Einfluss der Bikarbonatdynamik und der Lungenfunktion auf die Testergebnisse von 13C-Atemtests

Abstract

Hintergrund: Erkrankungen der Leber spielen in unserer Gesellschaft eine bedeutende Rolle. 13C-Atemtests, wie der in dieser Studie untersuchte LiMAx-Test, haben dabei ein großes klinisches Potential zur nicht-invasiven Leberfunktionsmessung. Diese Studie hat das Ziel, die Abatmungskinetik sowie die Reproduzierbarkeit des Atemtestes besser zur charakterisieren. Methoden: In die prospektive Studie wurden 21 gesunde Probanden und 26 lebererkrankte Patienten eingeschlossen. Es wurden ein Standard LiMAx-Test, Laboruntersuchungen sowie eine an die Studienfragen adaptierte Testversion des LiMAx-Tests mit vorheriger Applikation von 13C-Bikarbonat durchgeführt und die Messdaten im Anschluss analysiert. Zusätzlich erhielten 19 Probanden und 18 Patienten eine Lungenfunktionsuntersuchung mittels Bodyplethysmographie. Fragestellung dieser Untersuchung war es, ob die Abatmung von 13C-Kohlenstoffdioxid durch Bikarbonatapplikation sowie von der Lungenfunktion der Testperson beeinflusst wird und ob interindividuelle Unterschiede hinsichtlich der 13CO2-Abatmung nach 13C-Bikarbonat- Applikation detektiert werden können. Zur Charakterisierung der Bikarbonatkinetik wurden die Flächen unter der Bikarbonatkurve (AUC) für verschiedene Kurvenabschnitte sowie Parameter für den Kurvenabfall bestimmt. Ergebnisse: In unserer Studie zeigte sich im Median ein LiMAx-Wert von 395,00 μg/kg/h (302- 476 μg/kg/h). Für die Probanden lag der Wert bei 424 μg/kg/h (381-510 μg/kg/h), für die Patienten bei 364,5 μg/kg/h (164,3-472,3 μg/kg/h, p = 0,069). Bei der durchschnittlichen absoluten Differenz zwischen den Werten vom LiMAx und dem Bikarbonat-LiMAx zeigte sich kein signifikanter Unterschied (Probanden: 42,81 μg/kg/h (15,92-106,35 μg/kg/h (p =0,305)); Patienten: 72,86 μg/kg/h (14,44-99,14 μg/kg/h, (p = 0,424), Probanden vs. Patienten p = 0,649). Die mittlere Differenz zwischen dem LiMAx und dem Bikarbonat-LiMAx in Prozent lag bei den Probanden bei 3,29% (-4,35-18,87%), bei den Patienten bei 0,71% (-16,92-17,20%). Für unsere Studienpopulation zeigte sich die Wiederholungsgenauigkeit mit einem ICC von 0,931 (KI 0,876-0,961) durch die vorherige Bikarbonat-Gabe unverändert im Vergleich zu Voruntersuchungen. Hinsichtlich der Bikarbonatkinetik zeigte sich kein signifikanter Unterschied zwischen Probanden und Patienten. Für die Fläche unter dem Bikarbonat-Peak konnte eine schwache Korrelation zum LiMAx-Test gezeigt werden (Korrelationskoeffizient ,339, p = 0,02). Hinsichtlich der Lungenfunktion zeigten lediglich 3 Studienteilnehmer einen auffälligen Befund. Ein signifikanter Effekt auf die LiMAx-Werte konnte nicht gezeigt werden. Schlussfolgerung: Es konnte in dieser heterogenen Studienpopulation kein signifikanter Einfluss der Applikation von Bikarbonat auf den folgenden LiMAx-Test festgestellt werden. Es zeigten sich keine signifikanten Unterschiede bei den erhobenen Parametern der Bikarbonatkinetik zwischen gesunden Probanden und lebererkrankten Patienten. In dieser Studienpopulation fanden sich keine Hinweise dafür, dass Lebererkrankungen Auswirkungen auf die erhobenen Parameter der Bikarbonatkinetik haben.

Background: Liver disease is a major burden for patients and society. Liver function tests, like the LiMAx test used in this study, have an enormous potential to be a diagnostic tool for non invasive but still precise liver function evaluation. With this study we aim to improve the understanding of breath kinetics involved. Methods: In this prospective clinical study, 21 healthy volunteers and 26 patients with a history of liver disease were enrolled. Every participant received a LiMAx-test, laboratory values and an adapted version of the LiMAx-test with previous application of labeled 13C-bicarbonate. Additionally, 19 healthy volunteers and 18 patients underwent lung function testing. The objective was to investigate the effect of 13C-bicarbonate application on the breath recovery of 13CO2 and the correlation of interindividual differences in recovery and lung function with the LiMAx-test results. Results: In our study population the median LiMAx was 395,00 µg/kg/h (302-476 µg/kg/h), the LiMAx values of the healthy volunteers were not significantly higher as the values in the patient population (424 µg/kg/h (381-510 µg/kg/h) vs 364,5 µg/kg/h (164,3-472,3 µg/kg/h, p = 0,069). The average absolute difference between LiMAx und bicarbonate-LiMAx values showed no significance (healthy volunteers: 42,81 µg/kg/h (15,92-106,35 µg/kg/h (p =0,305)); patients: 72,86 µg/kg/h (14,44-99,14 µg/kg/h, (p = 0,424), healthy volunteers vs. patients p = 0,649). The average difference in percent was 3,29% (-4,35-18,87%) for the healthy volunteers and 0,71% (- 16,92-17,20%) for the patients. The reproducibility characterized by the ICC was not influenced by the previous application of 13C-bicarbonate (0,931 (0,876-0,961) in comparison to previous studies. The parameters of bicarbonate kinetics showed no significant difference between patients and healthy volunteers. The area under the bicarbonate peak showed a weak correlation with the LiMAx values (,339, p = 0,02). Only 3 participants showed a pathologic lung function test, a significant influence on the LiMAx results was not shown. Conclusion: In this heterogenous study population no significant effect of 13C-bicarbonate application on the breath recovery of 13CO2 during the LiMAx-test was found, no significant interindividual differences in recovery could be detected.