美研究员研发人工智能仪器可根据气味诊治疾病

　　近日，发表在《美国化学学会·纳米》上的一篇文章描述了利用人工智能诊断疾病的结果。研究人员研发了一台人工智能仪器，只要有人对它吹口气，它就能根据气体中的化学成分辨析出17种疾病是否存在的痕迹。

　　许多物体，尤其是生物会散发独有的气味。男女气味不同，因此才有闻香识女人之说。而一些人在患了某些疾病后，也会散发独特的气味。

　　譬如，糖尿病酮症酸中毒病人呼出气体中有烂苹果味，吃过大蒜和有机磷农药中毒的人可以呼出刺激性的蒜味。当下，闻气味作为一种诊治疾病的辅助手段已有了较为深入的发展。

　　狗狗闻出主人患上乳腺癌

　　由于发现了嗅觉(嗅觉受体和嗅觉系统组织)的奥秘，美国的理查德·阿克塞尔和琳达·B·巴克获得2004年诺贝尔生理学或医学奖。从嗅觉细胞的比较可以知道，人的嗅觉细胞只有500万个，覆盖鼻腔上部黏膜的一小部分；而狗的嗅觉细胞大约为1.25亿个至2亿个，有一种牧羊狗的嗅觉细胞高达2.2亿个，这些嗅觉细胞占据了狗鼻腔上部黏膜的绝大部分。因此，人们认为狗的嗅觉至少比人灵敏1000多倍，能赋予狗闻味辨病的重任。

　　英国一只叫黛西的拉布拉多犬，是动物行为学家克莱尔·格斯特的宠物。2009年的一天，克莱尔带黛西出门散步。黛西不肯出门，不停地用自己的鼻子顶撞克莱尔的胸口并发出低鸣。当晚，克莱尔感到被黛西顶撞过的部位有被堵住的感觉，于是第二天到医院检查。结果表明，被黛西顶撞的部位长了一个囊肿。医生诊断为早期乳腺癌。

　　在发现黛西有这种特异的嗅觉功能后，克莱尔创立了“医学嗅探犬”机构，对黛西和其他狗进行训练。主要是让狗嗅闻人的尿液，一只狗经过6个月的时间就可以成为癌症嗅探犬。黛西如果嗅出是癌症，就坐着不动，盯着旁边的训练员看。多年来，它已检测出550多例癌症病例，准确率达93%。

　　其他国家也在训练狗检测癌症。2014年意大利的一项研究结果显示，嗅探犬对677份尿液样本嗅探癌症的准确率达98%。综合目前的研究结果看，狗可以闻出多种癌症，包括肺癌、乳腺癌、膀胱癌、卵巢癌、前列腺癌、结直肠癌等。除了能嗅出尿液中的恶性肿瘤气味，狗还能闻出癌症患者呼出的气体里的特殊味道。美国《时代》杂志评出的2011年十大医学突破中，“狗能嗅出肺癌”就榜上有名。

　　至于狗嗅闻癌症能否推广到临床，研究人员还难以下结论。因为，即便狗能闻出癌症的分子气味，但是否与特定的癌症相关联，如甲气味与肺癌相关、乙气味与乳腺癌相关等，尚有待证明。不过，这种方法的确可以当作癌症检查的辅助手段使用。比如，病人经过癌症特异抗原检测或影像检查后，再让嗅探犬检测，或先让嗅探犬嗅闻气味再进行临床检测，就可能提高癌症筛查的准确性。

　　老鼠嗅唾液识别肺结核

　　现在，老鼠也被人们培训来嗅病。但这不是一般的老鼠，而是非洲巨鼠，又称非洲冈比亚鼠。它们身长可达91厘米，体重超过4千克，甚至比家猫体型还大，其嗅觉被认为比狗还灵敏。

　　早在35年前，研究人员就发现，同其他哺乳动物一样，老鼠鼻子尖端的格吕内贝格神经节是由神经元组成的小球，其功能是嗅闻各种物质的气味。2005年，五个科研机构分别独立地发现格吕内贝格神经节与哺乳动物的嗅觉系统有着直接的关系，其中老鼠的格吕内贝格神经节可以闻出各种特殊的气味分子。

