美研究員研發人工智能儀器可根據氣味診治疾病

　　近日，發表在《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果。研究人員研發了一臺人工智能儀器，只要有人對它吹口氣，它就能根據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展。

　　狗狗聞出主人患上乳腺癌

　　由于發現了嗅覺(嗅覺受體和嗅覺系統組織)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，于是第二天到醫院檢查。結果表明，被黛西頂撞的部位長了一個囊腫。醫生診斷為早期乳腺癌。

　　在發現黛西有這種特異的嗅覺功能后，克萊爾創立了“醫學嗅探犬”機構，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聯，如甲氣味與肺癌相關、乙氣味與乳腺癌相關等，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核

　　現在，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，研究人員就發現，同其他哺乳動物一樣，老鼠鼻子尖端的格呂內貝格神經節是由神經元組成的小球，其功能是嗅聞各種物質的氣味。2005年，五個科研機構分別獨立地發現格呂內貝格神經節與哺乳動物的嗅覺系統有著直接的關系，其中老鼠的格呂內貝格神經節可以聞出各種特殊的氣味分子。

　　比利時非政府組織安特衛普掃雷組織1995年在坦桑尼亞的一個小鎮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。經過訓練，掃雷鼠在30分鐘之內就可以清理掉100平方米內的地雷，這通常是兩個人需要一天時間才能完成的掃雷任務。而且掃雷鼠體態輕盈，即使踩到地雷也不會觸發爆炸。

　　有了這種成功的實踐，非洲巨鼠被訓練來嗅聞和診斷肺結核病。安特衛普掃雷組織與莫桑比克首都馬普托的愛德華多·蒙德蘭大學聯合，訓練非洲巨鼠識別肺結核患者的唾液樣本。非洲巨鼠被關在玻璃籠內，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核桿菌。受過訓練的非洲巨鼠在3秒內可以從10個樣本中嗅聞出肺結核樣本，在20分鐘內能篩選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。

　　非洲巨鼠用于肺結核病的檢測始于2013年2月，迄今已篩查逾34萬個結核樣本，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核的診所的檢出率提升40%以上。安特衛普掃雷組織的美國總干事里克特希望，老鼠嗅聞肺結核病技術能在國際上推廣，甚至擴大到艾滋病領域。目前，安特衛普掃雷組織正在等待世界衛生組織的批準。

　　智能儀器可辨17種疾病味兒

　　近日，發表在《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果。研究人員研發了一臺人工智能儀器，只要有人對它吹口氣，它就能根據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，靈感來自公元前400年。當時的醫生會通過嗅聞患者呼出的揮發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。結果發現，這17種疾病中的每一種都會產生一種不同的“呼吸印記”，分屬于13種不同的揮發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現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段性腸炎)、潰瘍性結腸炎、腸道易激綜合征、特發性帕金森病、非典型震顫麻痹、肺動脈高血壓、多發性硬化癥、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診斷方式來確診。雖然這種儀器目前沒有應用于臨床，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備，簡單快速并準確檢測多種疾病。