CC BY
130
REFERENCES
1. Graham R., Mancher M., Wolman D.M., Greenfield S., Steinberg E. Clinical Practice Guidelines We Can Trust. Washington (DC): National Academies Press; 2011. Available at: http://www.nap.edu/ openbook.php?record_id=13058
2. Boytsov S.A., Balanova Yu.A., Shal'nova S.A., Deev A.V., Artamon-ova G.V., Gatagonova T.M. et al. Arterial hypertension among individuals of 25—64 years old: prevalence, awareness, treatment and control. By the data from ECCD. Kardiovaskulyarnaya terapiy ipro-filaktika. 2014; 13(4): 4—14. (in Russian)
3. Boytsov S.A., Yakushin S.S., Martsevich S.Yu., Luk'yanov M.M., Nikulina N.N., Zagrebel'nyy A.V. et al. Outpatient register of cardiovascular disease in the Ryazan Region (RECVASA): principial tasks, experience of development and first results. Ratsional'naya farma-koterapiya v kardiologii. 2013; 9 (1): 4—14. (in Russian)
4. Chazova I.E., Ratova L.G., Boytsov S.A., Nebieridze D.V. Recommendations for the management of arterial hypertension Russian Medical Society of Arterial Hypertension and Society of Cardiology of the Russian Federation . Sistemnye gipertenzii. 2010; 3: 5—26. (in Russian)
5. Strazzullo P., D'Elia L., Cairella G., Garbagnati F., Cappuccio F. P. , Scalfiet L. Excess body weight and incidence of stroke: meta-anal-ysis of prospective studies with 2 million participants. Stroke. 2010; 41 (5): 418—26.
6. Yusuf S., Hawken S., Ounpuu S., Bautista L., Franzosi M.G., Com-merford P. et al . Obesity and the risk of myocardial infarction in 27000 participants from 52 countries: a case-control study. Lancet. 2005; 366 (9497): 1640—9. DOI: 10.1016/S0140-6736(05)67663-5
7. Chazova I.E., Zhernakova Yu.A., Oshchepkova E.V., Shalnova S.A., Yarovaya E.B., Konradi A.O. et al. Prevalence of cardiovascular risk factors in Russian population of patients with arterial hypertension . Kardiologiya. 2014; 10: 4—12. (in Russian)
8. Posnenkova O.M., Gridnev V.I., Kiselev A.R., Shvarts V.A. Clinical audit of medical care quality by computer informational analytical system in patients with hypertension followed in Saratov polyclinic. Saratovs-kiy nauchno-meditsinskiy zhurnal. 2009; 5 (4): 548—54. (in Russian)
9. Chesnokova I.V. The analysis of efficiency and rationality pharmacological therapy arterial hypertension in out-patient conditions . Vest-nik Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Khimiya. Biologiya. Farmatsiya. 2005; 2: 214—22. (in Russian)
10. Petrichko T.A. , Shapiro I.A., Ostrovskiy A.B., Ushakova O.V. Medical, diagnostic and preventive services to hypertensive patients in out-patients setting of Khabarovsk (data of regional AH register). Dal'nevostochnyy meditsinskiy zhurnal. 2009; 4: 22—5. (in Russian)
11. Shal'nova S.A., Deev A.D. Body mass in men and women (results of a survey of Russian, national, representative sample of the population). Kardiovaskuljarnaja terapija i profilaktika. 2008; 7 (6): 60—3. (in Russian)
12. Kuznetsova T.Yu., Gavrilov D.V., Tsymlyakova L.S., Kirillova A.V., Gusev A.V., Dudanov I.P. Evaluation of severity of vessels lesions in arterial hypertension . Regionarnoe krovoobrashchenie i mikrot-sirkultatsiya. 2006; 5 (4): 54—63. (in Russian)
13. Posnenkova O.M., Kiselev A.R., Gridnev V.I., Schvarts V.A., Dovga-levskiy P.Ya., Oshchepkova E.V. Blood pressure control in primary care patients with arterial hypertension: analysing the Hypertension Register data Kardiovaskulyarnaya terapiya i profilaktika. 2012; 11 (3): 4—11. (in Russian)
