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Questo studio osservazionale trasversale è stato condotto in conformità con la Dichiarazione di Helsinki ed è stato approvato dal Comitato Etico dell'Ospedale Centrale di Jinan (Approvazione n. 20250120022). Tutte le procedure che coinvolgevano partecipanti umani venivano esaminate e approvate prima dell'inizio dello studio. È stato ottenuto un consenso informato scritto da tutti i partecipanti prima dell'iscrizione.
Gli adulti ambulatoriali che si sono presentati alla clinica di gastroenterologia con gonfiore funzionale (FB) come principale lamento sono stati sottoposti a screening consecutivo per la partecipazione allo studio. Il gonfiore funzionale è stato definito secondo i criteri Rome IV come gonfiore addominale ricorrente o distensione che si verifica almeno 1 giorno a settimana in media nei 3 mesi precedenti, con l'esordio dei sintomi almeno 6 mesi prima della diagnosi. È stata effettuata una valutazione clinica completa dell'esclusione, che includeva esami di laboratorio di routine, imaging addominale e valutazione endoscopica quando clinicamente indicato, per escludere cause strutturali o metaboliche dei sintomi. I partecipanti che soddisfacevano i criteri diagnostici per i sottotipi sovrapposti della sindrome dell'intestino irritabile (IBS) (IBS-C, IBS-D o IBS-M) sono stati ammessi a partecipare e sono stati classificati prospetticamente per sottotipo, a condizione che il gonfiore rimanesse il loro reclamo predominante e più fastidioso.
Per minimizzare gli effetti di confusione sui profili basali dei gas respiratori, sono stati esclusi i partecipanti con diabete non controllato, interventi gastrointestinali maggiori precedenti o stitichezza refrattaria grave che richiedeva intervento medico quotidiano. Inoltre, è stato implementato un protocollo standardizzato di lavaggio dei farmaci pre-test. Antibiotici sistemici e probiotici sono stati vietati entro 4 settimane prima del test, mentre procinetici, lassativi, oppioidi e inibitori della pompa protonica sono stati sostirati per almeno una settimana prima della procedura.
Il reclutamento dei partecipanti è stato condotto tra febbraio 2025 e dicembre 2025 presso la clinica ambulatoriale di gastroenterologia dell'Ospedale Centrale di Jinan. Gli adulti sintomatici idonei sono stati arruolati consecutivamente senza ulteriori criteri di selezione arbitrari per minimizzare il bias di selezione. Il flusso di lavoro complessivo dello studio è mostrato nella Figura 11.
Figura 1. Studio della progettazione e del flusso di lavoro per il test del respiro lactulosio idrogeno–metano. Gli adulti ambulatoriali che si presentano con gonfiore funzionale sono stati selezionati per l'idoneità e iscritti dopo un consenso scritto informato. Le variabili demografiche e cliniche di base sono state registrate prima dei test. I partecipanti hanno seguito una preparazione pre-test standardizzata composta da una dieta a bassa fermentazione di 24 ore e un digiuno notturno di 8–12 ore. Il test del respiro lactulosio idrogeno-metano (LHMBT) è stato effettuato dopo l'assunzione di 10 g di lattosio disciolti in 200 mL d'acqua, con campioni di alito espiratorio raccolti a 0, 30, 60, 90 e 120 minuti. I risultati del test del respiro sono stati interpretati utilizzando criteri predefiniti di idrogeno e metano e i partecipanti sono stati classificati come negativi, positivi all'idrogeno, positivo al metano o positivo misto. Successivamente sono stati effettuati confronti clinici dei sintomi e analisi specifiche per fenotipo. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Popolazione dello studio, idoneità e valutazione di base
I partecipanti idonei erano adulti di età compresa tra 18 e 65 anni che si sono presentati con gonfiore ricorrente o persistente per più di 3 mesi, con l'esordio dei sintomi almeno 6 mesi prima dell'iscrizione. Questi requisiti di sintomi temporali sono stati selezionati per allinearsi al quadro diagnostico Rome IV per i disturbi funzionali intestinali. I partecipanti dovevano inoltre essere in grado di completare sia la valutazione dei sintomi sia la procedura di test seriale del respiro. I partecipanti sono stati esclusi se presentavano malattia infiammatoria intestinale, celiachia, neoplasie gastrointestinale, ostruzione intestinale, precedenti resezioni significative dell'intestino tenue o del colono, malattie epatiche scompensate, gravidanza, gastroenterite infettiva acuta nelle ultime 4 settimane, esposizione sistemica a antibiotici nelle ultime 4 settimane, preparazione intestinale per colonscopia nelle ultime 2 settimane, o incapacità di rispettare le istruzioni dietetiche e a digiuno pre-test.
