PPB級(jí)一氧化碳傳感器在ETCOc呼氣末一氧化碳分析儀中的應(yīng)用

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一氧化碳（CO）是機(jī)體代謝的產(chǎn)物。一直以來，一氧化碳(carbon monoxide,CO)被認(rèn)為是代謝廢物和毒性氣體，導(dǎo)致環(huán)境污染及人類死亡。直至1949年，Sjostrand T首次報(bào)道，機(jī)體降解血紅素產(chǎn)生膽紅素IXa的同時(shí)會(huì)產(chǎn)生等當(dāng)量的CO，內(nèi)源性CO受到關(guān)注，許多學(xué)者致力于內(nèi)源性CO的產(chǎn)生、代謝、生物學(xué)效應(yīng)、檢測(cè)方法等研究，內(nèi)源性CO作為一項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)逐漸被應(yīng)用于臨床。隨著檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，用于評(píng)價(jià)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(yīng)用于臨床。 CO作為機(jī)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(cè)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。
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(xì)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(xì)胞及無效紅細(xì)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(xì)胞色素、一氧化氮合酶及鳥苷酸環(huán)化酶等) 。細(xì)胞色素 P450 供應(yīng)電子給 HO，HO 降解血紅素產(chǎn)生膽綠素、鐵，并釋放等當(dāng)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。
: X# B8 g7 k- r0 R" {' g非血紅素分解途徑此外體內(nèi)少量?jī)?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(duì)于機(jī)體而言，氧化應(yīng)激引起的脂質(zhì)過氧化在非血紅素分解途徑中最為重要。
8 n8 s7 U; F+ i* i: G# f* b# C內(nèi)源性 CO 代謝機(jī)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(yùn)到肺， 絕大部分 COHb 在肺臟解離，CO 通過肺泡毛細(xì)血管擴(kuò)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(xì)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(dāng) COHb% 達(dá)到10%時(shí)，被組織氧化的 CO 量將增加 10 倍，因此當(dāng) COHb% 達(dá)到 10%時(shí)，其將降低 CO 產(chǎn)生率，進(jìn)而降低膽紅素生成速度。
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! ^) Z$ Z& i8 L' I! j; LETCOc 與新生兒疾病
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(dǎo)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(yán)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(cè)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(yīng)用價(jià)值。
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(xì)胞酶缺陷( G-6-PD 缺陷癥、丙酮酸激酶缺乏癥等) 、紅細(xì)胞膜缺陷( 遺傳性球形紅細(xì)胞增多癥等) 及血紅蛋白病( 鐮狀紅細(xì)胞性貧血、地中海貧血等) 。鄒佩佩等［20］報(bào)道，與溶血病監(jiān)測(cè)的傳統(tǒng)指標(biāo)相比，內(nèi)源性 CO 對(duì)新生兒溶血病有早期診斷價(jià)值，ETCOc 最佳截?cái)嘀禐?2. 025 ppm( 敏感度 90%) 。Herschel M 等［21］比較直接抗人球蛋白實(shí)驗(yàn)( direct antiglobulin test，DAT) 與 ETCOc 測(cè)定在新生兒溶血病中的診斷價(jià)值，發(fā)現(xiàn)與 DAT 相比，ETCOc 測(cè)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(duì)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(duì)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。
. |9 W; G3 N' ^0 w新生兒敗血癥新生兒敗血癥的本質(zhì)是一種炎癥反應(yīng)，而炎癥反應(yīng)所致的氧化應(yīng)激，一方面可以通過誘導(dǎo) HO-1 的表達(dá)，增加血色素降解; 另一方面通過非血色素途徑，使細(xì)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(shí)，成人產(chǎn)生全身性炎癥反應(yīng)時(shí)，呼吸末 CO 水平會(huì)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(shí)用指標(biāo)。由于上述研究樣本量較小，尚需進(jìn)一步研究證實(shí)。
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(jī)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(duì)發(fā)育不成熟的肺導(dǎo)致?lián)p傷， 以及損傷后肺組織的異常修復(fù)。炎性反應(yīng)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(duì) 50 例早產(chǎn)兒分別于日齡 3、5、7、14、21、28 d 連續(xù)測(cè)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?cái)嘀担瑢?duì)預(yù)測(cè) BPD 的敏感度、特異度分別為 80%、92%。該研 究同時(shí)指出，兩組患兒膽紅素水平?jīng)]有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，提示增加的 CO 主要來源于氧化應(yīng)激引起的脂質(zhì)過氧化途徑， ETCOc 反映持續(xù)性炎癥反應(yīng)。后期May C 等 [5]再次對(duì) 78 例早產(chǎn)兒進(jìn)行研究指出，與傳統(tǒng)的肺功能檢查指標(biāo)( 如功能殘氣量、順應(yīng)性、氣道阻力) 相比，ETCOc 檢測(cè)能更好地預(yù)測(cè)BPD 的發(fā)生。此外 Zhang Z Q 等 回顧性地分析多項(xiàng)預(yù)測(cè)BPD 發(fā)生的早期指標(biāo)，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(jìn)行性加重的臨床綜合征。ＲDS 與肺部炎癥反應(yīng)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(cè) 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(yán)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(duì)預(yù)測(cè)后期發(fā)生慢性肺部疾病的陰性預(yù)測(cè)值可達(dá) 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。
6 j: t" F1 p9 b, O& W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(xué)效應(yīng)。CO 主要通過激活可溶性鳥苷酸環(huán)化酶( soluble guanylyl cyclase，GCs ) ，導(dǎo)致環(huán)磷酸鳥苷 ( cyclic guanosine monophosphate，cGMP) 生成增加，發(fā)揮其生物學(xué)效應(yīng)，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(xì)胞因子及水平、參與細(xì)胞與組織損傷修復(fù)等復(fù)雜功能。此外，CO 可提高長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)作用( long-term potentiation，LTP) ，與學(xué)習(xí)與記憶相關(guān)。
9 U$ M" N' E$ M呼氣末一氧化碳分析儀該檢測(cè)主要面對(duì)對(duì)于新生兒、低齡兒童、高齡患者。高膽紅素血癥 應(yīng)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(cè)儀采用了當(dāng)今世界先進(jìn)的PPB級(jí)電化學(xué)一氧化碳傳感器，靈敏度高可靠性好；具體原理為：在電化學(xué)一氧化碳傳感器內(nèi)，有一對(duì)感應(yīng)電極和負(fù)電極，擴(kuò)散進(jìn)入的一氧化碳在感應(yīng)電極和負(fù)電極處分別發(fā)生氧化和還原反應(yīng)，從而產(chǎn)生內(nèi)部電流，此電流的大小便對(duì)應(yīng)于一氧化碳的濃度。

7 m- G) ?1 r- d7 q工采網(wǎng)提供呼氣末一氧化碳檢測(cè)儀中PPB級(jí)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(cè)4ppb的CO氣體，具有穩(wěn)定性好的特點(diǎn)，非常適合各種監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和檢測(cè)儀器。