HCN在呼吸道中存在口腔、传导气道和肺泡等多个来源，不同的生理条件变化会导致HCN释放源在浓度和释放速率的差异。理解呼出气中HCN的不同来源能够区分引发HCN变化的内源和外源性因素，一定程度上反映人体生理状态，或者降低HCN相关疾病的诊断误差。将呼出气VOCs轮廓曲线与呼吸道的数学气体交换模型相结合，有望获得一种测量不同来源HCN贡献极具潜力的方法。
近日，大连化物所质谱与快速检测研究中心（102组群）文宇轩博士报道了一种通过鼻呼出气HCN轮廓曲线求解二室模型的动力学参数的方法，实现传导气道和肺泡中的HCN浓度和释放速率的准确测定。相关研究以“Determination of the two-compartment model parameters of exhaled HCN by fast negative photoionization mass spectrometry”为题，发表在权威杂志Talanta上。
本文研究了呼出气采样管的直径、长度和温度对响应时间的影响，提升了NPI-TOFMS对鼻呼出HCN浓度轮廓曲线检测的响应速度。采用了基于魏贝尔树模型肺部模型对志愿者无效腔体积进行计算，从而准确确定了所需的呼气末阶段HCN浓度，消除了口腔中HCN对鼻呼出气的干扰。开发了一种HCN二室模型（two-compartment model）数学方法，并且使用四流量法来简便地求解二室模型动力学参数。使用该方法对年龄在22 ~ 55岁的33名健康成年志愿者（28名不吸烟者和5名吸烟者）的二室模型动力学参数分布进行了检测，对比了吸烟人群/非吸烟人群的动力学参数差异。并以短期被动吸烟和摄入苦杏仁分别作为外源性和内源性影响因素，考察了本数学模型方法对内、外源影响的区分能力。长期吸烟和短期被动吸烟实验结果表明，外源性吸烟行为会引起传导气道组织浓度Caw和传导气道的扩散系数Daw上升。苦杏仁摄入实验表明，内源性影响可以引起肺泡浓度CA的明显变化。因此基于鼻呼出气呼气末HCN浓度检测，二室模型数学方法可以进一步区分呼吸道中不同HCN释放源的贡献，具有巨大的应用潜力。该工作的第一作者是我中心文宇轩博士。通讯作者是我所陈平研究员和李海洋研究员。上述工作得到了国家重点研发计划、中国科学院科学仪器开发专项、大连化物所创新基金等项目的资助。（文/图 文宇轩、陈平）
原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0039914024000894?via%3Dihub
