近日，發(fā)表在《美國化學學會·納米》上的一篇文章描述了利用人工智能診斷疾病的結(jié)果。研究人員研發(fā)了一臺人工智能儀器，只要有人對它吹口氣，它就能根據(jù)氣體中的化學成分辨析出17種疾病是否存在的痕跡。
許多物體，尤其是生物會散發(fā)獨有的氣味。男女氣味不同，因此才有聞香識女人之說。而一些人在患了某些疾病后，也會散發(fā)獨特的氣味。
譬如，糖尿病酮癥酸中毒病人呼出氣體中有爛蘋果味，吃過大蒜和有機磷農(nóng)藥中毒的人可以呼出刺激性的蒜味。當下，聞氣味作為一種診治疾病的輔助手段已有了較為深入的發(fā)展。
狗狗聞出主人患上乳腺癌
由于發(fā)現(xiàn)了嗅覺(嗅覺受體和嗅覺系統(tǒng)組織)的奧秘，美國的理查德·阿克塞爾和琳達·B·巴克獲得2004年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎。從嗅覺細胞的比較可以知道，人的嗅覺細胞只有500萬個，覆蓋鼻腔上部黏膜的一小部分；而狗的嗅覺細胞大約為1.25億個至2億個，有一種牧羊狗的嗅覺細胞高達2.2億個，這些嗅覺細胞占據(jù)了狗鼻腔上部黏膜的絕大部分。因此，人們認為狗的嗅覺至少比人靈敏1000多倍，能賦予狗聞味辨病的重任。
英國一只叫黛西的拉布拉多犬，是動物行為學家克萊爾·格斯特的寵物。2009年的一天，克萊爾帶黛西出門散步。黛西不肯出門，不停地用自己的鼻子頂撞克萊爾的胸口并發(fā)出低鳴。當晚，克萊爾感到被黛西頂撞過的部位有被堵住的感覺，于是第二天到醫(yī)院檢查。結(jié)果表明，被黛西頂撞的部位長了一個囊腫。醫(yī)生診斷為早期乳腺癌。
在發(fā)現(xiàn)黛西有這種特異的嗅覺功能后，克萊爾創(chuàng)立了“醫(yī)學嗅探犬”機構(gòu)，對黛西和其他狗進行訓練。主要是讓狗嗅聞人的尿液，一只狗經(jīng)過6個月的時間就可以成為癌癥嗅探犬。黛西如果嗅出是癌癥，就坐著不動，盯著旁邊的訓練員看。多年來，它已檢測出550多例癌癥病例，準確率達93%。
其他國家也在訓練狗檢測癌癥。2014年意大利的一項研究結(jié)果顯示，嗅探犬對677份尿液樣本嗅探癌癥的準確率達98%。綜合目前的研究結(jié)果看，狗可以聞出多種癌癥，包括肺癌、乳腺癌、膀胱癌、卵巢癌、前列腺癌、結(jié)直腸癌等。除了能嗅出尿液中的惡性腫瘤氣味，狗還能聞出癌癥患者呼出的氣體里的特殊味道。美國《時代》雜志評出的2011年十大醫(yī)學突破中，“狗能嗅出肺癌”就榜上有名。
至于狗嗅聞癌癥能否推廣到臨床，研究人員還難以下結(jié)論。因為，即便狗能聞出癌癥的分子氣味，但是否與特定的癌癥相關(guān)聯(lián)，如甲氣味與肺癌相關(guān)、乙氣味與乳腺癌相關(guān)等，尚有待證明。不過，這種方法的確可以當作癌癥檢查的輔助手段使用。比如，病人經(jīng)過癌癥特異抗原檢測或影像檢查后，再讓嗅探犬檢測，或先讓嗅探犬嗅聞氣味再進行臨床檢測，就可能提高癌癥篩查的準確性。
老鼠嗅唾液識別肺結(jié)核
現(xiàn)在，老鼠也被人們培訓來嗅病。但這不是一般的老鼠，而是非洲巨鼠，又稱非洲岡比亞鼠。它們身長可達91厘米，體重超過4千克，甚至比家貓體型還大，其嗅覺被認為比狗還靈敏。
早在35年前，研究人員就發(fā)現(xiàn)，同其他哺乳動物一樣，老鼠鼻子尖端的格呂內(nèi)貝格神經(jīng)節(jié)是由神經(jīng)元組成的小球，其功能是嗅聞各種物質(zhì)的氣味。2005年，五個科研機構(gòu)分別獨立地發(fā)現(xiàn)格呂內(nèi)貝格神經(jīng)節(jié)與哺乳動物的嗅覺系統(tǒng)有著直接的關(guān)系，其中老鼠的格呂內(nèi)貝格神經(jīng)節(jié)可以聞出各種特殊的氣味分子。
