Выпуски

 / 

2014

 / 

Июль

  

Приборы и методы исследований


Анализ выдыхаемого воздуха: физические методы, приборы и медицинская диагностика

 а, б,  а, б,  а, б,  а, б
а Институт физики микроструктур РАН, ул. Ульянова 46, Нижний Новгород, 603950, Российская Федерация
б Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского, просп. Гагарина 23, Нижний Новгород, 603950, Российская Федерация

Рассмотрена активно развивающаяся область неинвазивной медицинской диагностики — анализ выдыхаемого воздуха, — находящаяся на стыке физики, химии и медицины. Приведены современные данные по газам-маркерам в выдыхаемом человеком воздухе и их связи с заболеваниями. Описаны различные физические методы анализа выдыхаемого воздуха. Показано, как требования к точности измерений и объёму информации стимулировали развитие технологий и обозначили проблемы, которые предстоит решить для внедрения этого метода в клиническую практику.

Текст: pdf
Войдите или зарегистрируйтесь чтобы получить доступ к полным текстам статей.
English fulltext is available at DOI: 10.3367/UFNe.0184.201407d.0739
PACS: 07.07.Df, 07.57.Pt, 33.20.−t, 87.85.Ox (все)
DOI: 10.3367/UFNr.0184.201407d.0739
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2014/7/d/
Цитата: Вакс В Л, Домрачева Е Г, Собакинская Е А, Черняева М Б "Анализ выдыхаемого воздуха: физические методы, приборы и медицинская диагностика" УФН 184 739–758 (2014)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Поступила: 8 мая 2013, доработана: 11 октября 2013, 20 декабря 2013

English citation: Vaks V L, Domracheva E G, Sobakinskaya E A, Chernyaeva M B “Exhaled breath analysis: physical methods, instruments and medical diagnosticsPhys. Usp. 57 684–701 (2014); DOI: 10.3367/UFNe.0184.201407d.0739

Список литературы (128) ↓ Статьи, ссылающиеся на эту (32) Похожие статьи (6)

