呼出氣體檢測(cè)在肺癌診斷中的應(yīng)用研究進(jìn)展

秦 鴻，張 偉

(1.南昌大學(xué)a.研究生院醫(yī)學(xué)部2011級(jí)； b.第一附屬醫(yī)院呼吸內(nèi)科，南昌 330006；2.上饒市人民醫(yī)院呼吸與危重癥醫(yī)學(xué)科，江西 上饒 334000)

隨著環(huán)境污染的加重，肺癌發(fā)病率以及病死率均呈明顯上升的趨勢(shì)，男性發(fā)病率與病死率均占所有惡性腫瘤第1位，女性發(fā)病率及病死率均占第2位[1]。肺癌是對(duì)人群健康和生命威脅最大的惡性腫瘤之一，目前尚未有明確的病因。吸煙是導(dǎo)致肺癌的首要危險(xiǎn)因素，90%肺癌患者發(fā)病率與吸煙有關(guān)，因此可結(jié)合吸煙史對(duì)患者病情進(jìn)行初步診斷。另外，對(duì)肺癌早期診斷是提升治療效果的關(guān)鍵[2]。人體呼出氣有3大組成部分：氣體、水蒸氣、懸浮微粒，其構(gòu)成主要是來(lái)自于空氣、機(jī)體細(xì)胞代謝、體內(nèi)微生物代謝。在呼出氣體中有0.1%為痕跡氣體，其中CO2濃度最高，占空氣容積的0.03%～0.04%。雖然痕跡氣體濃度較低，但在呼吸過(guò)程中其成分與濃度均會(huì)發(fā)生明顯的改變。筆者就呼出氣體檢測(cè)在肺癌診斷中的應(yīng)用研究進(jìn)展作一綜述。

1 呼出氣體與肺癌的關(guān)系

在人類呼出氣體中超過(guò)1000種痕量有機(jī)化合物[從按體積計(jì)算百萬(wàn)分之一(ppmv)濃度至萬(wàn)億分之一的體積比(pptv)濃度范圍]已經(jīng)逐漸被人們所認(rèn)識(shí)，且這些痕量揮發(fā)性有機(jī)化合物與機(jī)體的代謝水平密切相關(guān)，可將機(jī)體內(nèi)潛在疾病、藥物、污染物接觸史反映出來(lái)[2]。另外，呼吸氣體當(dāng)中的烷烴類氣體寒涼與脂質(zhì)過(guò)度氧化反應(yīng)的活性之間具有密切聯(lián)系，且可作為脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)的標(biāo)志物。呼出氣體中的揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOCs)能夠有效反映出人體身體健康狀況及多種疾病的癥狀。隨著醫(yī)療技術(shù)的發(fā)展，呼出氣體檢測(cè)已經(jīng)被臨床逐漸應(yīng)用，其與常規(guī)檢測(cè)相比，更加簡(jiǎn)單、方便，具有較好的準(zhǔn)確性，且不會(huì)對(duì)患者造成任何損傷，安全性較高。陳璐等[3]報(bào)道，通過(guò)收集63例病理確診的肺癌患者與72例健康人的呼出氣體，前者作為觀察組，后者為對(duì)照組，采用電子鼻對(duì)呼出氣體中的VOCs進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果顯示觀察組二級(jí)基甲烷、甲烷、乙醇、乙烷、十二烷、篙屬酮、側(cè)柏醇等VOCs濃度與對(duì)照組比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P<0.05)；觀察組判對(duì)率為80.6%，對(duì)照組判對(duì)率為83.9%，同時(shí)觀察組特異度為74.0%，對(duì)照組特異度為93.0%。由此可見，呼出氣體中的VOCs組成及濃度能夠?qū)C(jī)體的特定疾病狀態(tài)與代謝狀態(tài)進(jìn)行有效反映，建立呼出氣體VOCs數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)肺癌診斷具有重要的價(jià)值。

