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可与“狗鼻子”媲美的AI癌症检测系统问世,或装在你的手机中

可与“狗鼻子”媲美的AI癌症检测系统问世,或装在你的手机中

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你听说过 “闻出癌症” 这一新奇的诊断方式吗?

图片来源@视觉中国

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文丨学术头条

在物质生活水平显著提高的今天,人们最大的追求莫过于 “健康” 二字。而如何尽早、尽快、尽可能精准地检测出癌症等严重疾病,可以说是医学研究永不过时的话题。要知道,大部分疾病如果能够很早发现,其治愈率也将大大提高。

那么,除了诸如 CT 扫描、取样化验等普遍成熟的方法,你听说过 “闻出癌症” 这一新奇的诊断方式吗?

实际上,已有大量研究表明,不同癌症的患者会散发出某些特别的气味,这些气味微乎其微,几乎不可能被识别出。但巧妙的是,狗狗的嗅觉比人类嗅觉灵敏得多,大概比人类的高一百万倍!因此,受过训练的狗可以通过嗅闻方式检测出癌症及其他疾病,这就是 “闻出癌症” 的缘由。

而现在,麻省理工学院(MIT)和其他机构的研究人员从这些 “嗅癌犬” 身上得到灵感,共同提出了一种人工智能(AI)气味检测系统。该 AI 系统可以自动检测出空气样品中的化学成分和微生物含量,“嗅觉” 灵敏度甚至比狗鼻子还要高。该系统还利用机器学习过程,可以识别出带有疾病的样本的独特特征。

相关研究论文以题目 “Feasibility of integrating canine olfaction with chemical and microbial profiling of urine to detect lethal prostate cancer” 于 2 月 17 日发表在 PLOS One 杂志上。

可与“狗鼻子”媲美的AI癌症检测系统问世,或装在你的手机中

研究人员表示,在不久的将来,科学家们可能会凭借这一研究,成功制造出一种足够小的自动气味检测系统 ,甚至小到能够将其整合到我们的手机中。

嗅癌犬:我的鼻子超乎你想象

我们知道,狗狗嗅出癌症的前提是其灵敏的嗅觉。但你可能不知道的是,相比于人类,它们的嗅觉究竟强大到何种程度。

第一,狗狗的嗅上皮尺寸巨大(人类的只有 10cm²,而狗狗的有 170 cm² );第二,它们拥有大量嗅觉受体(人类拥有 500 多万,而狗狗多达 20 多亿);第三,嗅粘膜的致密神经支配使狗狗能从不引人注意的气味中 “分辨” 出有意义的气味。

因此,训练有素的狗狗可以仅凭气味,就能检测出包括肺癌、乳腺癌、卵巢癌、膀胱癌和前列腺癌等多种疾病,甚至是新冠病毒感染。而在某些情况下,例如前列腺癌检测,这些 “嗅癌犬” 只需要嗅探患者的尿液样本,就能检测出该疾病,成功率高达为 99%

可与“狗鼻子”媲美的AI癌症检测系统问世,或装在你的手机中

图 | 有关嗅癌犬的已有报道(来源:学术头条统计)

研究论文作者之一、MIT 科学家 Andreas Mershin 说:“到目前为止,在我们的所有尝试之中,狗狗已经被证明是最早、最准确的疾病检测器,正经算起来,嗅癌犬已有 15 年左右的历史。在某些情况下,嗅癌犬在受控测试中的性能已经超过了目前最好的实验室测试。到目前为止,狗狗发现许多不同类型的癌症比其他任何技术都要早。”

而更重要的是,嗅癌犬还能够发现一些迄今为止人类研究人员未能察觉的联系:比如在经过训练成功对来自某种癌症患者的样本有所反应后,有些狗狗还能够识别出其他几种癌症,尽管这些样本之间的相似性并不明显(当然,是相对人类而言)。