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一、定義與核心原理
１３Ｃ呼氣分析儀是一種利用穩定同位素碳－１３（13Ｃ） 標記化合物進行無創生物代謝檢測的醫療設備。通過分析受試者呼氣樣本中13ＣＯ?／12ＣＯ?同位素比值變化，間接量化特定生理功能或疾病狀態。
工作原理
標記底物攝入：
受試者口服含13Ｃ標記的化合物（如13Ｃ－尿素、13Ｃ－辛酸等）。
代謝產氣：
標記物在體內經特定酶（如胃幽門螺桿菌的尿素酶）代謝，產生13ＣＯ?。
呼氣采樣：
代謝生成的13ＣＯ?進入血液循環，經肺部呼出。
同位素比值檢測：
儀器通過質譜儀（ＩＲＭＳ／ＱＭＳ） 或紅外光譜儀（ＮＤＩＲ） 精確測定呼氣樣本中13ＣＯ?／12ＣＯ?的豐度比。
二、核心檢測項目與臨床應用
１． 幽門螺桿菌（Ｈｐ）感染檢測
標記物：13Ｃ－尿素
原理：Ｈｐ分泌尿素酶分解尿素 → 產生13ＣＯ? → 比值升高提示感染。
優勢：無創、準確率＞９５％，替代胃鏡活檢，適用于兒童及孕婦。
２． 肝臟功能評估
標記物：13Ｃ－美沙西汀、13Ｃ－咖啡因
原理：肝細胞色素Ｐ４５０酶代謝標記物 → 13ＣＯ?生成速率反映肝細胞儲備功能。
應用：肝硬化分級、藥物性肝損傷監測。
３． 胰腺外分泌功能
標記物：13Ｃ－混合甘油三酯
原理：胰脂酶分解脂肪 → 13ＣＯ?釋放量反映胰酶活性。
用途：慢性胰腺炎、囊性纖維化診斷。
４． 胃排空功能
標記物：13Ｃ－辛酸／13Ｃ－醋酸
原理：標記物在腸道吸收代謝 → 13ＣＯ?出現時間曲線反映胃排空速率。
適應癥：糖尿病胃輕癱、功能性消化不良。
三、設備核心組件
| 模塊 | 功能 |
|---|---|
| １． 呼氣樣本采集系統 | 專用集氣袋／試管，確保氣體無泄漏、無污染。 |
| ２． 氣體預處理單元 | 去除水蒸氣、雜質，濃縮ＣＯ?（部分設備需液氮冷阱）。 |
| ３． 同位素分析器 | － 高精度質譜儀（ＩＲＭＳ）：黃金標準，精度達０．０００１‰ － 紅外光譜儀（ＮＤＩＲ）：成本低，便攜，適合基層。 |
| ４． 數據處理系統 | 計算δ值（‰） ＝ ［（13Ｃ／12Ｃ＜ｓｕｂ＞樣本＜／ｓｕｂ＞ ／ 13Ｃ／12Ｃ＜ｓｕｂ＞標準＜／ｓｕｂ＞） －１］ ×１０００，并生成代謝動力學曲線。 |
四、技術優勢與局限
優勢
無創安全：無輻射（13Ｃ為穩定同位素），可重復使用。
高特異性：靶向標記特定代謝通路。
動態監測：可實時跟蹤代謝變化（如胃排空３０－２４０分鐘曲線）。
局限
成本較高：13Ｃ標記試劑價格昂貴（檢測費約３００－８００元／次）。
干擾因素：
近期抗生素／ＰＰＩ藥物影響Ｈｐ檢測結果。
肺功能異常者ＣＯ?排出延遲。
五、設備分類與發展趨勢
| 類型 | 代表技術 | 特點 |
|---|---|---|
| 臺式高端儀 | 同位素比值質譜儀 | 精度極高（±０．３‰），用于科研與三甲醫院 |
| 便攜式設備 | 激光紅外光譜（ＮＤＩＲ） | 床旁快速檢測（５－１０分鐘出結果） |
| 微流控芯片 | 集成化傳感器 | 未來方向：低成本、一次性使用 |
六、臨床意義與社會價值
早癌篩查：Ｈｐ是胃癌Ⅰ類致癌原，13Ｃ呼氣試驗助力大規模篩查。
器官功能量化：替代創傷性檢查（如肝穿刺、十二指腸插管）。
個性化用藥：監測肝酶活性指導藥物劑量調整（如他克莫司）。
七、標準化操作流程
空腹準備：禁食６小時以上。
基線采樣：服藥前采集本底呼氣。
服藥后采樣：按預設時間點（如Ｈｐ檢測：服藥后３０分鐘）收集呼氣樣本。
結果判讀：
ＤＯＢ值（Ｄｅｌｔａ Ｏｖｅｒ Ｂａｓｅｌｉｎｅ） ＝ 服藥后δ值 － 基線δ值
Ｈｐ陽性閾值：ＤＯＢ ≥ ４‰（中國標準）
附：全球主要制造商
西門子（Ｓｉｅｍｅｎｓ）：ＨＥＬＩＫＥ? 13Ｃ紅外光譜儀
費雪派克（Ｆｉｓｈｅｒ ＆ Ｐａｙｋｅｌ）：ＩＲＩＳ? 質譜系統
國產領先：中核海得威（ＨＵＢＴ）系列
總結：１３Ｃ呼氣分析儀通過穩定同位素示蹤技術，實現了從“有創”到“無創”的診斷變革，在消化系統疾病、代謝功能評估領域具有不可替代的價值。隨著傳感器技術進步，未來將向微型化、智能化、居家化方向發展。
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