PPB級一氧化碳傳感器在ETCOc呼氣末一氧化碳分析儀中的應用

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一氧化碳（CO）是機體代謝的產(chǎn)物。一直以來，一氧化碳(carbon monoxide,CO)被認為是代謝廢物和毒性氣體，導致環(huán)境污染及人類死亡。直至1949年，Sjostrand T首次報道，機體降解血紅素產(chǎn)生膽紅素IXa的同時會產(chǎn)生等當量的CO，內(nèi)源性CO受到關(guān)注，許多學者致力于內(nèi)源性CO的產(chǎn)生、代謝、生物學效應、檢測方法等研究，內(nèi)源性CO作為一項檢測指標逐漸被應用于臨床。隨著檢測技術(shù)的發(fā)展，用于評價內(nèi)源性 CO 產(chǎn)生水平的矯正室內(nèi)一氧化碳的呼氣末一氧化 碳 值 ( end-tidal carbon monoxide corrected for inhaled carbon monoxide，ETCOc) 作為一種無創(chuàng)性檢查方法也開始應用于臨床。 CO作為機體的代謝產(chǎn)物，最終將通過呼吸的方式排出體外，通過呼氣末一氧化碳檢測可以了解內(nèi)源性CO的情況，從而了解血紅素降解和膽紅素產(chǎn)生的情況。
2 g# v* S5 q- p. q; q2 t& k/ j+ W- a; N內(nèi)源性CO的產(chǎn)生與代謝血紅素分解途徑 由依賴還原型輔酶Ⅱ( nicotinamideadenine dinucleotide phosphate，NADPH) 和細胞色素 P450 的血紅素加氧酶( heme oxygenase，HO) 催化分解血紅素所產(chǎn)生。正常狀態(tài)下，人類大于 86%的內(nèi)源性 CO 來源于此途徑，其中約 85% 的血紅素來源于循環(huán)中衰老紅細胞及無效紅細胞的分解代謝，另外約 15% 的血紅素來源于其他含血紅素的蛋白的分解代謝( 如肌紅蛋白、過氧化氫酶、過氧化物酶、細胞色素、一氧化氮合酶及鳥苷酸環(huán)化酶等) 。細胞色素 P450 供應電子給 HO，HO 降解血紅素產(chǎn)生膽綠素、鐵，并釋放等當量的CO，產(chǎn)生的膽綠素很快被膽綠素還原酶還原成膽紅素。
- o" I- c8 z' O" e/ J* M非血紅素分解途徑此外體內(nèi)少量內(nèi)源性 CO 的來源與血紅素分解無關(guān)，與生物氧化有關(guān)，包括脂質(zhì)過氧化、光氧化及外源性氧化劑自體氧化等。對于機體而言，氧化應激引起的脂質(zhì)過氧化在非血紅素分解途徑中最為重要。
: i) ]9 Y& G  t+ t* x7 w" Q內(nèi)源性 CO 代謝機體產(chǎn)生的 CO 主要通過呼吸和被組織氧化從體內(nèi)清除。CO 與血紅蛋白( hemoglobin，Hb) 可逆結(jié)合，以碳氧血紅蛋白( carboxyhemoglobin，COHb) 形式經(jīng)血液循環(huán)轉(zhuǎn)運到肺， 絕大部分 COHb 在肺臟解離，CO 通過肺泡毛細血管擴散，隨呼吸排出體外。正常情況下，體內(nèi)的 COHb 占總血紅蛋白百分比不到 1%。此外約 3%的CO 在線粒體內(nèi)經(jīng)細胞色素氧化酶氧化成二氧化碳( carbon dioxide，CO2 ) 。其中被組織氧化的CO 量隨體內(nèi)的 COHb 比例增加而增加，當 COHb% 達到10%時，被組織氧化的 CO 量將增加 10 倍，因此當 COHb% 達到 10%時，其將降低 CO 產(chǎn)生率，進而降低膽紅素生成速度。

ETCOc 與新生兒疾病
8 q4 T9 Y4 g# \. F  w7 |新生兒高膽紅素血癥
