无线动力胶囊的研究及应用进展

钱凯，庄小端，邓果明，白杨

【提要】 无线动力胶囊(Wireless motility capsule，WMC)是一种无创、无辐射、非侵入性的全胃肠道动力检测系统，它的面世改变了传统的胃肠道动力检查部位单一的缺点，在西方国家已得到了广泛的临床应用。其适应症主要包括胃轻瘫、结肠运动功能障碍及胃肠道广泛运动障碍。目前WMC已成为胃肠道运动功能检查的研究热点，在评估继发性胃肠道动力异常、药物对胃肠道运动功能影响等领域均展现出良好的应用前景。本文就WMC的工作原理、检查流程及临床研究进展进行综述。

无线动力胶囊(wireless motility capsule, WMC)是一种胃肠道动力检测系统。胶囊吞服后可随消化道的蠕动而移动，定时采集消化道各个部位的pH值、温度、压力信息，从而对患者的胃肠道运动功能进行评估。美国smartpill胶囊于2006年最先获得美国食品和药物管理局(food and drug administration, FDA)批准运用于胃肠道动力异常的患者检查，经过十余年的临床经验积累，目前其适应症主要包括[1]：①对疑似胃轻瘫和上消化道运动障碍症状患者胃排空及区域和整个肠道的转运时间的评估；②小肠运动功能检测，特别有助于在广泛胃肠道运动障碍患者中检测小肠运动功能障碍；③慢性便秘患者的结肠转运时间(CTT)的评估。随着临床的广泛应用及相关研究的推动，WMC在其它领域也展现出了强大的应用前景。现就WMC的工作原理、检查过程及相关临床及研究进展进行综述。

1 WMC的工作原理及检查过程

WMC可以通过传感器采集pH值、温度、压力信息，其中温度信息用于判断胶囊吞入体内(温度上升为人体温度)及排出体外(温度下降至室温)的时间，pH变化可用于消化道不同部位的划分[2]，压力信息可记录胶囊所在部位的收缩频率和幅度，但是无法记录蠕动波。通过温度及pH值可以计算出胃排空时间(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)及全消化道转运时间(whole gut transit time, WGTT)，据此判断患者是否存在胃肠动力障碍。

在进行WMC检查时，受检者先空腹进食260 kcal的标准餐，随后吞服胶囊，继续禁食6 h后方可正常饮食，整个检查持续3～5 d。检查期间患者可进行日常活动，但需避免剧烈运动，同时记录睡眠、饮食、排便及胃肠道症状。当检查结束后，操作人员将数据接收器中的信息上传至电脑，利用相关软件处理分析并生成报告[3]。

2 WMC在胃轻瘫患者中的应用

胃轻瘫(gastroparesis)是指在没有任何机械障碍的情况下出现的胃排空延迟，其临床症状主要包括早饱、餐后饱腹感、恶心、呕吐、腹胀和上腹痛等[4-5]。在美国，胃轻瘫发病率约为0.24%，而在糖尿病人群的发病率较非糖尿病人群明显升高[6]。胃轻瘫不仅会给患者造成不适，同时会直接影响食物消化与吸收，进而影响患者生活质量。目前，临床上采用的诊断胃轻瘫的方法有胃排空闪烁扫描术(Scintigraphy)、胃排空呼气试验、WMC等[5]，其中胃排空闪烁扫描术一直以来被认为是诊断胃排空延迟的“金标准”，但是该方法存在辐射及检查期间患者无法自由活动等缺点，而WMC则展现了较好的应用前景。

胃排空延迟是FDA批准的WMC的第一个适应症，也是目前WMC研究最多的领域[7-11]。Kuo等[9]将WMC与胃排空闪烁扫描术进行对比研究，一共纳入87例健康志愿者及61例胃轻瘫患者，结果显示WMC测得胃排空时间与闪烁扫描术测得2 h核素排空率及4 h核素排空率一致性较好(相关系数分别为0.63及0.73)，ROC曲线提示WMC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诊断胃轻瘫的最佳时间分界点为300 min，敏感性和特异性分别为0.65和0.87。Lee[7]等纳入了169例疑似胃轻瘫患者进行研究，其中53例为糖尿病患者，114例为非糖尿病患者，同时进行WMC及胃排空闪烁扫描术，发现两者诊断一致性为75.7%(kappa=0.42)，但在糖尿病患者与非糖尿病患者胃排空延迟的诊断中一致性较差，该研究可能对糖尿病胃轻瘫患者的治疗产生影响。

3 WMC在结肠运动功能障碍患者中的应用

在世界范围内，慢性便秘在全年龄段发病率约16%，在60岁以上人群发病率高达33.5%，在妇女、社会地位较低人群中发病率亦较高[12]。在我国亦有流行病学研究表明成人发病率约为4%～6%，60岁以上人群高达22%[13]。慢性便秘患者往往并存心理疾病，生活质量出现明显下降[14-16]。慢性便秘病因可分为功能性或器质性，而大多数患者为功能性疾病导致，功能性慢性便秘可根据结肠运输和盆底功能分为正常运输性便秘(normal transit constipation，NTC)、慢运输性便秘(slow transit constipation，STC)和排便障碍型便秘(defecatory disorder)[17]。目前常规诊断方法包括结肠传输试验、肛肠测压及直肠球囊排出试验等[13]。

