手术创伤应激与呼气挥发性有机化合物(VOCs)关联性的质谱特征研究

为解决手术创伤应激监测缺乏高效无创方法的临床难题，四川大学华西医院团队通过紫外线光电离飞行时间质谱(UVP-TOF-MS)分析105例全麻患者围术期呼气VOCs，发现m/z42.9177等8个质谱特征与皮质醇、肾上腺素显著相关，为创伤应激实时监测提供新思路。

　　

手术创伤引发的应激反应与术后感染、器官功能障碍等并发症密切相关，但现有监测手段如血流动力学参数存在滞后性，而激素检测又依赖有创采血。如何实现创伤应激的实时无创监测，成为麻醉学和重症医学领域的重大挑战。近年来，呼气中的挥发性有机化合物(VOCs)因其非侵入性和高时效性，在疾病诊断领域展现出潜力，但其在手术应激监测中的应用价值尚属空白。

四川大学华西医院麻醉科王启峰、赵瑜怡等团队在《BMC Anesthesiology》发表的研究，首次系统探索了手术创伤应激与呼气VOCs质谱特征的关联性。研究人员招募105例接受择期腹部手术的ASA I-III级患者，在全麻状态下三个关键时间点（切皮前、术中2小时、拔管前）同步采集呼气样本和动脉血。通过紫外线光电离飞行时间质谱(UVP-TOF-MS)技术检测296个m/z 30-350范围内的质谱特征，结合ELISA法测定血浆去甲肾上腺素(NE)、肾上腺素(E)和皮质醇水平，采用混合效应模型分析其相关性。

结果揭示三大发现：

1. 质谱特征的动态变化：OPLS-DA模型显示，135个质谱特征在术中显著升高（FC>1.2），35个降低，其中25个特征在整个围术期持续变化。m/z68.059（推测为异戊二烯）在术后显著抑制，而m/z59.0216（丙酮）则随手术进程持续升高。
2. 应激生物标志物关联性：m/z42.9177（推测为丙烯醛）、m/z177.982（可能为含硫化合物）等8个特征与皮质醇、E/NE水平显著相关（P<0.05），提示其可能源自氧化应激和脂肪酸过氧化。
3. 手术方式无关性：开腹与腹腔镜手术组的质谱特征无显著差异（除术中NE外），证实结论不受手术路径干扰。

技术方法亮点：研究采用特德拉采样袋预处理技术保障VOCs稳定性，UVP-TOF-MS实现无需前处理的快速检测（20秒/样本），通过苯标准气体验证仪器稳定性，并运用MetaboAnalyst 5.0进行多变量统计分析。

讨论与意义：该研究首次建立手术创伤应激与呼气VOCs的关联图谱，为开发实时应激监测设备奠定基础。特别值得注意的是，m/z265.75（推测为维生素E氧化产物）和m/z337.196（可能为胆固醇代谢物）的发现，为理解创伤应激下的代谢重编程提供新视角。尽管存在未鉴定化合物和麻醉药物干扰等局限，但团队提出的"质谱特征指纹"概念，为未来开发结合人工智能的术中预警系统开辟了新路径。这项研究不仅拓展了VOCs在围术期医学的应用边界，更为精准麻醉和个体化应激调控提供了革命性的技术思路。