修回日期: 2017-06-04
接受日期: 2017-06-12
在线出版日期: 2017-09-18
在胃肠功能障碍患者的影像学评估手段中, 利用核素示踪技术所进行的胃肠动力评估具有安全性、非侵入性、可重复性、符合生理状况等特点, 因此具有特定的临床意义和价值. 尤其是胃排空功能测定, 作为评价胃动力的"金标准", 具有重要的诊断价值和临床应用价值. 本文将重点对胃排空功能测定、小肠通过功能测定、结肠通过功能测定在临床胃肠功能评价的应用及进展进行述评.
核心提要: 胃排空功能测定, 近几十年来始终作为评价胃动力的"金标准", 具有重要的诊断价值和临床应用价值. 同样利用放射性核素标记开展的小肠通过功能测定及结肠通过功能测定应用虽不如胃排空功能测定广泛, 但在临床中也具有不可替代的价值. 近年来, 在原有胃肠功能评价的基础上, 国内外学者及临床专家就核素示踪技术检查开展的方法、图像判读及临床应用进行了更为细致和标准的研究.
引文著录: 王荣福, 陈雪祺. 核素示踪技术在胃肠功能评价的临床应用及研究进展. 世界华人消化杂志 2017; 25(26): 2315-2321
Revised: June 4, 2017
Accepted: June 12, 2017
Published online: September 18, 2017
Radionuclide tracing techniques have been applied for gastrointestinal motility assessment for decades and these techniques are characterized by safe, noninvasive, reproducible, and physiologic evaluations. Radionuclide gastric emptying study has been the gold standard for evaluating gastric motility, playing an important role in clinical practice. Here, we review the clinical application of radionuclide tracing techniques in gastric emptying study, small intestinal transit time measurement and colonic transit time measurement in patients with gastrointestinal dysfunction.
- Citation: Wang RF, Chen XQ. Clinical application of radionuclide tracing techniques in evaluation of gastrointestinal function. Shijie Huaren Xiaohua Zazhi 2017; 25(26): 2315-2321
- URL: https://www.wjgnet.com/1009-3079/full/v25/i26/2315.htm
- DOI: https://dx.doi.org/10.11569/wcjd.v25.i26.2315
患者常见的胃肠道症状包括吞咽困难、腹痛腹胀、恶心呕吐、消化不良、腹泻、便秘等症状, 由于这些症状相当常见且非特异性, 引起这些症状的原因可能也是多方面的, 并且许多发病机制又互相关联, 因此, 如何准确对这些患者进行评估常常充满了挑战. 这些患者在临床中常归为胃肠道功能障碍, 常用的诊断性影像学方法包括内窥镜检查、胃肠道压力测定、胃肠道造影、胃电图及利用核素示踪技术的核医学评估手段等, 这些方法各自具有优缺点[1]. 以无线胶囊内镜[2,3]为例, 检查方法本身具有安全、有效及诊断率高等优点, 但存在胶囊滞留或误吞进入气管等风险, 此外, 吞入胶囊内镜的检查并不能完全代表生理状态下的胃肠功能情况, 且一般检查周期较长, 不便于实时观察, 并且相对昂贵, 因此限制了其广泛应用. 而从原理上来说, 核医学评价手段与其他方法最明显的不同就在于他是真正在生理状态下、非侵入性地评估胃肠功能的方法, 可以呈现出放射性核素标记食物在胃肠道内的完整过程并进行直接观察及定量化分析. 核素示踪技术在胃肠功能评价领域的应用多种多样, 本文将对近年来胃排空功能测定、小肠通过功能测定(small intestinal transit time study, SITT)及结肠通过功能测定(colonic transit study, CTS)等方向的临床应用研究及进展作一综述.
