微型气相色谱的创新突破！通过呼气诊断传染病和癌症

  我们能够正常的看到，近几年呼气诊断技术获得了加快速度进行发展，未来利用呼气检测进行疾病检测将有更多的应用场景，有如体检中心、药店内的⾃助检测站、社区医院等等，可为人类健康提供更多便利。

  近日，美国临床诊断专业媒体360Dx报道，美国密歇根大学和美国初创公司 Blu Biotech 利用⽓相⾊谱法（Gas Chromatography）测量呼吸中的挥发性有机物（VOC），可精准查找出与COVID-19、结直肠癌、肺癌、急性呼吸窘迫综合征 (ARDS) 和脓毒症相关的独特⽣物标志物，利用微型气相色谱仪（Micro GC）可实现对一个呼吸样本做多种疾病的同时检测。

  2015年，密歇根大学（以下简称“密大”）的威尔学院重症监护研究与创新研究所（Weil Institute for Critical Care Research and Innovation，以下简称“研究所”）和⼯程学院开始了微型气相色谱仪的开发和测试；2018 年，团队研发出了全⾃动化的原型机。在此期间，精智未来 ChromX Health 与密大同步开展科研合作，进行微型气相色谱设备研发，并在2022年正式获得技术专利许可，目前正在高效推进设备产业化。

  密大研究所执⾏主任Kevin Ward表示，经过测量与炎症相关的VOC可识别疾病迹象。肺部以外的疾病，如结直肠癌或脓毒症，也会产⽣VOC，这些VOC在血液中循环，并在到达肺部时呼出。研究所通过机器学习和深度数据分析可确定疾病的 VOC 模式特征，将这些模式⽤于患者样本的分析算法中，以此进行疾病的检测和诊断。

  密大对VOC检测的初步研究显示，使用微型气相色谱仪原型机进行的VOC测量，对结直肠癌、肺癌和COVID-19的预测值分别为96%、96%和95%。研究团队还开始进一步收集应用数据，并在一项针对21名ARDS患者和27名对照的研究中证明，其仪器和算法对ARDS的预测值为94%，预测值为82%，总体准确率为87%，研究人员利用9种VOC来区分ARDS和非ARDS呼吸衰竭。

  同时，研究团队正计划在⼈体中进⾏进⼀步研究以检测溃疡性结肠炎，未来该技术很有可能应⽤于炎症性肠病、克罗恩病（又称节段性肠炎）和肾衰竭的诊断。

  实际上，呼吸诊断在近年来得到了广泛关注，许多专家觉得其有着非常大的发展前景。

  世界最著名医疗机构克利夫兰诊所在2019年建⽴早期疾病检测中心，利用具有对照功能的质谱进行呼气检测，用于诊断和监测肺病、肾病和心力衰竭等疾病；世界上的排名TOP30的西北大学坎宁胸科研究所的肺部和重症监护专家Benjamin Singer曾表示，利用气相色谱法检测呼气中的 VOC 并含量与疾病联系起来，是具有前瞻性的概念。

  而在实际应用中，对于给临床医⽣使用的呼气检验测试仪器，体积需要⾜够⼩，才能实现真正的便携。因此，相比传统质谱仪，体积小、便携性高是微型气相色谱仪的显著优势。

  密大研究所负责原型开发和测试研究的范旭东教授表示，微型气相色谱仪投入实际使用后，检测的耗材只有样本收集袋。患者对着与仪器连接的收集袋呼气约一分钟，仪器即可分析呼气样本，在20-30分钟时间显示分析结果。这在某种程度上预示着，在不久的将来，临床医生进行仔细的检测将变得很简便，未来有很大的可能性像做血液常规检查⼀样普遍。

  除了床旁使用场景外，设备还可用于监测使用呼吸机的患者，检测结果可实现每 30 分钟更新一次。特别对ARDS患者来说，呼气检测的优势很明显，微型气相色谱仪可⽆创地监测 ARDS 的发展进程、疾病严重程度，帮助医生对患者进行及时诊断和治疗。

  我们能够正常的看到，近几年呼气诊断技术获得了加快速度进行发展，未来利用呼气检测进行疾病检测将有更多的应用场景，有如体检中心、药店内的⾃助检测站、社区医院等等，可为人类健康提供更多便利。