食管癌是一種常見的惡性腫瘤，在全球范圍內的發(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)預計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前相當大的需求。

近期，中國科學院合肥物質科學研究院醫(yī)學物理與技術中心研究部光譜質譜研究室的研究人員在Journal of Gastroenterology and Hepatology（《腸胃病學與肝病期刊》）上展示了一款自主研發(fā)的實時在線檢測呼氣質譜儀。利用該儀器，被檢者只需長呼一口氣，3分鐘內就能檢測出是否患有食管癌，其臨床試驗準確率達85%—90%。該研究推動了食道癌快速無創(chuàng)篩查的前進步伐，是我國在癌癥無創(chuàng)篩查領域的一個新突破。

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)的質子轉移反應質譜儀（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檢驗和逐步判別分析（stepwise discriminant analysis）來確定呼吸質譜數(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，食管癌患者呼氣質譜分析中有5種質譜離子的中位強度降低，剩余2個質譜離子的中位強度增加。ROC曲線下面積為0.943。

食管癌患者/健康志愿者呼氣質譜圖

研究人員最后得出以下結論：利用質子轉移反應質譜儀（PTR-MS）檢測呼出氣體中揮發(fā)性有機化合物（VOCs）的離子特征，可以區(qū)分健康人士和食管癌患者。然而，研究人員認為需要更多的患者呼氣試驗來證實，但質子轉移反應質譜儀（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、內窺鏡/活檢、細胞學檢查等方法，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，色譜質譜分析需要約2個小時。因為質控困難、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時在線檢測呼氣質譜儀，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)運行1個月離子信號強度波動僅為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)邦理工學院在PLoS ONE上表明，每個人在呼吸時呼出的化合物和人類的指紋一樣獨一無二，醫(yī)生甚至可以根據(jù)這些化合物來診斷疾?。ㄈ绨┌Y）。呼氣檢測因為安全無創(chuàng)、簡單便捷、接受度高等特點，一直是疾病診斷領域研究的熱點。

去年，劍橋大學的一家分支公司“歐爾斯通”開發(fā)了一臺“肺癌顯示檢測器”，用于檢查呼氣中的化學物質，從而顯示患者是否可能患有肺癌。包括來自利物浦大學一個小組的研究人員發(fā)現(xiàn)，細胞發(fā)出的氣體有輕微的基因變異，他們認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》雜志上的一項研究中，以色列科學家就研發(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，英國劍橋大學的研究實驗室也開發(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物質的光譜，隨后識別出每種化學物質的特殊構造。如果該傳感器已經(jīng)被設置，并校準到一個特定的水平，它就會拉響警報。