　　比利时非政府组织安特卫普扫雷组织1995年在坦桑尼亚的一个小镇上训练了一批非洲巨鼠来扫雷，称为“非洲巨鼠扫雷特工队”。研究人员利用非洲巨鼠嗅觉灵敏、贪吃的特点，在巨鼠嗅到炸药时给予水果作为奖励。经过训练，扫雷鼠在30分钟之内就可以清理掉100平方米内的地雷，这通常是两个人需要一天时间才能完成的扫雷任务。而且扫雷鼠体态轻盈，即使踩到地雷也不会触发爆炸。

　　有了这种成功的实践，非洲巨鼠被训练来嗅闻和诊断肺结核病。安特卫普扫雷组织与莫桑比克首都马普托的爱德华多·蒙德兰大学联合，训练非洲巨鼠识别肺结核患者的唾液样本。非洲巨鼠被关在玻璃笼内，在多个唾液样本间穿梭，当它停在某一样本前或摩擦前肢时，就代表这份样本感染了结核杆菌。受过训练的非洲巨鼠在3秒内可以从10个样本中嗅闻出肺结核样本，在20分钟内能筛选100个样本，成本仅20美分。如果靠化验师在实验室做化验检测，需耗时4天。

　　非洲巨鼠用于肺结核病的检测始于2013年2月，迄今已筛查逾34万个结核样本，防止了3.6万多个感染病例，并使所有利用非洲巨鼠诊断肺结核的诊所的检出率提升40%以上。安特卫普扫雷组织的美国总干事里克特希望，老鼠嗅闻肺结核病技术能在国际上推广，甚至扩大到艾滋病领域。目前，安特卫普扫雷组织正在等待世界卫生组织的批准。

　　智能仪器可辨17种疾病味儿

　　近日，发表在《美国化学学会·纳米》上的一篇文章描述了利用人工智能诊断疾病的结果。研究人员研发了一台人工智能仪器，只要有人对它吹口气，它就能根据气体中的化学成分辨析出17种疾病是否存在的痕迹。

　　这台人工智能仪器由以色列理工大学的哈萨姆·赫克团队研发，灵感来自公元前400年。当时的医生会通过嗅闻患者呼出的挥发性有机化合物来辨析疾病，比如嗅闻贵族婴儿的粪便和尿液的气味。于是，赫克等人研制了一台通过单一呼气样本准确检测多种疾病的“呼吸印记”仪器。这台仪器拥有人工智能的高度专业化的纳米矩阵传感器，用来分析患者呼气中的化合物，检测它们是否与导致疾病或疾病特有的挥发性有机化合物相吻合。

　　研究人员把17种疾病进行归类，确认了癌症、炎症和神经疾病三类疾病的特异性气味，然后从1404名志愿者中采集了2808个呼吸样本。结果发现，这17种疾病中的每一种都会产生一种不同的“呼吸印记”，分属于13种不同的挥发性有机化合物的组合。这些“呼吸印记”让研究人员能够准确发现受测者是否患有某种疾病。这些疾病包括肺癌、直肠癌、头颈部癌、膀胱癌、前列腺癌、肾癌、胃癌、卵巢癌、克罗恩病(又称局限性肠炎或节段性肠炎)、溃疡性结肠炎、肠道易激综合征、特发性帕金森病、非典型震颤麻痹、肺动脉高血压、多发性硬化症、先兆子痫和慢性肾病。

　　当然，这种人工智能仪器通过嗅闻呼出气味来分辨17种疾病只能说是“蛛丝马迹”，还需要使用目前在临床采用的多种常规诊断方式来确诊。虽然这种仪器目前没有应用于临床，只作为一种辅助诊断方式，但研究人员希望，未来这种仪器可以成为一种便携式设备，简单快速并准确检测多种疾病。