13C-呼气试验的原理

作者： Vivian 发布日期：2010.05.31 碳13呼气试验的原理是通过将稳定性核素标记的底物引入机体内，并检测单向分解为核素标记的CO2，从而测定底

13物的转化情况。即给受测者口服C标记

的各种底物后，检测经过机体一段时间代谢后进入血循环并通过肺泡由受检者口中呼出的CO2。此气体样本可经由适当处理并用红外线谱仪等多种仪器进行

13探测。由于呼气中C丰度变化较小，常

13采用CO2超量“δ”表示，其计算公式

13121312为δ＝【（CO2/CO2）样品/（CO2/CO2）标准品-1】×1000‰；△δ＝δ-δ本底；△δ即为通常所说的高于本底的δ值DOB（delta over baseline），再根据单位

13时间的CO2产量得到单位时间C剂量回

收率PDR（percentage dose re-covered）和累计PDR，单位间PDR和累计PDR

13通常被用于反应代谢的基本情况。C-

13呼气试验的影响因素包括C本底，试验

餐的选择、C标记底物及标记位置的选择、气体采集的标准化和一致化、胃肠道情况、标记底物及其化谢中间产物的储存和转化、代谢水平、底物代谢涉及的不同器官和组织等。 13

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¹³C呼气试验在临床的定位

1、呼气试验的定义：

二氧化碳（carbon dioxide,CO₂）是呼气中的主要成分之一，来源于机体含碳化合物的代谢过程。因此，摄入¹³C或¹⁴C标记化合物，通过质谱仪或红外光谱仪测定呼气^13/14CO₂ 排出率可以反映相应碳化合物在体内的代谢状况，此即所谓的碳同位素标记化合物呼气试验,习称碳标记二氧化碳呼气试验（^13/14CO₂ 呼气试验）。

2、¹³C呼气试验的主要临床用途：

¹³C呼气试验因其无创、无放射、简便、和精确等特点，是目前消化专业热门科研项目。其中¹³C-尿素检测幽门螺杆菌感染已获得国际公认为“金标准”，但其它检测尚处临床试验阶段。下图为其主要临床用途，具体评价可参阅《¹³C呼气试验在临床中的应用价值》和《¹³C呼气试验的方法学及其在胃肠病临床的应用》等文献（附件一）。

3、^13/14C-尿素呼气试验的管理：

众所周知，卫生部和国家药监局对有放射性的¹⁴C-尿素呼气试验的管理办法（请参阅附件二：《关于开展对生产、使用¹⁴C-尿素呼气试验药盒情况检查的紧急通知》和《关于加强碳［14C］-尿素呼气试验药盒管理的通知》）在1998、1999年分别出台，严格规定其只能在核医学科或同位素室等有处理放射物质的科室使用，孕妇和儿童禁用。这和欧美发达国家的规定类似。虽然生产厂家随后努力宣传其通过国家环保局赦免，但10余年来许多专家对其放射性的危害存有争议，故卫生主管部门并未改变对其管理办法。

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C13呼气试验，是目前常用的幽门螺杆菌检测方法之一。因在检测时，给大家吞下一颗预先用稳的同位素13C来标记尿素的药丸，所以称它为13碳-尿素呼气试验。

C13呼气试验原理介绍：

因为HP细菌内有尿素酶，当它在胃内遇到吞下的13C-尿素，就会把它分解成13CO2，13CO2经胃肠道吸收经血液循环到达肺后随呼气排出。我们只要收集呼出的气体，测定其中的13C标记的13CO2，就可准确地证明有没有HP感染。