目前，已有研究将WMC与常规检查方法的诊断效果进行比较。Rao[18]等纳入39名便秘患者及11名健康老年男性进行研究，对WMC与放射不透明标记物法(ROM)的诊断效果进行对比，发现便秘组CTT、WGTT、GET均较健康组慢，两种方法检测的一致性较好(CTTr=0.718,P=0.000 1, WGTTr=0.693,P=0.000 1)，且WMC可以提供较ROM更多的消化道运动信息。Surjanhata 等[19]使用WMC研究慢性便秘人群的清醒反应，发现STC患者的清醒反应受损，提示STC患者存在神经功能障碍，也为后续的治疗提供了时间靶点。

4 WMC在胃肠道广泛运动障碍中的应用

胃肠动力障碍常常累及胃肠道多个区域，而目前常规检查方法多局限于单个区域的动力检查，而WMC可以全面评估胃肠道动力情况，有研究表明这种优势会显著影响患者后续治疗策略的选择[20-22]。Triantafyllou等[20]纳入29例2型糖尿病患者和58例健康志愿者进行胶囊内镜检查，发现糖尿病患者的GTT显著长于非糖尿病患者(87 min vs 24 min，P<0.001)，而小肠检查完成率显著低于非糖尿病患者(69% vs 89.6%，P=0.02)，能够到达盲肠的糖尿病患者SBTT显著低于非糖尿病组(261.2±55.5 min vs 302.0±62.7 min，P=0.032)，说明糖尿病胃轻瘫患者小肠亦存在动力障碍。Sarosiek[21]的研究亦证实部分糖尿病患者存在胃肠道广泛运动障碍。Arora[22]纳入了161名疑似多区域胃肠运动功能障碍的患者，结果在109例阳性结果患者中发现有54例(49.5%)存在多区域运动功能障碍，其中有11例患者同时存在GTT、SBTT、CTT延长。

同时，我们发现有较多文献报道了患者症状与WMC检查结果之间的不一致[23-24]，WMC检查可能为这部分患者提供更好的临床治疗决策。Rao等[25]同时用WMC及传统动力检测法对86例有上消化道(upper gastrointestinal, UGI)症状或下消化道(lower gastrointestinal, LGI)症状的患者进行检查，依据WMC的检查结果，发现47%的UGI组和53%的LGI组患者存在与症状不一致的诊断(如上腹痛患者WMC提示结肠运动功能障碍)，改变了30%的UGI组和53%的LGI组的治疗计划。Barshop等[11]发现胃轻瘫患者的症状与十二指肠的运动呈现强相关性，而与胃窦的运动关系较弱。因此，WMC能够更好的评估患者全消化道运动情况，提高研究者对胃肠道动力障碍的认识，进而改变患者的治疗策略，这些都是常规检查所不能完成的。

5 WMC在评价药物及治疗方案对胃肠道影响中的应用

WMC能够很方便的得到患者的全胃肠道运动信息，因此特别适用于评价药物及治疗方案对于胃肠道的影响[26-29]。 Rozov-Ung[27]使用WMC探究了不同药物对于胃肠道蠕动功能的影响，发现红霉素可诱导胃排空加速，而吗啡可引起胃运动迟缓。Every-Palmer[28]利用WMC评价了奥氮平对胃肠道运动影响，发现奥氮平对上下消化道运动均有显著的减缓，部分患者可出现多区域运动功能障碍。Triadafilopoulo[30]采用WMC及高分辨率测压，对帕金森病胃肠道动力障碍患者内镜下注射肉毒杆菌的疗效进行评估。

同时，WMC可以测量患者消化道各个部位的pH值，这对于部分pH值敏感的药物释放可能存在影响[31-32]。Glefond[31]发现对于囊性纤维化的患者，WMC提示患者小肠近端的pH值及SBTT高于正常人。Wegeberg等[32]探究了1型糖尿病病人的胃肠道pH值变化情况，发现与健康受试者相比，T1DM患者胃和大肠中位pH值较低，而小肠的中位pH值没有差异。因此，不同疾病患者的胃肠道pH值变化可能影响相关药物的生物利用，这对于指导个体化用药有很大的应用价值。

6 WMC在继发性胃肠动力障碍中的应用

WMC适用人群不仅仅局限于原发性胃肠动力障碍如胃轻瘫或慢性便秘等患者，在继发性胃肠道运动功能障碍，例如重症[33]、脊髓损伤[34]、肌营养不良[35]、家族性GUCY2C腹泻综合征[36]等患者中的应用也有研究报道。Stefan[33]纳入8例重症患者，对比87例健康志愿者，发现胃排空时间、小肠排空时间均明显较健康人延长，且胶囊排除体外时间亦明显延长。Williams[34]研究纳入了20例脊髓损伤患者及10例健康志愿者，结果表明患者的胃肠转运时间均明显延长。这些研究均表明WMC可以用于评估重症、肌营养不良等患者的胃肠道转运情况，指导营养支持等相关治疗。

7 总结

WMC是一种无辐射、非侵入性、便于携带的智能胶囊，与常规的胃肠道动力检测方法一致性较好，同时可以分析全消化道运动情况，特别适用于可疑多区域胃肠动力异常患者。目前我国亦有少量文献报道及小规模临床试验研究[37-39]，但尚未正式进入临床。随着更多研究的深入，WMC的适应症有望进一步拓展，给临床患者带来更多获益。