胃肠动力和功能异常疾病如胃轻瘫、肠易激综合征、功能性便秘等发病率超过了人群的1/3, 胃肠动力检测有助于这类疾病的诊断和分类. 传统的胃肠动力检测方法如不透X线标志物法(radiopaque markers, ROMs)和核素显像具有操作繁琐、需接受辐射等特点, 且缺乏统一的操作和诊断标准. 近年来, 一项新的胃肠动力检测技术: 无线动力胶囊技术(wireless motility capsule, WMC)逐渐在国外得到应用, WMC实时记录胃肠道内的pH、温度、压力信息而间接检测出胃肠道各区域的转运时间, 有利于胃肠道不同区域动力情况的综合判断. 已有多项试验证实WMC检测方法与传统动力检测方法所得结果具有良好的一致性, FDA已批准WMC用于胃轻瘫患者胃排空时间的检测、胃窦十二指肠压力描述及慢性便秘患者结肠转运时间的检测. 现对WMC技术的原理和应用作一综述.

WMC系统目前唯一的品牌为美国SmartPill公司生产的SmartPill胃肠监测系统, 该系统由WMC、便携式数据接收器及数据处理软件构成. WMC为11.7 mm×26.8 mm大小的圆柱体, 与胶囊内镜的外形类似, 包含pH、温度、压力3种感应器, 感受范围分别为0.05-9.00、25 ℃-49 ℃、0-350 mmHg. 感应器信号采集频率随时间推移而变化以节省电量, pH信号采集频率为24 h内5 s/次, 24-48 h 10 s/次, 48 h后2.5 min/次; 温度信号采集频率为24 h内20 s/次, 24 h后40 s/次; 压力信号采集频率为24 h内0.5 s/次, 24 h后1 s/次[1]. 胶囊将感应器信息以434 MHz的频率传送至便携式数据接收器, 数据接收器可随身携带或近距离放置, 与胶囊的距离需保持在5英尺之内. 胶囊和数据接收器所含电池电量均可维持至少5 d, 检查结束后, 将数据接收器中的信息上传至电脑, 利用数据处理软件对接收器中的信息进行分析并自动生成报告.

WMC通过对pH和温度信息综合分析计算出胃排空时间(gastric emptying time, GET)、小肠转运时间(small bowel transit time, SBTT)、结肠转运时间(colonic transit time, CTT)和全胃肠道转运时间(whole gut transit time, WGTT). 温度的变化是胶囊吞入和排出的标志, 胶囊被吞入后, 温度迅速由环境温度升为人体温度(大约36 ℃), 排出时则迅速降为环境温度. 胶囊在胃肠道内运行时则根据不同部位pH差异进行定位, 胃内平均pH为1.0-2.5, 当胶囊由胃进入相对碱性的十二指肠时, pH值至少上升2个单位(平均3个单位). 末端回肠的平均pH为7.5, 而结肠环境相对偏酸, 胶囊由回盲瓣进入结肠时, pH下降至少1个单位[2], Zarate等[3]将WMC与核素显像技术结合对pH下降的区域进行准确定位, 结果显示9名受试者中, 5名受试者pH下降区域位于盲肠, 2名位于升结肠, 另外2名位于盲肠和升结肠的移行部, 这些区域的酸性环境主要因厌氧菌对食物中不被吸收的纤维素成分进行发酵, 产生短链脂肪酸(short-chain fatty acid, SCFA)所致, SCFA在盲肠及升结肠中含量最高, 远端结肠含量逐渐减少. SCFA含量受饮食及菌群影响, 部分受试者无法识别CTT的起点, 考虑与SCFA含量较低有关[4].

