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Gasmet FT- IR分析仪对急诊科就诊患者呼出气体的应用

Olli Laakso1, Matti Haapala, Tapio Kuitunen, and Jaakko-Juhani Himberg

摘要

人们对用于疾病诊断的无创伤方法的兴趣正在增加。在这项研究中,我们在两家芬兰医院的急诊室(ER) 测试了便携式傅立叶变换红外(FT-IR)多组分气体分析仪的效用和潜力。在这个人群中检测到的主要呼吸挥发物是乙醇、一氧化碳、甲烷和丙酮,此外还有二氧化碳和水。呼吸分析显示,589名病人中有56人 (9.5%) 的乙醇浓度超过25ppm (血液中0.1g/L)。在此期间夜班的病人比例为3 0%,创伤病人比列为63%。584名病人的呼吸中可测量到一氧化碳 。呼气中的一氧化碳超过4 ppm  (4.4 g/L) 区分了吸烟者和非吸烟者。32%的参与者呼吸中检测到超过2 ppm (1.3 g/L)的甲烷。甲烷浓度在老年患者中较高。298名参与者的呼吸中可检测到丙酮。在10例患者中检测到呼出的丙酮含量[10-76 ppm (23-75 g/L) ]。事实证明,FT-IR方法在急诊室环境中是可行的。与血液采样相比其主要优势是由非实验室专业人员可进行快速和简单的分析。

实验

设备

   便携式傅立叶变换红外(FT-IR)多组分气体分析仪(Gasmet Technologies Oy 赫尔辛基,芬兰) 是一个试验箱大小的即时分析仪。碳化硅的红外光源,MCT检测器,波数范围:4200-900cm-1分辨率8cm- 1,扫描速度为10次/秒。分析仪被放置在一个推车上以便于在床边使用。连接到采样软管上的一次性生物过滤器 (Pall BB25™, Pall Industries Ltd., San Diego, CA)被用作口罩,并保护分析仪免受污染。该分析仪配备了多组分分析软件Calcmet,光谱库包括:乙醇、甲醇、异丙醇、 丙酮、甲乙酮、甲基异丁基酮、甲基叔丁基醚、乙酸乙酯、甲苯、丁烷、甲烷、三氧化二氮、一氧化碳、二氧化碳和水的红外光谱。

材料和方法

这项研究是在芬兰Hyvinkaa和Porvoo的两家医院和两个市级保健中心的急诊室进行的。研究分为8或16小时,每小时进行一次。四名护士接受了2小时的培训,学习收集样本和使用分析仪。在研究期间,记录了755 名15岁以上病人的入院情况,其中609人(81%)参加了研究。参与者被问及他们来到急诊室的原因,他们的酒精使用情况(比率,过去24小时内的最新剂量) ,以及吸烟习惯(每天吸烟,最后一次吸烟的时间)。

呼气试验在入院后尽快进行。在每次检测前用环境空气填充分析仪的测量单元,并进行分析(0-样本)。环境空气中含有2- 3ppm的甲烷。为了消除环境空气对测量气体浓度的影响,从甲烷的分析结果中减去0-样本浓度。

二氧化碳浓度超过3%被用来作为肺泡样本的标志。如果呼出的二氧化碳超过3%,且变化小于10%则接受样本。

结果

乙醇和其他溶剂

151名患者的呼出乙醇浓度超过了DL (1.6ppm)。患者呼出的乙醇超过25ppm  (46µg/L) ,血液中含量超过0. 1克/升,被归为”乙醇阳性”。54名(9.5%)病人为乙醇阳性。在夜间入院的病人中30%的人和63%的创伤病人的乙醇检测为阳性。男性的乙醇阳性率是女性的3.7倍。除了乙醇之外,没有检测到其他的麻醉性溶剂。一名病人曾使用过挡风玻璃清洗液他呼出的气体中除了乙醇外还有66ppm (189µg/L)的甲乙酮。测得的乙醇浓度很高:呼出的乙醇浓度中位数为435ppm (795 µg/L),相当于血液中的乙醇含量浓度为2.0g/L。

一氧化碳

一氧化碳的DL值为0.9ppm。除5名非吸烟者外,其他所有人的呼出空气中的一氧化碳浓度都超过了该限值。吸烟者的平均(SD) 呼出的CO为17.8 (10.9) ppm,非吸烟者为2.3 (1.1) ppm。在非吸烟者中男性产生的CO比女性略高(分别为2.5和2. 1ppm),呼出的CO并没有与急性呼吸系统疾病有关。

甲烷

测量的呼出的甲烷(CH4) 的分布是偏斜的。在0.2ppm时,有一个正态分布的峰值,在2ppm之前明显结束。患者呼出的甲烷超过环境空气浓度2 ppm  (1.3 µg/L) 的比例为31.6% 。年龄是呼出甲烷的最佳预测因素。年龄的增加与更大比例的甲烷生产者和更高的绝对呼出甲烷浓度有关。性别、吸烟和急性胃肠道疾病在考虑年龄因素后都成为非显著因素。

丙酮

298人的呼吸中检测到丙酮(0.7ppm)。在10名患者中检测到呼出的丙酮10-76[ppm (23- 175µg/L) ]。其中6人受到酒精的影响表现出明显的酒精依赖。

结论

Gasmet FT- IR分析仪很容易使用,甚至对非实验室专业人员也是如此。即使是脆弱的老年患者也能提供满意的呼吸样本,经过培训的护士还可以采用面罩法也能成功地从昏迷的病人身上获取样本。可以根据呼出的CO2浓度现场判断采样样本的合理性。

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