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← 呼吸测定仪能探测癌症吗?- 朱利安 · 波茨卡

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呼吸测定仪是如何仅凭一口呼气,就在一个人饮酒后的数小时内 ,探测出其血液中的酒精浓度?我们能放弃使用更侵入式的诊断方法,例如活组织切片、抽血和放射扫描,仅仅通过分析一个人的呼吸来检测疾病吗?朱利安 · 波茨卡对这些问题进行了详细的解答。

课程讲解:朱利安 · 波茨卡(Julian Burschka),动画执导:Cabong 工作室。

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Showing Revision 15 created 02/20/2020 by Lipeng Chen.

  1. 体内酒精检测仪到底是怎样
  2. 单凭人们的呼吸
  3. 就能检测饮酒几小时后的
  4. 血液里的酒精含量?
  5. 呼出的气息里包含着
    成百上千的

  6. 挥发性有机化合物:
  7. 这些质量极轻的小分子,
    被呼吸带了出来。
  8. 其中包含着我们从酒精饮料中摄取的乙醇。
  9. 它随着血流被输送到肺部的微小气囊中,
  10. 然后再被呼出,
    这时乙醇的平均浓度
  11. 是血液中的 1/2000 。
  12. 当一个人向检测仪呼气时,

  13. 呼吸中的乙醇进入到一个反应器中。
  14. 在那儿,它被转化成了另一种分子,
    那就是醋酸,
  15. 在这个特别的反应器里,
    一股电流在反应中产生了。
  16. 电流的强度反映了气息中乙醇的浓度
  17. 然后通过估算可得出血液里的乙醇浓度。
  18. 除了我们从饮食中摄取的

  19. 像乙醇这样的挥发性有机化合物,
  20. 人体细胞的生化反应
    还产生去许多其他的物质。
  21. 当这些反应受到干扰时,
    比如疾病,
  22. 呼吸中包含的挥发性有机化合物
  23. 可能也会改变。
  24. 因此,我们是否可以通过分析人体的呼吸
    来检测疾病,
  25. 从而避免使用更具侵入性的诊断工具,
  26. 例如活组织切片、抽血和放射扫描呢?
  27. 理论上来说,行得通。

  28. 但是检测疾病可比检测酒精浓度复杂多了。
  29. 为了识别病症,
  30. 研究人员需要检测
    数十种呼吸中所含的化合物。
  31. 某种特定疾病可能导致某些化合物
  32. 数量上的增加或减少,
    同时并不影响其他化合物——
  33. 而不同疾病造成的这类数量影响
    也各有区别,
  34. 甚至同一种疾病的各个阶段
    也会产生不同影响。
  35. 比如,癌症是运用呼吸分析的诊断方法

  36. 最广泛的疾病之一。
  37. 肿瘤会造成众多生化反应改变,
  38. 其中之一,是一种能量产出反应的大幅增加,
  39. 被称为“糖酵解”。
  40. 也称“瓦氏效应”,
  41. 糖酵解的增加导致代谢物增加,
    比如产生大量乳酸,
  42. 这反过来影响了一系列的新陈代谢反应,
  43. 最终改变了呼吸中的化合物组成,
  44. 某些挥发性化合物可能会大量聚集,
  45. 例如二甲基硫醚。
  46. 但是瓦氏效应仅仅是
    癌性活动的一个可能性指标,
  47. 并且不能揭示癌症的具体种类。
  48. 想要确诊,
    还需要获得许多其他的指标。
  49. 为了明确这些细微差别,

  50. 研究人员向健康者的呼吸样本
  51. 与罹患某种特定疾病的人的呼吸样本
  52. 进行数百次的比对。
  53. 完成这一复杂的分析过程所需的探测器,
  54. 比酒精测定仪更加全能。
  55. 人们正在研发一些这样的机器。
  56. 有的通过观察化合物们
    经过一系列电场的路径,
  57. 辨别出不同的化合物。
  58. 有的利用一组由不同材料制成的电阻器,
  59. 通过观测每种电阻器在接触
    挥发性有机化合物的混合物时,
  60. 其阻力发生的变化,
    来进行辨别。
  61. 这一过程困难重重。

  62. 这些化合物的浓度极低,
  63. 通常只有十亿分之一,
  64. 这可比呼吸中乙醇的浓度低多了。
  65. 化合物的数量水平
    同时还受到其他因素的影响
  66. 包括年龄、性别、
    营养状况和生活方式。
  67. 最后,要在取得样本后,
  68. 快速分辨其中有哪些化合物
  69. 来自于患者体内,
  70. 哪些来源于外界,
  71. 也颇具挑战。
  72. 基于这些困难与挑战,
    利用呼吸分析疾病的技术还很不成熟。

  73. 即便如此,基于肺癌、结肠癌
  74. 以及其他癌症的临床试验方兴未艾。
  75. 总有一天,探测出早期癌变会
    变得如同呼吸一般轻而易举。