C-14 尿素呼氣試驗 - Urea breath test

 
 
本檢查在尿素上標幟碳的同位素C-14,病人喝下時若內有幽門螺旋桿菌,則會將尿素水解為氨和二氧化碳 ,當在做呼氣試驗時若測到二氧化碳內有碳的同位素,則代表胃內有幽門螺旋桿菌;敏感度幾乎為100%,特異性為92%。

背景

1980年間,科學家發現一種革蘭氏陰性細菌,稱之幽門螺旋桿菌(Helicobacter pylori),徹底地改變了消化性潰瘍疾病(PUD)的治療方式,並且確立了感染幽門螺旋桿菌與慢性胃炎的因果關係。儘管只有少部分的感染病人會造成消化性潰瘍疾病,不過,幾乎所有的十二指腸潰瘍與80%非服用非類固醇抗炎劑(NSAID)所造成的胃潰瘍都有感染過幽門螺旋桿菌。經過幽門螺旋桿菌根除治療後,一年內的復發率明顯地降低為小於10%,若是傳統的抗潰瘍治療,其一年內的復發率則為60-100%。
 
在美國,雖然只有低於1%感染幽門螺旋桿菌的病人會發展成胃癌。不過,仍有證據顯示,幽門螺旋桿菌與胃部的腺癌、淋巴癌有關係。在預防胃癌中,根除幽門螺旋桿菌所扮演的角色則需要進一步的研究來證實。
 
利用非侵入性的C-14呼吸測試來診斷是否有幽門螺旋桿菌的存在,是以種有效且簡單的作法。C-14呼吸測試主要是偵測由幽門螺旋桿菌產生的尿素酶(urease),由於尿素酶並不會出現在正常的人類組織上,其它會產生的細菌的尿素酶也不會出現於胃部,所以當尿素酶存在於胃部則可視為幽門螺旋桿菌感染。
 
當有尿素酶存在時,經口服的C-14尿素將會被水解成氨(ammonia)與14CO2 ,14CO2 被吸收進入血液循環後再由肺部排出。因此,當呼出氣體中出現大量的14CO2時,就代表是幽門螺旋桿菌的感染。 
 
C-14呼吸測試主要由口服C-14尿素以及在一定的時間間隔後對呼出氣體採樣所組成,而呼氣出來的樣品則由液態閃爍計數器來計數。
 

適應症

偵測胃部幽門螺旋桿菌的存在
  1. 幽門螺旋桿菌感染造成十二指腸潰瘍的可能性高,不過C-14呼吸測試並不建議用於常規的初期診斷,卻常被建議用於幽門螺旋桿菌根除治療後的追蹤。在療程結束後,確認幽門螺旋桿菌根除治療效果的時間不要快於一個月,時間久一點以後會比較好。
  2. 因為有80%胃潰瘍(非NSAID所引起的)由幽門螺旋桿菌造成,因此C-14尿素呼吸測試可用於胃潰瘍的初期診斷與陸續追蹤。

禁忌症

此檢查會接受極微劑量的輻射暴露(約為多增加一天的自然界背景輻射劑量,不到一張胸腔X光的劑量),雖然如此,仍不建議使用於孕婦及12歲以下的兒童。
 

操作程序

1. 病患事前準備: 病患應該停止服用以下藥物:
  • 檢查前的30天內停止服用抗生素及鉍製劑(bismuth compounds)。
  • 檢查前的兩星期內停止服用Sucralfate與質子幫浦抑制劑(proton pump inhibitors)例如:omeprazole、esomeprazole、lansoprazole、rabeprazole、pantoprazole。
2. 病患於檢查前必須禁食六小時以上。 
3. 進行檢查前必須瞭解病患的相關病史,特別是服用相關藥物以及最近服用相關藥物的時間。 
4. 檢查所用的放射性藥物特性:
  • C-14尿素置於膠囊內,裡面含有由37kBq (1microCi) C-14的1mg尿素。
  • C-14為純β-ray放射,其物理半衰期為5730年,最大能量為160keV。
  • 利用液態閃爍計數器來偵測由C-14所放出的β-ray。 

檢查程序

1.  呼氣樣品收集:一開始,病患吞下37kBq (1mCi) C-14尿素膠囊,並服用20ml的溫開水。在服用膠囊後3分鐘,病患再服用20ml的溫開水。而在服用膠囊後10分鐘,要求病患做一次深呼吸,並閉住氣5-10秒鐘,再經由吸管將氣吐入一聚酯薄膜的氣球中。在服用膠囊後15分鐘後,可選擇是否要收集另一次的呼吸樣品,吐入另一氣球中。 
 
1. 幽門螺旋桿菌會產生尿素酶,該尿素酶並不存在正常人的胃中,所以尿素酶可作為是否有幽門螺旋桿菌感染的指標。
2. 受檢者服用標記碳-14尿素膠囊。
若胃中有幽門螺旋桿菌產生的尿素酶,經尿素酶分解尿素後會產生標記碳-14的二氧化碳。
 
3. 該二氧化碳經呼氣後收集在氣球中。
4. 當有尿素酶存在時,經口服的碳-14尿素將會被水解成氨(ammonia)與標記碳-14的二氧化碳14CO214CO2 被吸收進入血液循環後再由肺部排出。因此,當呼出氣體中出現大量的14CO2時,就代表是幽門螺旋桿菌的感染。利用儀器分析氣球中14CO2的含量,可以得知胃中是否有幽門螺旋桿菌的存在。
 
