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近年来,呼出气体检测凭借其无损、快速、取样方便等优势,及其中的生物标记物与疾病(如肺癌、乳腺癌)、新陈代谢、脏器状况的相关性,逐渐成为现代临床医学、分析检测领域研究的热点。电喷雾萃取电离质谱(EESI-MS)作为一种新型常压质谱技术,具有操作简便、稳定信号、耐基体效应强的优点。本文简要地介绍了呼出气体检测在各种疾病中的应用情况,并着重探讨了EESI-MS在肝衰竭患者呼出气体分析中的应用。本文主要研究内容包括:(1)高分辨电喷雾萃取电离质谱分析肝衰竭患者呼出气体。采用手搭式EESI离子源耦合LTQ-Orbitrap-XL质谱仪,对肝衰竭患者和健康志愿者呼出气体样本进行快速分析,结合主成分分析对样品的指纹谱图进行分类识别,并查找差异较大的标志物,根据高分辨确定它们的分子式及可能的物质。在此基础上,针对肝衰竭患者呼出气体进行分析,发现患者和健康志愿者呼出气体之间有较好区分,并通过聚类分析进行验证,综合医学临床及病理寻找出与肝衰竭相关的潜在标志物。(2)电喷雾萃取电离质谱检测及数据分析多批次肝衰竭患者呼出气体。在代谢组学研究中,为保证数据统计分析的可靠性,通常对样本量有一定要求。呼出气体有效存储时间短,在短时间内难以完成大量样本的收集与检测。多批次样本的收集与检测虽然可以获取足够的样本数据,但是人体呼出气体受环境空气影响较大,不同批次的数据之间具有很大差异。本研究以高分辨电喷雾萃取电离质谱(EESI-MS)技术对肝衰竭患者和健康志愿者呼出气体样本进行快速检测,结合多块偏最小二乘分析(MB-PLS)方法,对多批次获取的呼出气体代谢数据进行统计建模分析,并与传统的PLS方法进行比较。结果显示MB-PLS方法能有效消除批次差异对统计建模的影响;此外,采用基于MB-PLS模型变量VIP值的筛选方法,对变量进行筛选,模型交叉验证分类准确率由原来的0.84±0.06提高到了0.96±0.04,利用该模型能有效区分肝衰竭患者与健康人群。(3)封闭式EESI源用于不同阶段肝病患者呼出气体的分析研究。肝病患者大多身体虚弱,尤其是重型肝炎患者,采用主动式呼气采集往往会给患者身体增加负担,甚至引起不适,因此研制适用于不同阶段肝病患者的被动式呼气采集装置。同时,由于呼出气体容易受环境影响,以封闭式EESI源对患者及健康志愿者呼出气体进行质谱分析,通过偏最小二乘分析(PLS)处理数据,发现慢性乙型肝炎患者、慢性重型乙型肝炎患者均与健康志愿者有较好的区分,利用模型变量的VIP值分别挑选出11个和18个导致差异最大的变量,说明随着肝病的加重,患者呼出气体中成分变得复杂,这与患者病程变化相符。将轻型和重型肝病者进行PLS分析也能达到较好的区分。该方法有望为肝病的诊断和患者的康复及治疗效果评价提供一种新方法,也可为发展个性化医疗提供一种新思路。