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1、呼出气一氧化碳的检测及其在呼出气一氧化碳的检测及其在 戒烟领域的临床应用戒烟领域的临床应用 卫生部北京医院 呼吸与危重症医学科 周 为 吸烟及二手烟暴露是对人类健康的严重威胁，仅在吸烟及二手烟暴露是对人类健康的严重威胁，仅在20世纪，世纪， 烟草就夺去了全球烟草就夺去了全球1亿人的生命。亿人的生命。 我国是世界上最大的烟草生产和消费国，每年将有过我国是世界上最大的烟草生产和消费国，每年将有过100万万 人死于烟草相关疾病。人死于烟草相关疾病。 戒烟在生命的任何时候对人们的健康都是有益的，不论是健戒烟在生命的任何时候对人们的健康都是有益的，不论是健 康人群还是已经患有与吸烟相关性疾病的患者，任何
2、帮助戒康人群还是已经患有与吸烟相关性疾病的患者，任何帮助戒 烟的措施都将会对公共健康产生巨大的影响。烟的措施都将会对公共健康产生巨大的影响。 烟草依赖是慢性尼古丁成瘾性疾病烟草依赖是慢性尼古丁成瘾性疾病 1.2007年版中国临床戒烟指南（试行本） 2. Clinical descriptions and diagnostic guidelines. The ICD-10 classification of mental and behavioural disorders World Health Organization.P3, 26, 65 3. Centers for Disease Co
3、ntrol and Prevention. The health consequences of smoking: nicotine addiction; a report of the surgeon general. US Department of Health and Human Services.1988 烟草依赖表现为对烟草产生了生理和心理的依赖，具有成瘾的所有特征烟草依赖表现为对烟草产生了生理和心理的依赖，具有成瘾的所有特征 19981998年世界卫生组织将其作为一种疾病列入年世界卫生组织将其作为一种疾病列入 国际疾病分类国际疾病分类(ICD(ICD- -10,F17.2)10,
4、F17.2) F：国际疾病分类编码，“精神和行为障碍”类别 成瘾定义：对某一物质或行为的习惯性心理和生理依赖，超出了个体的主动控制 确认烟草是目前对人类健康的最大威胁确认烟草是目前对人类健康的最大威胁 既往的很多研究都向既往的很多研究都向 我们表明，自我报告我们表明，自我报告 的吸烟状态未必总是的吸烟状态未必总是 准确的，特别是当吸准确的，特别是当吸 烟者在巨大的外界压烟者在巨大的外界压 力下决定戒烟但又未力下决定戒烟但又未 能达到目标时。能达到目标时。 JAMA1982; 248:1465-1477. 吸烟者故意隐瞒真实情况会失去 得到戒烟服务的机会 Self-reported smokin
5、g in vascular disease:the need for biochemical confirmation. Br J Biomed Sci 1996;53:204-208 55% of those with IHD and 28% of those with PVD denied using cigarettes eCOeCO检测技术运用的背景检测技术运用的背景 分析呼出气体成分的重要性在多种疾病的诊断及监测中正日益增加分析呼出气体成分的重要性在多种疾病的诊断及监测中正日益增加 在呼出的气体中已确知存在许多有重要临床意义的标志物，例如：在呼出的气体中已确知存在许多有重要临床意义的
