化学发光法

化学发光法CLchemiluminescence

化学发光法是一种测量气体中一氧化氮（NO）浓度的方法。一氧化氮分子与臭氧直接反应， 生成激发态二氧化氮；激发态分子退激发回到基态时释放光子，通过光电倍增管检测光强度， 即可直接测定一氧化氮分子的浓度。该原理被 ATS/ERS 2005 呼出气一氧化氮标准化测量技术规范采用，用于规定在线与离线测量的操作程序。

反应与定量过程

化学发光法测得的是一氧化氮分子本身产生的光信号，属于直接测定，不经过中间转换环节。

ERS 2017 技术标准所列的技术参数

以上逐条出自 ERS 2017 技术标准仪器一节，优点与局限同时列出。参数描述的是化学发光这一测量原理，不指向任何具体设备型号。

相关术语

化学发光CLchemiluminescence

化学反应把能量直接释放为光子的现象。测量该光子数即可反推参与反应的分子数量，无需先把待测分子转换成电信号。

在线测量online measurement

受试者对着分析仪持续呼气，仪器在呼气过程中连续采样并实时给出 NO 浓度与呼气流速曲线。ATS/ERS 2005 对在线测量的操作程序作出规定。

离线测量offline measurement

先把呼出气收集到气囊或采样袋中，再送入分析仪测量。ATS/ERS 2005 同时规定了离线测量的采集与保存要求。

恒定呼气流速constant expiratory flow

呼出气一氧化氮浓度随呼气流速变化，因此测量必须在受控的恒定流速下进行，结果才可比。FeNO₅₀ 即指 50 mL/s 流速下的测量值。

本底 NOambient / inspired NO

吸入气中已有的一氧化氮。环境空气中的 NO 会进入呼吸道并影响测量结果，因此测量前需要提供低 NO 浓度的吸入气。

技术标准中的地位

ERS 2017 技术标准在「一氧化氮测量的仪器学考虑」一节中写道， 目前临床可用的技术包括化学发光、电化学传感与激光检测三类，其中化学发光设备最早被实现，因而被视为标准技术（the chemiluminescence devices were the first to be implemented and are therefore considered as the standard technique），此后开发的所有一氧化氮检测方法，都是以化学发光法为参照引入的（all later-developed detection methods for measuring NO are introduced in comparison to chemiluminescence）。

更早的 ATS/ERS 2005 技术规范在设备要求一节写明：以下建议限于使用臭氧/二氧化氮化学发光分析仪测量呼出气一氧化氮与鼻腔一氧化氮的场景（the following recommendations are limited to the proposed application of measurement of FeNO and nasal NO in spontaneously breathing subjects using ozone-/NO₂-chemiluminescence–based analysers），并说明多数用于研究与临床的分析仪采用该原理。该文件全文未出现 electrochemical 一词——2005 年时电化学分析仪尚未进入这份规范的适用范围。

同一份文件在技术维护一节还写明：与电化学池相比， 化学发光分析仪的优势在于响应时间快、且能在宽流速范围内测量 NO（the ability to measure NO at a wide range of flow rates）。 这一点与多流速测量直接相关——分离肺泡一氧化氮浓度 CaNO 需要在多个不同流速下取得 FeNO 值，见CaNO 肺泡一氧化氮。

规范同时如实记录了这一方法的局限：ERS 2017 指出化学发光仪器的投入与运行成本较高， 这限制了其在常规临床应用或家庭监测中的使用。ATS/ERS 2005 也已提到，当时正在发展的新检测技术具有便携性更好、成本更低、可自动校准等特点。两方面表述均出自规范原文，本页一并列出。

上述表述指向的是测量原理本身。技术规范对某一测量原理的定位， 不等同于对任何具体设备的合规性、性能或临床效果的结论。

ATS/ERS 技术规范对测量的要求

ATS/ERS 2005 技术规范规定了呼出气一氧化氮与鼻腔一氧化氮的标准化测量程序， 涵盖在线与离线两种测量方式。规范对以下环节提出要求：

• 呼气流速控制：测量须在受控的恒定呼气流速下完成，报告值须注明对应流速。
• 吸入气本底：须降低吸入气中的一氧化氮本底，避免环境 NO 混入呼出气。
• 重复测量与一致性：同一受试者须重复测量，并满足结果一致性要求后方可取值。
• 离线采集条件：离线测量对采样容器材质、保存时间与保存条件另有规定。
• 校准与线性验证：原文建议每日用零气与另一标准 NO 浓度作校准，但注明这并非绝对必要，理想频率应由各分析仪厂商推荐； 初始线性验证要求至少三点（零点加两个更高浓度），所用标准气推荐精度为 ±2% 或更好，且校准与样本分析须在同一恒定进样流速下进行。
• 多流速取值：原文指出，为测量流速非依赖的一氧化氮交换参数， 宜在多个呼气流速下取得三次可重复的 FeNO 值。

