CN112730842A - 一种高甘油三酯血症呼气筛查辅助诊断仪及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高甘油三酯血症呼气筛查辅助诊断仪及其应用，包括呼气进样系统，呼气中的挥发性有机物检测系统，计算机控制及数据处理系统。呼气进样系统可实现在线直接呼气和离线收集呼气再进样两种采样方式。挥发性有机物检测系统主要包括三个部分：反应离子产生管，离子分子反应腔和产物离子质谱检测器。计算机控制及数据处理系统主要由计算机控制系统，数据分析系统和疾病风险预测系统三部分组成。本发明通过测量人体呼气中甲醇和丙酮含量的高低，实现对高甘油三酯血症的呼气筛查和辅助诊断，具有无创，安全，操作简便，接受度高等优点。
Description
技术领域
本发明属于医疗器械领域，具体涉及一种高甘油三酯血症呼气筛查辅助诊断仪及其应用。
背景技术
高甘油三酯血症是一种异族性甘油三酯蛋白合成和降解障碍，是心血管病、糖尿病等代谢综合相关疾病发生的重要危险因素。甘油三酯是长链脂肪酸和甘油形成的脂肪分子，是人体内含量最多的脂类。随着生活水平的提高，高血脂已成为我国居民一项严重的健康隐患，而甘油三酯的增高是最常见的临床表现。人体血清中甘油三酯的含量可以直接衡量一个人的健康状况，是血脂检查中比较重要的一项指标。通常需要通过静脉抽血化验进行高甘油三酯血症的诊断和监测。
人体呼气中含有很多物质，可以用来反映人体健康状况。呼气筛查与辅助诊断疾病具有无创、安全、操作简便、接受度高等优点，已成为医学检测的研究热点。已有多种呼气无创疾病诊断方法被批准进入临床，例如通过呼气中13CO2的检测来诊断幽门螺杆菌，通过NO的呼气检测来诊断呼吸道感染等。呼气中除了无机物之外，还有大量的挥发性有机物(VOCs)，这些VOCs往往可以反映人体的代谢情况和健康状况。高甘油三酯血症是一种常见的代谢疾病，通常需要通过抽血化验来进行诊断和监测治疗效果，若能通过检测呼气中的有机物来进行辅助诊断和监测疾病进展，则具有重要的临床价值。
目前，关于呼气中VOCs常见的检测方法为气相色谱质谱方法，但是这种方法需要先对呼气进行收集，检测前还需要对样品进行富集，检测速度慢，不能满足快速筛查的需求。
发明内容
本发明的目的是：克服现有技术的不足，提供一种高甘油三酯血症呼气筛查辅助诊断仪及其应用，通过检测人体呼气中甲醇和丙酮含量的高低，实现高甘油三酯血症的快速无创筛查和辅助诊断，从而为高甘油三酯病人的诊断和治疗提供有益的指导。
为实现上述目的，本发明公开了一种高甘油三酯血症呼气筛查辅助诊断仪，主要包括呼气进样系统、呼气中的挥发性有机物检测系统、计算机控制及数据处理系统；其中挥发性有机物检测系统包括三个部分：反应离子产生管、离子分子反应腔和产物离子质谱检测器；计算机控制及数据处理系统主要由计算机控制系统，数据分析系统和疾病风险预测系统三部分组成。
高甘油三酯血症呼气筛查辅助诊断仪的应用，其通过对呼气中甲醇和丙酮含量的检测来快速筛查和辅助诊断高甘油三酯血症，具体步骤如下：
1)受试者通过与呼气进样系统连接的吹嘴将肺中气体全部吹入呼气进样系统，吹气过程缓慢稳定，大约持续7-8秒，气体经管路进入离子分子反应腔，反应离子产生管产生的反应离子也进入离子分子反应腔，反应离子与呼气中的挥发性有机物在离子分子反应腔中发生反应，产生的离子最后进入产物离子质谱检测器进行检测；其中呼气进样系统、呼气中的挥发性有机物检测系统及数据分析系统中的各参数都由计算机控制系统进行控制；
2)数据分析系统对产物离子质谱检测器检测到的信号进行分析，得到呼气样品中多种挥发性有机物的含量；
3)甲醇和丙酮是两种常见的挥发性有机物，按照上述步骤测得同一呼气样品中甲醇和丙酮的含量，通过对健康人与高甘油三酯血症两组人群呼气中甲醇和丙酮含量的检测，可掌握两组人群呼气中甲醇和丙酮含量的大致水平；通过与健康人群呼气中甲醇和丙酮含量的比较，可实现高甘油三酯血症的筛查和辅助诊断；如果呼气中甲醇和丙酮含量显著低于健康人群，则可能患有高甘油三酯血症；最终通过疾病风险预测系统对患有高甘油三酯血症的可能性给出预测。
类似上述的原理也适用于高甘油三酯血症治疗效果的判断，按照步骤1)～3)通过对人体呼气中甲醇和丙酮含量的动态监测，可掌握病人的恢复情况，为后续治疗方案的选择和调整提供辅助依据。
本发明与现有技术相比的优点如下：
(1)本发明安全无创，呼气样品的采集过程方便，病人容易接受；
