Accuracy of ¹³C-urea breath test in clinical use for diagnosis of Helicobacter pylori infection[*]

Zusammenfassung

Der ¹³C-Harnstoff-Atemtest (HAT) ist ein nichtinvasiver Test zur Diagnostik einer Helicobacter-pylori-Infektion des Magens. Das Ziel dieser Studie war die Überprüfung der Genauigkeit eines einfachen HAT im routinemäßigen klinischen Einsatz.

Methodik: Die Studienpopulation umfaßte 100 Patienten (49 Frauen, 51 Männer), bei denen eine Ösophagogastroduodenoskopie erforderlich war. Eine Gewebeprobe wurde jeweils vom Antrum, Korpus und Fundus des Magens zur standardmäßigen histologischen Untersuchung entnommen und eine zusätzliche Probe von jeder Lokalisation wurde in ein Transportmedium für die spätere Kultivierung von H. pylori gegeben. Nach Beimpfung der Nährböden wurden die Biopsien auf Ureaseaktivität untersucht (UAT). Nach Erholung von der endoskopischen Untersuchung mußten die Patienten vor und 15 min nach dem Trinken von 200 ml Orangensaft, pH 3,6, versetzt mit 75 mg ¹³C-Harnstoff, eine endexspiratorische Atemprobe von einem Liter abgeben. ¹³CO₂ wurde in den Atemproben mit Hilfe der isotopenselektiven nichtdispersiven Infrarotspektrometrie gemessen.

Ergebnisse: Anhand von Goldstandardgruppen, definiert durch drei positive oder drei negative Biopsietests (Antrum und Korpus), wurde der ¹³CO₂-delta-over-baseline-(DOB-) Grenzwert des HAT auf 6,5‰ festgelegt (ROC-Analyse). Der HAT war bei 37% aller Patienten positiv. Gegenüber UAT und Histologie (positiv wenn beide Tests positiv) wies der HAT eine Sensitivität von 92%, eine Spezifität von 94%, einen positiven Vorhersagewert von 89% und einen negativen Vorhersagewert von 94% auf. Bei Einschluß der Kulturergebnisse erreichte die Sensitivität und der negative Vorhersagewert des HAT annähernd 100%. Das Mittel der ¹³CO₂-DOB-Werte von H.-pylori-positiven Patienten mit Zwölffingerdarm- oder Magengeschwür unterschied sich nicht von den Kontrollen (H.-pylori-positive Patienten ohne Läsionen). Die ¹³CO₂-DOB-Werte der Ulkusgruppe korrelierten signifikant mit der akut entzündlichen Komponente der Gastritis im Antrum, Korpus und Fundus.

Schlußfolgerung: Der HAT erfaßt in dieser Anordnung die H.-pylori-Infektion im routinemäßigen klinischen Einsatz mit hoher Genauigkeit. Der Anstieg des ausgeatmeten ¹³CO ₂ kann eine Ulkuserkrankung nicht voraussagen, spiegelt jedoch das Ausmaß der aktiven Entzündung der Magenschleimhaut wider.

Summary

The ¹³C-urea breath test (UBT) is a noninvasive test for diagnosis of Helicobacter pylori infection of gastric mucosa. The aim of this prospective study was to assess the accuracy of a simple UBT in clinical routine use.

Methods: The study population comprised of 100 patients (49 f, 51 m) requiring diagnostic upper GI endoscopy. One biopsy specimen was taken from the gastric antrum, body and fundus, respectively, for standard histological examination and one additional specimen from each location was transformed into transport medium for cultivation of H. pylori. After vaccination of the culture plates the biopsies were tested for urease activity (UAT). After recovery from endoscopy the patients had to pass an one liter endexspiratory breath sample before and 15 min after drinking 200 ml orange juice, pH 3.6, containing 75 mg of ¹³C-urea. ¹³ CO₂ was measured in the breath samples using isotope-selective nondispersive infrared spectrometry.

Results: Defining gold standard groups with all biopsy tests (from antrum and corpus) positive or negative the ¹³CO ₂ delta over baseline (DOB) cut-off level of UBT was set at 6.5‰ in order to best discriminate positive from negative patients (ROC analysis). UBT was positive in 37% of all subjects. Taken UAT and histological examination together (positive when both tests were positive) UBT displayed a sensitivity of 92%, a specificity of 94%, a positive predictive value of 89%, and a negative predictive value of 94%. When including the results of culture sensitivity and negative predictive value reached almost 100%. The mean of the ¹³ CO₂-DOB values from H. pylori-positive duodenal or gastric ulcer patients did not differ from controls (H. pylori-positive patients without leasions). The ¹³CO₂-DOB values of the ulcer group were correlated significantly with the active inflammatory component of gastritis in antrum, corpus, and fundus.

Conclusion: UBT with this setup detects H. pylori infection in clinical routine use with high accuracy. The increase of exhaled ¹³CO₂ does not predict ulcer disease but reflects the degree of active inflammation of gastric mucosa.

Schlüsselwörter:

Genauigkeit - ¹³C - Helicobacter pylori - Stabilisotop - Sensitivität - Spezifität - Harnstoffatemtest

Key words:

Accuracy - ¹³C - Helicobacter pylori - stable isotope - sensitivity - specificity - urea breath test

1 A preliminary report of this work was presented at the World Congress of Gastroenterology, Vienna, Austria, 1998, and published as abstract (37).

1 A preliminary report of this work was presented at the World Congress of Gastroenterology, Vienna, Austria, 1998, and published as abstract (37).