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呼出气体检测辅助疾病诊断技术因其安全、无创、便捷、接受度高等特点，已经成为医学工程领域的研究热点，在疾病快速筛查等方面具有重要应用潜力。常规呼气检测技术主要包括气相色谱质谱联用技术(Gas chromatograph-massspectrometer，GC-MS)、离子迁移谱技术(Ion mobility spectrometry，IMS)、光谱仪技术和传感器技术，但是这些技术检测过程耗时，无法做到在线快速检测。目前已有研究利用快速质谱技术，如选择离子流动管质谱技术(Selected ion flowtube mass spectrometry，SIFT-MS)、电喷雾萃取电离质谱技术(Extractiveelectrospray ionization mass spectrometry，EESI-MS)和质子转移反应质谱技术(Proton transfer reaction mass spectrometry, PTR-MS)，对人体呼气进行检测，然而在已有研究中通常需要使用采样袋采集呼气，过程耗时，同时容易造成样本交叉污染，或者呼气中挥发性有机物（Volatile organic compounds，VOCs）吸附于采样袋，造成样本损失，而且由于呼气中VOCs含量很低，多在ppt～ppb量级，因此如果VOCs吸附于采样袋，将大大降低找到疾病标志物的可能性。 在本论文中，利用呼气直接进样的PTR-MS技术对食管癌、肺癌、放疗、未放疗及健康人群的呼气进行直接进样检测。获得呼气质谱数据后，使用两套统计方法（①Mann-Whitney U检验+逐步判别分析+ROC分析、②偏最小二乘法判别分析+ Mann-Whitney U检验+ROC分析）对食管癌、肺癌和放疗人群呼气特征进行统计分析。 对29例食管癌患者和57例健康人员呼气质谱数据的统计分析结果如下，统计方法①分析结果:真阳性率为86.2％;真阴性率为89.5％;特征离子为m/z136、m/z34、m/z63、m/z27、m/z95、m/z107和m/z45; ROC分析曲线下面积AUC为0.943。统计方法②分析结果:真阳性为98.2％;真阴性为96.6％;特征离子为m/z136; AUC为0.995。 对20例肺癌患者和32例健康人员呼气质谱数据的统计分析结果如下，统计方法①分析结果:真阳性率为90.0％;真阴性率为93.8％;特征离子为m/z121、m/z92、m/z63、m/z95和m/z45; AUC为0.990。统计方法②分析结果:真阳性率为95％;真阴性率为100％;特征离子为m/z92、m/z121、m/z45、m/z95和m/z63;AUC为0.995。 对42例放疗患者和61例未放疗患者呼气质谱数据的统计分析结果如下，统计方法①分析结果:判别放疗患者和未放疗患者真阳性率为76.2％、真阴性率为78.7％;辐射暴露特征离子为m/z93、m/z41、m/z102、m/z79、m/z131和m/z143;AUC为0.869。统计方法②分析结果:判别放疗患者和未放疗患者真阳性率为82.9％、真阴性率为91.9％;辐射暴露特征离子为m/z93和m/z143; AUC为0.95。 通过对食管癌、肺癌、放疗、和健康人群呼气进行检测，以及对其呼气质谱数据进行统计分析研究，获得了食管癌、肺癌和放疗人群的呼气特征，具有较高的判别准确性，且对于本实验方法所得呼气质谱数据，第二套统计方法（偏最小二乘法判别分析+ Mann-Whitney U检验+ROC分析）可以获得更高的判别准确性。综上所述，在线质谱PTR-MS联合直接进样单元在呼气检测食管癌、肺癌以及放疗暴露方面具有重要的应用前景。