[发明专利]用于哮喘、肺结核及肺癌诊断及疾病管控的呼吸分析系统及方法

说明书

相关申请案交叉参考

本申请案主张2008年12月1日申请的美国临时专利申请案第61/118,977号的优先权，出于所有目的，所述案件的全部内容以引用方式并入本文中。

技术领域

本发明提供用于利用气体传感器技术低成本、快速且准确地诊断及监测诸如感染及慢性疾病等呼吸疾患且尤其哮喘、肺结核及肺癌的系统及方法。

背景技术

人呼吸分析的临床研究发现，来自人呼吸的某些示踪气体与某些疾病有关，尤其诸如哮喘、肺结核(TB)及肺癌等肺相关疾病(参见M.菲利普斯(M.Philips)等人，癌症生物标记(Cancer Biomarkers)，3：95-109(2007)；M.菲利普斯(M.Philips)等人，肺结核(Tuberculosis)，87：44-52(2007))。在其它应用中，气体分析可用以确定与人存在不相容的危险物质或易散性气体(例如甲烷、一氧化碳或二氧化碳)的存在。

当前的气体分析系统仍主要依赖于大且昂贵的实验室仪器，例如气相色谱仪(GC)及质谱仪(MS)。大多数所述仪器(尤其是质谱仪)具有妨碍显著减小其尺寸的操作特性，意味着当前的气体分析系统是大且昂贵的装置且难以操作(例如，实验室型GC/MS)。

除昂贵以外，当前气体分析装置的大尺寸使得这些仪器不能广泛地使用。定点照护分析非常有利，然而，当前没有可以利用的系统。

哮喘是一种慢性肺病，其特征为咳嗽、喘息、胸部紧迫感及呼吸不适的反复发作。肺部炎症促成可使哮喘发作突然发生的支气管收缩及所述慢性疾病的进展。据估计，在美国超过2000万人患有哮喘。美国国家心脏、肺及血液研究所(National Heart Lung and Blood Institute)指出，每年哮喘的直接及间接健康护理成本总计161亿美元。

TB每年夺取大约200万人的生命，是世界上研究得最彻底的致命疾病之一。TB诊断法已几十年未改变，尽管其性能公认较差。当前的诊断方法包括痰涂片显微镜检查、培养及胸部X-射线。然而，所述方法具有较差敏感度(涂片显微镜检查的敏感度为45-60％)、较差特异度(X-射线的特异度约为66％)，或者太漫长(培养需3-6周)。

最近研究表明，基于患者呼出的VOC及所培养分支杆菌气体的TB测试使用GC/MS仪器具有非常高的敏感度及特异度(参见迈克尔-菲利普斯(Michael Phillips)等人，肺结核(Tuberculosis)87：44-52(2007)；莱因哈德-芬得(Reinhard Fend)，临床微生物学期刊(J.Clin.Microb.)，第2039-2045页(2006年6月))。但是此方法需要非常复杂的设置，而且在此领域使用不可行。

肺癌是肺组织中细胞生长不受控制的疾病。大多数原发性肺癌是源自上皮细胞的肺癌瘤。肺癌是男性癌症相关死亡的最常见原因，且在女性中也最常见，其每年导致全世界130万例死亡。肺癌的主要类型是小细胞肺癌(SCLC)及非小细胞肺癌(NSCLC)。此区分很重要，因为治疗方案不同；非小细胞肺癌(NSCLC)有时用手术来治疗，而小细胞肺癌(SCLC)通常对化学疗法及放射有良好应答。

当前需要能够实施人呼吸分析以检测及诊断哮喘、肺结核及肺癌的系统及方法。需要易于使用且具有高敏感度及特异度的用于呼吸分析及周围空气监测的装置。本发明满足这些及其它需要。

发明内容

本发明提供能够实施人呼吸分析以检测、诊断及监测呼吸疾患、肺感染及慢性疾病的系统及方法。本发明还揭示药物功效测试方法。

在一个实施例中，本发明提供检测个体是否患有哮喘或监测哮喘个体的方法，其包含：

使个体的呼吸与设备接触，所述设备配备有气相色谱仪，其中所述气相色谱仪以流体方式耦合至检测器阵列以产生信号；及

分析来自检测器阵列的信号以确定个体是否患有哮喘。

在优选实施例中，所述设备在气相色谱仪的上游进一步包含预浓缩器。

有利地，所述系统及方法通过检测VOC、及/或NO、及/或呼吸流速相比于现有技术可提高哮喘等级及严重程度监测的特异度、敏感度并增大其动态范围。

在一个方面中，所述系统及方法可为患有轻微哮喘或未患哮喘的患者监测VOC。监测周围空气且可保存为背景信号以供参考。在一个方面中，在患者吸入之前对周围空气进行过滤。在替代实施例中，随后自检测到的呼气信号过滤或减除保存的背景信号。