6、标志物，例如： NO、CO、碳氢化合物和、碳氢化合物和8-异前列烷等异前列烷等 其中呼出气其中呼出气CO水平的变化，作为炎症和氧化压力的标志在吸烟、多水平的变化，作为炎症和氧化压力的标志在吸烟、多 种呼吸系统疾病的人群中得以显现种呼吸系统疾病的人群中得以显现 eCO检测技术的不断进步和设备的小型化发展，检测技术的不断进步和设备的小型化发展，使其广泛的临床运用使其广泛的临床运用 成为可能成为可能 一氧化碳的理化性质一氧化碳的理化性质 一氧化碳一氧化碳（CO）是无色、无味、有毒气体是无色、无味、有毒气体。熔点为熔点为-199， 沸点为沸点为-191.5。标准状况下和空气密度相差很小。标准状况下和空
7、气密度相差很小。它为中性它为中性 气体，难溶于水气体，难溶于水 CO来自于来自于有机物不完全燃烧或氧化的产物有机物不完全燃烧或氧化的产物 每支香烟燃烧所产生烟气中的每支香烟燃烧所产生烟气中的CO量含量在量含量在10mg-15mg之间之间 吸烟慢性CO中毒 COCO进入人体后，与血红蛋白结合碳氧血红蛋白进入人体后，与血红蛋白结合碳氧血红蛋白COHbCOHb，其与血红蛋白，其与血红蛋白 的亲合力比氧大的亲合力比氧大200200300300倍，而倍，而COHbCOHb的解离速度仅为氧合血红蛋白的解离速度仅为氧合血红蛋白 的的1/36001/3600。 血中碳氧血红蛋白的浓度与空气中一氧化碳的浓度成正
8、比。血中碳氧血红蛋白的浓度与空气中一氧化碳的浓度成正比。 COCO中毒症状取决于血中碳氧血红蛋白的浓度，血液中碳氧血红蛋白中毒症状取决于血中碳氧血红蛋白的浓度，血液中碳氧血红蛋白 浓度浓度 2%2%时，即可引起神经系统反应，时，即可引起神经系统反应， 5%5%时，冠状动脉血流量显著增加，时，冠状动脉血流量显著增加， 10%10%时，冠状动脉血流量可代偿性增加时，冠状动脉血流量可代偿性增加25%25%（COCO浓度为浓度为0.01%0.01%） 吸入浓度为吸入浓度为0.5%0.5%的一氧化碳，只要的一氧化碳，只要20203030分钟，碳氧血红蛋白饱和分钟，碳氧血红蛋白饱和 度就可达到度就可达到7
9、0%70%左右左右，将会产生，将会产生COCO中毒。中毒。 血中碳氧血红蛋白浓度是大气污染或室内空气污染生物材料监测的血中碳氧血红蛋白浓度是大气污染或室内空气污染生物材料监测的 重要指标。重要指标。 CO作为判定吸烟状态的基础 在日常生活中我们往往会因为环境污染、职 业暴露、被动吸烟等原因吸入极少量的CO， 出因为汽车尾气的排放及室内取暖系统故障 所导致的CO中毒等一些极端的情况外，主动主动 吸烟是导致体内吸烟是导致体内CO升高的最主要原因。升高的最主要原因。 吸烟将导致体内血液中碳氧血红蛋白的水平 升高，而且这一效应比起吸入环境中的污染 物和接触二手烟要更加显著。通常吸烟可使通常吸烟可使 血
10、液中碳氧血红蛋白的浓度达到血液中碳氧血红蛋白的浓度达到5-15%，而即 使暴露在城市污染的空气中，COHb的浓度在 非吸烟者也不会超过3%。 Lancet 1973; 17: 576579. eCOeCO和和HbCOHbCO之间的相关性之间的相关性 有研究证实有研究证实 eCO浓度和浓度和 HbCO浓度有浓度有 非常好的相关性。非常好的相关性。 Thorax 1986;886-887 一氧化碳的检测一氧化碳的检测 eCO的规范化检测 2007 J. Breath Res. 1 014002 eCO检测的不同方法 laser spectroscopy analysis Electrochemic
11、al analysis MicroCO 装有一个燃料电解感应器，通过一端的装有一个燃料电解感应器，通过一端的CO(呼出气体呼出气体 中中)及另一端的及另一端的O2(周围空气中周围空气中)相反应，产生与相反应，产生与CO浓度相称的浓度相称的 电流。感应器的电流输出由一个微处理器所监控，该微处理电流。感应器的电流输出由一个微处理器所监控，该微处理 器可检测肺泡气体呼出浓度峰值器可检测肺泡气体呼出浓度峰值 这一浓度峰值可通过计算转换成为碳氧血红蛋白浓度这一浓度峰值可通过计算转换成为碳氧血红蛋白浓度%COHb 结果可直接在液晶屏上显示，警示灯可即时提示吸烟水平。结果可直接在液晶屏上显示，警示灯可即时提
