肺癌是世界范围内最常见的恶性肿瘤之一,目前关于肺癌早期诊断的有效筛选方法仍然很匮乏。异戊二烯是肺癌的潜在呼吸生物标记物。无创的呼吸分析为肺癌早期诊断提供了有益的思路。光腔衰荡光谱（cavity ringdown spectroscopy,CRDS）是一种可用于定量分析的探测灵敏度极高的激光光谱技术,相比于质谱技术,它具有便携、成本低的特性,相比于电化学传感器,具有高灵敏、高精度的特点,对于呼气分子的快速、准确、高效的测量具有独特优势,这些优点使得CRDS十分适合于人体呼气异戊二烯的实时在线测量。目的:建立能满足临床检测极限（limit of detection,LoD）要求的呼气异戊二烯CRDS测量方法,搭建基于CRDS呼气异戊二烯分析系统,实现对人体呼气异戊二烯的高准确性、高稳定性、高灵敏度分析,并初步探索CRDS的双分子协同测量方法的可行性。推进CRDS技术在无创肺癌诊断和筛查中的应用。方法:首先筛选出激光波长—226.56 nm,并进行了异戊二烯吸收光谱干扰分析。使用调Q型Nd:YAG泵浦激光器泵浦的染料激光器作为激光光源产生紫外激光。搭建了呼气异戊二烯分析系统,对典型的CRDS衰荡信号进行了线性拟合。使用异戊二烯标准气体测量了在223-227.4 nm的吸收截面。对系统性能进行了评估,如稳定性、LoD、线性响应、重复性、响应速度、准确性。研究了气体采样袋、水蒸气、背景空气对实验结果的影响。随后,对比了 74例肺癌患者、15例肺部良性病变患者和58例健康志愿者的呼气异戊二烯水平,并评价呼气异戊二烯对于肺癌诊断的意义。最后,测试了基于CRDS的双分子协同测量方法的可行性。结果:1.光谱干扰分析表明在226.56 nm存在最小甚至近似为零的光谱干扰,因此选择226.56 nm作为最佳激光波长。2.CRDS呼气异戊二烯分析系统典型的真空衰荡信号显示出良好的线性（R2=0.99）。真空衰荡时间常数为0.88624μs,稳定性为0.2%,镜片反射率R为99.81%,LoD为0.47 ppbv。系统具有线性响应（R2=0.99）和高准确性（R2=0.906）。3.异戊二烯在223-227.4 nm范围内吸收截面随着激光波长的增加而逐渐减小,与文献报道一致。异戊二烯在226.56 nm处的吸收截面为（1.93±0.0173）× 10-17 cm2/molecule。4.FEP气体采样袋具有更好的时间稳定性。水蒸气对测量结果无影响。选取了实验室外空气作为背景空气。5.健康人的呼气异戊二烯水平（274.1±130.4 ppbv）显著高于肺癌患者（114.9±38.4 ppbv）和肺部良性病变患者（128.9±43.2 ppbv）的呼气异戊二烯浓度。三组受试者的呼气异戊二烯水平均不受性别、年龄、BMI的影响。ROC曲线结果证明呼气异戊二烯浓度对肺癌的诊断有意义（AUC=0.915,敏感度为82.8%,特异性为89.2%,P<0.01）。6.基于CRDS的双分子协同测量方法测量得到的一氧化氮（nitric oxide,NO）的相对误差的绝对值在0.2-7.2%,异戊二烯的相对误差的绝对值在0-9.2%。结论:呼气异戊二烯CRDS测量方法是对人体呼气异戊二烯进行高准确性、高稳定性、高灵敏度的可靠方法,可以实现对肺癌患者以及健康人呼气的无创检测,进一步为肺癌的早期诊断和疾病筛查提供依据。