导读
人类肠道菌群形成了一个复杂的多微生物生态系统，这种复杂的肠道微生物群的任何不平衡，都可能对人体造成严重的健康后果[1]。小肠细菌过度生长（Small intestinal bacterial overgrowth, SIBO）和肠道甲烷菌过度生长（Intestinal methanogens overgrowth，IMO）都属于肠道菌群失衡。SIBO的临床定义是因小肠细菌过多引起胃肠道及全身症状的临床综合征，常伴随一系列症状，包括腹胀、腹痛、胀气和腹泻等[2]。IMO的临床定义是一种大肠或小肠甲烷生产菌过多的消化道微生态失常，常伴有便秘、腹胀、打嗝、嗳气、屁多等症状[3]。目前的检测方法有葡萄糖氢/甲烷呼气试验、乳果糖氢/甲烷呼气试验、小肠液抽吸培养等，但这些试验及其诊断依据缺乏标准化[4]。
近年来，罗马共识、北美共识、ACG临床指南和欧洲指南等相继发表，为SIBO的检测及诊断给出了标准化与解释，减少了不同从业人员之间的异质性[5-8]。目前的小肠液细菌抽吸培养技术存在方法的局限性、缺乏临床实践的可及性，其对SIBO的评估并不令人满意。专家建议采用氢/甲烷呼气试验诊断SIBO和IMO。
根据上述共识与指南中的建议，氢/甲烷呼气试验的实验步骤及判断结果如下。
糖氢/甲烷呼气试验
一、原理及临床意义
哺乳动物组织细胞代谢不产生氢气，细菌代谢是呼气中氢气的唯一来源。细菌代谢也是体内甲烷的唯一来源，主要由氢气转化。细菌量最大的结肠是正常人氢气的主要生产地。供肠道细菌酵解产氢气的底物是碳水化合物和蛋白质，但后者产氢气量极为有限。外源性底物源于食物中未吸收的碳水化合物。
因此，口服一种肠道细菌可酵解的试验糖后出现呼气中氢气明显升高只有两种可能：过生长的小肠细菌对试验糖的酵解或者未被吸收的试验糖进入结肠酵解。根据口服试验糖的性质，结合呼出气中氢气浓度变化时间和幅度推断酵解部位，可进行小肠细菌过生长、碳水化合物吸收不良、胃肠动力障碍等消化疾病的快速诊断。体内甲烷是由产甲烷菌代谢产生，根据甲烷浓度变化可以诊断患者整体肠道甲烷菌是否过度生长。糖氢/甲烷呼气试验原理如图1。
图1 糖氢/甲烷呼气试验原理
二、试验步骤
清晨空腹，采集0时肺泡气样测量（此时可使用1%氯己定（或1.5%-3%过氧化氢）漱口以防止口腔细菌代谢产生假阳性），然后口服试验糖溶液，定期采集肺泡测定服糖后呼气中氢气、甲烷浓度变化，最后根据呼气中氢气、甲烷浓度变化出现时间及数值判断结果。
1、基础呼气中氢气、甲烷测试
清晨空腹，采集 0 时肺泡气样测试（此时可漱口以防产生假阳性）。
当发现呼气中氢气≥10 ppm时，应再次询问确认空腹时间：
（1）空腹时间未达12 h者，应在60 min后重新采样测试一次，若降至10 ppm以下，可继续试验；否则按要求准备改期再检。改日试验时向受试者特别强调饮食控制准备和空腹时间≥12 h。
（2）空腹时间≥12 h，呼气中氢气＜20 ppm者，继续试验，检查报告特别注明“空腹呼气H2水平异常升高”。
（3）空腹时间≥12 h，呼气中氢气≥20 ppm者，停止试验，报告空腹呼气中氢气水平异常升高，建议重复准备改期复检。
空腹呼气中甲烷超标（≥10 ppm）按氢气水平决定是否继续试验。
2、口服试验糖
试验糖溶于250 ~ 350 ml室温白开水中，5 min饮毕，记录时间。
氢气呼气试验常用试验糖剂量如表1。
3、口服试验糖后呼气中氢气、甲烷测试
定时采集口服试验糖后肺泡气样，测定氢气、甲烷浓度，测定值与基础水平之差为试验糖后变化幅度。
采集间隔及检测持续时间因具体试验而异，一般诊断小肠细菌过生长为间隔30 min共90 min；诊断碳水化合物吸收不良为间隔30 min，持续3~5 h；测量口腔-盲肠运输时间间隔10~15 min，持续2~5 h。
三、判断结果