14. Podluzhnaya M.Ya., Shilova S.P., Araslanova L.D, Korshunova G.E. Basic requirements for the registration of outpatient medical records . Zamestitel' glavnogo vracha: lechebnaya rabota i meditsinskaya ekspertiza. 2008; 26 (7): 60—70. (in Russian)
15. Khursa R.V. The Content and Organization of Work of the Local Therapist: A Teaching Aid [Soderzhanie i organizatsiya raboty uchastkovogo terapevta: Uchebno-metodicheskoe posobie]. Minsk: BGMU; 2010. (in Russian)
16. Oshchepkova E.V., Evstigneeva S.E., Gridnev V.I., Dovgalevskiy P.Ya. The quality of examination and treatment of patients with arterial hypertension in primary health care facilities (the data from the Registry for Arterial Hypertension). Kardiologicheskiy vestnik. 2009; IV (XVI) (2): 54—8. (in Russian)
17. Boytsov S.A., Chuchalin A.G., eds. Dispensary Observation of Patients with Chronic Non-communicable Diseases and Patients with a High Risk of their Occurrence: Guidelines [Dispansernoe nably-udenie bol'nykh khronicheskimi neinfektsionnymi zabolevaniyami i patsientov s vysokim riskom ikh vozniknoveniya: Metodicheskie rekomendatsii]. Moscow: 2014. Available at:http://www.gnicpm. ru/UserFiles/диспансерное%20наблюдение%20больных%20 ХНИЗ%20СА%20чучалин^ (in Russian)
Поступила (received) 16.02.15
© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2015
УДК 616.33-002-022:579.735.12]-074:543.42.062
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ И ИНФРАКРАСНОЙ СПЕКТРОМЕТРИИ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ 13С-УРЕАЗНОГО ДЫХАТЕЛЬНОГО ТЕСТА НА HELICOBACTER PYLORI
Плавник Р.Г.1, Невмержицкий В.И.1, Буторова Л.И.2, Плавник Т.Э.3
ЗАО «Центр "Анализ веществ"» 107045, г. Москва; 2ГБОУ ВПО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» Минздрава России, 119991, г. Москва; 3ГБУЗ «Городская поликлиника № 195» Департамента здравоохранения Москвы, 121614, г. Москва
Для корреспонденции: Плавник Роман Генрихович — канд. мед. наук, зам. директора по науке; e-mail: [email protected]
В настоящее время наиболее точным и эффективным методом измерения изотопного отношения углерода при выполнении 13С-уреазного дыхательного теста (13С-УДТ) на Helicobacter pylori является масс-спектрометрия, широкое применение которой ограничено высокой ценой и сложностью в эксплуатации оборудования. В последние годы появились финансово менее затратные методы проведения изотопного анализа при выполнении 13С-УДТ, основным из которых считается инфракрасная спектрометрия (ИК-спектрометрия). С целью сравнительной оценки эффективности ИК-спектрометрии по отношению к масс-спектрометрии нами выполнен 13С-УДТу 20 добровольцев (6 мужчин и 14 женщин в возрасте от 18 до 60 лет) с параллельным применением масс-спектрометрии и ИК-спектрометрии. Установлено, что ИК-спектрометрия обладает высокой точностью (94—96%), чувствительностью (до 100%) и специфичностью (87,5%), что позволяет высоко оценить ее перспективы в качестве метода проведения 13С-УДТ, альтернативного масс-спектрометрии, особенно при массовых обследованиях в амбулаторных условиях.
Ключевые слова: 13C-уреазный дыхательный тест; 13С-мочевина; Helicobacter pylori; масс-спектрометрия; инфракрасная спектрометрия.
Для цитирования: Клин. мед. 2015; 93 (9): 42—45.
