BreathTB and VOC-Based Breath Analysis for Tuberculosis Screening: A Scoping Review

Ilham Fauzi Agiliansyah; Nur Maziyya

doi:10.31004/riggs.v4i4.3367

Authors

Ilham Fauzi Agiliansyah Universitas Padjadjaran
Nur Maziyya Universitas Padjadjaran

DOI:

https://doi.org/10.31004/riggs.v4i4.3367

Keywords:

Tuberkulosis, Analisis Napas, Deteksi Dini, Edge-AI, Perawat Komunitas

Abstract

Tuberkulosis (TBC) masih menjadi tantangan kesehatan global utama, dengan Indonesia menempati peringkat kedua tertinggi setelah India. Keterbatasan akses diagnosis, terutama di daerah terpencil, menghambat deteksi dini dan pengobatan tepat waktu, sehingga memperburuk penularan. Penelitian ini bertujuan mengeksplorasi pendekatan diagnostik inovatif berbasis analisis napas dan deteksi Volatile Organic Compounds (VOCs) yang diintegrasikan dengan teknologi Edge-AI. Tujuannya untuk meningkatkan akurasi skrining, mempercepat deteksi dini, dan memperkuat peran perawat komunitas dalam penjaringan kasus aktif serta pengendalian penyakit berbasis masyarakat di wilayah sumber daya terbatas. Desain penelitian menggunakan scoping review dengan kerangka PICO. Pencarian literatur dilakukan melalui PubMed, Scopus, Garuda, dan ScienceDirect menggunakan kombinasi kata kunci “breath analysis”, “edge-AI”, “early detection”, “community nurse”, dan “tuberculosis”, dengan kriteria inklusi artikel teks penuh tahun 2019–2024. Dari 127 artikel yang teridentifikasi, 7 memenuhi kriteria dan dianalisis. Hasil menunjukkan potensi teknologi analisis napas berbasis VOC untuk deteksi TBC dengan akurasi 78–93%. Perangkat electronic nose (E-Nose) portabel menjadi solusi paling aplikatif di daerah dengan keterbatasan infrastruktur. Salah satu inovasi menonjol adalah BreathTB, yang memanfaatkan sensor MQ-135 dan CCS811 dengan mikrokontroler ESP32-C3 dan algoritma Edge-AI untuk klasifikasi real-time tanpa internet. Inovasi berbasis napas seperti BreathTB berpotensi memperkuat skrining komunitas, meningkatkan keterlibatan perawat, dan mendukung pencapaian target Eliminasi TBC Indonesia sesuai SDGs 2030.

Downloads

Download data is not yet available.

References

Badola S, Shah J, Kumawat R, Kaur J, Sagar S, Mishra R, et al. Volatile organic compound identification-based breath analyzer prototype for tuberculosis detection: a pilot study. J Breath Res. 2023;17(4):046002.doi:10.1088/1752-7163/acc94b.

Beccaria M, Bobak C, Maitshotlo B, Mellors TR, Purcaro G, Franchina FA, et al. Exhaled human breath analysis by comprehensive two-dimensional gas chromatography–mass spectrometry and chemometric techniques. J Breath Res. 2019;13(1):016005. doi:10.1088/1752-7163/aaecf7.

Diagnostic accuracy of breath tests to detect pulmonary tuberculosis: a systematic review. EClinicalMedicine. 2024;69:102276. doi:10.1016/j.eclinm.2023.102276.

Fu X, Yu H, Xie F, He J, Wang J, Pang Y, et al. A cross-sectional study: a breathomics based pulmonary tuberculosis detection using exhaled volatile organic compounds. BMC Infect Dis. 2023;23(1):1–11. doi:10.1186/s12879-023-08112-3.

Jeppson T, Joloba M, Okello DA, Mugerwa H, Nsereko M, Okwera A, et al. Evaluation of breath-based volatile organic compounds for diagnosis of active pulmonary tuberculosis in Uganda. Int J Infect Dis. 2024;138:157–65. doi:10.1016/j.ijid.2023.11.014.

Ketchanji Mougang Y, Simeon S, Kenmoe S, Mbeutchou M, Kenfack-Momo R, Atogho-Tiedeu B, et al. Performance of an electronic nose for diagnosing tuberculosis in Cameroon. Pneumonia. 2023;15:8. doi:10.1186/s41479-023-00133-z.

Moura P, Lourenço C, Silva CL, Cruz P, Rocha M. Breath volatile organic compounds (VOCs) as biomarkers of respiratory diseases: a narrative review. J Appl Biomed. 2023;21(3):125–37. doi:10.1016/j.jab.2023.125137.

Mpolokang M, Dlamini S, Sibiya N, Nxumalo N, Govender P, Mthethwa N, et al. New volatile organic compounds from the exhaled breath of active tuberculosis patients. Sci Rep. 2025;15:89178. doi:10.1038/s41598-025-89178-8.

Willis C, Shenoy S, Ouma S, Mboowa G, Joloba M, Katabazi FA, et al. Clinical validation of volatile organic compound-based breath analysis for tuberculosis detection in high-burden settings. Sci Rep. 2022;12:13987. doi:10.1038/s41598-022-18392-8.

World Health Organization. Global Tuberculosis Report 2023. Geneva: WHO; 2023. Available from: https://www.who.int/publications/i/item/9789240071726

Xu Y, Zhao B, Zhang J, Li W, Wang Y, Zhou L, et al. Breathomics for diagnosing tuberculosis in people with diabetes: a pilot study. Front Cell Infect Microbiol. 2024;14:1134729. doi:10.3389/fcimb.2024.1134729.