12、示吸烟水平。 目前常用设备具有极高的稳定性，其他呼出气体目前常用设备具有极高的稳定性，其他呼出气体(如氢如氢)对于测对于测 量灵敏度的干扰极小量灵敏度的干扰极小 eCO检测仪工作原理 一般产品的特点一般产品的特点 产品校准产品校准 电解感应器偏差电解感应器偏差 72 12 疑似中毒疑似中毒 红色红色 + 警示灯警示灯 三步曲三步曲 屏气屏气 吹吹 记数记数 一氧化碳检测仪操作方法 注注 意意 事事 项项 注意勿使注意勿使仪器仪器长期处于过量一氧化碳和含硫气体中长期处于过量一氧化碳和含硫气体中 如欲重复测量必须关机，口含器和转换头必须与主机分置至少如欲重复测量必须关机，口含器和转换头必须与主机分
13、置至少1 分钟，以使其重新与周分钟，以使其重新与周 围空气取得平衡，再次检查感应器表面是否干燥围空气取得平衡，再次检查感应器表面是否干燥 口含器转换头可用温和的清洗剂清洗，如发现有被污染应立即更换新的转换头口含器转换头可用温和的清洗剂清洗，如发现有被污染应立即更换新的转换头 除感应器之外其他暴露的表面，可用干净的湿布擦拭，建议在每次测量完成后均按上述除感应器之外其他暴露的表面，可用干净的湿布擦拭，建议在每次测量完成后均按上述 方法进行清洁方法进行清洁 特别应注意的是，感应器表面不能用任何水质溶液擦拭，更不能暴露在酒精等有机溶剂特别应注意的是，感应器表面不能用任何水质溶液擦拭，更不能暴露在酒精等
14、有机溶剂 之下，以免对仪器造成永久性损害之下，以免对仪器造成永久性损害 应定期校准（应定期校准（50ppm CO） 理想的生物标记物的标准 Nicotine 77:1435-1438. 硫氰酸盐 尼古丁 可替宁 新烟碱 呼出气一氧化碳 实用性高 不特异 敏感98(6):551-6. eCO浓度和吸烟量的相关性 CHEST 2000; 117:758 763. Respir Med. 2004 Jun;98(6):551-6. eCO浓度随时间变化 PLoS One.2011;6(12):e28864. eCO检测结果的影响因素 检测当日检测当日吸烟量吸烟量 检测时间检测时间 呼气流速呼气流速
15、烟草使用的形式烟草使用的形式 所吸烟草的种类所吸烟草的种类 吸入的深度吸入的深度 职业环境的暴露职业环境的暴露 被动吸烟被动吸烟 体力劳动体力劳动 基础疾病基础疾病 肺功能的状况肺功能的状况 不同吸烟量对eCO的影响 J Formos Med Assoc.2006.Vol 105.No 3 不同呼气流速对eCO的影响 Nicotine 100(2):159-67. 选择eCO界值的原则 选择eCO界值的原则 采用10ppm作为判断界值，将使研究者获得很高的阳性似 然比，从而尽量避免了将已处于戒断过程中的受试者被错 判，从而挫伤其戒烟的信心，确保稳定的处于持续阶段状 态。（高特异性） 采用较低界
16、值的研究则多为描述性的横断面研究，此类研 究的受试者多为处于戒烟思考期和思考前期的患者，为了 最大限度的发现真正的吸烟者以便及时短期进行健康教育 和戒烟干预。（高敏感性） 对于不同类型的研究采用不同的界值，是一个合理的选择。 Primary Care respiratory Journal（2007）16（1）：36-40 采用10ppm作为判断界值，使研究者获得很高的阳性似然 比，避免错判处于戒断过程中的受试者，挫伤其戒烟的信心， 确保稳定处于持续阶段状态。（高特异性） 采用较低界值的研究多为描述性的横断面研究，此类研究 的受试者多处于戒烟思考期和思考前期的患者，为了最大限 度发现吸烟者并及时进行戒烟干预。（高敏感性） 对于不同类型的研究采用不同的界值，是一个合理的选择对于不同类型的研究采用不同的界值，是一个合理的选择 eCO检测对戒烟的促进作用 早期BMJ文章就提示我们：CO含量监测结果会提高 基础医疗提出戒烟建议达