正常人没有HP，13C-尿素不分解， 13C-尿素经泌尿系统排出，呼出的气体中就没有13CO2。

而幽门螺杆菌感染者，体内有幽门螺杆菌，能够将13C-尿素分解，所以呼出的气体中就有13CO2。

C13呼气试验检查流程：

1.等级姓名，性别，编号，条码号和日期等，并在两个试管上分别等级姓名和编号。

2.第一次呼气试验为空白试验，即空腹情况下呼出的气体，也成为零时呼气，他不受时间的限制。

3.口服一粒13C尿素胶囊及一杯约250ml的水后立即计时。

4.第2次呼气：是20分钟后呼气至第2支试管内，称为20分钟标本。

5.第3次呼气：是30分钟后呼气至第3至试管内，称为30分钟标本。

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碳13呼气试验简介

幽门螺杆菌

尿素[14C]呼气检测是目前检查幽门螺旋杆菌（简称Hp）的方法。对幽门螺旋杆菌的准确检测能有效地预防胃溃疡、慢性胃炎、胃癌的发生。由于不需要取得胃内的活检组织，也不用抽血，病人只需轻轻吹口气，通过化学试剂的变化，即可在30分钟内准确诊断是否有幽门螺旋杆菌感染。呼气试验全过程需时约30分钟。简单说来，患者在清晨空腹或食两小时后，用约20ml凉开水口服一粒尿素[13C]胶囊，静坐25分钟后，用一次性吹气管向二氧化碳吸收剂中吹气，再将吹完气的样品交给医生做检测，检测就完成了。（吹气时间约需1～3分钟，若超过5分钟褪色不全，亦停止吹气，此时CO2吸收已饱和，但因唾液等进入干扰了非水滴定系统而影响变色，并不影响测试。

素[13C]呼气试验检查的适应症

普通人群的Hp感染率十分高，尤其在发展中国家，感染率可高达40～60%，感染了Hp是否会发病，导致何种疾病则由Hp的基因特征、宿主基因特征和环境影响三方面共同作用决定。目前临床上可列为常规检查的情形是消化不良、消化性溃疡、慢性胃炎、胃癌及胃癌家族史阳性成员、长期使用NSAID类药物的病人。

（一）消化不良初诊者：

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诊断幽门螺杆菌的“金标准”13C-尿素呼气试验

一、碳同位素

碳（carbon,C）是第6号化学元素，主要有4种同位素（表1-1），天然丰度以12C最 高。进行含碳化合物示踪研究时，如CO2 呼气试验，只能使用C或C标记化合物。C属于稳定核素，无放射性；14C则属于半衰期很长的放射性核素，其β射线对生物体有电离作用。在

核素

11121314

131413

13

C C C C

C标记化合物技术成熟后，原用于人体研究C标记化合物多数被C标记取代。

表1-1 碳元素的主要同位素

14

13

质子数 6 6 6 6

中子数 5 6 7 8

半衰期 20.38mm 稳定 稳定 5730年

衰变方式

β+ - - β-

射线能量（MeV）

0.9608 - - 0.155

天然丰度

- 98.89% 1.11% -

生产核反应

11

B(p,n)11C - -

14

N(n,p)14C

注：稳定核素：核素分为稳定核素（stable isotope）和放射性核素（radioactive isotope）两大类。“稳定”一词是相对的，一般指核素寿命极长的核素，通常以半衰期109年为界限，半衰期大于此数值的核素，均认为是稳定核素。半衰期：放射性核素的原子核数目减少一半所需的时间即为该核素的半衰期（half time）。丰度：在一种元素中，某种特定的核素在该种元素的百分比，又称为原子丰度（atomic abundance）；对于标记分子而言，则是指每100个分子中特定位置带标记核素的分子数，也即分子丰度。14N(n,p)14C:14N原子核在高空射线打击下，一个质子失去正电子变成中子而生成14C；14C原子核自发衰变，一个中质释放负电子生成质子而恢复回14N。

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尿素[13C]胶囊呼气试验药盒说明书

【药品名称】

通用名：尿素[13C]胶囊呼气试验药盒

英文名：Urea[C] Capsule Breath Test Kit

汉语拼音：Niaosu[13C] jiaonanghuqishiyan Yaohe

【成份】

本品主要成份及其化学名称为：尿素[13C]