以上为规范涵盖范围的概述，具体阈值与操作细节以规范原文为准，见页末出处。

常见问题

FeNO 检测的金标准方法是哪一种？

在呼出气一氧化氮检测中，化学发光法是被技术规范采用的参考测量原理。欧洲呼吸学会(ERS)2017 年技术标准的原文表述是：化学发光设备最早被实现，因而被视为标准技术(considered as the standard technique)，此后开发的所有一氧化氮检测方法都是以化学发光法为参照引入的(All later-developed detection methods for measuring NO are introduced in comparison to chemiluminescence)。美国胸科学会(ATS)与欧洲呼吸学会 2005 年联合发布的标准化测量技术规范，即基于该原理规定在线与离线测量的操作程序、流速控制与质控要求——该文件在设备要求一节明确写道，其建议限于使用臭氧/二氧化氮化学发光分析仪的场景(the following recommendations are limited to … using ozone-/NO₂-chemiluminescence–based analysers)，并说明多数用于研究与临床的分析仪采用该原理。需要说明的是，这一表述指向的是测量原理本身，不是某一台设备的合规性或性能结论。

化学发光法和电化学法，ERS 技术标准怎么评价？

ERS 2017 技术标准在仪器一节中对两者分别作了描述。化学发光法：检测下限 0.1~0.5 ppb，响应时间 0.5~0.7 秒，可直接重复测量；原文并指出「与电化学池相比，化学发光分析仪的优势在于响应时间快、且能在宽流速范围内测量 NO」；其局限是投入与运行成本高，限制了在常规临床应用或家庭监测中的使用。电化学法：手持、重量小于 1 kg，检测范围约 5~300 ppb，准确度为 ±5 ppb 或测量值的 ±10%，响应时间小于 10 秒；原文指出该技术不支持测试前校准，由于无法进行常规校准，其性能特征可能随时间推移或更换传感器而改变；与作为标准技术的化学发光法相比，FeNO₅₀ 测值差异在 ±4~10 ppb 以内，多数使用者认为这一差异临床可接受。ERS 总体认为电化学传感器适合常规临床实践。以上为规范对两种测量原理的描述，不构成对任何具体设备的评价。

化学发光法分析仪需要多久校准一次？

两份国际技术标准的规定不同。按 ERS 2017 技术标准：每日进行校零（原文指出这是因为信号存在漂移，需每日维护流速与 NO 零点）；校准气标定一般建议每月一次(Calibration is generally recommended once a month)，使用浓度高达 2000 ppb 的校准气；每年对化学反应转换器、臭氧发生器及其外围部件进行检查。更早的 ATS/ERS 2005 技术规范原文则写道：建议每日用零气与另一标准 NO 浓度作校准，但并非绝对必要，理想频率应由各分析仪厂商推荐(a daily calibration using the zero gas and one other standard NO concentration is recommended, but not absolutely essential; each analyser manufacturer should recommend a desirable frequency)；同时要求至少作三点校准（零点加两个更高浓度）以验证线性，标准气推荐精度为 ±2% 或更好，且校准与样本分析须在同一恒定进样流速下进行。需要注意的是，2021 年中国专家共识在质量控制一节中称「根据 2005 年与 2017 年欧美呼出气 NO 技术标准，化学发光分析仪的定标频率是每周一次」，但这两份被点名引用的文件全文中都没有出现「每周」这一频率——2005 年写的是每日且非绝对必要、由厂商推荐，2017 年写的是每月；该转述也与共识自身前文所写的「每月使用高达 2000 ppb 的校准气体进行流速校准」不一致。引用校准频率时应以规范原文为准，具体校准周期还应结合设备说明书与所在机构的质控规程。

化学发光法测一氧化氮的原理是什么？

一氧化氮分子与臭氧反应生成激发态二氧化氮(NO₂*)，激发态分子退激发回到基态时释放近红外区光子。在臭氧过量的条件下，一氧化氮是限量反应物，因此光子数与一氧化氮分子数成正比，通过光电倍增管计数光强即可直接测定一氧化氮浓度。

在线检测和离线检测有什么区别？

在线(online)检测指受试者对着分析仪持续呼气，仪器在呼气过程中连续采样并实时显示一氧化氮浓度与呼气流速曲线；离线(offline)检测指先把呼出气收集到容器中，之后再送入分析仪测量。ATS/ERS 2005 技术规范对两种方式的操作程序分别作出规定。

为什么 FeNO 检测要控制呼气流速？

呼出气一氧化氮浓度随呼气流速改变，流速越高测得的浓度越低。因此测量必须在受控的恒定流速下进行，不同次、不同人的结果才具有可比性。国际通用的报告值 FeNO₅₀ 指的就是 50 mL/s 恒定流速下测得的呼出气一氧化氮浓度。

测量前为什么要提供低浓度一氧化氮的空气？

环境空气中本身含有一氧化氮，吸入后会进入呼吸道并混入呼出气，使测量结果偏高。因此测量前需要向受试者提供一氧化氮浓度极低的吸入气，以降低本底干扰。

出处

1. [1]ATS/ERSAmerican Thoracic Society; European Respiratory Society. ATS/ERS recommendations for standardized procedures for the online and offline measurement of exhaled lower respiratory nitric oxide and nasal nitric oxide, 2005. Am J Respir Crit Care Med. 2005 Apr 15;171(8):912-30. doi: 10.1164/rccm.200406-710ST. PMID: 15817806.
2. [2]ERSHorváth I, Barnes PJ, Loukides S, et al. A European Respiratory Society technical standard: exhaled biomarkers in lung disease. Eur Respir J 2017; 49: 1600965.
3. [3]中华医学杂志中国医药教育协会慢性气道疾病专业委员会, 中国哮喘联盟. 呼出气一氧化氮检测及其在气道疾病诊治中应用的中国专家共识[J]. 中华医学杂志, 2021, 101(38): 3092-3114. DOI: 10.3760/cma.j.cn112137-20210210-00408.