目前临床上检测胃排空的方法包括非放射性的胃电图、十二指肠测压、胶囊内镜[4]、磁共振成像[5]和超声检查及放射性核素标记的胃排空功能测定等[6], 其中放射性核素标记的胃排空显像近几十年来一直作为评估胃排空功能的金标准被临床广泛认可和采纳[7,8]. 临床操作时, 可采用不被胃黏膜吸收的放射性核素标记固体食物、液体食物或固体-液体混合食物等不同的试餐进行检测, 不同成分的食物其排空时间也存在较大差异. 在Stevens等[9]对食物排空方式的研究中, 固体食物最初常存在20-40 min的延迟期, 而液体食物没有显著的滞后期; 低营养成分的液体食物常以单指数形式排空; 然而, 高营养成分的液体食物排出是以线性的形式. 固体排空的排空速度受共同摄入的液体成分的体积及营养成分的影响, 在摄入混合的固体和液体试验餐后, 约80%的液体成分排空优先于固体成分排空.
胃排空功能测定的一个主要临床应用为胃轻瘫患者的诊断及评估, 诊断时可能需要内镜检查等帮助排除可能导致类似上消化道症状的阻塞性疾病和其他障碍. 胃排空功能测定除了可确定摄入的固体或液体食物的胃内分布及排出外, 还可提供胃底和胃窦功能的相关信息[10]. 胃轻瘫在1型糖尿病及2型糖尿病中均可发生, 其流行病学发病率约在30%-50%, 是糖尿病患者的常见慢性并发症之一[11,12]. 糖尿病胃轻瘫主要与糖尿病胃肠植物神经病变有关, 早期可表现为胃肠运动减慢、胃排空时间延长等, 后期可表现出胃轻瘫、肠道功能严重低下等. 虽然胃肠运动功能障碍并不能直接威胁糖尿病患者的生命, 但这些胃肠功能障碍会引起患者餐后血糖波动, 严重时会显著影响患者的生活质量[13,14], 这一点也被DiBaise等[15]的研究所证实. 在糖尿病胃轻瘫患者中, 不同的试餐食物对患者症状也会产生影响. 与低脂食物相比, 高脂食物会明显加重胃轻瘫患者的症状, 容易使患者因出现恶心而不能承受检查, 在这些患者中, 对液体食物的耐受性也好于固体食物[16]. 因此通过不同试餐食物的胃排空功能测定, 可提示临床对于胃轻瘫患者的饮食建议宜以低脂及液体成分较多的食物为主. 此外, 胃排空功能测定也已应用于指导改善胃轻瘫症状的相关药物研究中[17].
近几年的胃排空功能测定研究中, 国内学者对其在糖尿病胃轻瘫中的应用进行了系列研究. 梁申菊等[18]研究发现, 糖尿病组患者的胃排空时间及小肠通过时间均较对照组明显延长, 且通过多元逐步回归法分析得出, 口服葡萄糖耐量试验2 h血糖、总胆固醇及三酰甘油等血脂指标均为胃排空及小肠通过时间延迟的独立危险因素. 曹艺明[19]还借助胃排空功能测定进行了相关糖尿病胃轻瘫发病机理的研究, 研究发现高血糖素样肽-1可降低血糖水平, 可能延缓糖尿病胃轻瘫的疾病进展. 刘俊峰等[20]研究者为食管癌术后患者进行了胃电图和核素胃排空功能测定, 他们在比较中发现, 胃排空的恢复迟于胃电活动的恢复, 代表胃排空功能的受限可能与术后胃壁缺血、水肿等诸多因素有关, 可提供思路以指导临床对术后胃排空功能障碍患者进行干预的时机. 李晓雯等[21]通过对100例2型糖尿病患者进行的半流质食物胃排空功能测定, 发现测定结果异常的50余例糖尿病患者中, 发生胃肠植物神经病变的概率也明显增加, 因此及时给予糖尿病患者胃排空功能测定, 对于防治胃肠植物神经病变也具有相当重要的临床意义.
