Hmotnostní analyzátor dechu
Dýchání, kromě toho, že umožňuje o člověku zjistit, zda je kuřák, jak dbá na ústní hygienu, či co měl daný den na svačinu, poskytuje i poměrně rozsáhlou škálu informací o zdravotním stavu. Analyzovat dech pacienta empiricky je metoda stará již tisíce let a patří k základním postupům při stanovování diagnózy např. v tradiční čínské medicíně.
Tato metoda nicméně nepatří mezi nejpřesnější, a vědci proto vyvíjejí umělé analyzátory dechu, umožňující správně dešifrovat informace v něm obsažené.
Prvním analyzátorem byl v 30. letech minulého století tester na alkohol, od té doby ale tyto přístroje prodělaly značný vývoj a dnes již dokážou v dechu detekovat řadu parametrů. Přesto je většina analyzátorů poměrně úzce zaměřená a nedokáže sledovat větší množství chemických sloučenin najednou, což je však při komplexní analýze dechu zásadní 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.
Včasná detekce TBC či rakoviny
Přístroj má za sebou první sérii testování s pacienty trpícími tuberkulózou, resp. rakovinou plic a testy potvrdily jeho funkčnost. Tuberkulóza je u nás poměrně vzácné onemocnění, ale zejména v rozvojových zemích je zabijákem, který si vyžádá více než 3800 mrtvých denně. Analyzátor může pomoci s jejím odhalením pomocí dechu už v brzkém stadiu. Nadějnou perspektivu nabízí rovněž pro odhalování rakoviny plic, která patří mezi velmi zákeřné nemoci, jež se v raných a ještě relativně dobře léčitelných stadiích projevuje jen minimálně a bývá často přehlédnuta. Zatímco dříve se lékaři s rakovinou plic setkávali jen výjimečně, dnes je díky cigaretám jednoznačně nejsmrtelnějším rakovinným onemocněním, kvůli zjištění obvykle až v pokročilé, obtížně léčitelné fázi. V budoucnu by tak mohla být analýza dechu součástí běžného vyšetření, které pomůže výrazně zvýšit počet včasně diagnostikovaných plicních karcinomů. Vědci však musí ještě prověřit, do jaké míry mají na výsledky analýzy vlivy různých faktorů, jako je např. věk pacienta, pohlaví, stravovací návyky apod. Přístroj proto čeká ještě značné množství testů, takže v ordinacích se s ním setkáme až za několik let.
548
