要在氢呼气试验诊断疾病范围方面更多探索。

一、分析呼吸气体中的氢气的价值

氢呼吸试验的临床意义(2)

图2 氢呼气试验的临床应用
 

本文主要关注三个方面的内容。一是氢呼吸试验作用。图2总结了氢呼气试验的各种应用。氢呼气试验最重要的应用是测定口盲肠传输时间。
 

二是如何采集呼气样本,受测试者如何准备。呼吸气采集使用气袋或固相微萃取(SPME),其中气袋采样法更常用。固相微萃取(solid-phase microextraction, SPME)技术是1989年由加拿大Waterloo大学Paw linszyn及其合作者Arthur等提出的。最初研究者将该技术应用于环境化学分析(水、土壤、大气等),随着研究的深入和方法本身的不断完善及装置的改进,现在已逐步扩展到食品、医药、生化、毒理和法医学等诸多领域。许多因素影响呼出氢气的水平,如年龄、疾病、病情、采样时间、采样袋类型和口腔清洁情况等。
 

三是氢气分析系统。便携式装置是比较理想的选择。虽然气相色谱也用于氢呼气分析,更多用于呼吸气体中挥发性成分分析,也有采样传感器方法,但传感器容易受水蒸气干扰。
 

甲烷测试也不要忽视,有时候氢气和甲烷一起测试,对减少假阴性率有一定帮助。
 

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