COMPARATIVE ASSESSMENT OF MASS-SPECTROMETRY AND INFRARED SPECRTROMETRY USED IN 13C-UREA BREATH TEST FOR HELICOBACTER PYLORI
PlavnikR.G.1, Nevmerzhitsky V.I.1, Butorova L.I.2, Plavnik T.E.3
1«Analiz Veshchestv Centre» closed joint stock company, Moscow; 2I.M. Sechenov Firt Moscow State Medical University, Moscow; 3City Polyclinic No 195, Moscow Health Department Correspondence to: Roman G. Plavnik - MD, PhD; e-mail: [email protected]
At present, mass-spectrometry is the most accurate and efficient method for measuring carbon isotope ratio in 13C-urea breath test for H. pylori infection but its wide application is restricted by the high cost of equipment and operational complexity. IR spectrometry is one of the less expensive techniques recently proposedfor the purpose. To compare the effectiveness of the two methods, we undertook a study including 20 volunteers (6 men and 14 women) aged 18—60 years with parallel measurements by IR and mass-spectrometry. IR spectrometry was shown to be highly accurate (94—96%), sensitive (up to 100%), and specific (87.5%) which makes it a promising alternative to mass-spectrometry to be used in urea breath test for mass examination especially in outpatient facilities.
Key words: 13C-urea breath test; 13C-urea; Helicobacter pylori; mas-spectrometry; IR spectrometry.
Citation: Klin. med. 2015; 93 (9): 42—45. (in Russian)
13С-уреазный дыхательный тест (13С-УДТ), впервые выполненный D. Graham в Великобритании в 1987 г. [1], с 2000 г. является золотым стандартом в диагностике обсемененности желудка Helicobacter pylori [2]. Ведущим аппаратным способом выполнения 13С-УДТ в мире является масс-спектрометрия, которая характеризуется высокой точностью и чувствительностью [3]. Точность измерений на масс-спектрометрах может составлять до 0,01%о, что позволяет определять очень малые значения изотопного обогащения. При этом отсутствует необходимость отбора больших объемов проб для исследования — достаточно 10 мл выдыхаемого воздуха. На масс-спектрометрах в автоматическом режиме можно исследовать до 220 образцов. Вместе с тем масс-спектрометры не лишены недостатков, основным из которых является необходимость отделения исследуемого газа от других компонентов выдыхаемого воздуха с помощью газового хроматографа. Кроме того, применение масс-спектрометров в практической медицине ограничивают их высокая цена, частое техническое обслуживание и высокие требования к квалификации персонала, работающего с прибором [4]. Для устранения этих недостатков в конце ХХ — начале XXI века в мире были разработаны и внедрены в клиническую практику анализаторы изотопного состава на основе инфракрасной спектрометрии (ИК-спектрометрии) [5]. Они не требуют применения хроматографического разделения веществ в выдыхаемом воздухе и являются гораздо менее затратными с финансовой точки зрения как на этапе приобретения, так и в процессе эксплуатации. Вместе с тем до сих пор нет единого представления о диагностической точности ИК-спектрометров при проведении 13С-УДТ. Принято считать [6], что по метрологическим показателям ИК-спектрометры уступают в точности масс-спектрометрам. Наряду с этим приводятся данные о высокой чувствительности и специфичности 13С-УДТ с использованием ИК-спектрометрии, достигающей соответственно 97 и 100% [7].
Целью настоящего исследования явились сравнение результатов ИК-спектрометрии и масс-спектрометрии при проведении 13С-УДТ для диагностики обсемененности желудка Н. pylori, определение чувствительно-
сти, специфичности и точности ИК-спектрометрии по отношению к масс-спектрометрии и оценка возможностей внедрения ИК-спектрометрии для выполнения 13С-УДТ в диагностике хеликобактериоза.
Материал и методы
Группу исследования составили 20 добровольцев (6 мужчин и 14 женщин) в возрасте от 18 до 60 лет. Отбор добровольцев осуществлялся по следующим критериям: все они ранее не лечились от хеликобактериоза (первично обследуемые), в течение месяца до исследования не принимали антибиотики, ингибиторы протонной помпы и не проходили гастроскопическое исследование. Все испытуемые подписали информированное добровольное согласие на исследование, во время которого не меняли образ жизни и структуру питания, а также не подвергали себя большим физическим нагрузкам. У испытуемых отмечались «желудочные» симптомы в анамнезе (боль, тяжесть в желудке, изжога), которые оказались полностью или частично положительными у 7 (35%) испытуемых.
