（優(yōu)選）周輝呼出氣體中檢測在疾病早期篩查中的應(yīng)用ppt講解當(dāng)前第1頁\共有27頁\編于星期日\20點呼出氣體檢測背景

在中國古時候人們已認(rèn)識到，人的尿液中逸出的氣體或呼吸產(chǎn)生的氣味可以幫助診斷疾病傳統(tǒng)中醫(yī)的“聞”，指聽聲音和聞口氣腐臭味——胃熱所致，多為口腔、消化道病人;酸餿味——進食過多，消化不良;腥臭味——肺膿腫、支氣管擴張合并感染等；尿臊味——腎功能衰竭，不能正常排泄廢物；爛蘋果味——多半患有糖尿病；烤面包味——斑疹傷寒患者；鼠臭味——肝臟有病，多見于肝功能嚴(yán)重?fù)p害病人；大蒜味——有機磷農(nóng)藥中毒，誤服滅鼠藥磷化鋅者；灰塵味——嚴(yán)重的營養(yǎng)失調(diào)；當(dāng)前第2頁\共有27頁\編于星期日\20點20世紀(jì)60年代，開始探索用現(xiàn)代分析儀器來代替具有精密化學(xué)測量功能的人體感官，對人體產(chǎn)生的氣體或氣味進行分析鑒定呼出氣體檢測背景

氣體成分%氮氣氧氣二氧化碳水蒸氣其它吸入氣體%78210.030.010.96呼出氣體%7816.44.630.030.94種類非常多的離子、代謝產(chǎn)物以及腺苷、ATP、氨、過氧化氫、前列腺素、乳酸、氧化氮、多肽以及細(xì)胞因子等眾多分子當(dāng)前第3頁\共有27頁\編于星期日\20點每個人所呼出的氣體中都含有水蒸氣和二氧化碳等空氣成份，但其他成份卻不盡相同有人認(rèn)為每個人呼出的化合物和人類的指紋一樣是獨一無二各種內(nèi)源性的代謝物組合，可以作為生物標(biāo)志物，反應(yīng)人體的健康狀況，從而應(yīng)用于疾病的早期篩查呼出氣體檢測背景

當(dāng)前第4頁\共有27頁\編于星期日\20點呼出氣體中的可揮發(fā)性有機物

（VolatileOrganicCompounds，VOCs）1971年，Pauling等首次提出了人體呼出氣體中存在VOCs目前，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)呼出氣體中存在上千種VOCs，其中大多數(shù)濃度在皮摩爾(10-12mol·L)或ppt(parts．per-trillion)級其中一部分VOCs被認(rèn)為是與疾病緊密相關(guān)的

VOCs來源主要有兩個方面：1）通過呼吸系統(tǒng)吸入的或通過皮膚吸收的外源性VOCs2）體內(nèi)各種生物化學(xué)過程產(chǎn)生的內(nèi)源性VOCs。

當(dāng)前第5頁\共有27頁\編于星期日\20點細(xì)胞在維持細(xì)胞膜完整性、能量代謝的過程中以及氧化應(yīng)激反應(yīng)產(chǎn)生的內(nèi)源性VOCs，是疾病診斷檢測的目標(biāo)。不飽和脂肪酸的脂質(zhì)過氧化可生成烷烴脂質(zhì)過氧化的乙酰乙酸鹽去碳酸基過程可產(chǎn)生丙酮膽固醇的合成過程中會由乙酰輔酶A產(chǎn)生異戊二烯等細(xì)胞色素P450混合酶系統(tǒng)可將代謝產(chǎn)物如烷烴類和單甲基烷烴類氧化成醇肺癌患者中，由于細(xì)胞色素P450混合酶系統(tǒng)以及編碼該酶的多家族基因的改變，會導(dǎo)致氧化應(yīng)激的代謝產(chǎn)物如烷烴類和單甲基烷烴類的降解，改變?nèi)梭w的VOCs組成當(dāng)前第6頁\共有27頁\編于星期日\20點呼出氣體VOCs檢測的臨床應(yīng)用神經(jīng)退行性疾病肺部疾病胃腸疾病感染類疾病VOCs肺部疾?。悍伟?、COPD、哮喘…胃腸類：胃癌、腸癌…感染類：幽門螺旋桿菌感染、陰道感染…神經(jīng)退行性疾?。豪夏臧V呆、帕金森…其他腫瘤類，如乳腺癌、頭頸癌…當(dāng)前第7頁\共有27頁\編于星期日\20點呼出氣體VOCs檢測優(yōu)勢

