Non-invasive diagnostic tests for Helicobacter pylori infection

BACKGROUND: Helicobacter pylori (H pylori) infection has been implicated in a number of malignancies and non-malignant conditions including peptic ulcers, non-ulcer dyspepsia, recurrent peptic ulcer bleeding, unexplained iron deficiency anaemia, idiopathic thrombocytopaenia purpura, and colorectal adenomas. The confirmatory diagnosis of H pylori is by endoscopic biopsy, followed by histopathological examination using haemotoxylin and eosin (H & E) stain or special stains such as Giemsa stain and Warthin-Starry stain. Special stains are more accurate than H & E stain. There is significant uncertainty about the diagnostic accuracy of non-invasive tests for diagnosis of H pylori. OBJECTIVES: To compare the diagnostic accuracy of urea breath test, serology, and stool antigen test, used alone or in combination, for diagnosis of H pylori infection in symptomatic and asymptomatic people, so that eradication therapy for H pylori can be started. SEARCH METHODS: We searched MEDLINE, Embase, the Science Citation Index and the National Institute for Health Research Health Technology Assessment Database on 4 March 2016. We screened references in the included studies to identify additional studies. We also conducted citation searches of relevant studies, most recently on 4 December 2016. We did not restrict studies by language or publication status, or whether data were collected prospectively or retrospectively. SELECTION CRITERIA: We included diagnostic accuracy studies that evaluated at least one of the index tests (urea breath test using isotopes such as13C or14C, serology and stool antigen test) against the reference standard (histopathological examination using H & E stain, special stains or immunohistochemical stain) in people suspected of having H pylori infection. DATA COLLECTION AND ANALYSIS: Two review authors independently screened the references to identify relevant studies and independently extracted data. We assessed the methodological quality of studies using the QUADAS-2 tool. We performed meta-analysis by using the hierarchical summary receiver operating characteristic (HSROC) model to estimate and compare SROC curves. Where appropriate, we used bivariate or univariate logistic regression models to estimate summary sensitivities and specificities. MAIN RESULTS: We included 101 studies involving 11,003 participants, of which 5839 participants (53.1%) had H pylori infection. The prevalence of H pylori infection in the studies ranged from 15.2% to 94.7%, with a median prevalence of 53.7% (interquartile range 42.0% to 66.5%). Most of the studies (57%) included participants with dyspepsia and 53 studies excluded participants who recently had proton pump inhibitors or antibiotics.There was at least an unclear risk of bias or unclear applicability concern for each study.Of the 101 studies, 15 compared the accuracy of two index tests and two studies compared the accuracy of three index tests. Thirty-four studies (4242 participants) evaluated serology; 29 studies (2988 participants) evaluated stool antigen test; 34 studies (3139 participants) evaluated urea breath test-13C; 21 studies (1810 participants) evaluated urea breath test-14C; and two studies (127 participants) evaluated urea breath test but did not report the isotope used. The thresholds used to define test positivity and the staining techniques used for histopathological examination (reference standard) varied between studies. Due to sparse data for each threshold reported, it was not possible to identify the best threshold for each test.Using data from 99 studies in an indirect test comparison, there was statistical evidence of a difference in diagnostic accuracy between urea breath test-13C, urea breath test-14C, serology and stool antigen test (P = 0.024). The diagnostic odds ratios for urea breath test-13C, urea breath test-14C, serology, and stool antigen test were 153 (95% confidence interval (CI) 73.7 to 316), 105 (95% CI 74.0 to 150), 47.4 (95% CI 25.5 to 88.1) and 45.1 (95% CI 24.2 to 84.1). The sensitivity (95% CI) estimated at a fixed specificity of 0.90 (median from studies across the four tests), was 0.94 (95% CI 0.89 to 0.97) for urea breath test-13C, 0.92 (95% CI 0.89 to 0.94) for urea breath test-14C, 0.84 (95% CI 0.74 to 0.91) for serology, and 0.83 (95% CI 0.73 to 0.90) for stool antigen test. This implies that on average, given a specificity of 0.90 and prevalence of 53.7% (median specificity and prevalence in the studies), out of 1000 people tested for H pylori infection, there will be 46 false positives (people without H pylori infection who will be diagnosed as having H pylori infection). In this hypothetical cohort, urea breath test-13C, urea breath test-14C, serology, and stool antigen test will give 30 (95% CI 15 to 58), 42 (95% CI 30 to 58), 86 (95% CI 50 to 140), and 89 (95% CI 52 to 146) false negatives respectively (people with H pylori infection for whom the diagnosis of H pylori will be missed).Direct comparisons were based on few head-to-head studies. The ratios of diagnostic odds ratios (DORs) were 0.68 (95% CI 0.12 to 3.70; P = 0.56) for urea breath test-13C versus serology (seven studies), and 0.88 (95% CI 0.14 to 5.56; P = 0.84) for urea breath test-13C versus stool antigen test (seven studies). The 95% CIs of these estimates overlap with those of the ratios of DORs from the indirect comparison. Data were limited or unavailable for meta-analysis of other direct comparisons. AUTHORS' CONCLUSIONS: In people without a history of gastrectomy and those who have not recently had antibiotics or proton ,pump inhibitors, urea breath tests had high diagnostic accuracy while serology and stool antigen tests were less accurate for diagnosis of Helicobacter pylori infection.This is based on an indirect test comparison (with potential for bias due to confounding), as evidence from direct comparisons was limited or unavailable. The thresholds used for these tests were highly variable and we were unable to identify specific thresholds that might be useful in clinical practice.We need further comparative studies of high methodological quality to obtain more reliable evidence of relative accuracy between the tests. Such studies should be conducted prospectively in a representative spectrum of participants and clearly reported to ensure low risk of bias. Most importantly, studies should prespecify and clearly report thresholds used, and should avoid inappropriate exclusions