2.  呼氣樣品分析(本地進行)
  • 每一個氣球要使用2.5ml的收集液,利用移液管置入閃爍瓶中,收集液包含1mmol的hyamine、甲醇(methanol)以及幾滴酸鹼指示劑(thymolphthalein)。利用一個空氣幫浦及塑膠管將氣球內的氣體傳送至閃爍瓶內,當閃爍瓶的顏色由藍色轉變為無色時,就代表傳送完畢。此時,表示已收集到1mmol的 CO2 ,接著便立即加入10ml的閃爍液(BCST M, Econo-SafeT M)病充分混合。
  • C-14標準樣品應該是將一添加已知體積(例如:50 ml)經校正後的C-14加入至背景呼氣樣品(不含C-14的呼吸採樣)中。所添加的閃爍液也必須和病人檢查時所用的體積相同。
  • 背景樣品必須經由一未服用C-14尿素的人,以相同的方式收集樣品。
  • 所有時間的呼氣樣品、背景樣品、C-14標準樣品都需利用C-14 window經由液態閃爍計數器計數5-20分鐘。
  • 計算
原始的的計數值cpm,應該做背景校正,並經由以下方程式轉換成dpm
 
                          (eq.1)
 
每次在計讀病患的樣品時,都必須再讀一次C-14標準液的讀數。
液態閃爍計數器效率
對於特定程序以及特定閃爍計數器的效率可被定義為:
 
              (eq.2)
3.  其它分析(外地進行):若實驗室中沒有液態閃爍計數器時,也可將氣球內的呼氣樣品運送至其它的機構、實驗室進行計數。
 

判讀標準

由製造商所建議的參考值:

報告內容

除了病患的年齡、性別等資料外,報告內容還必須包含以下幾點:
 
  1. 病患做此檢查的適應症(例如:懷疑有幽門螺旋桿菌感染、抗幽門螺旋桿菌治療後的追蹤)
  2. 程序(例如:放射藥物、劑量、呼氣樣品收集的次數、時間)
  3. 結果(於10分鐘時所得到的淨值dpm)
  4. 正常值的參考範圍
  5. 檢查的限制及易造成混淆的因子
  6. 解釋(例如:幽門螺旋桿菌感染-陽性、陰性、不確定性)

品質管制

液態閃爍計數器(LSC)應該於每次操作開始之前執行液態閃爍計數器的品質控制、校正。
 

可能錯誤原因

1、造成偽陰性結果的原因
  • 抗生素(若於檢查前的三十天內服用)
  • 鉍製劑(若於檢查前的三十天內服用)
  • Sucralfate(若於檢查前的十四天內服用)
  • 質子幫浦抑制劑(若於檢查前的十四天內服用)
  • 未禁食
  • 胃切除術
  • 膠囊吞嚥困難(在服用膠囊後15分鐘甚至20分鐘後,再次收集呼氣樣品得以改善)
2、造成偽陽性結果的原因
  • 胃切除術可能造成非幽門螺旋桿菌的細菌茲生
  • 胃酸缺乏症(Achlorhydria)
3、化學發光(Chemiluminescence)
  • 在閃爍液加入後,由於化學發光作用會立即出現50-300dpm的數值,樣品則必須於1-2小時後或是隔天重新計數,來排除因化學發光所造成計數增高的錯誤結果。

補充資料 

  • 非類固醇抗炎劑(NSAID)
具抗發炎、鎮痛及退熱作用,作用機轉為抑制cyclooxgenase enzyme(COX)合成進而無法形成Prostaglandin。大部份由肝臟代謝,再以代謝物的型式由腎臟排出。常見副作用為噁心、嘔吐、腹瀉、便祕、腹痛、消化不良、脹氣,嚴重的話會潰瘍、出血、穿孔、、、。
  • 鉍製劑(bismuth compounds)
屬於一種含鉍鹽的胃黏膜保護劑,可覆蓋在潰瘍表面上形成凝膠保護層,防止胃酸及蛋白脢侵犯,作用與Sucralfate相似。它被發現可以抑制幽門螺旋桿菌的生長,與抗生素合用可更提高幽門螺旋桿菌的清除率。服用時可能會產生頭痛、腹瀉、舌頭和糞便變黑等副作用。
  • Sucralfate
Sucralfate是一種含硫化多糖的有機鋁鹽化合物,不具制酸作用,但會經由負電荷與潰瘍表面殘渣上帶正電的蛋白質形成鏈結,覆蓋在潰瘍表面上。另外它可增加碳酸氫離子分泌,降低胃蛋白脢活性和膽鹽刺激。它和潰瘍的連結在pH值小於3.5的環境下有增強效果,因此建議在飯前30至60分鐘投予。
  • 質子幫浦抑制劑(proton pump inhibitors)
阻斷細胞膜上H+/K+ ATPase之活性,阻止氫離子從壁細胞要分泌至胃內的最後步驟,因此對任何刺激訊息引起的胃酸分泌都有抑制作用,效果較H2拮抗劑更強更持久,可使胃內幾乎達“無酸”的狀態,對潰瘍的止痛及癒合效果迅速。目前有omeprazole (Losec)、esomeprazole、lansoprazole (Takepron)、rabeprazole、pantoprazole (Pantaloc)等製劑。
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林昆儒,
2008年11月8日 下午6:17