Età, sesso, altezza, peso, indice di massa corporea (IMC), durata dei sintomi, gravità del gonfiore, intensità del dolore addominale, numero medio di evacuazioni spontanee a settimana e sottotipo clinico basato sul modello di abitudini intestinali (gonfiore funzionale, IBS-C, IBS-D o IBS-M) sono stati registrati prospetticamente all'inserimento tramite un modulo strutturato di referto del caso. La gravità del gonfiore e quella del dolore addominale sono state valutate utilizzando una scala numerica di valutazione (NRS) da 0 a 10, dove 0 indicava nessun sintomo e 10 indicava i sintomi più gravi immaginabili. La frequenza delle feci è stata definita come il numero medio di evacuazioni spontanee a settimana durante le 4 settimane precedenti. Le variabili di studio e le relative regole di codifica sono riassunte nella Tabella 16.
| Variabile / Termine | Definizione | Codifica / Unità | Note |
| Gonfiore funzionale (FB) | Gonfiore addominale persistente o fastidioso senza una malattia gastrointestinale strutturale identificata nella valutazione di routine | Variabile di inclusione | Obbligatorio per l'iscrizione |
| Test del respiro lactulosio idrogeno–metano (LHMBT) | Test standardizzato del respiro a doppio gas a base di lattulosio, che misura idrogeno e metano espirati | Procedura | Test principale di studio |
| Età | Età all'iscrizione | Anni | Continuo |
| Sesso | Sesso biologico registrato all'iscrizione | Maschio / Femmina | Categoriale |
| Indice di massa corporea (BMI) | Peso diviso per altezza al quadrato | kg/m² | Continuo |
| Durata dei sintomi | Durata dei sintomi di gonfiore prima dell'iscrizione | Mesi | Continuo |
| Sottotipo clinico | Fenotipo intestinale basato sui sintomi registrato all'iscrizione | Gonfiore funzionale / IBS-C / IBS-D / IBS-M | Categoriale |
| Gravità del gonfiore | Gravità del gonfiore riportata dai partecipanti | 0–10 NRS | 0 = nessuno; 10 = più grave |
| Gravità del dolore addominale | Gravità del dolore addominale riportata dai partecipanti | 0–10 NRS | 0 = nessuno; 10 = più grave |
| Punteggio della stitichezza | Carico composito della stitichezza | 0–3 | Punteggio più alto = maggiore carico di stitichezza |
| Punteggio per diarrea | Carico composito di diarrea | 0–3 | Punteggio più alto = maggiore carico di diarrea |
| H2_0 | Idrogeno espirato di base | ppm | Misurato a 0 min |
| H2_30 | Espirazione di idrogeno a 30 minuti | ppm | Variabile del gas grezzo |
| H2_60 | Espirazione di idrogeno a 60 min | ppm | Variabile del gas grezzo |
| H2_90 | Espirazione di idrogeno a 90 min | ppm | Variabile del gas grezzo |
| H2_120 | Idrogeno espirato a 120 min | ppm | Variabile del gas grezzo |
| CH4_0 | Metano espirato di base | ppm | Misurato a 0 min |
| CH4_30 | Espirava metano a 30 minuti | ppm | Variabile del gas grezzo |
| CH4_60 | Espirato metano a 60 minuti | ppm | Variabile del gas grezzo |
| CH4_90 | Espirato metano a 90 minuti | ppm | Variabile del gas grezzo |
| CH4_120 | Espirò metano a 120 min | ppm | Variabile del gas grezzo |
| Peak_H2_0_90 | Concentrazione massima di idrogeno osservata da 0 a 90 min | ppm | Variabile derivata |
| Delta_H2_0_90 | Peak_H2_0_90 meno la base H2_0 | ppm | Variabile derivata |
| Peak_CH4_0_120 | Concentrazione massima di metano osservata da 0 a 120 min | ppm | Variabile derivata |
| H2_Positive | Criterio dell'idrogeno soddisfatto | Vero / Falso | Variabile binaria derivata |
