tisková zpráva společnosti Siemens
Z jednoho jediného dýchnutí je možné o člověku zjistit ledacos: zda je kuřák, jak dbá na ústní hygienu, či co měl daný den na svačinu. Kromě toho ale dech poskytuje i poměrně rozsáhlou škálu informací o zdravotním stavu každého z nás. Tyto informace ale není úplně snadné správně dešifrovat. Analyzovat dech pacienta empiricky je metoda stará již tisíce let a patří k základním postupům při stanovování diagnózy například v tradiční čínské medicíně. Tato metoda nicméně nepatří mezi nejpřesnější, a vědci proto začali vyvíjet umělé analyzátory dechu.
Prvním analyzátorem byl v 30. letech minulého století tester na alkohol, od té doby však tyto přístroje prodělaly značný vývoj a dnes již dokáží v dechu detekovat řadu parametrů. Přesto je většina analyzátorů poměrně úzce zaměřená a nedokáže sledovat větší množství chemických sloučenin najednou. To je ovšem při komplexní analýze dechu velká překážka. Dech kromě vody a vydechovaného vzduchu obsahuje ještě celou řadu dalších látek, jež reflektují náš zdravotní stav. A právě změna v koncentraci vydechovaných látek může být jedním z prvotních projevů závažných onemocnění, jako je rakovina plic či tuberkulóza. Aby mohly být tyto nemoci odhaleny, je nutné dech analyzovat pomocí až deseti senzorů, z nichž každý detekuje jen omezený okruh sloučenin. Toto řešení však není příliš praktické, a proto vědci společnosti Siemens vyvíjejí analyzátor, který pracuje na zcela odlišném principu.
Základem je spektrometrie
Fungování nového analyzátoru je založeno na hmotnostní spektrometrii, která se již dlouhá desetiletí využívá k velmi přesnému stanovování hmotnosti částic či složení sloučenin. Princip hmotnostní spektrometrie je vcelku prostý – rozděluje jednotlivé molekuly ve vzorku podle hmotnosti na základě jejich pohybu v elektrickém poli. To ovšem znamená, že lze analyzovat pouze elektricky nabité částice. Na vstupu do spektrometru je proto umístěn tzv. ionizátor. Dýchne-li pacient do přístroje, projde vzduch nejdříve tímto ionizátorem, v němž jsou sloučeniny v dechu bombardovány nabitými částicemi rtuti. Z původně nenabitých molekul se tak stanou nabité, které jdou dále do analyzátoru. Ten je tvořen čtyřmi podlouhlými, proti sobě umístěnými tyčemi, jimiž prochází elektrický proud. Mezi tyčemi se tím vytvoří elektrické pole, do něhož jsou vháněny nabité molekuly z ionizátoru. Jelikož má každá molekula jinou hmotnost, pohybuje se v tomto poli různým způsobem. Po vylétnutí z analyzátoru dopadají molekuly na detektor, přičemž se místo dopadu liší právě podle toho, jak moc byla jejich dráha v analyzátoru změněna. Na detektoru je tedy možné pozorovat obrazec, který je podle koncentrace molekul charakteristický pro různé nemoci.
Přístroj má za sebou první sérii testování s pacienty trpícími tuberkulózou, resp. rakovinou plic a testy potvrdily jeho funkčnost. Vědci však musí ještě prověřit, do jaké míry má na výsledky analýzy vliv věk pacienta, pohlaví, stravovací návyky a další faktory. Přístroj tedy čeká ještě značné množství testů a v ordinacích se s ním setkáme až za několik let. Přesto jde o velmi pozitivní zprávu – právě rakovina plic totiž patří mezi velmi zákeřné nemoci, které se v raných a ještě relativně dobře léčitelných stadiích projevují jen minimálně a bývají často přehlédnuty. V budoucnu by tak mohla být analýza dechu součástí běžného vyšetření, které pomůže výrazně zvýšit počet včasně diagnostikovaných plicních karcinomů.