胃排空功能测定在临床应用时的一个较大的不足之处为缺乏均一的标准化, 即采用不同的试餐食物、图像采集及分析方法时都会产生不同的结果, 因此难以直接比较不同临床机构间的检查数据. 在采集时间的规定中, 我国倾向于从进食后开始计时, 连续观察2 h, 当2 h的放射性计数未下降50%时, 可继续延长观察时间[22]. 美国神经胃肠疾病与动力学协会及核医学协会共同发布的共识性推荐[23,24]中, 建议固体食物胃排空功能测定的评估进行4 h以上以更好地诊断胃轻瘫, 但美国的临床实践中有时仅采集进食放射性核素标记食物2 h, 甚至进食后1 h的图像来进行相关诊断, 因此多篇最新研究也对胃排空功能测定的显像时间进行了相关验证. Bonta等[25]回顾性地分析了摄入标准膳食后接受胃排空功能测定的174名患者, 结果证实2 h胃滞留值超过65%及<45%可分别作为胃排空延迟及正常的标准, 这些患者与4 h检测的金标准结果相比总体准确率可达96.6%, 否则应进行标准4 h检测. 在此基础上, Pelletier-Galarneau等[26]进一步进行了多中心、超过300例患者中的验证工作, 并确认了Bonta标准诊断的灵敏度, 特异性和准确率分别为92.4%、96.9%和95.8%, 将平均测定时间由3.1 h缩短至2.5 h, 总机器使用率减少了15.7%, 从而能减少过度的资源使用, 提高患者的接受度. Pathikonda等[27]对超过1000例患者的胃排空功能测定及统计中发现, 进食后4 h的胃潴留与3 h时的结果明显相关, 与进食后2 h的相关性也较好, 但与进食后1 h的结果并不明显相关(R = 0.510), 因此认为进食后较短时间即进行胃排空功能测定将会漏诊相当数量的胃排空延迟患者, 进食后1 h的漏诊率为36%, 2 h时检测则为25.6%. 基于此结果, 研究者仍推荐用于胃轻瘫患者的评估时, 胃排空功能测定显像至4 h. Ardila-Hani等[28]进行的前瞻性研究结果也显示, 具有胃排空延迟相关症状的患者最好进行进食后2 h及4 h显像, 而30 min和1 h时显像则可用于胃排空率加快的患者评估中. 以上的研究初步表明延长胃排空功能测定至4 h可在一定程度上增加诊断胃排空延迟的效能, 但对于儿童患者而言, 进行进食后4 h的显像评估具有一定难度. 但Chogle等[29]的研究中分析了71例平均年龄10.8岁的男性儿童患者的胃排空功能测定结果, 他们认为将评估时间延长至4 h显著增加了胃轻瘫的诊断, 并且从卫生经济学的角度看也并未显著增加成本, 没有明显限制预约患者的数量等.
除了显像时间之外, 采集图像后的计算方法也会对胃排空功能测定的结果产生影响. 张悦等[30]对功能性消化不良(functional dyspepsia, FD)的患者及正常对照者进行了放射性核素锝[99mTc]标记的二乙基三胺五乙酸(99mTc-diethylenetriaminepentaacetic acid, 99mTc-DTPA)鸡蛋固体试餐检查, 并采取了不同计算半排时间的方法, 其中当采取试餐前、后位放射性的几何平均数为纵坐标、时间为横坐标时得到的胃排空曲线, 及所计算的半排时间及胃排空率诊断效能最高, 可达90.5%. 但对于FD患者来说, 简单的测量排空时间常常不足以提供足够确定病因的依据, 包括胃底、胃窦功能的不同作用及其与近段小肠及中枢神经系统的复杂相互作用等, 常需要其他胃动力学方法的补充[31]. 对于FD患者, 除了胃排空功能障碍外, 近端胃适应性舒张也与症状关系密切, Tomita等[32]通过研究证实胃排空功能检测也可以用于FD患者的胃适应性舒张评估, 结果可靠且重复性好. 另外, FD患者一般并不具有器质疾病方面的改变, 因此也常受患者的心理健康状态、生活质量、情绪障碍等因素影响[33], 但胃排空功能检测往往无法提供更多鉴别信息[34].
