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肺癌和肺炎是目前对人类生命健康威胁最大的肺部疾病，实现肺癌的早期发现、肺炎感染细菌的早期确定是治疗这两个疾病的关键。呼吸气体诊断能够检测出呼出气体中有机成分含量的改变，从而检测疾病，由于其无创、便捷、快速的特点因此成为研究疾病的热点。
本研究使用呼出气体冷凝物(Exhaled Breath Condensate，EBC)检测方法进行肺癌特征性标志物——癌胚抗原(Carcinoma Embryonic Antigen, CEA)、神经元特异性烯醇化酶(Neuron Specific Enolase，NSE)、鳞状细胞癌抗原(Squamous CellCarcinoma antigen, SCC)的检测，从而实现肺癌的检测;通过检测可挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds, VOCs)的方法鉴定了肺炎感染中大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌三种细菌的特征性气体标志物。主要包含以下内容:
1、目前EBC采集仪器和采集方法无统一标准，本文针对要采集的大分子蛋白CEA、NSE、SCC设计了一种呼出气体冷凝液采集仪器，通过实验获得该仪器最佳采集时间为5分钟，最佳采集温度为-10℃。并将该仪器与商用Ecoscreen进行比较发现，在相同温度和相同采集时间情况下该仪器能够采集更多的EBC，且CEA浓度更高。
2、针对肺癌三种标志物CEA、NSE、SCC进行分析，分别分析了健康人和肺癌病人不同肺癌病例类型、肿瘤分期CEA、NSE、SCC的浓度情况，发现肺癌病人CEA、NSE、SCC浓度高于健康对照组。而不同肺癌病理类型中，腺癌中CEA最敏感，鳞癌中SCC最敏感，小细胞癌中NSE最敏感。针对不同分期的比较，发现分期越大，CEA、NSE、SCC的浓度越高，说明肿瘤恶化程度越高，肿瘤标志物水平越高，而I期患者EBC中CEA、NSE、SCC浓度仍高于健康对照组，说明EBC中三种肿瘤标志物的检测对早期肺癌检测有效。
3、使用ROC曲线对CEA、NSE、SCC阳性阈值进行分析，最终得到CEA阳性阈值为2.15ng/ml，NSE阳性阈值为4.65 ng/ml，SCC阳性阈值为0.45 ng/ml，并据此进行EBC中三种标志物的敏感性和特异性的计算，EBC中CEA敏感性为72.4％，特异性为78.6％。EBC中NSE敏感性为49.2％，特异性为83.9％。EBC中SCC敏感性为62.9％，特异性为62.5％。通过对三种标志物的联合检测发现联合检测的敏感性提高到93.3％，而特异性则为53.6％。说明通过联合检测可以大幅提高肺癌检测的敏感性。
4、研究细菌感染肺部组织的最佳检测时间、最佳感染浓度，通过大肠杆菌感染人体肺部组织实验发现，24小时VOCs出峰最多且峰值较高，因此选择24小时作为最佳检测时间。通过对0、108、109/ml浓度的细菌感染肺部组织发现108/ml、109/ml浓度细菌组VOCs出峰种类更多，峰值更高，而这两组相差不大，因此选择108/ml作为最佳感染浓度。
5、建立细菌感染肺部组织模型和细菌感染动物模型，通过两种感染模型获得大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌三种细菌的特征性气体成分，最终发现十六醇是大肠杆菌感染肺部组织产生的特征性标志物，2，5-二（1，1-二甲基-乙基）-苯酚(C14H22O)是金黄色葡萄球菌产生的特征性标志物，2，4，6-三(1，1-二甲基-乙基)-苯酚(C18H30O)是铜绿假单胞菌产生的特征性标志物。