Application des lasers fibrés à verrouillage de modes à la génération très haute fréquence à haute pureté spectrale

The important rise of telecommunication systems in the past decades, together with the sensitivity improvement of radar systems, has increased the necessity for high spectral purity frequency references at high frequencies. The saturation of classical microwave bandwidths motivated the search of frequency references at higher frequencies, such as K-band. Frequency multiplication from highly stable sources, such as quartz sources, is limited by the increase of the noise floor, which is often prohibitive at millimeter wave frequencies. On the contrary, microwave generation using optics becomes a very efficient technique in this frequency range. Indeed, passive optical resonators or delay lines feature a high Q factor which can be used to stabilize the microwave frequency. The best phase noise performance is today obtained with long delay line oscillators. However, a spurious mode suppression technique has to be implemented in this type of OEOs. The use of an active optical resonator is a third solution, which avoids any locking technique between the laser and the passive resonator. The first architecture of this type has been proposed at the end of the 1990's. In such a system, a mode-locked laser is coupled to a microwave oscillator (COEO). COEO phase noise performances are strongly dependent on the spectral purity of the mode locked laser signal. This thesis work focus on the study and the optimization of this system. Optical amplifiers noise is firstly investigated, in order to determine the optimal conditions to minimize their phase noise contribution to the COEO. A 10 GHz SOA based COEO has been realized and features a low phase noise level reaching - 132 dBc/Hz at 10 kHz from the carrier. An analytical model has also been developed to obtain the locking range of the coupled oscillations. This frequency range is strongly dependent on the coupling efficiency between optical oscillation and the optoelectronic oscillation. This parameter cannot be calculated analytically and an iterative model has been proposed to determine the amplitude and phase of the optical spectrum. Therefore, one can calculate the RF power on the photodiode, on which the coupling efficiency is depending. Since COEO features a large optical frequency comb where each tooth of the comb is phase locked thanks to the mode locked laser, harmonic generation from COEO is possible. Wide frequency comb from high frequency COEO allow millimeter wave generation. The iterative model developed in this work enable to determine the RF power of one specified harmonic from experimental parameters. Harmonic selection can also be performed through the management of the chromatic dispersion. Such frequency multiplication has been implemented to generate a high purity 90 GHz signal from a 30 GHz COEO.These results are promising and an integration of the system in a thermalized box is under process.Le développement technologique dans le domaine des télécommunications, ainsi que des systèmes de détection, a accru ces dernières années la nécessité de signaux de référence présentant une très haute pureté spectrale. L'augmentation des débits, la saturation des bandes de fréquence ainsi que les performances imposées pour la détection radar ont ouvert la voie à la génération micro-onde par l'optique. Ces références de fréquence sont souvent issues d'oscillateurs optoélectroniques (OEO). Ces oscillateurs intègrent un élément de stockage de l'énergie au travers de résonateurs ou de longues lignes à retard fibrées afin d'augmenter leur facteur qualité et permettant ainsi d'atteindre des performances supérieures aux signaux multipliés à partir de sources basses fréquences ou directement à partir d'oscillateurs micro-ondes à résonateur diélectrique (DRO). Une topologie originale d'oscillateurs optoélectroniques a été proposée à la fin des années 1990 par une équipe américaine : il s'agit de remplacer le résonateur passif nécessitant un verrouillage du laser sur ce dernier par un résonateur actif, intégrant un amplificateur optique. Ce résonateur actif, un laser à blocage de modes, permet un couplage entre l'oscillation optique du laser et l'oscillation optoélectronique. On parle alors d'oscillateur optoélectronique couplé (COEO). Les performances du COEO sont étroitement liées à la pureté spectrale du signal issu du laser à blocage de modes. Ce travail de thèse traite de l'étude et de l'optimisation de ces systèmes. Une étude approfondie sur le bruit dans les amplificateurs optiques a tout d'abord été menée afin de déterminer quel type d'amplificateur choisir pour le COEO et sous quelles conditions l'amplification optique apporte un bruit de phase minimal. Ensuite, un COEO à 10 GHz a été réalisé, présentant un très faible bruit de phase atteignant - 132 dBc/Hz à 10 kHz de la porteuse. Un modèle a par ailleurs été implémenté, permettant de déterminer a posteriori l'efficacité du couplage et ainsi la bande de verrouillage entre l'oscillation optoélectronique et le laser à blocage de modes. Ce couplage interne dépend fortement de la dynamique du système. Cependant, les différents effets non linéaires qui ont lieu dans l'amplificateur à semiconducteur et les fibres ne permettent pas d'obtenir un modèle analytique. Un modèle itératif a alors été proposé afin d'obtenir les propriétés de l'enveloppe complexe lentement variable du peigne de fréquence généré en sortie du laser dont la photodétection conduit à la puissance RF générée par le COEO. Le COEO génère un peigne de fréquence suffisamment large pour produire des harmoniques RF supérieurs à la fréquence de répétition du laser à blocage de modes, si les modes longitudinaux espacés de plusieurs intervalles spectraux libres (ISL) sont en phase. Le modèle itératif développé permet, à partir des paramètres expérimentaux de déterminer le spectre optique ainsi que la distribution de phase à l'intérieur de celui-ci. Il est possible alors d'augmenter la puissance d'une harmonique en sortie de la photodiode par un ajout d'éléments dispersifs. Cette multiplication de fréquence permet la génération de signaux à haute pureté spectrale en bande millimétrique. Une démonstration expérimentale à 90 GHz a été proposée, basée sur un COEO fonctionnant à 30 GHz. Ces résultats sont prometteurs et une intégration du COEO dans un boîtier thermalisé ainsi qu'une gestion plus fine de la dispersion des fibres peut permettre des améliorations significatives sur le bruit de phase du système

Application of mode locked lasers to very high frequency and high spectral purity signals generation