無需大型儀器和昂貴的耗材成本低無同位素

目前，穩(wěn)定同位素廣泛用于于代謝性疾病及感染性疾病等疾病的臨床診斷，如13C-標(biāo)記。無創(chuàng)取樣

無需血液、組織等樣本，患者可自行操作，順應(yīng)個體化醫(yī)療的趨勢，適用于廣泛篩查。不同的標(biāo)記物陣列可適于識別各種疾病，可包括呼吸道疾病、消化道以及各種形式的癌癥等。普適性當(dāng)前第8頁\共有27頁\編于星期日\20點呼出氣體VOCs檢測方法1，GC-MS（定量）（氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀）分辨率達~ppb（10-9M）當(dāng)前第9頁\共有27頁\編于星期日\20點呼出氣體VOCs檢測方法2，電子鼻（模糊識別）Cyranose?320NoseChip?arrayofnanocompositesensorsPatternrecognitionalgorithms當(dāng)前第10頁\共有27頁\編于星期日\20點呼出氣體VOCs檢測方法3，其它高場不對稱波形離子遷移譜（FAIMS）分辨率達~100ppt（10-10M）當(dāng)前第11頁\共有27頁\編于星期日\20點呼出氣體VOCs檢測方法4，其它納米微陣列（Coated-

Nanoarray）當(dāng)前第12頁\共有27頁\編于星期日\20點呼出氣體VOCs檢測方法5，其它--狗鼻子分辨率達~ppt（10-12M）當(dāng)前第13頁\共有27頁\編于星期日\20點應(yīng)用于肺癌檢測

長期吸煙者有害物質(zhì)高暴露人群肺部疾病患者有家族史的高危人群

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肺癌早期發(fā)現(xiàn)，高危人群實時監(jiān)控。研究表明，在肺癌發(fā)生的早期，細(xì)胞的氧化應(yīng)激等狀態(tài)已經(jīng)改變，人體呼出的氣體的組成結(jié)構(gòu)和含量與健康人不同。

以上數(shù)據(jù)來源：《2013年中國腫瘤登記年報》當(dāng)前第14頁\共有27頁\編于星期日\20點呼出氣體檢測在肺癌早期診斷與相應(yīng)肺癌分型中的應(yīng)用已得到廣泛的關(guān)注當(dāng)前第15頁\共有27頁\編于星期日\20點當(dāng)前第16頁\共有27頁\編于星期日\20點肺癌中檢測的呼出氣體VOCs當(dāng)前第17頁\共有27頁\編于星期日\20點汪..汪..汪…(哥們，你貌似得癌了)當(dāng)前第18頁\共有27頁\編于星期日\20點超高場不對稱波形離子遷移譜（FAIMS）具有高靈敏度和高特異性的特質(zhì)，實現(xiàn)了新型的高場非對稱波形離子遷移譜（FAIMS）技術(shù)和復(fù)雜背景中痕量氣體檢測的有效結(jié)合當(dāng)前第19頁\共有27頁\編于星期日\20點應(yīng)用FAIMS對VOCs的檢測可檢測出至少11種VOCs，最優(yōu)分辨率達到~10ppt量級當(dāng)前第20頁\共有27頁\編于星期日\20點應(yīng)用FAIMS對肺癌患者呼出氣體VOCs的檢測優(yōu)勢：快速：檢測時間僅為10毫秒左右。小型化：與傳統(tǒng)的呼出氣檢測系統(tǒng)相比，放電溝道與離子遷移溝高度集成，從而易于實現(xiàn)小型化。高靈敏度：檢測靈敏度達到和超過了現(xiàn)有的大型檢測設(shè)備。當(dāng)前第21頁\共有27頁\編于星期日\20點應(yīng)用于神經(jīng)退行性疾病檢測以阿爾茲海默病、帕金森病為首的神經(jīng)退行性疾病正成為威脅中老年人群健康的一個顯著的全球公共衛(wèi)生問題

迄今為止，全世界阿爾茲海默病患者已超過2600萬人，帕金森病患者超過500萬，其中一半以上在中國

60歲以上人群中阿爾茲海默病發(fā)病率約5%，帕金森病約為2%，即100個人中將有高達7個人患病

神經(jīng)退行性疾病患者的細(xì)胞因為異常代謝，產(chǎn)生的VOCs異于健康人，早期發(fā)現(xiàn)高危人群，實時監(jiān)控，有利防控ADPD當(dāng)前第22頁\共有27頁\編于星期日\20點PD的胃腸道病發(fā)假說Braak’s

Hypothesis當(dāng)前第23頁\共有27頁\編于星期日\20點AD的特異性VOCs圖譜當(dāng)前第24頁\共有27頁\編于星期日\20點單臂碳納米管檢測陣列檢測VOCs當(dāng)前第25頁