$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Это поперечное наблюдательное исследование было проведено в соответствии с Хельсинкской декларацией и одобрено Этическим комитетом Центральной больницы Цзинань (Одобрение No 20250120022). Все процедуры с участием людей были рассмотрены и утверждены до начала исследования. Письменное информированное согласие было получено от всех участников до регистрации.
Взрослые амбулаторные пациенты, обращавшиеся в гастроэнтерологическую клинику с основной жалобой функционального вздутия (FB), проходили последовательный скрининг для участия в исследовании. Функциональное вздутие было определено по критериям Rome IV как повторяющееся вздутие живота или вздутие живота, возникающее в среднем не менее 1 дня в неделю в течение предыдущих 3 месяцев, с началом симптомов не менее чем за 6 месяцев до постановки диагноза. Было проведено комплексное клиническое обследование по исключению, включая рутинные лабораторные исследования, абдоминальную визуализацию и эндоскопическую оценку при клинических показаниях, чтобы исключить структурные или метаболические причины симптомов. Участники, соответствующие диагностическим критериям перекрывающихся подтипов синдрома раздражённого кишечника (СРК-С, СРК-Д или СРК-М), были допущены к участию и были проспективно классифицированы по подтипу, при условии, что вздутие оставалось их основной и самой неприятной жалобой.
Для минимизации смешивающих эффектов на исходные профили дыхательных газов были исключены участники с неконтролируемым диабетом, серьёзными операциями на желудочно-кишечном тракте или тяжелыми рефрактерными запорами, требующими ежедневного медицинского вмешательства. Кроме того, был внедрён стандартизированный протокол предварительного промывания лекарств. Системные антибиотики и пробиотики были запрещены в течение 4 недель до тестирования, тогда как прокинетики, слабительные, опиоиды и ингибиторы протонной помпы не менее чем на неделю до процедуры.
Набор участников проводился с февраля 2025 по декабрь 2025 года в амбулаторной гастроэнтерологической клинике Центральной больницы Цзинань. Взрослые с подходящими симптомами были включены последовательно без дополнительных произвольных критериев отбора для минимизации смещения отбора. Общий рабочий процесс исследования показан на рисунке 11.
Рисунок 1. Исследование проектирования и рабочий процесс тестирования дыхания лактулозы, водорода и метана. Взрослые амбулаторные пациенты с функциональным вздутием проходили скрининг на соответствие и были зачислены после письменного и информированного согласия. До тестирования были зафиксированы исходные демографические и клинические переменные. Участники проходили стандартизированную предтестовую подготовку, включающую 24-часовую диету с низким уровнем ферментации и ночное голодание продолжительностью 8–12 часов. Дыхание с использованием лактулозного водорода и метана (LHMBT) проводилось после приема 10 г лактулозы, растворённой в воде объёмом 200 мл, при этом образцы дыхания в конце выдоха собирались через 0, 30, 60, 90 и 120 минут. Результаты дыхательных тестов интерпретировались с использованием заранее определённых критериев водорода и метана, а участники классифицировались как отрицательные, положительные по водороду, положительный по метану или смешанные положительные. Впоследствии были проведены клинические сравнения симптомов и фенотип-специфические анализы. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой фигуры.
Оценка популяций исследований, соответствия и исходной оценке
Допустимыми участниками были взрослые в возрасте 18–65 лет, у которых наблюдалось повторяющееся или постоянное вздутие более 3 месяцев, симптомы появились не менее чем за 6 месяцев до зачисления. Эти временные требования к симптомам были выбраны с диагностической системой Rome IV для функциональных заболеваний кишечника. Участники также должны были пройти как оценку симптомов, так и процедуру серийного дыхательного тестирования. Участники были исключены, если у них были воспалительное заболевание кишечника, целиакия, злокачественные опухоли желудочно-кишечного тракта, кишечная непроходимость, значительная резекция тонкой кишки или толстой кишки, декомпенсированное заболевание печени, беременность, острый инфекционный гастроэнтерит в течение предыдущих 4 недель, системное воздействие антибиотиков в течение предыдущих 4 недель, подготовка кишечника к колоноскопии в течение предыдущих 2 недель или неспособность соблюдать предтестовые диетические и голодательные инструкции.
