数字手持式氢呼吸监测器诊断乳糖吸收不良的评估:介入交叉研究

简介

乳糖吸收不良是一种常见的情况，由于乳糖酶缺乏;对许多人来说，它会导致胃肠道症状，即乳糖不耐症[1］．乳糖酶是存在于肠粘膜中的一种酶，可将乳糖水解成半乳糖和葡萄糖[2］．这种酶通常存在于新生儿体内;然而，对于世界上大多数人来说，随着年龄的增长，酶活性会出现遗传的、不可逆的降低。3.］．继发性乳糖吸收不良也可发生在肠道粘膜受到可逆损伤的情况下，如感染[4］．并不是所有乳糖吸收不良的人都会出现恼人的胃肠道症状(即乳糖不耐受)。那些患有乳糖不耐症的人通常在临床上被诊断出来，也就是说，通过观察他们对饮食中的乳糖挑战的反应，然后进行避免含乳糖产品的试验[5］．然而，自我报告的不耐受往往是不可靠的。6，7]，在许多情况下，正式的诊断仍然是有用的。

常规检测是通过在门诊进行的氢呼气试验进行的。个体通常禁食到测试点，并获得基线呼吸读数。随后用含乳糖的溶液刺激他们，并在3小时内每小时获得一次氢气读数[8］．

氢检测的机制是基于结肠中未消化的乳糖被细菌发酵并产生氢，然后部分吸收到血液中，最终通过肺循环和气体交换由肺呼出。直接乳糖酶活性也可以在通过内窥镜空肠活检获得的组织上测量。然而，考虑到与抽样偏差有关的问题，这种方法更具侵入性，成本更高，而且可能不太可靠[5］．

目前的氢呼气测试方法对医生来说很昂贵，对患者来说也很不方便，因为他们必须抽出时间去测试地点几个小时。此外，考虑到大多数传统的呼吸测试设备是可重复使用的，通过雾化的呼气内容物可能会发生传染性污染。因此，验证一种便携式、手持和一次性的替代呼气测试为提高与氢呼气测试相关的价值、安全性和体验提供了机会。

在这项研究中，我们的主要目的是比较GIMate (Vivante Health)的性能，一种新型数字手持氢呼吸监测器，与H2 Check (Micro Medical Limited)的性能，H2 Check是一种被美国食品和药物管理局(FDA)批准用于诊断乳糖吸收不良的设备。

方法

研究设计与程序

这项研究是一项介入交叉设计，所有参与者都接受了两种诊断干预。首先接受干预的顺序是随机交替分配的(多媒体附件1)．这项研究是在杜克大学进行的，并由杜克大学机构审查委员会审查和批准。在筛选为符合研究条件后，参与者将获得最佳实践呼气前测试指导[9，包括饮食限制和夜间禁食。使用GIMate和H2 Check在第二天进行基线呼吸氢测量。接着是摄入25克乳糖溶液，然后在1小时、2小时和3小时的时间点上测量两种设备上的呼吸氢。在每次测量期间，参与者完成胃肠症状严重程度的李克特量表评估(0，无;1、温和;2、温和;3、中度严重;4、严重;5、非常严重)。

患者人群

研究对象为18-55岁、自述有乳糖吸收不良或乳糖不耐受史的成年人。排除标准包括既往胃肠道手术史;自我报告任何慢性胃肠疾病史(如胃食管反流病、乳糜泻、克罗恩病、溃疡性结肠炎、胰腺炎);自我报告可能影响胃肠或结肠功能的内分泌或代谢性疾病史(如甲状腺功能亢进/甲状腺功能减退、糖尿病);临床意义重大的心血管、呼吸、肾脏、肝脏、血液、神经或精神疾病，需要长期治疗(处方或非处方);自我报告对任何药物或药物成分的过敏反应史;在乳糖吸收不良检测后28天内使用抗生素;在检测后14天内使用非抗生素处方或非处方产品(膳食或消化补充剂和泻药);在测试后14天内自我报告使用含尼古丁产品或长期二手烟暴露情况;怀孕; any other condition which in the Investigator’s opinion may adversely affect the participant’s ability to complete the study or its measures or which may pose significant risk to the participant based on medical history or physical examination; and consumption of food after midnight on the day of testing (within 12 hours) of testing or consumption of a nonwater beverage after midnight (or less than 8 hours) prior to testing.

设备

Micro H2是一种已被FDA批准的氢监测器[10]用于使用自动传感器漂移检测方法诊断乳糖吸收不良，这需要气体校准[7］．GIMate是一款便携式、手持式数字氢监测器，具有触摸屏界面，使用金属氧化物传感器检测氢，不需要校准(图1)．呼吸测试的结果显示在数字触摸屏上，并存储在设备上。

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结果测量

主要结局指标是与H2检查相比，GIMate诊断乳糖吸收不良的阳性符合率(PPA)。其他结果测量包括负百分比一致性(NPA)和GIMate氢水平与患者自我报告的胃肠道症状严重程度之间的相关性。测量氢水平的方案与最近的指南一致，进行了基线测量，然后消耗25克乳糖溶液，随后使用这两种监测器每小时测量一次氢。根据指南，在3小时测量期间的任何时间点，呼吸氢水平比基线水平增加20ppm或更多，即为乳糖吸收不良的阳性诊断[8］．次要结果是自我报告的胃肠道症状与GIMate氢读数之间的相关性。