新生兒高膽紅素血癥是指血清總膽紅素( total serum bilirubin，TSB) 水平超過 95 百分位( P95 ) ，以未結(jié)合膽紅素增高為主的新生兒高膽紅素血癥是十分常見的臨床問題，而膽紅素誘導的神經(jīng)系統(tǒng)障礙( bilirubin-induced neurologic dysfunction，BIND) 是新生兒高膽紅素血癥最嚴重的并發(fā)癥。引起新生兒高膽紅素血癥的原因包括膽紅素產(chǎn)生增多( 血色素降解及腸肝循環(huán)) 及清除減少( 肝臟攝取、結(jié)合及膽道排泄) 。研究表明，ETCOc 測定可以反映膽紅素生成速度，故其在新生兒高膽紅素血癥中有重要的應用價值。
1 f" i- `; i; {5 C% n. R  Y新生兒溶血性疾病新生兒溶血性疾病包括: 新生兒免疫性溶血( 新生兒ABO 溶血、ＲH 溶血等) 、紅細胞酶缺陷( G-6-PD 缺陷癥、丙酮酸激酶缺乏癥等) 、紅細胞膜缺陷( 遺傳性球形紅細胞增多癥等) 及血紅蛋白病( 鐮狀紅細胞性貧血、地中海貧血等) 。鄒佩佩等［20］報道，與溶血病監(jiān)測的傳統(tǒng)指標相比，內(nèi)源性 CO 對新生兒溶血病有早期診斷價值，ETCOc 最佳截斷值為 2. 025 ppm( 敏感度 90%) 。Herschel M 等［21］比較直接抗人球蛋白實驗( direct antiglobulin test，DAT) 與 ETCOc 測定在新生兒溶血病中的診斷價值，發(fā)現(xiàn)與 DAT 相比，ETCOc 測定敏感性更高。Christensen Ｒ D 等［11］通過比較 20 例明確溶血性疾病患兒及 20 例年齡匹配健康對照組 ETCOc 值發(fā)現(xiàn)，前者 ETCOc 值較后者明顯增高( P ＜ 0. 01) ，指出對于高膽紅素血 癥患兒，ETCOc 高于參考范圍可用于病理性溶血輔助診斷。
  K( \% n* S% A5 F/ E0 g新生兒敗血癥新生兒敗血癥的本質(zhì)是一種炎癥反應，而炎癥反應所致的氧化應激，一方面可以通過誘導 HO-1 的表達，增加血色素降解; 另一方面通過非血色素途徑，使細胞膜發(fā)生脂質(zhì)過氧化，兩者均可影響 ETCOc 變化，因此，理論上新生兒敗血癥與ETCOc 存在相關(guān)性。既往研究也證實，成人產(chǎn)生全身性炎癥反應時，呼吸末 CO 水平會增高。然而Andrew J M 等通過回顧性分析 30 例早產(chǎn)兒 COHb 水平與敗血癥間的關(guān)系，指出 COHb 并非是診斷早產(chǎn)兒敗血癥的實用指標。由于上述研究樣本量較小，尚需進一步研究證實。
; W3 b  G  X( T& Y) W支氣管肺發(fā)育不良BPD 是指新生兒任何氧依賴( ＞ 21%) 超過 28 d，其病理生理機制是在遺傳易感基礎(chǔ)性上，氧中毒、氣壓傷或容量傷及感染或炎癥等各種不利因素對發(fā)育不成熟的肺導致?lián)p傷， 以及損傷后肺組織的異常修復。炎性反應是 BPD 發(fā)病中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，理論上可通過血紅素降解途徑和非血色素途徑， 使內(nèi)源性 CO 產(chǎn)生增加。May C 等 [4]對 50 例早產(chǎn)兒分別于日齡 3、5、7、14、21、28 d 連續(xù)測定 ETCOc 值，發(fā)生 BPD 者ETCOc 值在日齡 7、14、21、28 d 比未發(fā)生 BPD 者高: 日齡 14 d，BPD 組 ETCOc 值為 3. 19 ( 1. 11) ppm，非 BPD 組為 1. 43 ( 0. 61) ppm( P＜0. 01) 。以日齡 14 d ETCOc＞ 2. 