Возраст, пол, рост, вес, индекс массы тела (ИМТ), продолжительность симптомов, степень вздутия, степень боли в животе, среднее количество спонтанных дефекаций в неделю и клинический подтип на основе паттерна кишечного поведения (функциональное вздутие (вздутие кишечника, СРК-С, СРК-Д или СРК-М) были предварительно фиксированы при зачислении с помощью структурированной формы отчёта о случае. Степень вздутия и интенсивность боли в животе оценивались с помощью числовой шкалы оценки (NRS) от 0 до 10, где 0 — отсутствие симптомов, а 10 — самые тяжёлые возможные симптомы. Частота кала определялась как среднее количество спонтанных дефекаций в неделю за предыдущие 4 недели. Переменные исследования и соответствующие правила кодирования обобщены в таблице 16.
| Переменная / Член | Определение | Кодирование / Блок | Примечания |
| Функциональное вздутие (FB) | Повторяющееся или длительное раздражающее вздутие живота без выявленных структурных заболеваний желудочно-кишечного тракта при плановой диагностике | Переменная включения | Требуется для поступления |
| Дыхательные тесты лактулозы, водорода-метана (LHMBT) | Стандартизированный двухгазовый дыхательный тест на основе лактулозы при измерении выдыхаемого водорода и метана | Процедура | Основной учебный тест |
| Возраст | Возраст на момент зачисления | Годы | Непрерывный |
| Пол | Биологический пол, зафиксированный при регистрации | Мужчина / Женщина | Категорическая |
| Индекс массы тела (ИМТ) | Вес, делённый на рост в квадрате | кг/м² | Непрерывный |
| Продолжительность симптомов | Продолжительность симптомов вздутия до зачисления | Месяцы | Непрерывный |
| Клинический подтип | Фенотип кишечника, зафиксированный при регистрации | Функциональное вздутие / IBS-C / IBS-D / IBS-M | Категорическая |
| Степень вздутия | Степень вздутия, сообщаемая участником | 0–10 NRS | 0 = ни одного; 10 = самый тяжёлый |
| Степень боли в животе | Интенсивность боли в животе, сообщаемая участниками | 0–10 NRS | 0 = ни одного; 10 = самый тяжёлый |
| Оценка запоров | Композитное бремя от запора | 0–3 | Более высокий балл = большее бремя запоров |
| Оценка диареи | Составное бремя диареи | 0–3 | Более высокий балл = большая нагрузка на диарею |
| H2_0 | Базовый выдыхаемый водород | PPM | Измерено на 0 мин |
| H2_30 | Выдох водорода через 30 минут | PPM | Переменная сырого газа |
| H2_60 | Выдох водорода через 60 минут | PPM | Переменная сырого газа |
| H2_90 | Выдох водорода через 90 минут | PPM | Переменная сырого газа |
| H2_120 | Выдох водорода через 120 минут | PPM | Переменная сырого газа |
| CH4_0 | Базовый выдох метана | PPM | Измерено на 0 мин |
| CH4_30 | Выдохнул метан через 30 минут | PPM | Переменная сырого газа |
| CH4_60 | Выдохнул метан через 60 минут | PPM | Переменная сырого газа |
| CH4_90 | Выдохнул метан через 90 минут | PPM | Переменная сырого газа |
| CH4_120 | Выдох метана на 120 минутах | PPM | Переменная сырого газа |
| Peak_H2_0_90 | Максимальная концентрация водорода наблюдается от 0 до 90 минут | PPM | Производная переменная |
| Delta_H2_0_90 | Peak_H2_0_90 минус базовый H2_0 | PPM | Производная переменная |
| Peak_CH4_0_120 | Максимальная концентрация метана наблюдается от 0 до 120 минут | PPM | Производная переменная |
| H2_Positive | Критерий водорода соответствовал | Правда / ложь | Производная бинарная переменная |
| CH4_Positive | Критерий метана соответствует | Правда / ложь | Производная бинарная переменная |
| Критерий SIBO | Водород увеличивается на ≥20 ppm выше базовой нормы за 90 минут | Да / Нет | Диагностический порог |
| На мой взгляд, критерий | Концентрация метана ≥10 ppm в любой момент отбора проб | Да / Нет | Диагностический порог |
| Отрицательный фенотип | Ни SIBO, ни IMO не соответствовали критериям | Отрицательно | Итоговая классификационная группа |
| Водородно-положительный фенотип | Критерий SIBO выполнился, и метан оставался <10 ppm во всех точках времени | Водородно-положительный | Итоговая классификационная группа |
| Метано-положительный фенотип | На мой взгляд, критерий соответствовал и критерию SIBO не был выполнен | Метан-положительный | Итоговая классификационная группа |
| Смешанно-положительный фенотип | И SIBO, и IMO соответствовали критериям | Смешанно-положительный | Итоговая классификационная группа |
| Overall_Positive | Любой положительный фенотип при тестах дыхания | Правда / ложь | Включает водородно-положительные, метановые и смешанно-положительные фенотипы |
| Severity_High | Флаг высокой степени раздутия тяжести | 1 / 0 | 1 = степень вздутия ≥7; 0 = степень вздутия <7 |
| Технически валидный тест | Присутствует исходный образец, успешное проглотывание лактулозы и все запланированные образцы после лактулозы собраны | Да / Нет | Требуется для окончательного анализа |
| Некорректный тест | Неполное поглощение лактулозы, рвота, отсутствующие критически важные образцы или неисправность анализатора | Причина исключения | Исключение из анализа |
Таблица 1: Определения переменных, диагностические пороги и правила присвоения фенотипов .Определения, схемы кодирования, единицы измерения, производные переменные, диагностические пороги, переменные контроля качества и критерии присвоения фенотипов, используемые для классификации участников, построения наборов данных и статистического анализа.