| CH4_Positive | Criterio del metano soddisfatto | Vero / Falso | Variabile binaria derivata |
| Criterio SIBO | L'idrogeno aumenta di ≥20 ppm rispetto al valore di base entro 90 minuti | Sì / No | Soglia diagnostica |
| Criterio secondo me | Concentrazione di metano ≥10 ppm in qualsiasi momento di campionamento | Sì / No | Soglia diagnostica |
| Fenotipo negativo | Né il criterio SIBO né quello IMO soddisfatti | Negativo | Gruppo finale di classificazione |
| Fenotipo positivo all'idrogeno | Soddisfatto il criterio SIBO e il metano è rimasto <10 ppm in tutti i momenti | Idrogeno-positivo | Gruppo finale di classificazione |
| Fenotipo metano positivo | Secondo me il criterio è soddisfatto e il criterio SIBO non soddisfatto | Metano positivo | Gruppo finale di classificazione |
| Fenotipo misto-positivo | Sia i criteri SIBO che IMO soddisfacevano | Misto-positivo | Gruppo finale di classificazione |
| Overall_Positive | Qualsiasi fenotipo positivo al test del respiro | Vero / Falso | Include fenotipi positivi all'idrogeno, metano positivo e misto positivo |
| Severity_High | Segnalazione di gravità del gonfiore elevato | 1 / 0 | 1 = gravità del gonfiore ≥7; 0 = gravità del gonfiore <7 |
| Test tecnicamente valido | Campione di base presente, ingestione riuscita di lactulosio e raccolti tutti i campioni programmati post-lactulosio | Sì / No | Richiesto per l'analisi finale |
| Test invalido | Ingestione incompleta di lattulosio, vomito, mancanza di campioni critici o malfunzionamento dell'analizzatore | Motivo di esclusione | Escluso dall'analisi |
Tabella 1: Definizioni di variabili, soglie diagnostiche e regole di assegnazione dei fenotipi. Definizioni, schemi di codifica, unità di misura, variabili derivate, soglie diagnostiche, variabili di controllo qualità e criteri di assegnazione dei fenotipi utilizzati per la classificazione dei partecipanti, la costruzione del dataset e l'analisi statistica.
Preparazione pre-test
Tutti i partecipanti hanno ricevuto le stesse istruzioni scritte e orali prima del test. I partecipanti hanno seguito una dieta a bassa fermentazione ristretta composta da riso bianco semplice, uova, pollo o pesce non speziato, brodo chiaro, acqua e tè non zuccherato e non gassato, per 24 ore prima del test. Fagioli, cereali integrali, latticini, frutta, succhi di frutta, cipolle, aglio, cavolo, alcol, bevande gassate, integratori di fibre e prodotti contenenti alcolici zuccheri erano vietati in questo periodo. I partecipanti hanno poi sottoposto un digiuno notturno per 8–12 ore prima della raccolta del campione. La mattina del test non erano permessi fumare, masticare gomma, fare esercizio vigoroso e dormire durante il periodo di campionamento. Prima della raccolta dell'alito di base, i partecipanti si sciacquavano la bocca con acqua semplice e rimanevano seduti per 10 minuti. Immediatamente prima dei test, il personale clinico ha verificato l'aderenza di ciascun partecipante alle restrizioni alimentari di 24 ore, il digiuno notturno di 8–12 ore e i protocolli di lavaggio dei farmaci, come dettagliato nei criteri di idoneità dello studio, tramite un'intervista strutturata. Qualsiasi farmaco che non poteva essere interrotto in sicurezza era documentato. Questi controlli preanalitici sono stati standardizzati per ridurre la variabilità dei gas di fondo e migliorare la comparabilità tra ipartecipanti 8.