Испытуемые в течение 5 дней подряд выполняли 13С-УДТ по следующей методике. Утром натощак они выпивали 200 мл апельсинового сока (одного и того же для всех пациентов во все дни эксперимента). Через 3 мин. после принятия сока они осуществляли выдох «базовых» проб воздуха в две емкости — с помощью трубочки в пробирку-вакутейнер (для масс-спектрометрии) и в одноразовый герметичный пакет емкостью 150—170 мл (для ИК-спектрометрии). После этого выпивали 75 мг (1—3-й дни), 50 мг (4-й день) и 25 мг (5-й день) 13С-мочевины 99% обогащения производства компании CIL (США), растворенной непосредственно перед применением в 50 мл дистиллированной воды. После приема 13С-мочевины испытуемые 30 мин находились в статичном спокойном состоянии, а затем осуществляли выдох «опытных» проб воздуха в две емкости — с помощью трубочки в пробирку-вакутей-нер (для масс-спектрометрии) и в одноразовый пакет (для ИК-спектрометрии). Все пробы выдыхаемого воздуха попарно исследовались на изотопное соотношение 13С/12С (5) слепым методом в двух разных лабора-
ториях соответственно на масс-спектрометре HeliView (MediChem.Ltd., Южная Корея) и ИК-спектрометре HCBT-01 (Headway, Китай). Значение 5 определялось в «опытной» пробе к «базовой» и выражалось в промилле. Для проведения тестов со 2-го по 5-й день исследования были отобраны только пациенты со значимыми (более 1%о) показателями 5.
Результаты 13С-УДТ, полученные с помощью масс-спектрометрии и ИК-спектрометрии, сопоставлялись по двум характеристикам — качественной и количественной. Критерием качественной характеристики служил отрицательный (5 менее 4%) или положительный (5 более 4%) результат теста. Количественная характеристика определялась по следующей шкале:
1) значения 5 от -4 до + 1% соответствуют отсутствию уреазной активности и, следовательно, отсутствию Н. pylori в желудке (отрицательная уреазная активность); в оценке результатов они отдельно не учитывались, а были объединены со 2-й группой;
2) значения 5 от 1 до 4% указывают на слабовы-раженную (низкую) положительную уреазную активность, соответствующую степени обсеменения I (5—15 микробных тел в поле зрения), характерной для бессимптомного (скрытого) бактерионосительства Н. pylori (часто наблюдается после неэффективной эрадикации);
3) значения 5 от 4 до 8% отмечаются при положительной уреазной активности со средней степенью выраженности, соответствующей степени обсеменения II (15—50 микробных тел в поле зрения), характерной для обострения хеликобактериоза, сопровождающегося невыраженными клиническими проявлениями гастрита, дуоденита, эзофагита;
4) значения 5 более 8% отмечаются при положительной уреазной активности с высокой степенью выраженности, соответствующей степени обсеменения III (более 50 микробных тел в поле зрения), с возможным наличием деструктивной патологии пищевода, желудка и двенадцатиперстной кишки или состоянием пониженного иммунитета.
Сравнение абсолютных величин результатов теста, полученных при обоих методах исследования, осуществляли с помощью графического построения, на котором по оси абсцисс отмечали каждое значение ИК-спектрометрии, а по оси ординат — соответствующее ему значение масс-спектрометрии.
Чувствительность, специфичность и точность ИК-спектрометрии рассчитывали по отношению к масс-спектрометрическому методу исследования, которое является общепринятым эталоном (золотым стандартом) при проведении 13С-УДТ на обсеменен-ность желудка Н. pylori. Чувствительность определяли как долю истинно положительных результатов ИК-спектрометрии среди всех положительных результатов масс-спектрометрии и выражали в процентах. Специфичность определяли как долю истинно отрицательных результатов ИК-спектрометрии среди всех отрицательных результатов масс-спектрометрии и выражали в процентах. Точность определяли как долю правиль-
ных результатов теста (т. е. суммы истинно положительных и истинно отрицательных результатов) ИК-спектрометрии по отношению к масс-спектрометрии у всех обследованных, которым удалось выполнить оба исследования, и выражали в процентах.
