A连续¹³C美沙西丁呼气试验无创评估慢性HCV感染和ALT正常患者的肝内炎症和纤维化

摘要

介绍

慢性丙型肝炎病毒（HCV）感染的自然病史是可变的，一些携带者即使经过几十年的随访也有一个无痛的病程，没有并发症[1,2]. 开始治疗慢性丙型肝炎病毒感染的决定取决于几个因素，包括：丙氨酸氨基转移酶（ALT）[三]水平、病毒载量、肝纤维化和炎症活检参数、患者确定和预期依从性[4]. 长期的病程加上治疗那些最有可能受益的人的意图，使肝活检成为一个重要的决策工具。

血清ALT浓度是肝病活动最广泛使用的间接标志物，在25-30%的慢性HCV携带者中保持在正常范围内，另有40%的患者ALT水平低于正常上限的两倍[三,5]. 人们普遍认为丙氨酸氨基转移酶（NALT）持续正常或轻微升高的丙型肝炎病毒携带者亚群的自然病史特征是进展速度较慢[6–8]. 因此，建议对该患者组进行随访和延迟治疗。最近对三项大型随机试验的回顾表明，与ALT升高的患者相比，NALT患者肝活检的炎症和纤维化评分显著降低[9]. 然而，这些患者可能患有进展性肝病并发展为晚期纤维化或肝硬化[三,10]. 这些研究表明，慢性HCV伴NALT患者应与ALT水平升高的患者进行类似的评估，因为他们有发生重大肝病的风险[9].

与“基于经验的”治疗相比，使用定期肝活检来确定是否以及何时使用抗病毒治疗不太可能引起良好的患者反应，并且可能导致更高的成本，增加肝硬化累积发病率和降低生存率[11,12]. 虽然肝活检被认为是评估肝纤维化的金标准，但它也有局限性，包括观察者之间的变异性、取样错误和并发症风险。在这种情况下，评估疾病进展的可靠且廉价的非侵入性方法是必要的[12].

呼吸测试的原理是，摄入的底物被代谢，然后可测量的代谢物被呼吸系统排出。用于此目的的理想化合物仅由肝脏代谢，因此反映了肝脏功能。呼吸测试已经在实验和临床上使用了几十年[10]包括慢性肝病患者的随访。这些测试的主要缺点是需要传统、繁琐的同位素比质谱法，测试时间延长，给患者带来不便。

BreathID®持续在线¹³C-美沙西丁呼气试验（MBT）反映肝微粒体功能（CYP1A2），是一种基于激光的技术，可产生与CO吸收光谱精确匹配的红外发射₂并且可以检测到小于1/1000的变化¹³一氧化碳₂/¹²一氧化碳₂比率测量。该系统基于CO的测量₂通过分子相关光谱法。该测试有几个优点：它是一种基于办公室的非侵入性工具，用于评估肝脏炎症和纤维化，不涉及血液测试，可以在关键点提供即时结果。本研究的目的是确定其在评估慢性HCV感染和NALT患者肝纤维化和炎症程度方面的准确性。

方法

结果

呼吸测试参数在患有NALT的慢性HCV患者和健康志愿者组之间有显著差异

基于PDR20和年龄的二元logistic回归模型(P（P）两个参数中的每一个均<0.001）表明，MBT可以区分患者和健康志愿者，曲线下面积（AUC）为0.67（95%CI，0.59–0.74），敏感性为56%，特异性为86%(表6,图1).

表6

健康志愿者和HCV感染者亚群之间所有MBT参数的值存在显著差异

MBT参数	健康志愿者	HCV总数	修改HAIf≤2	修正HAIf≥2
PDR峰值	35.31 ± 8.94	31.7 ± 13.53	36.84 ± 11.37	26.55 ± 13.66
高峰时间	21.04 ± 7.47	21.56 ± 9.07	19.86 ± 7.2	23.26 ± 10.42
PDR10型	23.85 ± 10.78	21.64 ± 13.81	25.14 ± 12.64	18.14 ± 14.15
PDR15型	30.63 ± 10.67	27.01 ± 13.87	31.56±12.38	22.45 ± 13.89
20菲律宾第纳尔	32.18±8.65	27.16 ± 11.41	31.88±9.87	22.44 ± 10.96
PDR30型	27.03 ± 5.29	23.19 ± 8	26.84 ± 6.33	19.55± 7.87
60第纳尔	15.82 ± 2.6	13.5 ± 4.02	15.13 ± 3.28	11.86 ± 4.05
CPDR10公司	1.92 ± 0.92	1.78 ± 1.26	2.1 ± 1.2	1.46 ± 1.25
CPDR15计划	4.12 ± 1.75	3.76 ± 2.32	4.4 ± 2.09	3.11 ± 2.37
CPDR20公司	6.66 ± 2.44	5.94 ± 3.23	6.96 ± 2.84	4.91 ± 3.29
CPDR30系列	11.7 ± 3.3	10.21 ± 4.54	11.93 ± 3.78	8.49 ± 4.62
CPDR60系列	21.9±4.11	19.07 ± 6.52	22.02 ± 4.82	16.12±6.71