Procedura di test del respiro con lactulosio idrogeno–metano
Il test del respiro è stato eseguito al mattino con i partecipanti seduti utilizzando un analizzatore digitale del respiro in grado di misurare le concentrazioni di idrogeno (H2), metano (CH₄) e anidride carbonica (CO2) espirati. Per garantire l'accuratezza delle misurazioni, l'analizzatore veniva calibrato quotidianamente prima del test, utilizzando una miscela di gas di calibrazione standardizzata secondo le istruzioni del produttore. I campioni di alito accettabili sono stati verificati utilizzando lametodologia di correzione alveolare CO 2 integrata nel dispositivo, che regola automaticamente le concentrazioni di gas in tracce espresse in parti per milione (ppm) per tenere conto della possibile diluizione dell'aria ambiente durante l'espirazione. Tutte le procedure sono state eseguite da personale clinico formato. L'analizzatore, il gas di calibrazione, gli accessori di campionamento e il substrato di lattulosio utilizzati in questo studio sono elencati nella Tabella dei Materiali.
Un campione di alito finale espiratorio di base è stato raccolto a 0 min. Immediatamente dopo, ogni partecipante ha ingerito 10 g di lactulosio disciolta in 200 mL di acqua a temperatura ambiente entro 2 minuti. Ulteriori campioni di alito finalespiratorio sono stati raccolti a 30, 60, 90 e 120 minuti dopo l'ingestione di lactulosio. L'intervallo di campionamento di 30 minuti è stato scelto per bilanciare la fattibilità procedurale e la conformità dei partecipanti all'interno di un flusso di lavoro clinico ambulatoriale di routine. Tuttavia, rispetto agli intervalli di 15 minuti raccomandati da alcune linee guida di consenso, questo schema di campionamento più ampio rappresenta una limitazione metodologica perché potrebbe non catturare aumenti precoci o transitori dei gas.
Ad ogni momento, i partecipanti inspiravano normalmente, trattenevano il respiro per 5 secondi e poi espiravano completamente nel sistema di raccolta per ottenere un campione finale. Durante il periodo di test non erano permessi l'assunzione di cibo, il fumo, la masticazione di gomma, le camminate inutili e il sonno. Se si verificavano tosse, espirazione interrotta o evidente perdita di campione, il campione veniva recuperato immediatamente.
La cronologia del test del respiro è mostrata nella Figura 1. I valori grezzi di H2 e CH4 per tutti i partecipanti in ogni momento di campionamento sono disponibili pubblicamente nel repository Zenodo (DOI: 10.5281/zenodo.20578413).
Interpretazione del test dell'alcol e assegnazione del fenotipo
I criteri di interpretazione del test del respiro sono stati predefiniti prima del confronto clinico. La sovracrescita batterica dell'intestino tenue (SIBO) è stata definita come un aumentodell'H2 espirato di almeno 20 ppm sopra il livello basale entro 90 minuti dall'ingestione di latulosio. La sovracrescita intestinale di metanogeno (IMO) è stata definita come una concentrazione di CH₄ di almeno 10 ppm in qualsiasi momento durante il test. Sia le definizioni che le soglie diagnostiche sono state applicate in conformità con le linee guida del Consenso Nordamericano. I partecipanti sono stati classificati come positivo all'idrogeno quando il criterio H2 per la SIBO è stato soddisfatto e il CH₄ è rimasto sotto i 10 ppm in tutti i momenti registrati. I partecipanti sono stati classificati come metanopositivi quando il criterio IMO è stato soddisfatto e quello dell'idrogeno per la SIBO non è stato soddisfatto. I partecipanti sono stati classificati come misti-positivi quando sono stati soddisfatti sia il criterio H2 che quello CH₄. I partecipanti sono stati classificati negativi quando nessuno dei criteri è stato soddisfatto. Queste soglie sono state applicate uniformemente su tutta la coorte senza modifiche post hoc. Le regole di classificazione utilizzate nel dataset sono riassunte nella Tabella 114. È importante sottolineare che il test del respiro con lattuslosio ha delle limitazioni riconosciute. Poiché il lattuslosio può accelerare il transito orocecale e consentire una fermentazione colonica più precoce, in alcuni individui possono verificarsi risultati falsi positivi al test dell'alito; Pertanto, la positività del test dell'alcol dovrebbe essere interpretata come una classificazione fenotipica standardizzata nel contesto del presente studio, piuttosto che come una conferma microbiologica definitiva della sovracrescita.
