食管癌是一種常見的惡性腫瘤，在全球范圍內(nèi)的發(fā)病率和死亡率分別排在惡性腫瘤的第8和第6位，在我國年發(fā)病人數(shù)預(yù)計(jì)47萬、死亡人數(shù)約37萬。開發(fā)快速、無創(chuàng)性的食道癌篩查方法是當(dāng)前相當(dāng)大的需求。
近期，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院醫(yī)學(xué)物理與技術(shù)中心研究部光譜質(zhì)譜研究室的研究人員在Journal of Gastroenterology and Hepatology（《腸胃病學(xué)與肝病期刊》）上展示了一款自主研發(fā)的實(shí)時(shí)在線檢測呼氣質(zhì)譜儀。利用該儀器，被檢者只需長呼一口氣，3分鐘內(nèi)就能檢測出是否患有食管癌，其臨床試驗(yàn)準(zhǔn)確率達(dá)85%—90%。該研究推動(dòng)了食道癌快速無創(chuàng)篩查的前進(jìn)步伐，是我國在癌癥無創(chuàng)篩查領(lǐng)域的一個(gè)新突破。
PTR-MS：食道癌無創(chuàng)篩查的新突破口
呼吸采樣系統(tǒng)示意圖
研究人員利用自主研發(fā)的質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)質(zhì)譜儀（PTR-MS）測量了29名食管癌患者和57名健康人士呼出的氣息，并利用Mann-Whitney U檢驗(yàn)和逐步判別分析（stepwise discriminant analysis）來確定呼吸質(zhì)譜數(shù)據(jù)中的離子，從而從健康人群中區(qū)分癌癥患者。此外，該研究還進(jìn)行了受試者工作特征（receiver operator characteristic ，ROC）分析。
研究人員發(fā)現(xiàn)7種呼吸質(zhì)譜離子能區(qū)分健康人士和食管癌患者，敏感性和特異性分別為86.2%和89.5%。這7種呼吸質(zhì)譜離子分別是 m/z 136、m/z 34、m/z 63、m/z 27、m/z 95、m/z 107 和 m/z 45。與健康人相比，食管癌患者呼氣質(zhì)譜分析中有5種質(zhì)譜離子的中位強(qiáng)度降低，剩余2個(gè)質(zhì)譜離子的中位強(qiáng)度增加。ROC曲線下面積為0.943。
食管癌患者/健康志愿者呼氣質(zhì)譜圖
研究人員最后得出以下結(jié)論：利用質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)質(zhì)譜儀（PTR-MS）檢測呼出氣體中揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs）的離子特征，可以區(qū)分健康人士和食管癌患者。然而，研究人員認(rèn)為需要更多的患者呼氣試驗(yàn)來證實(shí)，但質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)質(zhì)譜儀（PTR-MS）有望成為一種具有前景的食管癌篩查手段。
新技術(shù)避免了以往方法存在的缺陷
目前食管癌臨床檢查主要依靠X射線鋇餐、CT掃描、內(nèi)窺鏡/活檢、細(xì)胞學(xué)檢查等方法，這些常規(guī)檢查需要射線/器械侵入或者有創(chuàng)，不適合體檢或高危人群篩查。為了食管癌能早發(fā)現(xiàn)，讓患者得到早治療，提高治愈率、降低死亡率，發(fā)展食管癌篩查新技術(shù)方法尤為重要。
以往的呼氣檢測研究大多數(shù)沿用采樣袋呼氣取樣與色譜質(zhì)譜離線分析方法，該方法潛在問題是：采樣袋易引起呼氣成份污染、甚至丟失，色譜質(zhì)譜分析需要約2個(gè)小時(shí)。因?yàn)橘|(zhì)控困難、過程繁瑣以及分析速度慢，這種方法難以滿足篩查對快速檢測的要求。
中科院自主研制的實(shí)時(shí)在線檢測呼氣質(zhì)譜儀，只需7秒鐘就能完成對一名受試人員呼氣的直接測量，不需要采樣袋取樣以及濃縮等前處理過程，且儀器連續(xù)運(yùn)行1個(gè)月離子信號強(qiáng)度波動(dòng)僅為1.1%。
癌癥無創(chuàng)篩查之呼氣檢測法
2013年4月，瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院在PLoS ONE上表明，每個(gè)人在呼吸時(shí)呼出的化合物和人類的指紋一樣獨(dú)一無二，醫(yī)生甚至可以根據(jù)這些化合物來診斷疾?。ㄈ绨┌Y）。呼氣檢測因?yàn)榘踩珶o創(chuàng)、簡單便捷、接受度高等特點(diǎn)，一直是疾病診斷領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。
去年，劍橋大學(xué)的一家分支公司“歐爾斯通”開發(fā)了一臺(tái)“肺癌顯示檢測器”，用于檢查呼氣中的化學(xué)物質(zhì)，從而顯示患者是否可能患有肺癌。包括來自利物浦大學(xué)一個(gè)小組的研究人員發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞發(fā)出的氣體有輕微的基因變異，他們認(rèn)為利用呼氣來診斷肺癌在理論上是可行的。
早在2010年，發(fā)表在英國《癌癥》雜志上的一項(xiàng)研究中，以色列科學(xué)家就研發(fā)出了只要通過簡單的呼吸測試，就可以查出罹患了肺、乳腺、腸和前列腺癌的病人的“電子鼻”。
這兩年，英國劍橋大學(xué)的研究實(shí)驗(yàn)室也開發(fā)了一種“電子鼻”傳感器。該傳感器和美元的一角硬幣（直徑約1.8厘米）差不多大小，工作原理是制作出空氣中化學(xué)物質(zhì)的光譜，隨后識別出每種化學(xué)物質(zhì)的特殊構(gòu)造。如果該傳感器已經(jīng)被設(shè)置，并校準(zhǔn)到一個(gè)特定的水平，它就會(huì)拉響警報(bào)。