Le développement technologique dans le domaine des télécommunications, ainsi que des systèmes de détection, a accru ces dernières années la nécessité de signaux de référence présentant une très haute pureté spectrale. L'augmentation des débits, la saturation des bandes de fréquence ainsi que les performances imposées pour la détection radar ont ouvert la voie à la génération micro-onde par l'optique. Ces références de fréquence sont souvent issues d'oscillateurs optoélectroniques (OEO). Ces oscillateurs intègrent un élément de stockage de l'énergie au travers de résonateurs ou de longues lignes à retard fibrées afin d'augmenter leur facteur qualité et permettant ainsi d'atteindre des performances supérieures aux signaux multipliés à partir de sources basses fréquences ou directement à partir d'oscillateurs micro-ondes à résonateur diélectrique (DRO). Une topologie originale d'oscillateurs optoélectroniques a été proposée à la fin des années 1990 par une équipe américaine : il s'agit de remplacer le résonateur passif nécessitant un verrouillage du laser sur ce dernier par un résonateur actif, intégrant un amplificateur optique. Ce résonateur actif, un laser à blocage de modes, permet un couplage entre l'oscillation optique du laser et l'oscillation optoélectronique. On parle alors d'oscillateur optoélectronique couplé (COEO). Les performances du COEO sont étroitement liées à la pureté spectrale du signal issu du laser à blocage de modes. Ce travail de thèse traite de l'étude et de l'optimisation de ces systèmes. Une étude approfondie sur le bruit dans les amplificateurs optiques a tout d'abord été menée afin de déterminer quel type d'amplificateur choisir pour le COEO et sous quelles conditions l'amplification optique apporte un bruit de phase minimal. Ensuite, un COEO à 10 GHz a été réalisé, présentant un très faible bruit de phase atteignant - 132 dBc/Hz à 10 kHz de la porteuse. Un modèle a par ailleurs été implémenté, permettant de déterminer a posteriori l'efficacité du couplage et ainsi la bande de verrouillage entre l'oscillation optoélectronique et le laser à blocage de modes. Ce couplage interne dépend fortement de la dynamique du système. Cependant, les différents effets non linéaires qui ont lieu dans l'amplificateur à semiconducteur et les fibres ne permettent pas d'obtenir un modèle analytique. Un modèle itératif a alors été proposé afin d'obtenir les propriétés de l'enveloppe complexe lentement variable du peigne de fréquence généré en sortie du laser dont la photodétection conduit à la puissance RF générée par le COEO. Le COEO génère un peigne de fréquence suffisamment large pour produire des harmoniques RF supérieurs à la fréquence de répétition du laser à blocage de modes, si les modes longitudinaux espacés de plusieurs intervalles spectraux libres (ISL) sont en phase. Le modèle itératif développé permet, à partir des paramètres expérimentaux de déterminer le spectre optique ainsi que la distribution de phase à l'intérieur de celui-ci. Il est possible alors d'augmenter la puissance d'une harmonique en sortie de la photodiode par un ajout d'éléments dispersifs. Cette multiplication de fréquence permet la génération de signaux à haute pureté spectrale en bande millimétrique. Une démonstration expérimentale à 90 GHz a été proposée, basée sur un COEO fonctionnant à 30 GHz. Ces résultats sont prometteurs et une intégration du COEO dans un boîtier thermalisé ainsi qu'une gestion plus fine de la dispersion des fibres peut permettre des améliorations significatives sur le bruit de phase du système.The important rise of telecommunication systems in the past decades, together with the sensitivity improvement of radar systems, has increased the necessity for high spectral purity frequency references at high frequencies. The saturation of classical microwave bandwidths motivated the search of frequency references at higher frequencies, such as K-band. Frequency multiplication from highly stable sources, such as quartz sources, is limited by the increase of the noise floor, which is often prohibitive at millimeter wave frequencies. On the contrary, microwave generation using optics becomes a very efficient technique in this frequency range. Indeed, passive optical resonators or delay lines feature a high Q factor which can be used to stabilize the microwave frequency. The best phase noise performance is today obtained with long delay line oscillators. However, a spurious mode suppression technique has to be implemented in this type of OEOs. The use of an active optical resonator is a third solution, which avoids any locking technique between the laser and the passive resonator. The first architecture of this type has been proposed at the end of the 1990's. In such a system, a mode-locked laser is coupled to a microwave oscillator (COEO). COEO phase noise performances are strongly dependent on the spectral purity of the mode locked laser signal. This thesis work focus on the study and the optimization of this system. Optical amplifiers noise is firstly investigated, in order to determine the optimal conditions to minimize their phase noise contribution to the COEO. A 10 GHz SOA based COEO has been realized and features a low phase noise level reaching - 132 dBc/Hz at 10 kHz from the carrier. An analytical model has also been developed to obtain the locking range of the coupled oscillations. This frequency range is strongly dependent on the coupling efficiency between optical oscillation and the optoelectronic oscillation. This parameter cannot be calculated analytically and an iterative model has been proposed to determine the amplitude and phase of the optical spectrum. Therefore, one can calculate the RF power on the photodiode, on which the coupling efficiency is depending. Since COEO features a large optical frequency comb where each tooth of the comb is phase locked thanks to the mode locked laser, harmonic generation from COEO is possible. Wide frequency comb from high frequency COEO allow millimeter wave generation. The iterative model developed in this work enable to determine the RF power of one specified harmonic from experimental parameters. Harmonic selection can also be performed through the management of the chromatic dispersion. Such frequency multiplication has been implemented to generate a high purity 90 GHz signal from a 30 GHz COEO.These results are promising and an integration of the system in a thermalized box is under process

