随着现代医学科技的发展和多学科的交叉融合,作为医学研究前沿的重大疾病早期诊断技术也在不断突破和创新,特别是用于重大慢性疾病诊断的呼吸气体分析领域得到了快速发展。然而,这一基本思想始于“闻诊”的领域,其发展面临着两大主要挑战：1)对目前已经确定的呼吸生物标记物,与人体的生理状态缺乏定量相关性；2)人体呼吸气体中含有上千种VOCs,目前只发现了30多种呼吸生物标记物,还有大量的VOCs作为呼吸生物标记物有待研究,建立其与疾病、代谢异常和环境影响等方面的联系。这就需要高灵敏实时在线的仪器,在短时间内实现大量样品的检测。与传统的GC-MS技术和电子传感器相比,作为超灵敏光谱吸收测量方法的光腔衰荡光谱技术,具有测量快速、灵敏度高等优点,为应对呼吸气体分析领域两大挑战的提供了迄今为止最新、最完整、最可行的解决方案。在理论方面,以丙酮为检测对象,系统对比分析了丙酮的光谱“指纹,并在CRDS原理实验中,论证了各关键部件的参数,为仪器的分系统设计和部件选型提供了技术依据。在仪器设计与研制方面,以模块化设计思想,实现了CRDS呼吸丙酮分析仪的研制,通过仪器的自身的主要性能测试、GC-MS对比测试及初步的人体呼吸气体分析测试,仪器的检测极限达到5769ppbv,稳定性参数S=0.16%,线性相关度达0.999,能够实现1s的快速响应,同时其与GC-MS的对比结果显示,其二者结果的线性相关度达0.98,充分体现了CRDS乎吸丙酮分析仪的精准度。在呼吸气体的应用测试方面,以大鼠和人为研究对象,采用CRDS呼吸丙酮分析仪开展了相关研究。在大鼠实验中,Ⅰ型糖尿病大鼠实验结果的初步分析显示,动物模型可以作为用于大规模临床研究,从而推动呼吸气体分析领域的研究。在呼吸丙酮实验中,我们通过分析CRDS呼吸丙酮分析仪的结果,发现相比健康人,糖尿病人的呼吸丙酮平均值更高,TlD受试组和T2D受试组的呼吸丙酮平均浓度分别为4.9±1.6 ppm和1.5±1.5 ppm,是健康人受试组相应值1.1±0.6 ppm的4.5倍和1.4倍；而T1D受试组中,无酮症并发的T1D受试者,其呼吸丙酮平均值与血糖平均值具有中度正相关性；通过分析糖尿病人呼吸丙酮的影响因素,探索呼吸丙酮用于个体T1D患者血糖管理的临床应用。同时,讨论了CRDS技术的通用平台性,即只要选择合适波长的激光光源及相应波长的高反射镜,不但可以开展其他重大疾病生物标记物的研究,而且可以寻找其他疾病的呼吸生物标记物,