(2)检测速度快，呼气的采集和检测整个过程3分钟内可完成；
(3)可快速筛查和辅助诊断高甘油三酯血症，为临床治疗提供辅助指导。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；其中1为呼气进样系统，2为呼气中的挥发性有机物检测系统，3为计算机控制及数据处理系统；2中包含4、5、6三部分，4为反应离子产生管，5为离子分子反应腔，6为产物离子质谱检测器；3中包含7、8、9三部分，7为计算机控制系统，8为数据分析系统，9为疾病风险预测系统；
图2为本发明实施例中高甘油三酯血症病人和健康对照组人员呼气中甲醇含量的对比图；
图3为本发明实施例中高甘油三酯血症病人和健康对照组人员呼气中丙酮含量的对比图。
具体实施方式
本发明实施例的一种高甘油三酯血症呼气筛查辅助诊断仪及其应用，通过测量人体呼气中甲醇和丙酮含量的高低，实现对高甘油三酯血症的呼气筛查和辅助诊断。以下将配合附图和实施例来详细说明本发明的实施方式。
本发明一种高甘油三酯血症呼气筛查辅助诊断仪，主要由呼气进样系统1、呼气中的挥发性有机物检测系统2、计算机控制及数据处理系统3组成；所述挥发性有机物检测系统2包括三个部分：反应离子产生管4、离子分子反应腔5和产物离子质谱检测器6；计算机控制及数据处理系统3主要由计算机控制系统7，数据分析系统8和疾病风险预测系统9三部分组成。
通过对人体呼气中甲醇和丙酮含量高低的检测来进行高甘油三酯血症的筛查和辅助诊断，具体步骤如下：
1)人体呼气样品通过呼气进样系统1进入离子分子反应腔5，反应离子产生管4产生的反应离子也进入离子分子反应腔5，反应离子与呼气中的挥发性有机物在离子分子反应腔5中发生反应，产生的离子最后进入产物离子质谱检测器6进行检测；其中呼气进样系统1、呼气中的挥发性有机物检测系统2及数据分析系统8中的各参数都由计算机控制系统7进行控制；
2)数据分析系统8对产物离子质谱检测器6检测到的信号进行分析，得到呼气样品中多种挥发性有机物的含量；
3)甲醇和丙酮是两种常见的挥发性有机物，按照上述步骤测得同一呼气样品中甲醇和丙酮的含量，通过对健康人与高甘油三酯血症两组人群呼气中甲醇和丙酮含量的检测，可掌握两组人群呼气中甲醇和丙酮含量的大致水平；通过与健康人群呼气中甲醇和丙酮含量的比较，可实现高甘油三酯血症的筛查和辅助诊断；如果呼气中甲醇和丙酮含量显著低于健康人群，则可能患有高甘油三酯血症；最终通过疾病风险预测系统9对患有高甘油三酯血症的可能性给出预测；
通过对患有高甘油三酯血症的病人呼气中甲醇和丙酮含量的长期跟踪检测，可监测病人高甘油三酯血症的控制情况。
所述呼气进样系统2可实现在线直接呼气和离线收集呼气样品再进样两种采样方式。
检测人体呼气中甲醇和丙酮含量的产品在筛查和辅助诊断高甘油三酯血症方面的应用，所述产品包括：通过光谱、质谱、电子鼻等方式检测人体呼气中的甲醇和丙酮含量来筛查和辅助诊断高甘油三酯血症。
实施例1
1、本发明的仪器可实现人体呼气中挥发性有机物的在线快速检测，它主要通过以下步骤来完成：
1)受试者通过与呼气进样系统连接的吹嘴将肺中气体全部吹入呼气进样系统，吹气过程缓慢稳定，大约持续7-8秒，气体经管路进入离子分子反应腔，反应离子产生管产生的反应离子也进入离子分子反应腔，反应离子与呼气中的挥发性有机物在离子分子反应腔中发生反应，产生的离子最后进入产物离子质谱检测器进行检测；其中呼气进样系统、呼气中的挥发性有机物检测系统及数据分析系统中的各参数都由计算机控制系统进行控制；
2)数据分析系统对产物离子质谱检测器检测到的信号进行分析，得到呼气样品中多种挥发性有机物的含量；
3)甲醇和丙酮是两种常见的挥发性有机物，按照上述步骤测得同一呼气样品中甲醇和丙酮的含量，通过对健康人与高甘油三酯血症两组人群呼气中甲醇和丙酮含量的检测，可掌握两组人群呼气中甲醇和丙酮含量的大致水平；通过与健康人群呼气中甲醇和丙酮含量的比较，可实现高甘油三酯血症的筛查和辅助诊断；如果呼气中甲醇和丙酮含量显著低于健康人群，则可能患有高甘油三酯血症；最终通过疾病风险预测系统对患有高甘油三酯血症的可能性给出预测。
