Validierung des 13C-Natriumacetat Atemtests zur Messung der Magenentleerungsrate bei der Katze im direkten Vergleich zur 99m Technetium Radioszintigraphie

Abstract

Das Ziel dieser Studie war es, die Magenentleerung einer halbfesten Testmahlzeit bei der Katze mittels des 13C-Natriumacetat Atemtests zu untersuchen und mit der Szintigraphie zu vergleichen.Zwölf gesunde, männlich kastrierte, unsedierte Europäisch Kurzhaar Katzen im Alter von 2-4 Jahren gingen in die Studie ein. Für die simultane Bestimmung der Magenentleerungszeiten mittels Szintigraphie und Atemtest wurde eine halbfeste Testmahlzeit mit 50 mg 13C-Natriumacetat und 250 MBq 99mTc-Albuminkolloid versetzt und den Katzen nach einer Nüchternzeit von 12 Stunden angeboten. Pro Katze wurden 2 Testdurchläufe an 2 aufeinanderfolgenden Tagen durchgeführt. Nach der Entnahme einer ersten Atemprobe unmittelbar vor der Futteraufnahme wurden Atemproben und szintigraphische Aufnahmen über einen Zeitraum von 10 Stunden gewonnen. In den ersten 4 Stunden alle 30 Minuten, stündlich für weitere 2 Stunden und schließlich alle 2 Stunden. Die Auswertung der Szintigramme erfolgte nach der manuellen Definierung jeder Region of Interest (ROI) für jede Aufnahme mithilfe des Programmes Image J. Die zerfallskorrigierten radioaktiven Counts wurden gegen die Zeit aufgetragen. Die Messung des 13C-Gehalts der Atemproben erfolgte mittels Isotopenverhältnis Massenspektrometrie (IRMS). Für beide Untersuchungsmethoden wurden die Zeitpunkte ermittelt, zu denen 25%, 50% und 75% des Mageninhaltes entleert sind. Es wurden Varianzanalysen und Korrelationskoeffizienten bestimmt, zum Vergleich der Daten des Atemtests sowie der Szintigraphie, sowie zum Vergleich beider Methoden miteinander. Die ermittelten Magenentleerungszeiten betrugen 136,5 Minuten (Atemtest) und 143,2 Minuten (Szintigraphie) für 25% Entleerung, 238,8 Minuten (Atemtest) und 275,8 Minuten (Szintigraphie) für 50% Entleerung und 350,7 Minuten (Atemtest) bzw. 408,4 Minuten (Szintigraphie) für 75% Entleerung. Die Varianzanalyse beider Testdurchgänge bei der gleichen Katze zeigte zwischen den Wiederholungen bei den Testverfahren gute Ergebnisse für den Atemtest und akzeptable Ergebnisse für die Szintigraphie. Für 25% der Magenentleerung lag die Varianz zwischen den Wiederholungen beim Atemtest bei 152,4 Minuten2. Die Standardabweichung lag bei 12,3 Minuten bzw. bei 8,39%. Für 50% der Magenentleerung lag die Varianz zwischen den Wiederholungen bei 399,79 Minuten2. Die Standardabweichung lag bei 20,0 Minuten bzw. bei 7,36%. Für 75% der Magenentleerung lag die Varianz zwischen den Wiederholungen bei 1278,9 Minuten2. Die Standardabweichung lag bei 35,8 Minuten bzw. bei 8,38%.Die Korrelation nach Pearson lag für 25% Magenentleerung bei einem r-Wert von 0,847, für 50% Magenentleerung bei 0,83 und für 75% Magenentleerung bei 0,677. Der p-Wert (Signifikanz) lag bei 0,001 für 25% und 50% Magenentleerung und bei 0,016 für 75% Magenentleerung. Für 25% der Magenentleerung lag die Varianz zwischen den Wiederholungen bei der Szintigraphie bei 345,57 Minuten2. Die Standardabweichung lag bei 18,6 Minuten bzw. bei 10,50%. Für 50% der Magenentleerung lag die Varianz zwischen den Wiederholungen bei 973,08 Minuten2. Die Standardabweichung lag bei 31,2 Minuten bzw. bei 9,78%. Für 75% der Magenentleerung lag die Varianz zwischen den Wiederholungen bei 2145,6 Minuten2. Die Standardabweichung lag bei 46,3 Minuten bzw. bei 9,70%. Die Korrelation nach Pearson lag für 25% Magenentleerung bei einem r-Wert von 0,728, für 50% Magenentleerung bei 0,746 und für 75% Magenentleerung bei 0,749. Der p-Wert (Signifikanz) lag bei 0,007 für 25% Magenentleerung und bei 0,005 für 50% und 75% Magenentleerung. Die beiden Messmethoden korrelierten gut miteinander, die Spearman Korrelationskoeffizienten (rs Wert) lagen bei 0,53 mit einem p-Wert von 0,0077 für die 25% Magenentleerung, bei 0,603 mit einem p-Wert von 0,0018 für die 50% Magenentleerung und bei 0,703 mit einem p-Wert von < 0,0001 für die 75% Magenentleerung bei der Annahme, dass es sich um 24 Katzen handelte. Bei der Gegenüberstellung der einzelnen Messwerte für die beiden Testmethoden ergaben sich folgende r-Werte und p-Werte: In dem ersten Messdurchgang: für 25% Magenentleerung 0,58 / 0,048, für 50% Magenentleerung 0,636 / 0,026 und für 75% Magenentleerung 0,720 / 0,0082. In dem zweiten Messdurchgang für 25% Magenentleerung 0,308 / 0,331, für 50% Magenentleerung 0,392 / 0,208 und für 75% Magenentleerung 0,580 / 0,048. Der Atemtest ist aufgrund der Einfachheit der Testdurchführung, der guten Vermengungsmöglichkeit mit dem halbfesten Futter, der Stabilität des Substrats 13C02 in der Ausatemluft, und des guten Ergebnisses der statistischen Daten im Vergleich zur 99mTechnetium Radioszintigraphie ein vielversprechender diagnostischer Test zur Bestimmung der Magenentleerung bei Katzen. Weitere Untersuchungen sind nötig, um festzustellen, ob der Test auch