Результаты и обсуждение
Различные клинические симптомы ассоциированных с Н. pylori заболеваний были констатированы у 7 (35%) пациентов из 20, но их анализ и обсуждение не входят в цели и задачи настоящего исследования. В про -цессе исследования было получено по 56 парных («базовых» и «опытных») проб выдыхаемого воздуха, как в пробирках-вакутейнерах для масс-спектрометрии, так и в герметичных мешках для ИК-спектрометрии. Пробы в вакутейнерах в 2 (4,59%) случаях оказались «пустыми», непригодными для выполнения теста. Причиной этого, вероятнее всего, послужило неточное выполнение пациентами инструкции по взятию проб в пробирки-вакутейнеры. Таким образом, масс-спектрометрию удалось выполнить только в 95,41% случаев по причине неэффективного забора проб в вакутейнеры. В мешках все 56 проб были заполнены воздухом, и как следствие ИК-спектрометрия была выполнена в 100% случаев, что свидетельствует о высокой надежности взятия проб в герметичные мешки и их преимуществе перед пробирками.
Диапазон значений 5 в исследуемых образцах составил от -0,4 до +44,2%о. Сравнительной оценке подверглись 54 показателя теста, которые удалось получить с помощью обоих методов спектрометрии. Результаты
Таблица 1. Совпадения качественных характеристик 13С-УДТ при масс-спектрометрии и ИК-спектро-метрии
Метод исследования
Качественный результат 13С-УДТ (число случаев)
положительный
отрицательный
Всего
Масс-спектрометрия 38 16 54
ИК-спектрометрия 40 14 54
Совпадение результатов 38 14 52
Чувствительность, % 100
Специфичность, % 87,5
Точность, % 96,3
Таблица 2. Совпадения количественных характеристик 13С-УДТ при масс-спектрометрии и ИК-спектрометрии
Метод исследования Количественный результат 13С-УДТ (число случаев) Всего
5 менее 4%% 5 от 4 до 8 % 5 более 8 %
Масс-спектрометрия 16 11 27 54
ИК-спектрометрия 14 10 30 54
Совпадение результатов 14 10 27 51
Точность, % 94,4
Сравнение абсолютных результатов масс-спектрометрии и ИК-спектрометрии при проведении 13С-УДТ.
сравнения количества совпадений качественных характеристик 13С-УДТ («положительный»/«отрицатель-ный») приведены в табл. 1.
Результаты сравнения по количественным параметрам приведены в табл. 2.
Сравнение абсолютных значений обоих методов исследования с точностью до десятых долей промилле (см. рисунок) показало высокую степень идентичности результатов во всех группах исследуемых, как с отрицательными, так и с положительными результатами теста. Усредненное по всему массиву данных отклонение результатов измерений изотопного отношения, выполненных на ИК-спектрометре, от результатов, полученных на масс-спектрометре, составляет 2%о, что не препятствует получению точных качественных результатов дыхательного теста.
Таким образом, результаты, полученные при проведении настоящего исследования, достаточно убедительно свидетельствуют о высокой точности ИК-спектрометрии при выполнении 13С-УДТ с целью выявления обсемененности желудка H. pylori, которая как при качественном (96,3%), так и при количественном (94,4%) контроле приближается к точности масс-спектрометрии.
Оценка результатов применения разных доз 13С-мочевины при выполнении 13С-УДТ не входила в цели и задачи настоящего исследования и будет осуществлена в следующих публикациях.
Выводы
1. Инфракрасная спектрометрия, выполняемая с применением инфракрасного анализатора НСВТ-01 (Headway, КНР), является высокоточным (94—96%), высокочувствительным (до 100%) и высокоспецифичным (87,5%) по отношению к масс-спектрометрии методом определения изотопного отношения 13С/12С при выполнении 13С-уреазного дыхательного на обсеменен-ность желудка Helicobacter pylori .