Подготовка к экзаменам
Все участники получали одинаковые письменные и устные инструкции перед тестированием. Участники соблюдали ограниченную диету с низким уровнем ферментации, включающую простой белый рис, яйца, неприправленную курицу или рыбу, прозрачный бульон, воду и несладённый, негазированный чай, в течение 24 часов до теста. Фасоль, цельнозерновые продукты, молочные продукты, фрукты, фруктовые соки, лук, чеснок, капуста, алкоголь, газированные напитки, добавки с клетчаткой и продукты с сахарными спиртами были запрещены в этот период. Затем участники проходили ночное голодание в течение 8–12 часов перед сбором образцов. Утром в день тестирования курение, жевательная резинка, интенсивные физические упражнения и сон во время периода отбора проб были запрещены. Перед забором дыхания на базовом уровне участники ополаскивали рот обычной водой и оставались сидя 10 минут. Непосредственно перед тестированием клинический персонал проверял соблюдение каждым участником 24-часовых диетических ограничений, 8–12 часов ночного голодания и необходимости протоколов отмены медикаментов, как подробно описано в критериях участия, с помощью структурированного интервью. Любые лекарства, которые нельзя было безопасно прервать в приём, фиксировались. Эти преданалитические контроли были стандартизированы для снижения вариабельности фоновых газов и повышения сопоставимости средиучастников 8.
Процедура дыхательного тестирования с использованием лактулозного водорода и метана
Дыхательное тестирование проводилось утром с участием участников в сидячем положении с помощью цифрового анализатора, способного измерять концентрации выдыхаемого водорода (H2), метана (CH₄) и углекислого газа (CO2). Для обеспечения точности измерений анализатор калибровали ежедневно перед тестированием с использованием стандартизированной калибровочной газовой смеси согласно инструкциям производителя. Допустимые образцы дыхания были проверены с использованием встроенной в устройство методики коррекции альвеолярногоCO2 , которая автоматически корректирует концентрации следовых газов, выраженных в частях на миллион (ppm), чтобы учесть потенциальное разбавление воздуха в комнате при выдохе. Все процедуры выполнялись обученным клиническим персоналом. Анализатор, калибровочный газ, аксессуары для отбора проб и лактулозный субстрат, использованные в этом исследовании, перечислены в Таблице материалов.
Был взят базовый образец дыхания в конце выдоха через 0 минут. Сразу после этого каждый участник принял 10 г лактулозы, растворённой в 200 мл воды комнатной температуры в течение 2 минут. Дополнительные образцы дыхания в конце выдоха были собраны через 30, 60, 90 и 120 минут после приема лактулозы. 30-минутный интервал выборки был выбран для баланса между процедурной осуществимостью и соблюдением участниками в рамках обычного амбулаторного клинического рабочего процесса. Однако по сравнению с 15-минутными интервалами, рекомендованными некоторыми консенсусными рекомендациями, такой более широкий график отбора проб представляет собой методологическое ограничение, поскольку он может не фиксировать ранние или временные подъёмы газа.
В каждый момент времени участники вдыхали нормально, задерживали дыхание на 5 секунд, а затем полностью выдыхали в систему сбора для получения образца в конце выдоха. Питание, курение, жевание жвачки, ненужная прогулка и сон не допускались в период тестирования. Если происходил кашель, прерванный выдох или явная протечка образца, образец забирался немедленно.
Хронология дыхательных тестов показана на рисунке 1. Исходные значения H2 иCH 4 для всех участников в каждый момент отбора выборки доступны публично в репозитории Zenodo (DOI: 10.5281/zenodo.20578413).
