摘 要: 为提高呼出气体冷凝物( ) 中肺癌标志物的准确采集，设计一种新型的 采集装置，为提高 中肺癌标志物的准确分析，我们研究最佳采集温度 最佳采集时间等采集装置的优化工作参数 针对 中的肺癌标志物癌胚抗原( ) ，使用设计的装置与国外的 采集装置 进行对比分析，实验结果表明，在同样条件下我们的装置采集量多于 浓度明显高于 ，说明该装置更适合采集 中的 使用该装置采集了 例肺癌患者与例健康受试者 ，发现肺癌患者 中 浓度明显高于健康受试者，通过受试者工作特征曲线( ) 获得 中阳性阈值为 ，此时敏感性为 ，特异性为 结果表明，本研究设计的新型呼出气体冷凝物采集装置能够很好地采集到肺癌病人 中的 ，具有更高的灵敏度和特异性

关键词: 呼出气体冷凝物 采集装置; 肺癌标志物; 癌胚抗原

    有研究报道，目前癌症已经成为人类最致命的疾病之一［］据统计，在 年美国新增癌症患者万人，超过 万人死于癌症［］根据中国肿瘤登记中心对肿瘤监测结果显示， 年中国新增癌症患者 万例，因癌症死亡病例达 万［］而肺癌是癌症中发病率和致死率排前三的恶性肿瘤，早发现早治疗能够增加肺癌的存活率 因此如何能够快速简便地实现肺癌的筛查成为研究重点呼出气体冷凝液 ( )检测具有无创快速收集简单等优点［ ］，并具有一定的稳定性［］，近年来利用 进行疾病检测的研究成为热点 有研究表明 中含有氮氧化物蛋白质核酸等物质，这些标志物可直接和间接地反映肺癌等疾病［ ］然而 至今仍然没有采集标准， 对 进行研究，建议在采集 时采用惰性材料，采集时间设置为 ，并禁止唾液等的污染，同时 通过研究发现不同采集物质所需采集时间温度设置等并不相同，并建议在研究中根据研究物质研究对象的不同进行适当的参数设置［］董敬军等［］使用商品化 采集仪器采集 ，并检测并分析 的含量从而研究了不同分期不同癌症类型 中 的水平，最终得出结论通过检测 中 可以很好地区分非小细胞肺癌不同类型及分期 他们的研究为检测中 提供了很好的思路 我们在进行中 采集时发现不同采集温度和采集时间对采集及检测有很大的影响，而之前的研究中并未报道 采集 的最佳采集温度最佳采集时间等信息目前国际上通过呼出气体冷凝物 中肺癌标志物( ) 进行肺癌和肺部疾病早期 无创和快速诊断［］，是一个新的研究热点 然而呼出气体冷凝物国际上尚没有统一的标准，且针对呼出气体冷凝物中不同的标志物采集标准也不相同，因此，需要进一步的改进和规范化 目前国际上商业化的 采集仪器主要是德国耶格公司生产的采集 仪，但经过预实验发现该仪器采集时效率偏低，且受试者在使用该仪器进行采集时会产生不适反应 基于上述问题，我们提出了 采集仪器改进设计方法 目前采集 中癌胚抗原( ) 的研究中缺乏最佳的采集条件，如最佳采集温度最佳采集时间等，这些都可能导致中 测 量 不 准 确 基于以上问题我们对采集装置进行改进设计采集装置改进设计是通过冷凝呼出气体水蒸汽而获得，因此采集装置中包含吹嘴 收集器冷凝装置等部分 不同的设计者在设计 采集装置时使用不同的方法，耶格公司生产的 是一款商业化 采集装置， 的 采集器主要包含以下部分: 吹嘴唾液收集器长管及 收集器，如图 所示使用了咬合式吹嘴，使得受试者能够很好地适应吹气过程，吹嘴后的唾液收集器能够很好地将唾液收集，从而很好地避免唾液受到污染使用长管结构能够在一定程度上消除呼吸死腔的干扰，这些 都 是 的 优 势 目 前 有 学 者 使 用采集 中的 小分子有机物等物质并取得很好的效果 然而根据 的建议， 收集装置吹嘴与 