呼气试验概述

呼气试验是指呼气成分的直接测定或测定摄入特定化合物后呼气中的标志性气体,实现对机体、生理、病理状态的非侵入性判断。 方法学大致分呼气成分直接检测和指示剂呼气试验两大类型。前者包括浓度气体分析、痕迹气体分析和呼气冷凝液分析,后者有核素示踪和非核素指示两种形式。 其应用主要集中在临床医学,大多数试验是以脏器功能评估为主,少数项目用于具体疾病诊断,部分项目的准确性已达到或接近金标准方法。

呼气试验的发展史

“呼气看病”已经有很长的历史,中医“望、闻、问、切”中的“闻”就有“闻其声而断虚实”和“闻其气而辨寒热”两重意思。18世纪法国化学家安东尼.劳伦特.拉瓦西瓦(Antoine Laurent Lavoisier)发现人体呼吸产生CO2,从而开启了呼气分子学的研究。

19世纪德国生理学家和发明家阿道夫.菲克(Adolph Fick)总结了物理学中的Fick第一扩散定律,和提出了著名的Fick心排血量计算等式。根据Fick原理,发展出直接Fick法和间接Fick法心排血量测定技术。 直接Fick法通过呼气分析耗氧量或CO2产量,及心导管及外周动脉穿刺取样分析血气含量,此项技术成为当今心排血量的金标准。间接Fick法通过重复呼吸CO2或呼吸外源可溶气体的途径,完全依靠呼气分析来实现心排血量的无创测定。

1923年,Van Slyke等报道了闭合N2稀释平衡试验测定肺功能残气量,试验至今还在临床使用。开放新N2冲洗试验和非N2不溶惰性气体冲洗技术相继于1940年和1954年问世。功能残气量是目前婴儿唯一可测的肺功能指标。

呼气诊断 20世纪50年代是核素跟踪剂呼气试验的萌芽时期。稳定核素18O标记的C18O最先被用于肺扩散容量测定。20世纪60年代必须特别介绍的成就是内源CO的证明。1963年,Coburn等通过隔绝外界空气的重复呼吸法,发现了血液一氧化碳血红蛋白浓度随着重复呼吸时间的延长而升高, 彻底证明了既往关于CO存在内源性的推测。Coburn还特别提出,如果内源性CO是来自红细胞血红蛋白中的血红素分解反应,那么,根据CO呼出率推算正常人的红细胞寿命应当是120天。这一推算值竟与金标准51 Cr-标记红细胞试验结果完全一致。 因为当时的注意力主要集中在CO的来源问题上,所以红细胞寿命测定的临床价值并没有受到太多注意。直到1992年,Ctrocchi等才将CO产率测定法改良简化后用于临床。试验耗时不足30 min,而51Cr-红细胞寿命标记法则需要数周观测才能完成。CO产率测定法无疑给基础和临床带来了极大的便利。

 

呼气试验的方法学

从呼气试验发展史不难发现,呼气试验方法大致可分为呼气成分的直接检测(direct measurement)和指示剂呼气试验(indicator breathtest)两大类型。

 

呼气试验的应用

现有呼气试验的应用主要集中在临床医学,范围几乎涉及所有的重要器官,目标以机体代谢和脏器功能评估为主,少数试验用于具体疾病诊断。呼气试验在基础医学、营养学、运动医学、卫生学、药理学、太空医学、兽医学等领域也有一定应用,并有逐步增多的趋势。理由很简单:现有的呼气试验主要设计各种机体生理参数的测定,这些参数同属于上述领域必检内容。

 

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