检查前停用影响胃内pH及胃肠动力的药物, 其中PPI停用至少7 d, H2RA和影响胃肠动力药物停用至少3 d, 制酸剂停用至少1 d. 空腹情况下进食260 kcal的标准餐, 随后吞入胶囊并将数据接收器束于受试者腰间, 继续禁食6 h以避免影响胃排空时间, 检查期间患者需记录睡眠、进食、排便及胃肠症状, 保持日常饮食习惯, 避免烟酒, 同时避免剧烈运动(仰卧起坐、俯卧撑及超过15 min的有氧运动).

根据温度曲线可判断胶囊吞入和排出的时间点, 根据pH曲线上两个主要pH变化标志可将WGTT分为GET、SBTT、CTT 3个部分, 少数受试者胶囊通过回盲部时pH值无明显变化, 可用全肠转运时间(small and large bowel transit time, SLBTT)替代CTT, 原因为健康人群的SBTT平均为3-6 h, 而CTT平均为24-60 h, SLBTT数值大致接近CTT, 同时有研究显示WMC测得的SLBTT与ROMs测得的CTT相关性良好(r = 0.704)[5].

3.1.1 GET: WMC被FDA批准用于胃轻瘫、功能性消化不良等胃排空减慢疾病的诊断. 胃对液体、可消化的固体、不可消化的固体具有不同的排空形式, Cassilly等[6]学者将WMC、核素胃排空试验、胃窦十二指肠导管测压(antroduodenal manometry, ADM)3种方法相结合明确WMC在健康人胃内的排空形式, 结果显示通常情况下WMC在Ⅲ期移行复合运动(migrating motor complex, MMC)的推动下通过幽门进入十二指肠. MMC为发生在消化间期的一种周期性胃肠收缩活动, 共分4期, Ⅲ期MMC表现为一组规则高振幅收缩的短期爆发, 是MMC的主要组成部分. 在WMC试验中, 胃将标准餐排空后产生MMC, 胶囊随着Ⅲ期MMC进入十二指肠, 这一排空方式保证了WMC检查胃排空的准确性. WMC在胃动力异常患者胃内的排空形式需进一步研究, 使WMC的应用价值得到进一步证实. Kuo等[7]对核素胃排空试验和WMC这两种方法进行了对比, 研究对象为87名健康人和61名胃轻瘫患者, 结果显示WMC测得的GET与核素胃排空试验所测得的GES-4h(4 h核素排空率)、GES-2h(2 h核素排空率)相关系数分别为0.73和0.63, 受试者工作特征曲线(the receiver operating characteristic curve, ROC曲线)提示GET的诊断准确性为0.83, 而GES-4 h、GES-2 h分别为0.82和0.79, 同时该研究显示WMC诊断胃轻瘫的最佳界限值为300 min, 敏感性和特异性分别为0.65和0.87, 以上结果提示WMC对于胃排空的检测与核素胃排空试验相比具有良好的一致性及更高的准确性.

抑酸药物的应用及慢性萎缩性胃炎、胃轻瘫等病理状态均会改变胃内pH参数. Michalek等[8]发现应用高剂量PPI的情况下(埃索美拉唑, 40 mg, bid, 连用1 wk), 胶囊通过幽门时pH变化幅度确有降低, 但至少在0.5单位以上的pH变化仍可保证GET的准确判断. 胃轻瘫患者胃内pH水平的变化与其程度及病因相关, 糖尿病性胃轻瘫患者胃酸分泌减少, 而特发性胃轻瘫患者的胃酸分泌与健康人相似, 同时胃排空越差的患者胃内酸度越低, 但这些情况均不影响GET判断的准确性[9].

3.1.2 SBTT: 目前尚无研究应用WMC检测假性肠梗阻等小肠动力障碍疾病. Maqbool等[10]应用核素显像及WMC对10名健康人的全消化道动力进行检测, 结果显示两种方法对小肠转运时间的测量具有一致性(r = 0.69; P = 0.05). Brun等[11]对87名健康人的SBTT进行检测, 结果显示SBTT正常值范围为2.5-6.0 h , 平均值为4.1 h, 这项研究同时发现77名具有消化道动力异常临床表现的患者中, 29名(37.6%)患者SBTT延长, 同时SBTT延长患者的平均GET、CTT较健康组明显延长. WMC检测SBTT的主要缺点是少数受试者PH曲线上胶囊由小肠进入大肠的标志点无法准确判别, 发生率为5%-10%.

