张之昊/仓怀文
FeNO测量意义
呼出气中一氧化氮（FeNO）测量是诊断和监测某些呼吸系统疾病（如哮喘、慢性阻塞性肺疾病）的重要方法，作为一种高效且有价值的非侵入性检测方法，在气道炎症评估，特别是在哮喘等嗜酸性粒细胞性气道炎症的诊断评估中发挥着重要作用。FeNO水平的高低通常与气道炎症程度相关，在哮喘的诊断、治疗效果的预测、治疗方案的调整以及区分哮喘和COPD方面等得到广泛应用与认可。此外，FeNO测量还可以监测环境暴露对气道健康的影响、指导儿童哮喘的管理，并预测哮喘急性加重的风险。因此，FeNO测量在呼吸系统疾病的诊断、治疗和管理中具有重要的临床意义。
FeNO测量方法
通常用于FeNO测量的技术手段包括化学发光法、电化学法、激光光谱法等。化学发光法基于一氧化氮（NO）与臭氧（O₃）发生化学反应产生激发态的二氧化氮（NO₂*），当NO₂*回到基态时会释放出特定波长的光，通过检测光的强度就可以对 NO 的浓度进行定量分析。该方法具有较高的灵敏度和准确性，能够精确检测出ppb级甚至ppt级的 FeNO，是目前临床上公认的检测 FeNO 的“金标准”技术。该方法能达到5个数量级的线性检测范围，可以满足不同病情程度患者检测需求。然而，现有基于化学发光法原理检测的仪器体积较大、复杂且昂贵，需要专业的技术人员进行操作和维护，多应用于大型医院的呼吸内科专业检测实验室或者科研机构中，例如一些三甲医院开展的针对哮喘、慢性阻塞性肺疾病等气道炎症相关疾病研究及临床诊断时，普遍采用化学发光法，以精确测量患者的 FeNO 水平。
电化学法是利用特定的电化学传感器，在电极表面发生的氧化还原反应来检测 NO。传感器中的工作电极、对电极和参比电极共同构成一个电化学池，当含有 NO 的呼出气样本进入到传感器中时，NO 在工作电极表面发生氧化反应，产生相应的电流信号，该电流信号的大小与 NO 的浓度成正比，进而可以通过检测电流强度来测定呼出气中 NO 的含量。电化学法的仪器相对小巧便携，操作较为简便，不需要像化学发光法那样复杂的配套设备和专业环境，所以它在一些基层医疗机构或者床旁快速检测场景中有一定优势。比如在社区卫生服务中心，如果遇到疑似气道炎症疾病的患者，需要初步快速判断其 FeNO 情况时，就可以使用电化学法的仪器进行检测。但是，它的灵敏度相较于化学发光法略低一些，在检测低浓度 FeNO 时可能准确性稍差，并且其传感器存在一定的使用寿命，需要定期更换以保证检测效果。
激光光谱法主要是利用激光与气体分子相互作用产生的吸收、散射等光谱特性来检测 NO。例如，可调谐二极管激光吸收光谱（TDLAS）技术，通过特定波长的激光束穿过呼出气样本，NO 分子会对相应波长的激光进行吸收，根据吸收光谱的强度和特征，运用相关的光谱分析算法能够推算出呼出气中 NO 的浓度。该方法具有很好的选择性，能够准确区分不同的气体分子，只对 NO 进行特异性检测，减少了其他气体干扰带来的误差。同时，它的响应速度较快，可以在短时间内完成检测。不过，激光光谱法的仪器成本也比较高，技术要求同样较高，需要专业人员进行校准和操作，目前在一些专业的科研以及高端临床检测领域应用相对较多，比如在大型的呼吸疾病科研项目中，对呼出气成分进行高精度分析时会选用激光光谱法来精确测量 FeNO 含量。
FeNO测量新技术
中科院大连化物所质谱与快速检测研究中心（102组群）发展了一种微型化化学发光FeNO传感器，实现了对于FeNO的现场快速高灵敏检测（Sensors & Actuators: B. Chemical 394 (2023) 134402）。
该技术中通过使用小尺寸、低功耗、低成本、低噪声的光电二极管传感器与高增益放大电路相结合，实现了化学发光FeNO分析仪的微型化。通过使用优化设计的高反射光腔与高浓度微型臭氧发生器，实现了FeNO检测所需要的高灵敏度。针对呼出气分析的高湿度样品环境，提出石英内腔保护涂层设计，可以保证光学单元的长期稳定性和可靠性能。传感器的FeNO检出限为6.6 ppb，响应时间为6.8 s，重量仅为96克，尺寸仅6.5×3×2cm3，是目前世界上已知最小的一款化学发光FeNO传感器。研发成果已经在哮喘患者的呼出气辅助诊断方面开展了相关临床研究，并获得华为公司合作基金以及中科院大连化物所-大连医科大学附属第二医院联合基金等项目的支持。
