Accusizer A7000SIS顆粒計數器在慢性肺栓塞患者呼吸困難相關性檢測中的應用

慢性阻塞性肺疾病（COPD）的病理機制比較復雜，早期變化難以觀察，傳統評估方法中，作為COPD診斷金標準的肺功能檢測雖能診斷疾病，但與呼吸困難癥狀相關性較差，影像學檢查也難以建立呼吸困難與生理指標的直接關聯。近年來，呼出氣冷凝液（Exhaled Breath Condensate,EBC）分析逐漸受到關注，被認為是一種可無創評估氣道狀態的新方法。

一、EBC概念

EBC是指人體呼氣過程中氣道末端水汽被冷凝收集形成的液體。它來源于氣道液體表面層，包含氣體交換過程中攜帶出的可溶性和顆粒性成分。由于其采集過程無創、可重復，EBC在呼吸系統疾病研究中具有較高的應用潛力。

然而，EBC分析面臨的最大困難是樣本中物質濃度極低。多數化學指標（如pH值、氧化應激產物）受采樣方式和環境因素影響大，穩定性差。為了獲得更穩定、物理性質明確的指標，一些研究者開始嘗試通過顆粒計數與粒徑分布分析來研究氣道的物理狀態。

二、研究背景與目的

2023年發表在《Advances in Experimental Medicine and Biology》上的研究《Detection and Quantification of Exhaled Breath Condensate and Dyspnea Correlation in Stable COPD:A Proof-of-Concept Study》（S.Patsiris等）即是這方面的探索性嘗試。研究團隊提出：通過定量測量EBC中的顆粒濃度（數量）與粒徑分布，探索其與穩定期COPD患者呼吸困難的關聯，并驗證高分辨率設備Accusizer A7000SIS顆粒計數器用于EBC分析的可行性，進而為呼吸困難尋找客觀的生理指標。

該研究的主要目標是驗證EBC顆粒計數是否與呼吸困難程度存在可重復的相關關系。

三、研究方法與儀器

研究受試者分為穩定期COPD患者和健康人。每位受試者的EBC樣本均在標準條件下采集并冷凝，然后使用Accusizer A7000 SIS顆粒計數器進行顆粒濃度和粒徑分布測量，對比分析測試數據。

Accusizer A7000SIS顆粒計數器是一種基于單顆粒光學傳感（Single Particle Optical System,SPOS）系統的計數分析儀，可對液體樣本中的不同大小顆粒進行逐個定量檢測。該儀器配備高精度步進電機，可直接將樣本導向傳感器，能適配EBC樣本量少（約2.4±0.2ml）的特點，實現高靈敏度測量，非常適合EBC這類體積有限、濃度極低的樣品。

該設備能夠檢測0.5至400微米（μm）的顆粒，輸出顆粒數和濃度分布數據，其優勢在于高靈敏度、良好的線性響應及重復性，可在低濃度樣本中準確識別信號。

     圖 1 SPOS計數測試原理圖

如圖所示，粒子通過光感區域的時候阻礙了一部分入射光，引起到達檢測器的光強降低，此信號的衰減幅度理論上與粒子的橫截面成比例關系。在儀器中，將光強信號轉換成電信號，具體表現為電壓值，不同粒徑大小的粒子產生的電壓值不同。根據對應關系，就可以建立標準粒子和粒徑大小的校準曲線。這是傳統的光阻法（也稱為光消減法，Light Extinction or Light obscuration）檢測粒徑的原理。傳統光阻法的范圍下限一般到1.5µm。

Accusizer A7000SIS顆粒計數器的SPOS技術結合了光阻效應和光散理論，將顆粒計數的下限下探到0.5µm，能夠檢測更低下限的顆粒。

四、主要結果

數據顯示，COPD患者EBC顆粒總濃度中位數為295842.7顆/mL，顯著高于健康人群的104507顆/mL；由圖1可直觀看出，COPD患者小粒徑顆粒濃度更高，其EBC顆粒濃度在起始通道的濃度高于10000顆/mL（淺橙色） ，而健康人群在起始通道的濃度低于10000顆/mL（深橙色）。

EBC顆粒濃度與呼吸困難量表間存在不同強度的正相關：與改良醫學研究委員會呼吸困難量表（mMRC）的相關系數為r=0.889（p<0.01，雙尾檢驗）；與改良Borg呼吸困難量表的相關系數為r=0.641（p<0.05，雙尾檢驗），相關性顯著；與COPD評估測試（CAT）量表的相關系數為r=0.569，相關性微弱且無統計學顯著性。

表 1 受試者 EBC 總顆粒濃度（數據來源：研究原始表 3.2）

圖 1 所有受試者 EBC 顆粒粒徑分布（橫軸為顆粒直徑，縱軸為顆粒數量；Pa1-Pa5 為 COPD 患者，Hea1-Hea5 為健康人

數據來源：研究原始圖 3.1）

這一結果意味著，EBC顆粒數可能反映了患者的呼吸負擔。研究者推測，COPD患者EBC顆粒濃度升高及小粒徑顆粒占比增加，可能與小氣道炎癥、氣道結構改變相關，氣道病理變化會影響呼氣時液體微粒的生成與釋放，進而在EBC顆粒特征中體現，當氣道阻力增加或氣體交換效率下降時，這些微粒的釋放量也隨之上升，從而在EBC中體現為更高的顆粒濃度。

Accusizer A7000SIS顆粒計數器在此研究中發揮了關鍵作用。它檢測靈敏度高、樣本量需求低，使研究者得以系統分析EBC顆粒濃度與穩定期COPD患者呼吸困難的關聯，并獲得可靠的顆粒濃度及粒徑分布數據。研究者指出，若在更大樣本、不同疾病階段及干預前后重復測量，EBC顆粒分析有望成為評估呼吸困難或氣道病變活動度的輔助工具。

五、技術應用前景

EBC顆粒檢測技術未來可能應用于：

1、疾病監測：在穩定期與急性加重期比較EBC顆粒變化，以反映氣道狀態波動；

2、療效評估：觀察藥物或康復治療前后EBC顆粒濃度變化；

3、疾病早篩：探索在早期患者或高危人群中EBC顆粒分布特征。

Accusizer A7000SIS的單顆粒檢測機制提供了可靠的定量依據。

六、總結

Patsiris等人的研究展示了呼出氣冷凝液在COPD研究中的新潛力，也證明了高靈敏度顆粒分析儀器在微量樣本檢測中的價值。它為呼吸疾病的無創監測提供了新的思路，期待后續擴大研究。

Accusizer A7000SIS顆粒計數器通過高精度的單顆粒分析，使EBC這一復雜樣本的研究成為可能，未來，隨著更多臨床研究的推進，EBC顆粒檢測有望成為呼吸系統疾病監測與個體化管理的重要補充手段。

參考文獻：
[1]PatsirisS,etal.Detection and Quantification of Exhaled Breath Condensate and Dyspnea Correlation in Stable COPD:A Proof-of-Concept Study.Advances in Experimental Medicine and Biology.2023;1423:21-30.PMID:37525030.