基于热解吸-气相色谱质谱法研究煤工尘肺患者呼出气中特征挥发性有机物

来源：环境与职业医学杂志 2025年第5期北京时间：

作者：何雅珍, 丁春光, 王均云, 冯钰贞, 彭方达, 刘改生, 杨帆, 张春民, 高汭, 孟庆玉, 吴智君, 樊晶光,

摘要：背景煤工尘肺病是我国危害严重的职业病，呼出气挥发性有机物（VOCs）可作为体内病理过程的“呼吸指纹”，这为呼出气VOCs作为煤工尘肺病早期诊断潜在无创生物标志物提供理论依据。目的筛选出煤工尘肺患者呼出气特征性VOCs和重要特征性VOCs，并探讨这些VOCs作为煤工尘肺早期无创诊断生物标志物的潜力。方法本研究利用热解吸-气相色谱质谱联用（TD-GC-MS）技术，对22例I期煤工尘肺病患者、77例接尘工人和92例健康对照人群呼出气中27种VOCs进行定量检测。选择单变量分析中P<0.05和有监督的正交偏最小二乘法-判别分析（OPLS-DA）模型中变量重要性投影（VIP）>1的物质作为煤工尘肺早期诊断的特征性VOCs。将年龄作为协变量纳入LASSO回归模型筛选出重要特征性VOCs，并利用受试者工作特征（ROC）曲线分析评估其诊断性能。进一步使用Spearman相关分析探索重要特征性VOCs与临床肺功能指标的相关性。结果通过单变量分析和OPLS-DA模型，筛选出8种煤工尘肺患者呼出气特征性VOCs，包括2-甲基戊烷、3-甲基戊烷、正己烷、甲基环戊烷、正庚烷、甲基环己烷、4-甲基-2-戊酮和2-己酮，其中3-甲基戊烷、正己烷、4-甲基-2-戊酮和2-己酮4种VOCs的浓度随接尘年限的增加呈现一定的下降趋势。LASSO回归进一步筛选出煤工尘肺组和接尘组的重要特征性VOCs为正己烷、甲基环己烷和4-甲基-2-戊酮，煤工尘肺组和健康组筛选出的重要特征性VOCs为2-甲基戊烷和4-甲基-2-戊酮。ROC分析显示，正己烷、甲基环己烷和4-甲基-2-戊酮的曲线下面积（AUC）分别为0.969、0.909和0.956，联合诊断的AUC为0.988，约登指数为0.961，这些结果可作为进一步研究早期诊断的参考。相关性分析发现重要特征性VOCs中正己烷与肺功能指标间存在正相关性，表明其可间接反映肺功能通气障碍，进一步证明重要特征性VOCs具有监测肺功能衰退的潜力。结论本研究筛选出的3种重要特征性VOCs有潜力作为煤工尘肺病的早期诊断和病情监测的无创生物标志物，值得进一步研究和验证。

关键词：煤工尘肺, 呼出气, 挥发性有机物, 生物标志物, 早期诊断,