2. Обладая одновременно высокой эффективностью, низкими финансовыми затратами, невысокими требованиями к квалификации персонала и отсутствием необходимости хроматографического разделения веществ для исследования, инфракрасная спектрометрия может и должна стать разумной альтернативой масс-спектрометрии при проведении 13С-уреазного дыхательного теста, особенно при массовых обследованиях в амбулаторных условиях.
3. Взятие проб выдыхаемого воздуха при выполнении 13С-уреазного дыхательного теста в одноразовые герметичные мешки имеет преимущество перед про-бирками-вакутейнерами с точки зрения надежности получения материала для исследования.
ЛИТЕРАТУРА
1. Graham D.Y., Klein P.D., Evans D.J. Jr. et al. Campylobacter pylori detected non-invasively by the 13C-urea breath test . Lancet 1987; 1: 1174—7.
2. Malfertheiner P., Megraud F., O'Morain C. et al. The European Helicobacter pylori Study Group (EHPSG). Current concepts in the management of Helicobacter pylori infection — The Maastricht 2—2000 Consensus Report. Aliment. Pharmacol. Ther. 2002; 16: 167—80.
3. Guilluy R., Billion-Rey F., Pachiaudi C. et al. On-line purification and carbon-13 isotopic analysis of carbon dioxide in breath: evaluation of on-line gas chromatography-isotope ratio mass spectrometry. Analyt. Chim. Acta. 1992; 259: 193—202.
4. Рапопорт С.И., Шубина Н.А. 13С-дыхательный тест — возможности и ограничения в диагностике заболеваний органов пищеварения. М.: Медицинское информационное агентство; 2014.
5. Braden B., Schafer F., Caspary W.F., Lembcke B. Nondispersive isotope-selective infrared spectroscopy: a new analytical method for 13C-urea breath tests . Scand. J. Gastroenterol. 1996; 31: 442—5.
6. Гришина В.Г., Невмержицкий В.И., Свирщевский Е.Б. Изотопный тест дыхания. В кн. : Изотопы. Свойства. Получение. Применение / Под ред. В.Ю. Баранова. М.: Физматлит; 2005; т. 2: 465—83.
7. Успенский Ю.П., Барышникова Н.В. Helicobacter pylori-ассоции-рованные заболевания: патогенез, особенности диагностики и дифференцированное лечение: Учебно-методическое пособие. СПб.; 2010.
REFERENCES
1. Graham D.Y., Klein P.D., Evans D.J. Jr. et al. Campylobacter pylori detected non-invasively by the 13C-urea breath test . Lancet 1987; 1: 1174—7.
2. Malfertheiner P., Megraud F., O'Morain C. et al. The European Helicobacter pylori Study Group (EHPSG). Current concepts in the management of Helicobacter pylori infection — The Maastricht 2—2000 Consensus Report . Aliment. Pharmacol. Ther. 2002; 16: 167—80.
3. Guilluy R., Billion-Rey F., Pachiaudi C. et al. On-line purification and carbon-13 isotopic analysis of carbon dioxide in breath: evaluation of on-line gas chromatography-isotope ratio mass spectrometry. Analyt. Chim. Acta. 1992; 259: 193—202.
4. RapoportS.I., ShubinaN.A. 13C Breath Test — the Possibilities and Limitations in the Diagnosis of the Digestive System Diseases. Moscow: Meditsinskoe informatsionnoe agentstvo; 2014. (in Russian)
5. Braden B., Schafer F., Caspary W.F., Lembcke B. Nondispersive isotope-selective infrared spectroscopy: a new analytical method for 13C-urea breath tests . Scand. J. Gastroenterol. 1996; 31: 442—5.
6. Grishina V.G., Nevmerzhitskiy V.I., Svirshchevskiy E.B. Isotope breath test. In: Isotopes. Properties. Producing. Application / Ed. V.Yu. Baranov. Moscow: PhysMathLit; 2005; vol. 2: 465—83. (in Russian)
7. Uspenskiy Yu.P., Baryshnikova N.V. Helicobacter Pylori-associated Diseases: Pathogenesis, Diagnostic Features and Differential Treatment: A Study Guide. Sankt-Peterburg; 2010. (in Russian)
Поступила (received) 21.04.15