除了胃轻瘫、FD中的临床应用外, 胃排空功能测定也可应用于其他涉及胃肠功能障碍的疾病中. Kalkan等[35]分析了165例诊断为自身免疫性胃炎(autoimmune gastritis, AIG)患者及作为对照的65例FD患者的胃排空测定结果. 结果显示, AIG患者的中位半排时间为127.43 min, 而FD患者仅为81 min(P<0.001). 且血清胃泌素水平、慢性炎症及胃黏膜萎缩程度是直接影响胃排空测定中半排时间的参数. 在囊性纤维化(cystic fibrosis, CF)、胰腺功能不全的儿童患者中, 胃肠道紊乱是常见的症状. 前期的研究中曾使用过呼吸实验、胶囊内镜及核磁显像等方法评估成人CF患者的胃肠动力情况, 但结果存在一定争议. 费城儿童医院的研究者首次将胃排空功能测定及SITT用于儿童CF患者中, 结果发现CF和胰腺功能不全的儿童患者-进食试餐前服用胰酶胃排空的改变与对照组相比并无显著差异, 但却表现出明显的小肠通过时间延长, 进食后6 h时37.2%±25.4%的示踪剂到达CF患者的末端回肠及结肠, 但在对照组中这一数值为68.6%±13.1%(P<0.002)[36]. Yu等[37]评估了偏头痛患者的胃排空情况及其与FD患者的对比, 结果发现FD患者中胃滞留的比例较高(P = 0.035), 但与正常对照组相比, 偏头痛患者仍表现出模型的胃排空延迟或滞留增加, 但相关的胃排空参数并未发现与不同病因之间的明显相关性. 研究[38]发现, 在胃食管反流的患儿中, 胃半排时间也明显延长, 核素显像显示出较好的重复性和准确率.
上文中我们谈到, 用于胃排空功能测定的试餐食物不同时, 胃排空的数值标准即会发生改变, 这要求各个临床机构在实际应用中, 最好能在大规范下适度调整, 建立自己的正常参考值及范围[39]. 临床应用也需考虑到不同地区、不同人群的饮食习惯, 设计有地区化特色的试餐标准. Somasundaram等[40]评估99mTc-硫胶体标记的蛋糕-含黑扁豆及米饭可作为蛋白三明治的替代固体试餐用于鸡蛋或乳糖等过敏的患者, 并建立了健康志愿者和糖尿病胃轻瘫患者中的参考值. 我国台湾的研究者[41]建立了基于速溶燕麦的胃排空功能测定正常参考值, 且验证了中国人群中胃排空相关参数与糖尿病患者的呕吐(R = 0.621)及恶心(R = 0.566)相关性较高. 泰国的研究者[42]选择了符合亚洲饮食习惯的蒸米饭作为固体试餐, 进行了189名志愿者中的胃排空功能测定. 这些健康志愿者中, 女性的半排时间明显长于男性(74 min vs 63 min)、处于月经周期黄体期的女性志愿者胃排空减慢[85 min vs 63 min(卵泡期或围绝经期)], 这些差异均具有统计学意义. 此外, 男性志愿者中, 吸烟者较非吸烟者而言, 其胃排空明显加快(半排时间: 56 min vs 67 min), 但是年龄、饮酒及体重指数等指标并不能明显改变胃排空的动力学结果.
SITT及CTS是用于了解小肠及结肠运动功能的方法[43], 临床中的应用虽不如胃排空功能测定广泛, 但目前在美国及欧洲核医学与分子影像学会共同认可采用的规范指南[44,45]中, 小肠及CTS的相关方法也有了不断的更新和进步. 临床常用的诊断手段包括乳果糖呼吸试验、胶囊内镜及钡餐造影等, 应用这些方法也需要考虑辐射剂量及使用成本等方面的因素, 但最重要的一个局限点仍在于这些方法均没有评估生理状态下的肠道运动情况, 而这是核素示踪方法显像鉴定的突出优点, 呈现的是符合肠道生理状况下处理食物的动力情况.
SITT最常见的临床适应证为肠易激综合征(irritable bowel syndrome, IBS). 有学者同时在研究中同时应用了乳果糖氢呼吸试验和加入99mTc-DTPA的试餐SITT, 证实了2种方法测量的IBS患者口-盲通过时间具有较好的相关性[46]. CTS常用于慢性便秘患者的功能评估中. Carmo等[47]使用含99mTc-植酸盐的液体试餐于进食后2、6、24、30及48 h分别进行腹部图像采集, 结果可区分出巴西儿童和青少年慢性便秘患者中2种不同的结肠动力障碍模式, 模式一为缓慢结肠通过模式, 即在48 h显像时, 大部分示踪剂停留在近端结肠和横结肠中; 另一种模式为远端结肠潴留型, 即在进食后30 h时, 放射性示踪剂已通过横结肠, 至48 h成像时仍停留在直肠、乙状结肠.