2 呼出氣體的收集及其裝置

對(duì)于健康個(gè)體，前半部分的呼出氣體(約150 mL)來(lái)自于上呼吸道，與血液之間沒有進(jìn)行氣體交換，是“靜區(qū)”氣體；后一部分的呼出氣體(約350 mL)來(lái)自于肺泡，與血液進(jìn)行了氣體交換，是“肺泡”氣體。根據(jù)氣體來(lái)源，呼出氣體的收集可分為三種:1)靜區(qū)氣體收集(上呼吸道NO收集；2)肺泡收集(純粹的肺泡氣體收集)；3)混合氣體收集(總呼出氣體,包括靜區(qū)氣體和肺泡氣體)。呼出氣冷凝液(EBC)，因其可無(wú)創(chuàng)收集呼吸道內(nèi)襯液，同時(shí)可反映肺部炎癥及氧化應(yīng)激狀態(tài)，在近幾年備受關(guān)注。在患者正常呼吸時(shí)，通過(guò)簡(jiǎn)單冷凝裝置對(duì)其及進(jìn)行收集，相較于有創(chuàng)的收集方式，更容易被患者接受。另外，通過(guò)對(duì)患者呼吸氣體進(jìn)行收集，能夠?qū)Χ喾N疾病進(jìn)行診斷。但是，收集的氣體易受患者個(gè)人因素的影響，其中吸煙影響較大，因此在進(jìn)行氣體收集前至少禁煙3 h。

呼吸氣體收集的裝置也會(huì)對(duì)呼吸樣本造成影響，如管道、閥門等各種配件等[4]。一般來(lái)說(shuō)，橡膠與塑料不適合用于氣體樣本收集裝置的材質(zhì)，橡膠與塑料均具有一定的揮發(fā)性，在氣體樣本收集過(guò)程中會(huì)對(duì)氣體造成污染，導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果受到影響。不銹鋼、黃銅等材質(zhì)，則比較適合用于氣體樣本收集裝置的材質(zhì)，其既不會(huì)出現(xiàn)揮發(fā)性，同時(shí)也具有較好的密封性，可確保氣體的純凈，從而確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。此外，呼吸氣體中會(huì)含有大量水蒸氣，在凝結(jié)后，會(huì)對(duì)氣體樣本造成影響，導(dǎo)致分析結(jié)果出現(xiàn)較大的偏差。如樣本中的凝結(jié)水會(huì)導(dǎo)致氣色相普儀造成破壞，尤其是對(duì)毛細(xì)管柱的破壞較大，因此在對(duì)氣體樣本進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，需將氣體樣本中的水蒸氣進(jìn)行處理，可采用低溫法、吸附劑等方式，從而確保樣本的有效性。

3 呼出氣體檢測(cè)與肺癌的診斷

3.1 呼出氣一氧化氮(FeNO)檢測(cè)與肺癌的診斷關(guān)系

徐恩五等[5]報(bào)道，選取經(jīng)病理確診的61例肺癌患者，其中鱗癌20例，非鱗癌41例，術(shù)前1周行FeNO檢測(cè)及肺功能檢查，并以51例健康人作為對(duì)照。結(jié)果顯示，肺癌患者FeNO值顯著高于健康人(P<0.05)，靈敏度為96.1%，特異度為67.2%。其中鱗癌患者FeNO值顯著高于非鱗癌患者及健康人(P<0.05)，靈敏度為72.5%，特異度為57.2%。由此可見，在無(wú)呼吸道炎癥性疾病情況下，肺癌患者的FeNO高于健康人，其中肺鱗癌患者更加明顯，說(shuō)明FeNO在肺癌診斷及鑒別診斷中具有一定的價(jià)值。劉鵬飛等[6]通過(guò)對(duì)164例肺癌患者的臨床資料及FeNO檢測(cè)結(jié)果等進(jìn)行回顧性分析，將172名健康人作為對(duì)照組，結(jié)果顯示肺癌患者FeNO值為33.85 ppb，高于健康人的16.80 ppb(P<0.05)。同時(shí)鱗癌、腺癌、小細(xì)胞癌及類癌患者FeNO值分別為39.85、32.94、38.95、24.48 ppb，兩兩比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，提示肺癌患者FeNO值升高可作為診斷依據(jù)，同時(shí)還可對(duì)鱗癌進(jìn)行初步鑒別。