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图1

使用BreathID和人口统计参数的二元逻辑回归模型(P（P）结果表明，美沙西丁呼气试验（MBT）可以区分患者和健康志愿者，曲线下面积（AUC）为0.7（95%CI，0.626-0.778），敏感性为56%，特异性为86%。使用BreathID®和人口统计参数的二元逻辑回归模型(P（P）每个参数均<0.001）表明，MBT可以区分患者和健康志愿者，AUC为0.67（95%CI，0.59–0.74），敏感性为56%，特异性为86%。使用查尔斯·梅茨ROCKIT 1.1B2提供了以下结果：估计ROC下的副正常参数和面积：a，0.5158；b、 0.5824；面积（Az），0.6721；面积（Wilc），0.6689。估计标准误差（SE）和这些值的相关性：SE（a），0.1256；SE（b），0.0754；修正值（a，b），0.2129；SE（方位角），0.0384；SE（威尔克），0.0380；a的对称95%CI，（0.2697，0.7619）；b、 （0.4347，0.7301）；Az的不对称95%CI，（0.5938，0.7435）。

使用MBT作为工具避免肝脏活检

坏死火焰

通过使用包含呼吸测试参数、年龄和其他患者数据的专有算法来区分肝内炎症（HAIa+HAIb+HAIc+HAId≤4与>4）对于患有NALT的慢性HCV患者，AUC达到0.90(图2). 设定最佳一致点的阈值（83%），敏感性为82%，特异性为84%。在数据集的患病率为68%时，阳性预测值（PPV）为92%，阴性预测值（NPV）为69%。假设患病率为45.5%，则PPV为82%，NPV为85%。

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图2

区分HAIa+HAIb+HAIc+HAId≤4的模型与HAIA+HAIB+HAIC+HAID>4：一种专有算法，包括呼吸测试参数、年龄和其他患者数据，以区分肝内炎症（HAIA+HAIB+HAIC+HAID≤4与>4）丙氨酸氨基转移酶（NALT）正常的慢性丙型肝炎病毒（HCV）患者的曲线下面积（AUC）为0.90。将阈值设置在最佳一致点（83%），可获得82%的敏感性和84%的特异性。在数据集的流行率为68%时，PPV为92%，NPV为69%。假设患病率为45.5%，则PPV为82%，NPV为85%。使用查尔斯·梅茨ROCKIT 1.1B2提供了以下结果：估计ROC下的副正常参数和面积：a，1.9574；b、 1.0126；面积（Az），0.9155；面积（Wilc），0.9021。估计的标准误差（SE）和这些值的相关性：SE（a），0.3453；SE（b），0.2961；corr（a，b），0.6238；SE（Az），0.0305；SE（Wilc），0.0297。对称95%置信区间：对于a，（1.2807，2.6342）；对于b，（0.4322，1.5930）；Az的不对称95%CI，（0.8389，0.9609）。

纤维化

通过使用包含呼吸测试参数、年龄和其他患者数据的算法，患者组67%的肝活检可以避免(图3). 该算法的AUC为0.92，敏感性为91%，特异性为88%，PPV为88%和NPV为91%。34名患者被确定为有明显的纤维化，包括四个假阳性：两名患者的HAI纤维化评分为2，另外两名患者评分为1。33名患者被确定为无明显纤维化，包括三个假阴性：两名患者的HAI纤维化评分为3，一名患者的评分为5。对于组织学评分相同的患者，年龄或BMI与MBT评分之间没有相关性。

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图3

受体工作特征（ROC）曲线描述了67%的患者的表现，其中确定了显著/非显著纤维化：使用查尔斯·梅茨ROCKIT 1.1B2提供了以下结果：估计ROC下的副正常参数和面积：a，1.4888；b、 0.4950；面积（Az），0.9090；面积（Wilc），0.9153；估计标准误差（SE）和这些值的相关性：SE（a），0.3047；SE（b），0.1617；校正（a，b），0.5744；SE（方位角），0.0384；SE（威尔克），0.0365；对称95%CI：对于a，（0.8916，2.0861）；对于b，（0.1782，0.8118）；Az的不对称95%CI，（0.8091，0.9636）。