统计计算与分析

PPA的计算为(使用GIMate诊断为乳糖吸收不良的人数)/(使用H2 Check诊断为乳糖吸收不良的总人数)。NPA的计算为(GIMate乳糖吸收不良阴性的个体数)/ (H2 Check乳糖吸收不良阴性的个体总数)。胃肠道症状与GIMate读数之间的相关性计算采用双侧Spearman秩相关测量。的P计算值用于检验相关性估计=0。

结果

人口统计资料

共有39人接受了筛查;其中31人有资格完成乳糖挑战。研究参与者的人口统计学特征包括在表1．被排除在研究之外的8名参与者不符合资格标准，包括没有自我报告的乳糖吸收不良或不耐受史(n=1);既往有胃肠手术史(n=1);慢性胃肠疾病史(n=1);有临床显著症状需要持续治疗(n=1);有药物过敏史(n=2);研究人员确定了会造成不必要风险或对参与研究产生不利影响的情况(n=2: 1名参与者对牛奶过敏，1名参与者无法在正常工作时间参与研究)。

结果

关于诊断性能的主要结果的结果在表2，显示PPA为100%，NPA为100%。

GIMate和H2 Check在每个主题基础上的关系描述在图2．

所有参与者在所有时间段的GIMate和H2 Check读数之间的关系在多媒体附件2．

胃肠道症状与GIMate氢之间的相关性的次要结果在多媒体，表明所有时间段的总体斯皮尔曼排名相关性为0.82。

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讨论

主要结果

本研究的主要发现是GIMate和H2 Check在诊断乳糖吸收不良方面的100%阳性和阴性一致，表明两种设备之间的诊断性能相当。这一发现也得到了两个设备上每个参与者的个人氢气读数之间的密切关系的支持(图1)．GIMate氢读数与胃肠道症状之间的相关性估计为0.82，表明这两个变量之间存在很强的相关性。这一发现还表明，在我们的研究人群中，氢水平的上升可能与乳糖不耐症有关，这是根据存在乳糖吸收不良的胃肠道症状来诊断的。症状与氢水平之间的相关性在2小时间隔时最高，这表明症状反应在3小时正式测试结束前最大。

此前已经开展了对便携式氢呼气测试的研究，其中包括一项针对29名成人和儿童患者的研究，该研究需要鼻叉和注射器来获取样本，并特别包括患有共病胃肠道疾病(如肠易激综合征、细菌过度生长)的参与者[11］．另一项研究纳入了12名疑似乳糖不耐受患者，使用“任意单位”计算的专有评分，不包括乳糖吸收不良的诊断标准[12］．这项研究还需要使用手机应用程序来显示数据。H2检查之前在44例患者(77%为女性)中进行了评估，并与包括呼吸、血液和尿液检测在内的复合金标准评估进行了比较[7］．先前的研究不符合2017年氢气呼气测试共识指南，该指南就乳糖剂量、呼气测试间隔频率和诊断标准等关键实验要素提供了最佳实践建议。

因此，这项研究首次验证了使用最强和最新的循证方法诊断乳糖吸收不良的便携式手持设备。此外，它还展示了第一个使用临床验证终点的独立手持设备的完全数字化和便携式呼吸氢测量。与之前的研究相比，本研究还使用了最严格的合格标准，以最大限度地减少由于胃肠道、外科和医疗条件对氢的产生和检测的影响而造成的混淆风险。此外，这是第一个将新型呼吸氢设备与之前fda批准的设备在乳糖吸收不良的诊断性能进行比较的研究。

最后，虽然没有进行明确的评估，但GIMate紧凑的数字界面和大幅降低的成本使其成为传统测试的更方便和更安全的替代方案，因为它可以在单人使用后被丢弃。这些特征也突出了其在非临床环境中的潜在应用，包括家庭使用。在这种情况下，书面指示或综合决策支持可以根据结果提醒患者何时联系他们的医生。虽然我们的研究是第一个证明氢呼气测试的数字转换的研究，但其他研究已经检查了其他气体的数字呼气测试，包括二氧化碳[13]、一氧化碳[14]、过氧化氢[15］．

这项研究的局限性包括其相对较小的样本量，尽管它与以前的研究相当，并且包括更平衡和多样化的人口代表。此外，我们的研究是第一个使用便携式设备检查美国人口的研究。另一个限制是无法直接将我们的结果与先前的便携式呼吸氢测量研究进行比较，因为先前的研究使用了不符合最新指南的异质测试方法(三项研究中有两项是在这些指南建立之前发表的)。

结论

本研究表明GIMate在诊断乳糖吸收不良方面与H2 Check具有相当的诊断性能。它代表了第一个用便携式手持设备诊断乳糖吸收不良的完全数字化方法，使用经过验证的临床终点。这些发现表明，GIMate是一个潜在的可行的替代便携式，手持检测乳糖吸收不良。