虽然临床应用不如胃排空功能测定那样使用广泛, 也有学者持续致力于研究并改进小肠及CTS的方案, 美国的梅奥诊所和天普大学在此方面具有较多研究, 且着力于进行"全消化道通过功能"评估. 梅奥诊所使用了一种对值敏感的甲基丙烯酸酯胶囊, 当胶囊到达远端回肠pH为7.2的环境时, 胶囊会释放出111In活性炭颗粒[48]; 天普大学使用双核素双相-固体试餐及液体试餐同时摄入胃排空研究, 即同时进食111In-DTPA液体试餐及99mTc-硫胶体结合的固体试餐, 进食后1 h时即进行液体成分的定量分析, 固体成分则根据标准化的固体食物胃排空方案进行定量分析(进食后即刻、1、2及4 h). 继续将显像延长至6 h时可评估小肠通过功能, 延长至24、48及72 h可评估大肠通过功能[49]. 约翰·霍普金斯的研究者也采用了类似的方案, 但进一步简化了大肠通过功能测定的定量方法(图1). 与计算放射性的几何平均数的方法不同, 他们计算各个时间点的结肠排空百分比进行量化评估. 目前的分析中已初步确立了各项指标的正常参考值, 并通过这一分析改变了62%第一批患者中的临床决策[50]. 天普大学的另一项研究[51]则回顾性地分析了30例全肠道通过功能测定的数据, 确定了进食后6 h内平均全腹放射性计数的变异系数为3.3%(1.1%-6.3%), 从而认为显像初期6 h内各个时间点-从进食后即刻至6 h共7个时间点全腹计数的几何均数并无显著变异性, 因此仅一个时间点的全腹计数就可以进行更简化但同样可靠的分析, 相当于对目前指南中推荐的检测6 h内全腹计数的方法进行了进一步简化.
核素示踪技术在胃肠功能评价的临床应用已有四五十年的历史, 限制其广泛应用的一个主要因素仍是由于试验方案、图像采集方法、处理技术的不同导致的标准化不一, 不利于不同机构间的综合比较. 但由于核素示踪技术具有的非侵入性、简便、安全、符合生理状况等特点, 在临床应用中仍具有一定的需求. 胃肠道的常见症状与表现缺乏特异性, 常常发生重叠, 因此包括食管通过功能、胃排空、肠道通过功能等的全胃肠道综合分析更具有全局性的意义, 可以向临床提供更多的信息以辅助临床决策的制定.
放射性核素标记的胃排空功能测定作为评价胃动力的"金标准", 始终被临床广泛认可及采纳, 基于我们上述的引用及述评, 胃排空功能测定的实施方法、分析手段及临床应用范围仍在不断更新和完善, 相信会继续在临床诊治中发挥重要的价值.
胃肠道症状如腹痛腹胀、恶心呕吐、消化不良、腹泻、便秘等在日常生活中十分普遍且常见, 但引起这些症状的原因可能也是多方面的, 常用的诊断性影像学方法多种多样, 也各具优缺点. 其中, 核素示踪技术是真正在生理状态下、非侵入性地评估胃肠功能的方法, 就有其不可替代性.
胃排空功能测定作为评估胃动力的"金标准", 其试餐标准、图像采集时间及分析手段仍在不断地研究及改进中, 相应指南规范的确立对于指导临床工作的开展十分必要, 但由于各地区、机构的实际情况不同, 就要求在各个临床机构在实际应用中, 能在大规范下适度调整, 建立自己的正常参考值及范围.
管樑, 主任医师, 上海交通大学医学院附属瑞金医院核医学科; 任刚, 副主任医师, 上海交通大学医学院附属新华医院放射科
胃排空功能测定作为评价胃动力的"金标准", 具有重要的诊断价值和临床应用价值. 本文选题精当, 思路清晰, 行文流畅, 代表了目前国内外主流观点, 有一定的临床参考价值和学术价值.
手稿来源: 邀请约稿
学科分类: 胃肠病学和肝病学
手稿来源地: 北京市
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编辑:闫晋利 电编:杜冉冉
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