序

代谢组学是继基因组学、蛋白组学之后的一门新兴学科，近年来发展非常迅速。呼出气代谢组学是通过分析呼出气体中的挥发性有机物并与疾病相关联从而进行疾病监测和诊断的科学，是一个有前途的领域，在疾病的非侵入性诊断中具有巨大潜力。

2004年9月，奥地利因斯布鲁克大学的Anton Amann教授和Karl Unterkoffler教授在奥地利多恩伯恩组织了一次关于“呼出气分析的医学诊断”的会议，他们将这次会议上的论文编辑成一本专著，题为《呼出气分析用于临床诊断和治疗监测》，由Anton Amann和David Smith担任主编，于2005年出版。同年国际呼出气研究协会（IABR）正式成立。Anton Amann被选为IABR的创始主席。在IABR成立后不久，马歇尔和沃伦因“发现幽门螺杆菌及其在胃炎和消化性溃疡疾病中的作用”而获得2005年诺贝尔生理学或医学奖。在同年，《新英格兰医学研究》杂志发表了《使用呼出气的一氧化氮测量来指导慢性哮喘的治疗》，开辟了调整吸入皮质类固醇治疗哮喘的新方法。这些具有先见性的研究为临床中呼出气与疾病的诊断开辟了新方向。

我国的呼出气研究最早始于20世纪80年代初，李恩有教授是最早在临床中较全面地研究呼出气与疾病诊断的大陆学者之一。李恩有教授自1998年从日本留学回国后，研究吸入全身麻醉时麻醉机内七氟烷、地氟烷与二氧化碳吸收剂产生分解反应，并应用气相色谱技术检测患者呼出气中微量有毒分解产物及一氧化碳。2001年在我们所学习气质联用（GCMS）技术，当时我建议李教授关注临床麻醉中患者的呼出气成分，并研究其与疾病的关系。此后，李教授团队开始将固相微萃取技术与GC-MS结合检测呼出气成分，并于2005年获得国家自然科学基金面上项目“呼出气戊烷与肝缺血再灌注损伤的关系”。他们在检测戊烷的同时还检测到麻醉患者呼出气中的痕量丙泊酚和芬太尼，2009年起在国际上发表了系列SCI文章。由于在癌症患者中检测到很复杂的呼出气组分，他们又派人来我们团队学习，将各种多变量分析等数据处理技术引入到呼出气分析中，逐渐形成了系统的呼出气代谢组学研究方法，对乳腺癌、肺癌、胃癌、甲状腺癌、结直肠癌等系列疾病的呼出气标志物进行研究并发表数篇SCI文章。此外，对于乳腺癌、甲状腺癌、结直肠癌的GC-MS固相微萃取分析方法在2019年被 JAMA oncology 介绍并引用。

为了进一步增强呼出气监测的速度，我进一步介绍了质谱仪器研发领域的领军者、本所的李海洋教授与李恩有合作，将离子迁移谱技术转化到临床麻醉药物的呼出气检测，以及快速血药浓度检测设备的研发，将质谱技术用于手术室内。2009年李恩有教授获得第二个国家自然科学基金面上项目，并在临床中开发丙泊酚监护仪。他们的研究团队深耕高端仪器自主研制及开发创新的分析方法，将质谱等仪器在临床医学和生命科学领域的应用推向了一个新高度，同时，李海洋团队也获得了该领域的国家重大专项、多项面上项目和发明专利。自2011年起，两个团队共同参加IABR会议，发表研究成果及特约报告，成为呼出气领域医工结合、转化医学的典范。

人呼出气中的挥发性有机化合物，可以形成反映特定临床状况的“呼出气指纹”，通过对这种呼出气指纹谱检测而发现疾病的方法，目前已成为越来越热门的研究课题。但呼出气分析领域还存在很多问题，并且缺乏相应的参考书籍，《呼出气代谢组学及疾病的诊断》对于临床医生和科研工作者都是急需学习和参考的内容。李恩有教授和李海洋教授及本团队共同合作从事转化医学、代谢组学、呼出气检测技术与设备研发应用长达20余年，在国际和国内均具有较大的影响力，出版此书籍能够为广大临床医生及科研工作者提供较权威的参考资料，具有较高的出版价值。

本书的主要内容包括：呼出气代谢组学分析的意义、呼出气代谢组学的分析方法及应用、呼出气分析可能出现的问题及解决方案等。本书的特色是涉及交叉学科和转化医学的内容，随着科技的发展，人们在不断完善医疗卫生体系、攻克疾病诊疗的同时却又面对着基础研究和临床脱节的问题，转化医学能够消除基础与临床的鸿沟，为实验室研究和临床架起一道双向的桥梁，促进多学科交流与合作。对于呼出气代谢组学用于疾病诊断方面的书籍目前在国内还属空白，因此本书在呼出气诊断疾病方向具有独创性和前瞻性。

许国旺
2021年12月1日