  1. Pauling L et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 68 2374 (1971)
  2. Степанов Е В Диодная лазерная спектроскопия и анализ молекул-биомаркеров (М.: Физматлит, 2009)
  3. Pauwels R A, Rabe K F Lancet 364 613 (2004)
  4. Hurd S S, Pauwels R Pulmonary Pharmacology Therapeutics 15 353 (2002)
  5. National Asthma Education and Prevention Program, Expert Panel Report 2: Guidelines for the Diagnosis and Management of Asthma (NIH Publ., No.97-4051) (Bethesda, MD: National Institute of Health, National Heart, Lung and Blood Institute, 1997); http://www.nhlbi.nih.gov/guidelines/archives/epr-2/asthgdln_archive.pdf
  6. Fabbri L M Breath Analysis Summit 2011, Intern. Conf. on Breath Research, 11-14 September 2011, Parma, Italy. Abstract Book (Piacenza: Nuova Editrice Berti, 2011) p. 15
  7. Alving K et al. Eur. Respir. J. 6 1368 (1993)
  8. Silkoff P E et al. Chest 119 1322 (2001)
  9. Dweik R A Breath Analysis Summit 2011, Intern. Conf. on Breath Research, 11-14 September 2011, Parma, Italy. Abstract Book (Piacenza: Nuova Editrice Berti, 2011) p. 27
  10. "Recommendations for standardized procedures for the online and offline measurement of exhaled lower respiratory nitric oxide and nasal nitric oxide in adults and children — 1999" Am. J. Respir. Crit. Care Med. 160 2104 (1999)
  11. "ATS/ERS recommendations for standardized procedures for the online and offline measurement of exhaled lower respiratory nitric oxide and nasal nitric oxide, 2005" Am. J. Respir. Crit. Care Med. 171 912 (2005)
  12. George S C et al. J. Appl. Physiol. 96 831 (2004)
  13. Matthew M R et al. J. Breath. Res. 5 016003 (2011)
  14. Loukides S Breath Analysis Summit 2011, Intern. Conf. on Breath Research, 11-14 September 2011, Parma, Italy. Abstract Book (Piacenza: Nuova Editrice Berti, 2011) p. 59
  15. Antczak A et al. Respir. Med. 94 416 (2000)
  16. Mazzone P J. Breath Res. 6 027106 (2012)
  17. "The National Lung Screening Trial: Overview and study design" Radiology 258 243 (2010)
  18. Hall W B et al. Arch. Int. Med. 169 1961 (2009)
  19. Iribarren C et al. Am. J. Med. 121 989 (2008)
  20. Phillips M et al. Cancer Biomarkers 3 95 (2007)
  21. Gaspar E M et al. J. Chromatogr. A 1216 2749 (2009)
  22. Westhoff M et al. Thorax 64 744 (2009)
  23. Poli D et al. Acta Biomed. 79 (S1) 64 (2008)
  24. Kischkel S et al. Clin. Chim. Acta 411 1637 (2010)
  25. Poli D Breath Analysis Summit 2011, Intern. Conf. on Breath Research, 11-14 September 2011, Parma, Italy. Abstract Book (Piacenza: Nuova Editrice Berti, 2011) p. 194
  26. de Gennaro G et al. Analyt. Bioanal. Chem. 398 3043 (2010)
  27. Kazemi S et al. J. Res. Med. Sci. 16 1097 (2011)
  28. Wardi J et al. J. Clin. Gastroenterology 46 293 (2012)
  29. Redéen S et al. Gastroenterology Res. Practice 2011 940650 (2011)
  30. Вакс В Л и др. Оптика — XXI век. Междунар. конгресс. Сб. трудов конф. "Фундаментальные проблемы оптики — 2010", Сб. трудов семинаров "Всероссийский семинар по терагерцовой оптике и спектроскопии", "Всероссийский семинар по оптическим метаматериалам, фотонным кристаллам и наноструктурам" Т. 2 (Под ред. В Г Беспалова, С А Козлова) (СПб.: ИТМО, 2010) с. 382
  31. Pelli M A (M.D.) et al. Diseases Colon Rectum 42 71 (1999)
  32. Dallinga J W et al. Breath Analysis Summit 2011, Intern. Conf. on Breath Research, 11-14 September 2011, Parma, Italy. Abstract Book (Piacenza: Nuova Editrice Berti, 2011) p. 118
  33. World Gastroenterology Organisation (WGO) Practice Guideline: Malabsorption, http://www.worldgastroenterology.org/assets/downloads/en/pdf/guidelines/13_malabsorption_en.pdf