MODELISATION ET CARACTERISATION D'UN LASER A MODES VERROUILLES FIBRE POUR LA GENERATION TRES HAUTE FREQUENCE

National audienceUn laser à modes verrouillés est réalisé dans un objectif de multiplication de fréquence RF. La modélisation de ce laser permet, à partir des spectres optiques et RF, d’optimiser le système pour la génération d’une harmonique donnée

High spectral purity laser characterization with a self-heterodyne frequency discriminator

International audienceThe performance of a delay line discriminator dedicated to the characterization of high spectral purity lasers is investigated. The system noise floor is obtained using a symmetrical delay. The vibrations are one of the main problems with this approach at the low frequency offsets. However, the system is able to characterize commercially available narrow linewidth lasers, such as external cavity lasers and fiber lasers

Comparaison de performances d'oscillateurs optoélectroniques couplés à 10 GHz et 30 GHz

National audienceEtude théorique et expérimentale d'oscillateurs optoélectroniques couplés. Deux oscillateurs ont été réalisés et comparés vis à vis de leurs performances, l'un à 10 GHz et l'autre à 30 GHz. Le choix des composants, et en particulier de l'amplificateur optique, est discuté

COEO Phase locking and performance optimisation

International audienceIn this paper, a coupled optoelectronic oscillator (COEO) is phase locked to a low noise RF oscillator in order to reduce the phase noise close to the carrier. Biasing current of the optical semiconductor amplifier (SOA) and a varactor diode in the RF part of the COEO are used as two different actuators to perform phase locking. The lock on the optical device is finally simpler and more efficient than the lock on the RF loop. In the second part of this paper, phase noise of the COEO is reduced by more than 15 dB using a chirped Bragg filter that compensates the dispersion of the optical loop

Génération millimétrique à 90 GHz à partir d'un oscillateur optoélectronique couplé à 30 GHz

National audienceUne référence de fréquence est obtenue à 90 GHz à partir de la génération du troisième harmonique d'un oscillateur optoélectronique couplé à 30 GHz. L'influence du point de polarisation du modulateur Mach-Zehnder sur le battement RF, ainsi que sur le spectre optique, est présenté. Le signal à 30 GHz et son troisième harmonique sont générés en sortie de photodiode à des puissances de −15.5 dBm et −15.8 dBm respectivement. Une mesure de bruit de phase pour chacun des signaux a été réalisée et des niveaux de bruit de phase de −103 dBc/Hz et −95 dBc/Hz à 1 kHz de la porteuse à 30 GHz et 90 GHz respectivement ont été relevés

Remise en forme de faisceau dans un laser à cavités couplées

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Propriétés de cohérence dans l'émission de lasers à fibré couplés par injection mutuelle

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