在健康志愿者组和严重纤维化组中，应用相同的专有算法区分显著纤维化和非显著纤维化(n个=150），67%的受试者(n个=98）会得到答案(图4). 该算法的AUC为0.92，敏感性为91%，特异性为88%，PPV为79%，NPV为95%。38名受试者被确定患有明显的纤维化，包括8名假阳性。60名受试者被确定患有非显著性纤维化，包括三个假阴性；两名患者的HAI纤维化评分为3，一名患者的评分为5。

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图4

通过使用相同的专有算法来区分显著纤维化和非显著纤维化，65%的受试者会得到答案。使用查尔斯·梅茨ROCKIT 1.1B2提供了以下结果：二正态参数和估计ROC下的面积：a，1.8231；b、 0.9943；面积（Az），0.9020；面积（Wilc），0.9005；估计标准误差（SE）和这些值的相关性：SE（a），0.3697；SE（b），0.2406；corr（a，b），0.7157；SE（方位角），0.0322；SE（Wilc），0.0378；a的对称95%CI，（1.0984，2.5477）；对于b，（0.5226，1.4660）；Az的不对称95%CI，（0.8234，0.9513）。

炎症和纤维化算法的结合

将所述的炎症算法应用于通过纤维化算法分析的患者子集（初始人群的67%），得出ROC下的面积为0.89。当使用相同的阈值时，敏感性和特异性分别为83%和81%，PPV和NPV分别为91%和68%(图5).

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图5

一种专有算法，包括呼吸测试参数、年龄和其他患者数据，以区分肝内炎症（HAIa+HAIb+HAIc+HAId≤4与>4）应用于通过纤维化算法评估的67%患者群体，得出曲线下面积（AUC）为0.89。将阈值保留在炎症算法中发现的最佳一致点（83%），可获得83%的敏感性和81%的特异性。在数据集的普及率为68%时，PPV为91%，NPV为68%。假设患病率为45.5%，则PPV为78%，NPV为85%。使用查尔斯·梅茨ROCKIT 1.1B2提供了以下结果：估计ROC下的副正常参数和面积：a，1.6781；b、 0.8979；面积（Az），0.8941；面积（Wilc），0.8737；估计标准误差（SE）和这些值的相关性：SE（a），0.3529；SE（b），0.3125；校正（a，b），0.5320；东南（方位角），0.0419；SE（Wilc），0.0419；对称95%CI：对于a，（0.9865，2.3698）；对于b，（0.2855，1.5103）；Az的不对称95%CI，（0.7882，0.9552）。

将所述炎症算法应用于未经纤维化算法分析的患者子集（初始人群的33%），结果ROC下的面积为0.96。当使用相同的阈值时，敏感性和特异性分别为82%和91%，PPV和NPV分别为95%和71%(图6).

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图6

一种专有算法，包括呼吸测试参数、年龄和其他患者数据，以区分肝内炎症（HAIa+HAIb+HAIc+HAId≤4与>4）应用于未通过纤维化算法评估的33%的患者群体，产生0.96的曲线下面积（AUC）。将阈值保留在炎症算法中发现的最佳一致点上（83%），可获得82%的敏感性和91%的特异性。在数据集68%的流行率下，PPV为95%，NPV为71%。假设患病率为45.5%，则PPV为88%，NPV为86%。使用查尔斯·梅茨ROCKIT 1.1B2提供了以下结果：估计ROC下的副正常参数和面积：a，3.5668；b、 1.7357；面积（Az），0.9625；面积（Wilc），0.9628；估计标准误差（SE）和这些值的相关性：SE（a），1.9626；SE（b），1.5130；校正值（a，b），0.9003；东南（方位角），0.0419；SE（Wilc），0.0314。对称95%CI：对于a，（−0.2800，7.4135）；对于b，（−1.2298，4.7013）；Az的不对称95%CI，（0.7814，0.9973）。

讨论

我们评估了无创、在线、连续¹³C-MBT检测HCV患者的显著纤维化和炎症。在一组连续100名丙氨酸氨基转移酶正常的丙型肝炎患者中，呼吸测试参数与纤维化程度和炎症程度相关，如改良的Ishak HAI纤维化和炎症评分所示。呼吸测试准确区分了低炎症和高炎症（≤4和>4，83%）。MBT在区分改良Ishak HAI纤维化评分≤2和>2的患者方面达到了90%的诊断准确率，而67%的活检可以通过仅用MBT代替评估来避免。

Methacetin呼吸测试与纤维化和整体肝功能相关[16]. 传统上，该测试是使用同位素比质谱法进行的，这是MBT的金标准。然而，最近的一项研究发现，使用连续自动分子相关光谱的测量方法显示出与质谱高度相关[17]. 除了不太繁琐外，连续系统在识别PDR峰值和PDR峰值时间方面比质谱法具有固有的优势，而在使用非连续测量时，这两个峰值时间往往会被忽略。此外，由于该系统是全自动的，并且使用了一个内部的头颅描记器，因此可以降低潜在人为错误的风险，并确保采集到适当的呼吸样本。