其结构式为：

13

13 C

2 H2

分子式：(NH2)2 13CO

分子量：61.06-61.36

【性状】

药盒中尿素[13C]胶囊内壁有一层白色结晶粉末。

【适应症】

诊断胃幽门螺杆菌感染。

【用法用量】

1．受试者应在早上空腹时或禁食两小时以上受试。

2．在贴有标签纸的3个样品管上，受试者填好所需资料。

3．受试者维持正常呼气，将吸管插入1个样品管底部，用吸管将气徐徐呼入样品管维持4~5秒钟，拔出吸管，立刻扭紧试管盖。此收集的为0分钟呼气。

4．受试者用80~100ml凉饮用水送服一粒尿素[13C]胶囊后，静坐。

5．受试者按上述收集呼气方法，分别收集服用尿素[13C]后20分钟及30分钟的呼气，扭紧试管盖。

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c13呼气实验和c14呼气实验（炳程采用C13） 相同点：都是目前检查幽门螺旋杆菌（简称Hp）的方法。 对幽门螺旋杆菌的准确检测能有效地预防胃溃疡、慢性胃炎、胃癌的发生。由于不需要取得胃内的活检组织，也不用抽血，病人只需轻轻吹口气，通过化学试剂的变化，即可在30分钟内准确诊断是否有幽门螺旋杆菌感染。

简便、快速、准确、无痛苦、无创伤、无交叉感染的风险，是尿素呼气试验法诊断的最大优点。大多数地区均已入地方医保，价格比胃镜便宜很多，一般医院90-120元/次不等。适用于临床、体检。

呼气试验全过程需时约30分钟。简单说来，患者在清晨空腹或进食两小时后，用约20ml凉开水口服一粒尿素[14C或13C]胶囊，静坐25分钟后，用一次性吹气管向二氧化碳吸收剂中吹气，再将吹完气的样品交给医生做检测，检测就完成了。（吹气时间约需1～3分钟，若超过5分钟褪色不全，亦停止吹气，此时CO2吸收已饱和，但因唾液等进入干扰了非水滴定系统而影响变色，并不影响测试结果。）

区别：碳-14呼气试验中C14无C13稳定，有少量放射性，虽然半衰期为5730年，但辐射距离仅22cm，辐射的是β射线，平均辐射能量仅50keV，峰值80keV。对人体的损害没有明确报道。辐射剂量不大，但14C原子摄入人体后可能与12C原子一样参与人体细胞内碱基

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碳13尿素呼气诊断设备报告分析

一、碳13尿素呼气诊断设备概述

碳-13是当今代表临床诊断技术发展方向的“碳-13呼气诊断法”的诊断试剂。碳-13（carbon-13, 13C）之原子核含有6個质子及7個中子，是一种在19xx年发现的天然而稳定核种，也就是说在无外力激发下，不会自行蜕变而放出任何辐射线（如x-ray，r-ray，b-ray等）或粒子（如中子，α-粒子等），因此它在人体中，完全不会产生任何辐射线伤害。 碳-13之计量与测定

碳-13由于不具放射性，故在测定時必須使用质谱仪。虽然在19xx年已被使用在医学研究，但由于当时质谱仪非常难以操作而且价格太过昂貴，因此不久即被较容易計測的碳-14所取代，19xx年起专门为临床应用設計的新质谱仪纷纷上市之后，情況因而逆转，目前測定一个人体呼气样品只需两分钟，且操作难度亦大幅降低，19xx年后，经改良用紅外线光谱仪，红外光谱仪稳定性好，且操作方便，维修成本底。但在19xx年，发现碳-14具有放射性，国药管安［1999］219号《关于加强碳［14C］-尿素呼气试验药盒管理的通知》，通知中强调因碳［14C］是长半衰期（T1／2=5730年）放射性核素，其检测方法仅限于医疗机构对胃幽门螺杆菌感染的诊断，不宜作为大范围的胃病普查，也不利于患者治疗效果的追踪观察。 碳-13之临床应用原理与特性

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