比利時非政府組織安特衛(wèi)普掃雷組織1995年在坦桑尼亞的一個小鎮(zhèn)上訓練了一批非洲巨鼠來掃雷，稱為“非洲巨鼠掃雷特工隊”。研究人員利用非洲巨鼠嗅覺靈敏、貪吃的特點，在巨鼠嗅到炸藥時給予水果作為獎勵。經(jīng)過訓練，掃雷鼠在30分鐘之內(nèi)就可以清理掉100平方米內(nèi)的地雷，這通常是兩個人需要一天時間才能完成的掃雷任務(wù)。而且掃雷鼠體態(tài)輕盈，即使踩到地雷也不會觸發(fā)爆炸。
有了這種成功的實踐，非洲巨鼠被訓練來嗅聞和診斷肺結(jié)核病。安特衛(wèi)普掃雷組織與莫桑比克首都馬普托的愛德華多·蒙德蘭大學聯(lián)合，訓練非洲巨鼠識別肺結(jié)核患者的唾液樣本。非洲巨鼠被關(guān)在玻璃籠內(nèi)，在多個唾液樣本間穿梭，當它停在某一樣本前或摩擦前肢時，就代表這份樣本感染了結(jié)核桿菌。受過訓練的非洲巨鼠在3秒內(nèi)可以從10個樣本中嗅聞出肺結(jié)核樣本，在20分鐘內(nèi)能篩選100個樣本，成本僅20美分。如果靠化驗師在實驗室做化驗檢測，需耗時4天。
非洲巨鼠用于肺結(jié)核病的檢測始于2013年2月，迄今已篩查逾34萬個結(jié)核樣本，防止了3.6萬多個感染病例，并使所有利用非洲巨鼠診斷肺結(jié)核的診所的檢出率提升40%以上。安特衛(wèi)普掃雷組織的美國總干事里克特希望，老鼠嗅聞肺結(jié)核病技術(shù)能在國際上推廣，甚至擴大到艾滋病領(lǐng)域。目前，安特衛(wèi)普掃雷組織正在等待世界衛(wèi)生組織的批準。
智能儀器可辨17種疾病味兒
近日，發(fā)表在《美國化學學會·納米》上的一篇文章描述了利用人工智能診斷疾病的結(jié)果。研究人員研發(fā)了一臺人工智能儀器，只要有人對它吹口氣，它就能根據(jù)氣體中的化學成分辨析出17種疾病是否存在的痕跡。
這臺人工智能儀器由以色列理工大學的哈薩姆·赫克團隊研發(fā)，靈感來自公元前400年。當時的醫(yī)生會通過嗅聞患者呼出的揮發(fā)性有機化合物來辨析疾病，比如嗅聞貴族嬰兒的糞便和尿液的氣味。于是，赫克等人研制了一臺通過單一呼氣樣本準確檢測多種疾病的“呼吸印記”儀器。這臺儀器擁有人工智能的高度專業(yè)化的納米矩陣傳感器，用來分析患者呼氣中的化合物，檢測它們是否與導致疾病或疾病特有的揮發(fā)性有機化合物相吻合。
研究人員把17種疾病進行歸類，確認了癌癥、炎癥和神經(jīng)疾病三類疾病的特異性氣味，然后從1404名志愿者中采集了2808個呼吸樣本。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這17種疾病中的每一種都會產(chǎn)生一種不同的“呼吸印記”，分屬于13種不同的揮發(fā)性有機化合物的組合。這些“呼吸印記”讓研究人員能夠準確發(fā)現(xiàn)受測者是否患有某種疾病。這些疾病包括肺癌、直腸癌、頭頸部癌、膀胱癌、前列腺癌、腎癌、胃癌、卵巢癌、克羅恩病(又稱局限性腸炎或節(jié)段性腸炎)、潰瘍性結(jié)腸炎、腸道易激綜合征、特發(fā)性帕金森病、非典型震顫麻痹、肺動脈高血壓、多發(fā)性硬化癥、先兆子癇和慢性腎病。
當然，這種人工智能儀器通過嗅聞呼出氣味來分辨17種疾病只能說是“蛛絲馬跡”，還需要使用目前在臨床采用的多種常規(guī)診斷方式來確診。雖然這種儀器目前沒有應(yīng)用于臨床，只作為一種輔助診斷方式，但研究人員希望，未來這種儀器可以成為一種便攜式設(shè)備，簡單快速并準確檢測多種疾病。 |