bei pathologischen Veränderungen der Magenentleerung reproduzierbar bleibt und eine ausreichende Sensitivität und Spezifität aufweist, um Erkrankungsprozesse, die mit Verzögerungen oder Beschleunigungen der Magenentleerung einhergehen, zu detektieren. Des Weiteren müsste der Test optimiert werden, um eine einfachere Anwendbarkeit in der tiermedizinischen Praxis zu ermöglichen. Aim of the study was to assess gastric emptying of a semi-solid test meal in cats using the 13C-sodium acetate breath test and compare it with scintigraphy. Twelve healthy castrated male DSH cats, aged 2-4 years were included in the study. The cats were not sedated for the study procedure. To enable the simultaneous determination of gastric emptying times by scintigraphy and breath test a semi-solid test meal was mixed with 50 mg 13C- sodium acetate and 250 MBq 99mTc-albumin colloid. After food was withheld for 12 hours, a baseline breath sample was collected from each cat before the test meal was provided. Subsequent breath samples and scintigraphic images were acquired over the next 10 hours. The cats were measured two times. Timing of sampling was every 30 minutes for the first 4 hours, every hour for 2 hours and every 2 hours thereafter. Analysis of the scintigraphic images was performed after manual definition of the region of interest (ROI) for every individual image by using the program Image J. Subsequently the decay corrected radioactivity counts plotted against time. Measurement of the 13C- content in the breath samples was performed using isotope radio mass spectrometry (IRMS).For both methods gastric emptying times for 25%, 50% and 75% of gastric content were determined. To compare data of the breath test as well as of scintigraphy and to compare both methods analysis of variances and correlation coefficients were determined. The identified gastric emptying times were 136.5 minutes (breath test) and 143.2 minutes (scintigraphy) for 25% gastric emptying, 238.8 minutes (breath test) and 275.8 minutes (scintigraphy) for 50% gastric emptying and 350.7 minutes (breath test) and 408.4 minutes (scintigraphy) for 75% gastric emptying.The coefficient of variation for both trials in the same cat did show good results for the breath test and acceptable results for scintigraphy. Variation for the breath test between the trials for 25% gastric emptying was 152.4 minutes2 and the standard deviation was 12.3 minutes or 8.39%. Variation between the trials for 50% gastric emptying was 399.79 minutes2 and the standard deviation was 20 Minutes or 7.36 %. Variation between the trials for 75% gastric emptying was 1278.9 minutes2 and the standard deviation was 35.8 minutes or 8.38%. The Pearson correlation coefficient was r = 0.847 for 25% gastric emptying, r = 0.83 for 50% gastric emptying and 0.677 for 75% gastric emptying. P (significance) was 0.001 for 25 and 50% gastric emptying and 0.0016 for 75% gastric emptying. Variation for the scintigraphy between the trials for 25% gastric emptying was 345.57 minutes2 and the standard deviation was 18.6 minutes or 10.5 %. Variation between the trials for 50% gastric emptying was 973.08 minutes2 and the standard deviation was 31.2 Minutes or 9.78%. Variation between the trials for 75% gastric emptying was 2145.6 minutes2 and the standard deviation was 46.3 minutes or 9.70%. The Pearson correlation coefficient was r = 0.728 for 25% gastric emptying, r = 0.746 for 50% gastric emptying and 0.749 for 75% gastric emptying. P (significance) was 0.007 for 25% gastric emptying and 0.005 for 50% and 75% gastric emptying. Both methods showed good correlation, the Spearman correlation coefficient (rs)was 0.53 with a p value of 0.0077 for 25% gastric emptying, 0.603 with a p value of 0.0018 for 50% gastric emptying and 0.703 with a p value of <0.0001 for 75% gastric emptying with the assumption that 24 cats were used. When comparing the results for the 2 methods the following r- and p-values were determined: For the first trial: 0.58 / 0.048 for 25% gastric emptying, 0.636 / 0.026 for 50% gastric emptying, and 0.720 / 0.0082 for 75 % gastric emptying. For the second trial: 0.308 / 0.331 for 25% gastric emptying, 0.392 / 0.208 for 50% gastric emptying and 0.580 / 0.048 for 75% gastric emptying. Due to its simplicity, the ease in mixing the 13C- sodium acetate with semi-solid food, the stability of 13Co2 in the expired air and the good results of statistical data in comparison to the 99mTechnetium radioscintigraphy the breath test is a promising diagnostic test to determine the gastric emptying time in cats. Further studies are necessary to establish whether the test gives repeatable results in pathological changes of gastric emptying and whether it has sufficient sensitivity and specificity to detect diseases which can cause an increase or decrease in gastric emptying. Furthermore optimization of the test is necessary to enable easy use in veterinary praxis.