2、在本发明构建的辅助诊断仪上，对人体呼气中的甲醇和丙酮含量进行检测，整个实验过程在职工体检期间进行，包括99名高甘油三酯血症患者和551名健康对照组人员，其基本信息如表1所示。其中高甘油三酯血症患者选择的标准是指根据体检报告早晨空腹血液中甘油三酯的含量高于1.71mmol/L，但血液中血糖和总胆固醇的含量正常的受试者。呼气检测也是在受试者抽血检查的同一天早晨进行，要求受试者空腹状态下吹气，为了避免口腔中杂质的干扰，每位受试者在吹气前漱口三次，且至少静坐5分钟，检测室的温度控制在24℃左右。
表1受试者基本情况表
| 高甘油三酯血症 | 健康对照组 | |
| 人数 | 99 | 551 |
| 年龄 | 40.2±13.1 | 36.9±14.7 |
| 性别(男：女) | 86:13 | 388:163 |
99名高甘油三酯血症患者和551名健康对照组人员呼气中甲醇和丙酮含量的检测结果如表2所示，高甘油三酯血症患者呼气中甲醇含量的中位值为2753cps(其中cps表示counts per seconds，代表单位时间的离子计数，与物质浓度成正比)，健康对照人员呼气中甲醇含量的中位值为3406cps，高甘油三酯血症患者呼气中甲醇含量比健康对照人员低19.2％左右。高甘油三酯血症患者呼气中丙酮含量的中位值为9901cps，健康对照人员呼气中丙酮含量的中位值为14058cps，高甘油三酯血症患者呼气中甲醇含量比健康对照人员低29.6％左右。
表2高甘油三酯血症患者和健康对照组人员呼气中甲醇和丙酮含量数据统计
对高甘油三酯血症患者和健康对照组人员呼气中甲醇和丙酮含量分别进行统计处理，发现两组人群呼气中甲醇含量具有显著性差异(P<0.05)，呼气丙酮含量也具有显著性差异，分别如图2和图3所示。
提供以上实施例仅仅是为了描述本发明的原理和实施方式，而并非对本发明做任何形式上的限制。本发明的范围由所附权利要求限定。凡在本发明的精神和原理之内做出的任何非实质性的替换和修改，均应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种高甘油三酯血症呼气筛查辅助诊断仪，其特征在于：主要由呼气进样系统(1)、呼气中的挥发性有机物检测系统(2)、计算机控制及数据处理系统(3)组成；所述挥发性有机物检测系统(2)包括三个部分：反应离子产生管(4)、离子分子反应腔(5)和产物离子质谱检测器(6)；计算机控制及数据处理系统(3)主要由计算机控制系统(7)，数据分析系统(8)和疾病风险预测系统(9)三部分组成。
2.一种高甘油三酯血症呼气筛查辅助诊断仪的应用方法，利用权利要求1所述的一种高甘油三酯血症呼气筛查辅助诊断仪，其特征在于：通过对人体呼气中甲醇和丙酮含量高低的检测来进行高甘油三酯血症的筛查和辅助诊断，具体步骤如下：
1)人体呼气样品通过呼气进样系统(1)进入离子分子反应腔(5)，反应离子产生管(4)产生的反应离子也进入离子分子反应腔(5)，反应离子与呼气中的挥发性有机物在离子分子反应腔(5)中发生反应，产生的离子最后进入产物离子质谱检测器(6)进行检测；其中呼气进样系统(1)、呼气中的挥发性有机物检测系统(2)及数据分析系统(8)中的各参数都由计算机控制系统(7)进行控制；
2)数据分析系统(8)对产物离子质谱检测器(6)检测到的信号进行分析，得到呼气样品中多种挥发性有机物的含量；
3)甲醇和丙酮是两种常见的挥发性有机物，按照上述步骤测得同一呼气样品中甲醇和丙酮的含量，通过对健康人与高甘油三酯血症两组人群呼气中甲醇和丙酮含量的检测，可掌握两组人群呼气中甲醇和丙酮含量的大致水平；通过与健康人群呼气中甲醇和丙酮含量的比较，可实现高甘油三酯血症的筛查和辅助诊断；如果呼气中甲醇和丙酮含量显著低于健康人群，则可能患有高甘油三酯血症；最终通过疾病风险预测系统(9)对患有高甘油三酯血症的可能性给出预测。
3.根据权利要求1所述的一种高甘油三酯血症呼气筛查辅助诊断仪，其特征在于：通过对患有高甘油三酯血症的病人呼气中甲醇和丙酮含量的长期跟踪检测，可监测病人高甘油三酯血症的控制情况。
4.根据权利要求1所述的一种高甘油三酯血症呼气筛查辅助诊断仪，其特征在于：所述呼气进样系统(1)可实现在线直接呼气和离线收集呼气样品再进样两种采样方式。
5.根据权利要求1所述的一种高甘油三酯血症呼气筛查辅助诊断仪，其特征在于：检测人体呼气中甲醇和丙酮含量的产品在筛查和辅助诊断高甘油三酯血症方面的应用，所述产品包括：通过光谱、质谱、电子鼻方式检测人体呼气中的甲醇和丙酮含量来筛查和辅助诊断高甘油三酯血症。
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