Интерпретация дыхательных тестов и присвоение фенотипов
Критерии интерпретации дыхательных тестов были заранее определены перед клиническим сравнением. Избыточный бактериальный рост в тонком кишечнике (СИБР) определялся как увеличение выдыхаемогоH 2 не менее чем на 20 ppm выше исходного уровня в течение 90 минут после приема лактулозы. Избыточный рост метаногена в кишечнике (по моему мнению) определялся как концентрация CH₄ не менее 10 ppm в любой момент времени во время теста. Как определения, так и диагностические пороги применялись в соответствии с руководящими принципами Североамериканского консенсуса. Участники были классифицированы как водородно-положительные, когда критерийH2 для SIBO был достигнут, а CH₄ оставался ниже 10 ppm во всех зафиксированных временных точках. Участники были классифицированы как положительные на метан, когда критерий IMO был выполнен, а критерий водорода для SIBO — нет. Участники классифицировались как смешанноположительные, когда были выполнены как критерийH2 , так и критерий CH₄. Участников классифицировали как отрицательные, если ни один из критериев не был выполнен. Эти пороги применялись равномерно по всей когорте без последующих изменений. Правила классификации, используемые в наборе данных, обобщены в таблице 114. Важно, что дыхательные тесты с лактулозой имеют признанные ограничения. Поскольку лактулоза может ускорять транзит ороцека и позволить более раннее брожение толстой кишки, у некоторых людей могут быть ложноположительные результаты дыхательных тестов; Поэтому положительные результаты дыхательных тестов следует интерпретировать как стандартизированную фенотипическую классификацию в контексте настоящего исследования, а не как окончательное микробиологическое подтверждение чрезмерного роста.
Валидность тестов, сбор данных и контроль качества
Дыхательный тест считался технически действительным только при выполнении всех следующих условий: наличие исходного образца, успешное проглотывание лактулозы, сбор всех запланированных образцов после лактулозы в течение 120 минут и отсутствие значительного отклонения в протоколе, исключающего интерпретацию. Тест исключался, если прием лактулозы был неполным, во время процедуры происходила рвота, участник отключился до 90-минутного сбора или сбой устройства мешал достоверному измерению. Значения сырого газа вводились непосредственно в базу данных исследований в виде записи, без интерполяции, сглаживания или ручной коррекции кривых. Каждый участник занимал одну строку в наборе данных анализа, и каждая точка времени выборки имела поля данныхH 2 и CH₄. Распределение групп было строго в соответствии с заранее определёнными критериями интерпретации и впоследствии проверено по профилю сырого газа. Проверки диапазона были заранее заданы для ключевых переменных до блокировки базы данных, и любое значение вне диапазона требовало проверки источника. Для поддержки воспроизводимости де-идентификационный набор данных исследований и словарь переменных доступны в репозиторииZenodo 15.
Клинические фенотипы и статистический анализ
Участников классифицировали на четыре фенотипические группы: отрицательные, водородно-положительные, метаноположительные и смешанно-положительные. Основным клиническим результатом была тяжесть вздутия, измеряемая с помощью числовой шкалы оценки 0–10 (NRS). Вторичные переменные включали интенсивность боли в животе, продолжительность симптомов, частоту стула, особенности, связанные с запорами, и подтип кишечной привычки. Признаки запора считались присутствующими, если при клинической оценке были задокументированы следующие симптомы: менее трёх спонтанных дефекаций в неделю, напряжение, твёрдый стул или ощущение неполного выхождения кишечника. Непрерывные переменные суммировались как среднее ± стандартное отклонение (SD) при приблизительном нормальном распределении и как медиана с межквартильным диапазоном (IQR) при ненормальном распределении. Категориальные переменные суммировались в виде подсчёта и пропорций.
Первичное сравнение сравнивало участников с положительными дыхающими тестами и тех, у кого был отрицательный дыхательный тест. Вторичные анализы сравнивали четыре фенотипические группы. Для сравнения между двумя группами непрерывные переменные анализировались с использованием t-теста независимых выборок или теста Mann–Whitney U, в зависимости от необходимости. Для сравнения четырёх фенотипических групп непрерывные переменные анализировались с помощью одностороннего анализа дисперсии (ANOVA) или теста Крускаля–Уоллиса, в зависимости от необходимости. Категориальные переменные анализировались с помощью теста хи-квадрата или точного теста Фишера. Нормальность непрерывных переменных оценивалась с помощью теста Шапиро–Уилка в сочетании с визуальным осмотром графиков Q–Q. Для сравнения между четырьмя группами фенотипов статистический вывод основывался преимущественно на комплексных ANOVA или тестах Крускаля–Уоллиса. Где это было уместно, рассматривалась корректировка Бонферрони для контроля множественных сравнений. Все статистические анализы проводились с использованием SPSS Statistics версии 27.0. Все статистические тесты были двусторонними, и P < 0,05 считался статистически значимым. Неинвазивный протокол двойного газа использовался на протяжении всего процесса, поскольку целью исследования было воспроизводимая амбулаторная фенотипическая характеристика в рамках стандартизированного клинического рабочего процесса, а не только подтверждение на основе инвазивных культур.