  34. Hamilton L H Breath Test and Gastroenterology 2nd ed. (Milwaukee, WI: QuinTron Instrument Co., 1998)
  35. Altomare D F et al. Brit. J. Surgery 100 144 (2013)
  36. Galassetti P Breath Analysis Summit 2011, Intern. Conf. on Breath Research, 11-14 September 2011, Parma, Italy. Abstract Book (Piacenza: Nuova Editrice Berti, 2011) p. 111
  37. Tisch U et al. Breath Analysis Summit 2011, Intern. Conf. on Breath Research, 11-14 September 2011, Parma, Italy. Abstract Book (Piacenza: Nuova Editrice Berti, 2011) p. 157
  38. Дорохова Е Н, Прохорова Г В Аналитическая химия. Физико-химические методы анализа (М.: Высш. школа, 1991)
  39. Bucca C et al. J. Breath Res. 6 027104 (2012)
  40. Perri F, Andriulli A (Eds) Proc. Intern. Congress on Clinical Application of Breath Tests in Gastroenterology and Hepatology, Rome, 1998 p. 212
  41. Persson M G, Wilkund N P, Gustafsson L E Am. Rev. Respir. Dis. 148 1210 (1993)
  42. Bedfont Scientific Ltd: Gastrolyzer, http://www.bedfont.com/gastrolyzer
  43. Ledochowski M et al. Clin. Chim. Acta 311 119 (2001)
  44. Low E C T, Ong M C C, Tan M Singapore Med. J. 45 578 (2004)
  45. Pisi R et al. J. Asthma 47 805 (2010)
  46. Chou J Hazardous Gas Monitors: A Practical Guide to Selection, Operation and Applications (New York: McGraw-Hill, 2000)
  47. Gundermann K-D, McCapra F Chemiluminescence in Organic Chemistry (Berlin: Springer-Verlag, 1987)
  48. García-Campaña A M, Baeyens W R G (Eds) Chemiluminescence in Analytical Chemistry (New York: Marcel Dekker, 2001)
  49. Oh K S, Woo S I Sci. Technol. Adv. Mater. 12 054211 (2011)
  50. Artlich A et al. Biol. Neonate 79 21 (2001)
  51. Silkoff Ph J. Breath Res. 2 037001 (2008)
  52. Cristescu S M et al. J. Breath Res. 7 017104 (2013)
  53. Silkoff P E et al. J. Allergy Clin. Immunol. 114 (5) 1241 (2004)
  54. Boot J D et al. Respiratory Med. 102 1667 (2008)
  55. de Lacy Costello B P J, Ewen R J, Ratcliffe N M J. Breath Res. 2 037011 (2008)
  56. Stetter J R, Penrose W R, Yao Sh J. Electrochem. Soc. 150 S11 (2003)
  57. Хмельницкий Р А, Бродский Е С Хромато-масс-спектрометрия (Сер. "Методы аналитической химии") (М.: Химия, 1984)
  58. Esterbauer H Pathol. Biol. 44 25 (1996)
  59. Zemskov V S, Khrapach V V, Liashenko V A Klin-Khir. 11 9 (1992)
  60. Tangerman A et al. J. Breath Res. 6 017102 (2012)
  61. Beyermann K Organic Trace Analysis (Stuttgart: Georg Thieme Verlag, 1982); Байерман К Определение следовых количеств органических веществ (М.: Мир, 1987)
  62. Schwarz K et al. J. Breath Res. 3 027003 (2009)
  63. Taucher J et al. Rapid Commun. Mass Spectrom. 11 1230 (1997)
  64. Blake R S Analyt. Chem. 76 3841 (2004)
  65. Herbig J et al. J. Breath Res. 3 027004 (2009)
  66. Spanel P, Smith D Eur. J. Mass Spectrom. 13 77 (2007)
  67. Boshier P R et al. Analyst 136 3233 (2011)
  68. Smith D, Spanel P Trends Analyt. Chem. 30 945 (2011)
  69. Dummer J F et al. J. Breath Res. 4 046001 (2010)
  70. Amann A et al. Eur. Respir. Soc. Monograph 49 96 (2010)
  71. Matthews D E, Hayes J M Analyt. Chem. 50 1465 (1978)
  72. Phillips M et al. Lancet 353 1930 (1999)
  73. Phillips M et al. J. Breath Res. 4 026003 (2010)
  74. Fuchs P et al. Int. J. Cancer 126 2663 (2010)
  75. Griffiths P R, de Haseth J A Fourier Transform Infrared Spectrometry 2nd ed. (Hoboken, NJ: Wiley-Intersci., 2007)
  76. Морозов А Н, Светличный С И Основы Фурье-спектрорадиометрии (М.: Наука, 2006)
  77. Nasim H, Jamil Ya Laser Phys. Lett. 10 043001 (2013)