3.2 呼出氣冷凝液與肺癌的診斷關(guān)系

沈巨信等[7]對(duì)36例非小細(xì)胞肺癌患者與30名正常人群同時(shí)行呼出氣冷凝液與血清檢測(cè)，結(jié)果顯示，非小細(xì)胞肺癌患者呼出氣冷凝液與血清中癌胚抗原均顯著高于正常人(P<0.05)，其中腺癌患者的癌胚抗原明顯高于鱗癌患者(P<0.05)。根據(jù)TNM分期，Ⅲ—Ⅳ期患者呼出氣冷凝液與血清中的癌胚抗原均明顯高于Ⅰ—Ⅱ期患者及正常人，同時(shí)Ⅰ—Ⅱ期患者的癌胚抗原明顯高于正常人(P<0.05)，說(shuō)明非小細(xì)胞肺癌患者行呼出氣冷凝液與血清癌胚抗原檢測(cè)對(duì)肺癌的早期診斷有重要參考意義，同時(shí)可幫助臨床醫(yī)師進(jìn)行分期判斷。秦娥等[8]報(bào)道，選取小細(xì)胞肺癌患者30例，其中局限期14例，廣泛期16例；非小細(xì)胞肺癌患者41例，其中鱗癌20例，腺癌21例。同時(shí)選取同期健康人30例。分別行呼出氣冷凝液及血清檢測(cè)，結(jié)果顯示小細(xì)胞肺癌患者胃泌素釋放肽前體水平高于非小細(xì)胞肺癌患者(P<0.05)，小細(xì)胞肺癌患者呼出氣冷凝液中胃泌素釋放肽前體水平高于非小細(xì)胞肺癌患者(P<0.05)。由此可見，行血清與呼出氣冷凝液中胃泌素釋放肽前體水平檢測(cè)對(duì)肺癌診斷具有輔助價(jià)值，其中呼出氣冷凝液中胃泌素釋放肽前體水平檢測(cè)可作為小細(xì)胞肺癌早期診斷的無(wú)創(chuàng)指標(biāo)。

4 小結(jié)

呼吸氣體在肺癌中的檢測(cè)已經(jīng)得到人們的關(guān)注與認(rèn)可，在多個(gè)疾病領(lǐng)域診斷中均有研究[9-10]。呼吸氣體的檢測(cè)的特點(diǎn)主要為無(wú)創(chuàng)、安全。通過(guò)無(wú)創(chuàng)收集呼吸道內(nèi)襯液，從而對(duì)患者肺部炎癥以及氧化應(yīng)激狀態(tài)進(jìn)行檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況，提高肺癌檢出率，提升存活率。通過(guò)對(duì)肺癌患者呼吸氣體中的VOCs進(jìn)行測(cè)定，能夠?qū)Ψ伟?shí)施早期診斷，還可幫助術(shù)后對(duì)患者隨訪觀察。另外，在呼吸氣體檢測(cè)的過(guò)程中需要注意裝置的密封性，確保樣本不受到外界空氣及細(xì)菌的污染，促使檢測(cè)結(jié)果更為準(zhǔn)確。同時(shí)盡量不要選擇塑料、橡膠等裝置品進(jìn)行檢測(cè)，避免裝置揮發(fā)物質(zhì)對(duì)檢測(cè)效果造成影響。在檢測(cè)前，需要對(duì)樣本中的水蒸氣排空，減少凝結(jié)后的水汽對(duì)樣本中的檢測(cè)物質(zhì)造成破壞，提高檢測(cè)效果。

呼吸氣體分析已經(jīng)逐漸得到人們的關(guān)注，與傳統(tǒng)檢測(cè)方式比較，具有較大的優(yōu)勢(shì)，如不會(huì)對(duì)患者造成損傷，以及能夠進(jìn)行反復(fù)測(cè)試等，且患者測(cè)試過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)任何不適感。同時(shí)呼吸氣體樣本中的VOCs能夠?qū)w動(dòng)脈血中的代謝物質(zhì)進(jìn)行一定的反應(yīng)，可減少患者再次進(jìn)行動(dòng)脈血液檢測(cè)，避免穿刺痛苦。另外，呼吸氣體與尿液檢測(cè)比較，能夠直接提供信息，這是其他檢測(cè)方式無(wú)法達(dá)到的，且呼吸氣體還能夠?qū)C(jī)體內(nèi)揮發(fā)的有毒物質(zhì)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控，實(shí)時(shí)檢測(cè)患者的病情發(fā)展?？傊粑鼩怏w檢測(cè)為肺癌診斷提供了新的方法，比較其他檢查方法，具有安全、無(wú)創(chuàng)的特點(diǎn)，今后如何將其與醫(yī)學(xué)進(jìn)行更好的結(jié)合仍需探究。