15 ppm 為截斷值，對預測 BPD 的敏感度、特異度分別為 80%、92%。該研 究同時指出，兩組患兒膽紅素水平?jīng)]有統(tǒng)計學差異，提示增加的 CO 主要來源于氧化應激引起的脂質(zhì)過氧化途徑， ETCOc 反映持續(xù)性炎癥反應。后期May C 等 [5]再次對 78 例早產(chǎn)兒進行研究指出，與傳統(tǒng)的肺功能檢查指標( 如功能殘氣量、順應性、氣道阻力) 相比，ETCOc 檢測能更好地預測BPD 的發(fā)生。此外 Zhang Z Q 等 回顧性地分析多項預測BPD 發(fā)生的早期指標，也指出 ETCOc 與 BPD 具有相關(guān)性。
呼吸窘迫綜合征呼吸窘迫綜合征是肺泡表面活性物質(zhì)缺乏所致，為生后不久出現(xiàn)呼吸窘迫并進行性加重的臨床綜合征。ＲDS 與肺部炎癥反應相關(guān)，理論上也可通過血紅素降解途徑和非血色素途徑，使內(nèi)源性 CO 產(chǎn)生增加。Ekrediet T G 等 通過測 定 78 例早產(chǎn)兒生后( 0 ～ 12) h、( 48 ～ 72) h、168 h ETCOc 值發(fā)現(xiàn)，ＲDS 組生后第一周 ETCOc 值較非 ＲDS 組明顯高( P ＜ 0. 05) ，且 ETCOc 值與 ＲDS 嚴重程度( F-test: 18. 17) 及胎齡 ( F-test: 4. 67) 相關(guān)。生后 12 h 內(nèi) ETCOc ＜ 2. 5 ppm 對預測后期發(fā)生慢性肺部疾病的陰性預測值可達 100%。研究還發(fā)現(xiàn)，ＲDS 組 ETCOc 水平增高而血漿 COHb、TSB 水平并沒有增高，提示增高的 CO 來源于肺臟局部非血色素分解途徑，即炎癥引起的脂質(zhì)過氧化。
: x% m8 ]* R1 |, I新生兒腦損傷內(nèi)源性 CO 同一氧化氮( nitric oxide，NO) 一樣，不僅是重要的信使分子，還是一種新型的神經(jīng)遞質(zhì)，在體內(nèi)發(fā)揮重要的生物學效應。CO 主要通過激活可溶性鳥苷酸環(huán)化酶( soluble guanylyl cyclase，GCs ) ，導致環(huán)磷酸鳥苷 ( cyclic guanosine monophosphate，cGMP) 生成增加，發(fā)揮其生物學效應，具有傳遞神經(jīng)元信息、舒張血管平滑肌、抑制血小板聚集、調(diào)節(jié)多種細胞因子及水平、參與細胞與組織損傷修復等復雜功能。此外，CO 可提高長時程增強作用( long-term potentiation，LTP) ，與學習與記憶相關(guān)。
. N, l+ b( H, K1 i. p% e- g: X9 a7 d呼氣末一氧化碳分析儀該檢測主要面對對于新生兒、低齡兒童、高齡患者。高膽紅素血癥 應用科室：血液科、體檢科、新生兒科、產(chǎn)科、腎內(nèi)科、腫瘤科等
呼氣末一氧化碳檢測儀采用了當今世界先進的PPB級電化學一氧化碳傳感器，靈敏度高可靠性好；具體原理為：在電化學一氧化碳傳感器內(nèi)，有一對感應電極和負電極，擴散進入的一氧化碳在感應電極和負電極處分別發(fā)生氧化和還原反應，從而產(chǎn)生內(nèi)部電流，此電流的大小便對應于一氧化碳的濃度。

* \8 ]" _/ ~( O1 T. {- ~( _  Q  N工采網(wǎng)提供呼氣末一氧化碳檢測儀中PPB級一氧化碳傳感器CO-B4：CO-B4是高分辨率一氧化碳傳感器，可以檢測4ppb的CO氣體，具有穩(wěn)定性好的特點，非常適合各種監(jiān)測系統(tǒng)和檢測儀器。
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