收集器之间应尽量减小阻力，这样可以保证气路的通畅并收集更多的物质 目 前， 仪器的主要不足是吹嘴与收集器之间的距离太长，导致收集的过程中中部分水蒸汽冷凝在 长 管 中，另 外，由 于 病 人在使用 时会吸入收集管内的冰冷气体，这导致很多受试者产生不适的反应针对 仪器的不足，在我们的改进设计中，使用了短管连接吹嘴与 收集器以减少吹气的阻力，同时设计了单向阀，包含吸入单向阀和呼出单向阀以保证受试者没有重复吸入呼出的气体，如图所示 单向阀的存在还可以让受试者呼吸收集管外的气体，使用这样的设计可以增加受试者的舒适度的临床采集实验采用我们设计的 收集装置放置在温度可调的冷凝仪器中，保证采集过程温度保持不变 所有受试者要求禁食禁烟 ，于晨起空腹时进行采集 所有受试者在 的室温环境下进行平静呼吸 所有受试者要求戴鼻夹，采集 所有通气通过口腔进行 对所有收集的 检测唾液淀粉酶也排除唾液的污染 采集完毕在 内使用雅培公司 进行癌胚抗原( ) 检测，该仪器使用化学发光法对 进行检测，检测下限为最佳采集温度的确定有研究表明 收集量与采集温度有相关性，采集温度越低则 收集量越大 然而采集温度越低会加大采集成本，在使用干冰制冷的情况下甚至会在采集器中产生冰块从而影响采集的持续性另外， 中 浓度与采集温度是否相关尚无研究报道 为研究采集量 浓度与采集温度的关系，采用图 所示 收集装置收集 个肺癌病人呼出气体冷凝液，分 别 在的温度设置中采集 ，每个病人收集时间为 ，收集结束后检测收集量及 的含量，结果如表 所示表 不同温度条件下 收集量( ，) 及浓度( ， )采集温度 收集量 浓度( )最佳采集时间的确定采集时间越长则采集量越多，然而采集时间加长会导致受试者产生不适反应，如口干胸闷心慌头晕等不良反应 另外， 中 浓度与采集时间是否有相关性尚无研究 为明确 采集量 中 浓度与采集时间之间的关系，采用图 所示采集装置对 名肺癌患者进行 采集，分别采集 ，并检测收集量及浓度，结果如表 所示表 不同采集时间 收集量( ，) 及浓度( ， )采集时间 收集量 浓度( )其中，采集时间为 时 个受试者均未出现不适反应，采集时间为 时有两个受试者出现口干，采 集 时 间 为 时 个 受 试 者 出 现 口干，个受试者出现头晕与 仪器的比较分析本研究对 名受试者进行 采集，采集对象分别使用自制的 收集器以及耶格公司生产的 进行 采集，采集温度为 ，采集时间为 ，结果如表 所示表 收集量( ，) 及浓度( ， ) 对比采集装置 收集量 浓度( )我们研制的收集器仪器采集肺癌病人及健康人使用我们研制的 采集装置针对 例肺癌患者样本及 例体检健康者进行 采集，并将采集后的样本进行 检测 肺癌组及健康对照组在年龄性别吸烟情况均无统计学差异 其中肺癌组均经病理证实为肺癌，健康对照组通过体检确认未得恶性肿瘤，各组均排除严重的肝肾功能不全及血液系统疾病使用 软件对肺癌病人及健康人中 检测数据进行处理，使 用 曲 线 分 析中 浓 度 水 平，并 获 取 阳 性 阈 值，并 计 算中 检测灵敏度及特异性肺癌组与健康对照组 中 水平比较肺癌组与健康对照组 中 检 测值，如表 所示，最 终 ，说明两组间有显著差别表 肺癌组与健康对照组 中 水平( ， )分组 人数 中 检测值肺癌组健康对照组曲线曲 线(，受试者工作特征曲线) 是以不同的阈值计算敏感度和特异性的曲线 以敏感度为纵坐标， 特异性 为横坐标，画出 中 检测水平的曲线，如图 所示 根据 曲线，综合考虑敏感性与特异性指标，定出 中 阳性指标值为，此时敏感性为 ，特异性为分析与讨论是通过对人体呼出气体进行冷凝而获得的呼出气体冷凝物，其中水蒸汽冷凝而成的液态水是主要成分，约占［］有研究表明，在人体呼出气的水蒸汽中仅有少部分水滴含有非挥发性有机分子，这些有机分子包裹在水蒸汽的这些小水滴中，包括脂溶性物质和水溶性物质［］，因此如何将这些水滴有效冷凝成为 采集的关键作为一 种 最 新 发 展 起 来 的 技 术， 具 有 无创安全重复性好等优点，但是目前 并没有特定的采集标准 不同的研究者在研究不同的物质时采集方法并不相同，甚至在收集同样的物质也会有不同的采集方法［］据此指出采集应针对采集的物质采集对象等进行采集条件探索，并就 采集材料采集温度唾液收集器保存等提出一些建议［］本研究在进行 检测时充分考虑并采用了这些建议在采集温度的研究中， 条件下 采集量及 浓度呈增加的趋势，显示随着温度的降低 采集量增加，同时 浓度也有所增加，这说明温度为 时呼出气体中的水蒸汽并未完全冷凝为液态水进入收集器中 温度为 时 采集量及 浓度相差不大，无统计学意义，说明在温度达到足够低的程度时采集量与 浓度已经近乎达到饱和，这时呼出气体中水蒸汽近乎全部转化为液态水进入收集器中 考虑到温度过低会加大采集成本，并可能造成受试者的不适等因素，而在 时采集量及浓度已经接近峰值，说明 是采集 中的最佳采集温度在采集时间的研究中，采 集的 条 件 下 采集量呈递增趋势，而浓度则相差不大( ，说明差异没有统计学意义) ，说明采集时间长短对 浓度并无影响考虑到运用检测仪器 自动进样系统进行 检测的最低样本量为 ，而 采集时间内 个受试者采集量为 ，样本量可以满足仪器检测的需求，因此 是采集中 的最佳采集时间通过装置的改进及最佳采集条件的设置对肺癌组和健康对照组进行 采集，并对 进行检测，结果发现肺癌组 中 浓度为( ) ，而健康对照组为( ) ，两组差异有统计学意义，说明 中 能够区分肺癌组和健康对照组通过 曲线确定 中 的阳性阈值为，此时敏感性为 ，特异性为 ，说明通过本装置进行的 中 采集分析可以很好地检测出肺癌中 的标志物我们接下来的工作是设计 传感器(，声表面波传感器) 进 行的检测，如图 所示 传感器通过压电效应进行能量传递，传播路径上质量的变化能够导致输出频率的改变，由于 传感器的这种特性导致其得到广泛的研究和应用［ ］传感器通过体声波进行传导，振荡频率可以达到 ，因此具有很高的灵敏度 在 传感器上植被 抗体，通过微流控控制芯片将 导入敏感区，此时将与 抗体结合，引起敏感区表面质量变化，从而导致波传导属性发生变化，通过检测输出叉指电极的频率变化可以检测 浓度 我们将在后面的论文中进行报道

结论

本研究设计了一种新型的呼出气体 中肺癌标志物的采集装置，并通过临床实验确定了该采集装置的最佳采集时间最佳采集温度等参数 与国际上采用的商业仪器 进行了对比实验，结果 表 明，本 装 置 在 内能够收集到更多的，且 的浓度要高于 ，说明本装置比 更适合采集 中的 将采集仪器设置在最佳采集时间和采集温度下，采集肺癌病人及健康对照组 ，并对 进行检测，发现肺癌组中 浓度明显高于健康对照组 通过曲线获得 中 检测的阳性阈值，并由此获得中 检测肺癌的灵敏度和特异性 最终结果表明，本研究设计的 采集装置能够更好地检测中 ，具有更高的灵敏度和特异性

    参考文献: 赫捷，陈万青 中国肿瘤登记年报［］北京: 军事医学科学出版社， : 董敬军，陶一江，陈建荣，等非小细胞癌患者呼出气冷凝液中检测的临床意义［］临床肺科杂志， ，( ) :