Validità del test, acquisizione dei dati e controllo qualità
Un test del respiro era considerato tecnicamente valido solo quando tutte le seguenti condizioni erano soddisfatte: disponibilità di un campione di base, ingestione riuscita del lattulosio, raccolta di tutti i campioni programmati post-lactulosio entro 120 minuti e assenza di una deviazione significativa del protocollo che impedisse l'interpretazione. Un test è stato escluso se l'ingestione di lattusosi non era completa, se si verificava vomito durante la procedura, se il partecipante si ritirava prima del campione di 90 minuti o se un malfunzionamento del dispositivo impediva una misurazione affidabile. I valori dei gas grezzi venivano inseriti direttamente nel database dello studio come registrati, senza interpolazione, levigatura o correzione manuale della curva. Ogni partecipante occupava una singola riga nel dataset di analisi, e ogni momento di campionamento aveva campi dati designati H2 e CH₄. L'assegnazione di gruppo è stata generata rigorosamente secondo criteri di interpretazione predefiniti e successivamente verificata rispetto al profilo del gas grezzo. I controlli di intervallo erano predefiniti per variabili chiave prima del blocco del database, e qualsiasi valore fuori intervallo richiedeva la verifica della sorgente. Per supportare la riproducibilità, il dataset di studio de-identificato e il dizionario delle variabili sono pubblicamente disponibili nel repositoryZenodo 15.
Fenotipi clinici e analisi statistica
I partecipanti sono stati classificati in quattro gruppi fenotipici: negativi, positivi all'idrogeno, positivo al metano e misto-positivi. L'esito clinico primario è stato la gravità del gonfiore misurata tramite una scala numerica di valutazione (NRS) da 0 a 10. Le variabili secondarie includevano la gravità del dolore addominale, la durata dei sintomi, la frequenza delle feci, le caratteristiche correlate alla stitichezza e il sottotipo di abitudine intestinale. Sono state considerate presenti caratteristiche correlate alla stitichezza se durante la valutazione clinica sono state documentate le seguenti cose: meno di tre evacuazioni spontanee a settimana, sforzo, feci dure o sensazione di evacuazione incompleta. Le variabili continue sono state riassunte come media ± deviazione standard (SD) quando approssimativamente distribuite normalmente e come mediana con intervallo interquartile (IQR) quando non distribuite normalmente. Le variabili categoriche venivano riassunte come conteggi e proporzioni.
Il confronto principale ha messo a confronto i partecipanti con test del respiro positivi a quelli con test del respiro negativi. Le analisi secondarie hanno confrontato i quattro gruppi fenotipici. Per confronti tra due gruppi, le variabili continue sono state analizzate utilizzando il test t a campioni indipendenti o il test U di Mann–Whitney, a seconda dei criteri. Per confronti tra i quattro gruppi fenotipici, le variabili continue sono state analizzate utilizzando l'analisi unidirezionale della varianza (ANOVA) o il test di Kruskal–Wallis, a seconda dei criteri. Le variabili categoriche sono state analizzate utilizzando il test del chi-quadrato o il test esatto di Fisher. La normalità delle variabili continue è stata valutata utilizzando il test di Shapiro–Wilk abbinato all'ispezione visiva dei grafici Q–Q. Per i confronti tra i quattro gruppi fenotipici, l'inferenza statistica si basava principalmente su test omnibus ANOVA o Kruskal–Wallis. Quando appropriato, è stata considerata l'aggiustamento di Bonferroni per controllare i confronti multipli. Tutte le analisi statistiche sono state effettuate utilizzando SPSS Statistics versione 27.0. Tutti i test statistici erano a doppio senso e P < 0,05 è stato considerato statisticamente significativo. Un protocollo dual-gas non invasivo è stato utilizzato per tutta la durata perché l'obiettivo dello studio era la caratterizzazione fenotipica riproducibile in ambulatorio all'interno di un flusso di lavoro clinico standardizzato, piuttosto che la conferma invasiva basata solo su coltura.