  78. Roller Ch et al. Appl. Opt. 41 6018 (2002)
  79. Schmidt F M et al. J. Breath Res. 5 046004 (2011)
  80. Paldus B, Kachanov A Handbook of Atomic, Molecular, and Optical Physics (Ed. G Drake) (Berlin: Springer-Verlag, 2006) p. 633
  81. Fritsch Th, Hering P, Mürtz M J. Breath Res. 1 014002 (2007)
  82. Heinrich K et al. Appl. Phys. B 95 281 (2009)
  83. Wang C Sensors 9 8230 (2009)
  84. Crosson E R et al. Analyt. Chem. 74 2003 (2002)
  85. Ивашкин В Т и др. Труды ИОФАН 61 253 (2005)
  86. Roller Ch et al. Appl. Opt. 41 6018 (2002)
  87. Lachish U et al. Rev. Sci. Instrum. 58 923 (1987)
  88. Kosterev A A, Tittel F K Appl. Opt. 43 6213 (2004)
  89. Wojtas J et al. Opto-Electron. Rev. 20 26 (2012)
  90. D'Amato F, Mazzinghi P, Castagnoli F Appl. Phys. B 75 195 (2002)
  91. Skeldon K D Respir. Med. 100 300 (2006)
  92. Skeldon K et al. Appl. Opt. 44 4712 (2005)
  93. Halmer D et al. Opt. Lett. 30 2314 (2005)
  94. Becker J F Appl. Opt. 31 1921 (1992)
  95. Faist J et al. Mid-Infrared Coherent Sources and Applications (Eds M Ebrahim-Zadeh, I T Sorokina) (New York: Springer, 2008) p. 171
  96. Scalari G et al. Laser Photon. Rev. 3 45 (2009)
  97. Zeller W et al. Sensors 10 2492 (2010)
  98. Bai Y et al. Appl. Phys. Lett. 99 261104 (2011)
  99. Lu Q Y et al. Appl. Phys. Lett. 98 181106 (2011)
  100. Bai Y et al. Appl. Phys. Lett. 98 181102 (2011)
  101. Guimbaud C Measur. Sci. Technol. 22 075601 (2011)
  102. Lee B G IEEE Photon. Technol. Lett. 21 914 (2009)
  103. Luo G P IEEE J. Quantum Electron. 38 486 (2002)
  104. Moeskops B Appl. Phys. B 82 649 (2006)
  105. Mandon J et al. J. Biomed. Opt. 17 017003 (2012)
  106. Lewicki R et al. Proc. SPIE 7945 79450K (2011)
  107. Козинцев В И и др. Лазерный оптико-акустический анализ многокомпонентных газовых смесей (М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003)
  108. McCurdy M R J. Biomed. Opt. 12 034034 (2007)
  109. Lewicki R et al. Opt. Express 15 7357 (2007)
  110. Dexheimer S L (Ed.) Terahertz Spectroscopy: Principles and Applications (Boca Raton: CRC Press, 2008)
  111. Bründermann E, Hübers H-W, Kimmitt M Terahertz Techniques (Heidelberg: Springer, 2012)
  112. Братман В Л, Литвак А Г, Суворов Е В УФН 181 867 (2011); Bratman V L, Litvak A G, Suvorov E V Phys. Usp. 54 837 (2011)
  113. Мухин А А и др. УФН 179 904 (2009); Mukhin A A et al. Phys. Usp. 52 851 (2009)
  114. Brown E R Proc. SPIE 7938 793802 (2011)
  115. Preu S et al. J. Appl. Phys. 109 061301 (2011)
  116. Park I et al. Meas. Sci. Technol. 19 065305 (2008)
  117. Hindle F et al. Sensors 9 9039 (2009)
  118. Mouret G et al. Opt. Express 17 22031 (2009)
  119. Bishop W L et al. Proc. IEEE MTT-S Intern. Microwave Symp., Las Vegas, USA, June 9-11, 1987 p. 607
  120. Weikle R M, Crowe T W, Kollberg E L Int. J. High Speed Electron. Syst. 13 429 (2003)
  121. Virginia Diodes, Inc., http://vadiodes.com/
  122. Winnerl S et al. Phys. Rev. B 56 10303 (1997)
  123. Vaks V J. Infrared Millimeter Terahertz Waves 33 43 (2012)
  124. Вакс В Л и др. Изв. вузов Радиофизика 51 490 (2008); Vaks V L et al. Radiophys. Quantum Electron. 51 493 (2008)
  125. Khodos V V, Ryndyk D A, Vaks V L Eur. Phys. J. Appl. Phys. 25 203 (2004)
  126. Вакс В Л и др. Оптический журн. 79 (2) 9 (2012); Vaks V L et al. J. Opt. Technol. 79 66 (2012)
  127. Vaks V et al. J. Appl. Phys. 111 074903 (2012)
  128. Вакс В Л и др. ФТТ 52 2100 (2010); Vaks V L et al. Phys. Solid State 52 2241 (2010)

© Успехи физических наук, 1918–2022
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение