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中科院無創篩查獲新突破!做個深呼吸就能診斷癌癥

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摘要:食管癌是一種常見的惡性腫瘤在全球范圍內的發病率和死亡率分別排在惡性腫瘤的第和第位在我國年發病人數預計萬死亡人數約萬開發快速無創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學物理與技術中心研究部光譜質譜研究室的研究人員在腸胃病學與肝病期刊上展示了一款自主研發

中科院無創篩查獲新突破!做個深呼吸就能診斷癌癥

食管癌是一種常見的惡性腫瘤,在全球范圍內的發病率和死亡率分別排在惡性腫瘤的第8和第6位,在我國年發病人數預計47萬、死亡人數約37萬。開發快速、無創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篩查的前進步伐,是我國在癌癥無創篩查領域的一個新突破。

PTR-MS:食道癌無創篩查的新突破口

中科院無創篩查獲新突破!做個深呼吸就能診斷癌癥

呼吸采樣系統示意圖

研究人員利用自主研發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)來確定呼吸質譜數據中的離子,從而從健康人群中區分癌癥患者。此外,該研究還進行了受試者工作特征(receiver operator characteristic ,ROC)分析。

研究人員發現7種呼吸質譜離子能區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(mediant intensities,編者自譯)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。

中科院無創篩查獲新突破!做個深呼吸就能診斷癌癥

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性有機化合物(VOCs)的離子特征,可以區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,這些常規檢查需要射線/器械侵入或者有創,不適合體檢或高危人群篩查。為了食管癌能早發現,讓患者得到早治療,提高治愈率、降低死亡率,發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,且儀器連續運行1個月離子信號強度波動僅為1.1%。

癌癥無創篩查之呼氣檢測法

2013年4月,瑞士蘇黎世聯邦理工學院在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,醫生甚至可以根據這些化合物來診斷疾病(如癌癥)。呼氣檢測因為安全無創、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現,細胞發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,發表在英國《癌癥》雜志上的一項研究中,以色列科學家就研發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。如果該傳感器已經被設置,并校準到一個特定的水平,它就會拉響警報。

備注:本文根據合肥物質科學研究院以及Journal of Gastroenterology and Hepatology官網整理報道

參考資料
醫學物理中心發展食管癌篩查呼氣質譜檢測新方法
Exhaled gases online measurements for esophageal cancer patients and healthy people by proton transfer reaction mass spectrometry

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