综述：粪便挥发性有机化合物在结直肠癌检测中的应用：系统综述与荟萃分析

这篇综述系统评价了粪便挥发性有机化合物（VOC）分析作为非侵入性工具在结直肠癌（CRC）筛查中的价值，荟萃分析显示其诊断敏感性达0.86、特异性0.90（AUC=0.89）。尽管存在方法学异质性和验证不足等限制，该技术结合机器学习算法展现出替代传统结肠镜和粪便免疫化学检测（FIT）的潜力，未来需通过标准化方案和多中心研究推动临床转化。

　　

背景
结直肠癌（CRC）作为全球第三大常见恶性肿瘤，其早期检测对改善预后至关重要。当前金标准结肠镜检查虽准确但具侵入性，而粪便免疫化学检测（FIT）则存在灵敏度不足的问题。近年来，粪便挥发性有机化合物（VOC）分析因其非侵入性和高敏感性成为研究热点，其原理基于CRC患者肠道微生物代谢异常产生的特征性低分子量代谢物。

方法与技术进展
通过系统检索7项符合标准的研究发现，VOC检测技术主要包括气相色谱-质谱联用（GC-MS）、热脱附-GC-MS（TD-GC-MS）和离子迁移谱（IMS）。其中，磁性顶空吸附萃取结合TD-GC-MS（Mag-HSAE-TD-GC-MS）可精准识别对甲酚（p-cresol）等标志物，而基于氧化钐铁（SmFeO₃）钙钛矿传感器的SCENT A2设备则展现了便携化潜力。机器学习算法如支持向量机（SVM）和随机森林（RF）的应用，使部分研究达到100%的敏感性和特异性。

诊断效能与挑战
荟萃分析显示，VOC检测对CRC的汇总敏感性为86%，特异性90%，曲线下面积（AUC）达0.89。值得注意的是，特异性存在显著异质性（I²=88%），主要源于样本采集（如-80°C冷冻vs常温储存）和分析平台的差异。例如，Alustiza研究中塑料容器存储样本的灵敏度为83%，而Bosch采用GC-IMS技术时特异性达100%。此外，饮食、药物和肠道菌群等混杂因素尚未充分控制，可能影响结果可重复性。

临床应用前景
初步证据表明VOC谱可监测CRC术后复发，如二甲二硫醚（dimethyldisulphide）水平变化与肿瘤负荷相关。然而，现有研究样本量偏小（中位150例），且缺乏对早期CRC（I-II期）和腺瘤的特异性分析。未来需通过多中心验证（如PRISMA指南）建立标准化流程，并探索与FIT或ctDNA的联合检测策略。

技术瓶颈与突破方向
当前GC-MS设备昂贵且操作复杂，而新兴场不对称离子迁移谱（FAIMS）虽快速但分辨率较低。解决方案可能在于：1）开发集成TD-GC-MS的自动化平台；2）利用人工神经网络（ANN）优化多组学数据整合；3）设计针对醛类（如丁醛）的纳米传感器阵列。荷兰van Liere团队的研究提示，结合10折交叉验证的机器学习模型可显著提升鉴别晚期腺瘤的能力。

结论
粪便VOC分析作为"代谢指纹"检测工具，其临床转化仍需克服三大障碍：方法学标准化、大样本验证（尤其亚洲人群）以及成本效益分析。随着传感器微型化和AI算法的进步，该技术有望在未来5-10年内成为CRC筛查阶梯中的重要补充手段，特别是在医疗资源匮乏地区。下一步研究应聚焦于建立国际共识的生物标志物panel，并探索其在林奇综合征等高风险人群中的预警价值。