以时间为横坐标，呼气中氢气、甲烷浓度为纵坐标，绘制时间-氢气、甲烷曲线。根据服用试验糖的性质和曲线特征判断结果。常用判断标准如下：
1、空腹呼气中氢气、甲烷异常升高
（低FODMAP*晚餐者，空腹呼气中氢气≥10 ppm为异常升高；FODMAP晚餐者，空腹呼气中氢气≥20 ppm为异常升高。不论何种进食，空腹呼气中甲烷≥10 ppm为异常升高。）（*FODMAP定义见文末。）
氢气异常升高可见于碳水化合物吸收不良、胃肠动力障碍和小肠细菌过生长等，前两者呼气中氢气浓度多会随禁食延长而下降，后者则呈持续性升高。空腹呼气中甲烷异常升高仅见于肠道甲烷菌过度生长，特异性极高[10]。
2、碳水化合物吸收不良
在排除小肠细菌过生长的基础上，可吸收试验糖后呼气中氢气较空腹时升高≥20 ppm或甲烷≥10 ppm，应考虑碳水化合物吸收不良。
3、小肠细菌过生长、肠道甲烷菌过度生长
口服试验糖后90 min内任意时间呼气中氢气升高≥20 ppm，可诊断小肠细菌过生长（图2），其中以服糖后即开始的持续升高特异性最高。空腹或服糖后任意时间呼气中甲烷≥10 ppm，可诊断肠道甲烷菌过度生长（图3）。呼气中氢气（≥20 ppm）和甲烷（≥10 ppm）同时超标者诊断小肠细菌过生长/肠道甲烷菌过度生长。
空腹氢/甲烷呼气试验
一、原理及临床意义
空腹氢/甲烷呼气试验即糖氢/甲烷呼气试验中的第一步：基础呼气中氢气、甲烷测试。空腹基础呼气中氢气水平过高者不适宜进行糖氢呼气试验，因此，氢气呼气试验操作规程十分强调事先细致周全的准备，努力将空腹呼气中氢气降至最低水平。一旦异常，只能好重新准备。值得注意的是，空腹呼气异常本身就有临床意义。
呼气中氢气来自胃肠道细菌对碳水化合物的发酵，正常人经过一段时间禁食（如12 h)，外源碳水合物消耗完毕，呼气中氢气浓度将恢复到大气水平。如果仍保持高位水平，不外乎2种原因：（1）外源性碳水化合物尚未耗竭；（2）肠道粘膜分泌的内源性碳水化合物增多。
空腹呼气中氢气升高可诊断的疾病有：①胃肠动力障碍、②碳水化合物吸收不良、③严重小肠细菌过生长。①②会导致外源性碳水化合物消耗慢，在禁食后基础检测时仍未耗尽，但其氢气浓度会随禁食延长而下降，③会发酵肠粘液中内源性碳水化合物，产生氢气，其氢气浓度呈持续性升高。①②③三者常常互为因果，所以同时并存也不少见。空腹呼气中甲烷升高可诊断的疾病有：肠道甲烷菌过度生长。肠道甲烷菌会消耗氢气合成甲烷，导致甲烷浓度升高。
二、试验步骤
清晨空腹，采集0时肺泡气样测量（此时可使用1%氯己定（或1.5%-3%过氧化氢）漱口以防止口腔细菌代谢产生假阳性），根据呼气中氢气、甲烷浓度数值判断结果。
当发现呼气中氢气≥10 ppm时，应再次询问确认空腹时间，空腹时间未达12 h者，应在60 min后重新采样测试一次。
空腹呼气中甲烷超标（≥10 ppm）按氢气水平决定是否再次采样测试。
三、判断结果
基础呼气中氢气、甲烷异常升高
（低FODMAP晚餐者，空腹呼气中氢气≥10 ppm为异常升高；FODMAP晚餐者，空腹呼气中氢气≥20 ppm为异常升高。空腹呼气中甲烷≥10 ppm为异常升高。）
氢气异常升高可见于胃肠动力障碍、碳水化合物吸收不良和严重小肠细菌过生长等，前两者呼气中氢气浓度多会随禁食延长而下降，后者则呈持续性升高。空腹呼气中甲烷异常升高仅见于肠道甲烷菌过度生长，特异性极高。
总结
空腹氢/甲烷呼气试验是糖氢/甲烷呼气试验的第一个环节。当空腹氢气浓度水平过高时，可能会导致后续的糖氢/甲烷呼气试验产生假阴性结果。空腹氢/甲烷呼气试验结果异常本身也有临床意义，可以进行胃肠动力障碍、碳水化合物吸收不良、严重小肠细菌过生长和肠道甲烷菌过度生长等诊断，由于其单次采样的便捷性，尤其适合作为消化疾病的体检筛查工具。糖氢/甲烷呼气试验的临床应用则更丰富，正在成为相关临床科室的功能性消化病的常规诊断手段。