3.1.3 CTT: CTT检查主要用于以便秘为主的结肠动力障碍性疾病的诊断和分类, 目前广泛采用ROMs, 此方法操作方便、费用低, 但患者需接受辐射, 且缺乏统一的操作和诊断标准. WMC检查中CTT的正常范围为5-59 h, 已有多项研究证实WMC和ROMs对于CTT的检查结果具有良好的一致性. Camilleri等[5]对158名FC患者同时行WMC及ROMs检查, STC诊断符合率接近80%, NTC诊断符合率接近91%, 总体一致性为86%; ROMs所测得的CTT与WMC测得的CTT、SLBTT具有明显的相关性[CTT(r = 0.707), SLBTT(r = 0.704)]. Rao等[12]的研究通过ROC曲线比较了WMC及ROMs诊断便秘的准确性和特异性, WMC的准确性和特异性分别为0.73和0.95, ROM的准确性和特异性分别为0.71和0.95, 提示WMC可有效区别STC和NTC.

WMC的压力测定功能在少数研究中得到初步的探索, 胶囊中的压力感受器仅有单个压力感受器, 且在消化道中不断移动, 无法检测移行波, 可记录所在部位的收缩频率和幅度, 压力数据以收缩频率(frequency of contractions, Ct), 压力曲线下面积(area under the curve, AUC)及动力指数[motility index, MI, Ln(压力幅度总和*Ct+1]形式表示. Kloetzer等[13]用WMC比较了71名健康人和42名胃轻瘫(gastroparesis, GP)患者的胃十二指肠动力参数, GP组的胃和十二指肠Ct值较健康对照组降低约35%, 33%的GP患者胃Ct值低于正常对照值的5%, 主要见于GET超过12 h的重度GP患者(发生率为75%), GET0.40), 提示胃十二指肠压力信息可协同GET区分胃轻瘫轻重程度.

正常情况下小肠收缩活动存在餐后反应(the fed response): 进食后小肠的收缩幅度和频率增加. 一项研究回顾性分析了144名受试者的WMC报告, 其中包括63名健康人, 26名胃轻瘫患者和55名便秘患者, 结果显示胃轻瘫组小肠餐后反应较健康组延迟, 而便秘组的小肠餐后反应迟钝且短暂, 12%的健康人、15%的胃轻瘫患者及24%的便秘患者未检测出明显的餐后反应, 异常的小肠餐后反应提示这些患者的餐后症状存在潜在的神经病变[11].

便秘患者结肠运动形式的主要改变为以HAPC(high amplitude propagating sequences, 高频率振幅波)为主的顺行推进波的减少及结肠生理反射的减弱或缺失, 后者提示神经性结肠动力异常[14]. Hasler等[1]应用WMC比较了健康人及不同分型便秘患者结肠活动的特点, 结果显示便秘各分型及健康人的Ct没有明显差异, 但NTC、中度STC组及IBS-C组的平均AUC高于健康组, IBS-C组差异最为明显, 重度STC组未发现差异. 健康组、NTC、中度STC及IBS-C组的结肠收缩频率呈现由近端结肠向远端结肠的逐渐递增, 但在重度STC组未发现这种递增, 研究者推测这种异常是引起重度STC的原因之一.

胃肠动力障碍常累及胃肠道多个区域, WMC可以全面评估胃肠动力, 避免分项进行传统动力检查, 对可疑多区域动力异常的患者尤为适用.

Sarosiek等[15]的研究显示除GET外, 胃轻瘫患者的CTT及WGTT均较健康对照组明显延长, SBTT无明显差异, 18%的胃轻瘫患者WGTT延长(P