Die schnelle und valide Bestimmung der Leberfunktion stellt eine lebenswichtige Herausforderung bei der Planung von Leberteilresektionen, der Abschätzung der Notwendigkeit einer Lebertransplantation und der Überwachung des Heilungsprozesses dar. Der LiMAx-Test - ein weiterentwickelter 13C-Methacetin Atemtest (MBT) zur Bestimmung der Leberfunktion direkt am Patientenbett (mit Bolusinjektion der zum Körpergewicht (BW) proportionalen Methacetin-Dosis von 2 mg pro kg BW) - hat sich in zahlreichen klinischen Studien als spezifischer, sensitiver und quantitativer Leberfunktionstest bewährt. Die Abatmungskinetik des in der Leber aus dem Methacetin erzeugten 13CO2-Überschusses (delta-over-baseline; DOB in ‰) liefert das DOB-Maximum zur Berechnung des LiMAx-Wertes. So konnte, in einer Studie zur Einführung des LiMAx-Tests in die klinische Praxis, bei 329 Patienten mit Lebertumoren zur partiellen Hepatektomie eine Reduktion der Mortalität von 9,4% auf 3,4% (P = 0,019) erzielt werden. Ziel dieser Arbeit ist es, ein möglichst gutes Verständnis dafür zu schaffen, welche medizinisch-biologischen Prozesse einen Einfluss auf das Messergebnis haben. Entsprechend wurden retrospektiv 10100 DOB-Kinetiken in sieben Gruppen unterschiedlicher Leberleistungen eingeteilt und auf ihre Form hin untersucht (mit dem Fokus auf Anstiegszeiten und Peakausbildung). Es wurden sieben klar unterscheidbare „Standardformen“ gefunden, welche im Zweifel zur Validierung der Testergebnisse herangezogen werden können. Von den Größen Geschlecht, Körpergröße, Alter, BMI und Zigarettenkonsum zeigten lediglich Geschlecht und Zigarettenkonsum einen signifikanten Einfluss. Sowohl Männer als auch Rauchende hatten statistisch je einen ausgeprägteren Peak (und ein je nach Gruppe im einstelligen Prozentbereich höheres DOB-Maximum) als Frauen bzw. Nicht-Rauchende. In einer weiteren Studie wurde der Einfluss von CO2-Produktion, Herzrate und Blutzirkulation, künstlich durch die Nutzung eines Ergometers erhöht. Es wurde ein sehr starker Einfluss auf das Testergebnis quantifiziert, was verdeutlicht, dass die Bewegung der Probanden während der Messung entsprechend dem LiMAx-Testprotokoll unbedingt auf ein absolutes Minimum zu reduzieren ist. Ferner wurde die Methacetin-Dosis variiert. Anhand der in dieser Arbeit vorgestellten Bestimmung der zeitabhängigen Metabolisierungsrate aus der DOB-Kinetik mittels Entfaltung mit der Umverteilungsdynamik des Blutes konnte eindeutig belegt werden, dass Sättigungseffekte auch beim Gesunden auftreten und entscheidend dafür sind, dass der Test mit Bolusinjektion so sensitiv und spezifisch ist. Dieser Sättigungseffekt hat zudem eine Schlüsselrolle für aktuelle Simulationsmodelle.
Rapid and valid determination of liver function is a vital challenge in planning partial liver resections, estimating the need for liver transplantation, and monitoring the healing process. The LiMAx test, an advanced 13C-methacetine breath test (MBT), for the determination of liver function directly at the patient's bedside, with bolus injection of the methacetine dose proportional to body weight (BW) of 2 mg per kg BW, has been proven in numerous clinical studies to be a specific, sensitive and quantitative liver function test. The exhalation kinetics of the excess 13CO2 generated in the liver from methacetin (delta-over-baseline; DOB in ‰), provides the DOB maximum for calculating the LiMAx value. Thus, in a study to introduce the LiMAx test into clinical practice in 329 patients with liver tumors for partial hepatectomy, a reduction in mortality from 9.4% to 3.4% (P = 0.019) was achieved. The aim of this work is to provide the best possible understanding of which medical-biological processes have an influence on the measurement result. Accordingly, 10100 DOB kinetics were retrospectively divided into seven groups of different liver powers and examined for their shape, focusing on rise times and peak formation. Seven clearly distinguishable "standard shapes" were found, which can be used to validate test results in case of doubt. Of the variables: Gender, height, age, BMI, and cigarette consumption, only gender and cigarette consumption showed a significant influence. Both men and smokers each had a statistically more pronounced peak and, depending on the group, a single-digit percentage higher DOB maximum than women or non-smokers. In another study, the influence of CO2 production, heart rate and blood circulation, was artificially increased by the use of an ergometer. A very strong influence on the test result was quantified, which illustrates that the movement of the subjects during the measurement, according to LiMAx test protocol, must absolutely be reduced to a minimum. Furthermore, the methacetin dose was varied. Based on the determination of the time-dependent metabolization rate from DOB kinetics using deconvolution with blood redistribution dynamics presented in this work, it was clearly demonstrated that saturation effects also occur in healthy subjects and are crucial for the bolus injection test to be so sensitive and specific. This saturation effect also has a key role for current simulation models.