一些非侵入性方法已被探索为评估慢性丙型肝炎患者肝纤维化程度的工具，一些方法也在ALT正常的患者中进行了评估。这些方法包括血清测试的组合，如AST/ALT比值[18]或AST/血小板比率指数[19]. 迄今为止，这两种方法似乎是研究最多的，目的是在评估肝纤维化时用它们取代肝活检。第一种是获得专利的人工智能算法（Fibrotest®；BioPredictive，法国巴黎）[20,21]. 第二种是测量技术体内肝脏弹性，基于一维瞬态弹性成像（Fibroscan®，EchoSens，法国巴黎）[22,23].

Fibrotest®需要血样和专业实验室，这反过来又会导致测试与结果之间的延迟数天。Fibrotest®评估肝纤维化使用五个参数，这五个参数是通过logistic回归选择的，应用于选择的基本血清生化标记物，以组织学分期为独立变量[20]. 平均ALT值是男性参考范围上限的三倍，只有13%的研究患者的ALT在正常范围内。活检当天检测一次生化标记物，但由于丙氨酸转氨酶在慢性丙型肝炎病毒感染过程中波动很大，很可能只有少数人（如果有的话）携带NALT的丙型肝炎。在随后的Fibrotest®前瞻性验证研究中，参与者需要在入组前6个月内三次记录血清ALT水平升高（至少是正常上限的1.5倍）。很少有使用Fibrotest®的独立研究。除了实验室间的差异外，这些研究还表明，在大约15-20%的患者中，可能会遗漏显著的纤维化，或者相反，在存在轻微或无纤维化的情况下，可以诊断出显著的纤维化[24]. 在吉尔伯特综合征或任何具有高触珠蛋白值的急性炎症患者中，发现较高的假阳性和假阴性率。在最近对40名NALT患者的研究中，Fibrotest®的准确度仅为43%，敏感性和特异性分别为64%和31%（11）。Fibrotest®（测量慢性HCV或HBV患者的纤维化阶段）和ActiTest®（测量HCV或乙肝患者的坏死炎症活性）均依赖于生化标记物的实验室间变异性[25].

Fibroscan®提供了一种评估肝纤维化的非侵入性方法，但不提供有关炎症的信息。此外，它可能很难给药，并且可能对肥胖患者产生不精确的结果。迄今为止，由于技术限制和成本，无法测量肝脏弹性。使用Fibroscan®，传输的弹性波可以从反射的弹性波中暂时分离出来，使该技术对那些容易诱发人工制品的边界条件（包括身体脂肪）不那么敏感[22].

目前使用的所有非侵入性方法的诊断准确率都不超过80–85%[26–29]. 因此，许多患者仍然需要肝活检，而在那些没有肝活检的患者中，误诊率预计至少为15-20%[30]. MBT准确评估NALT患者肝内炎症和纤维化程度的能力可能会增加其在这些患者决策中的价值。

慢性HCV感染的临床管理基于患者和病毒的特征，通常需要肝活检来指导治疗决策。矛盾的是，NALT患者更不愿意接受肝活检，因为肝活检对NALT患者特别有用。最近提出了一种尝试，通过将它们结合在序列算法中来提高肝纤维化非侵入性标记物的诊断性能。最近，对190名慢性丙型肝炎患者进行了肝活检时AST-血小板比率、Forns指数和Fibrotest®结果的评估，并开发了逐步组合算法，并在另外100名患者中进行了前瞻性验证。数据表明，逐步结合非侵入性肝纤维化标记物可提高慢性丙型肝炎的诊断性能，减少肝活检的需要[31]. 本研究的数据表明，通过使用包含呼吸测试参数、年龄和其他患者数据的算法，患者组67%的肝活检可以避免。该算法的AUC为0.92，灵敏度为91%，特异性为88%。

随着新的肝纤维化治疗方法的发展，将需要无创性肝纤维化测量来帮助管理慢性肝病患者。在这种情况下，BreathID®作为一种非侵入性工具具有几个优点，包括不受患者BMI或其他患者特征的限制，例如存在吉尔伯特综合征或急性炎症状态。该测试提供了有关纤维化和炎症的信息。未来的研究将确定其与这些患者的功能性肝质量和肝脏储备以及临床病程的相关性。

当前研究的结果表明，连续的BreathID®¹³C MBT是一种准确的工具，用于识别慢性HCV感染患者和ALT水平正常患者的肝脏炎症和纤维化，使用它可以避免三分之二的患者需要进行肝活检。因此，它可能被证明是一种强有力的、非侵入性的选择，用于管理患者群体的决策。

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