現(xiàn)在利用納米傳感技術和人工智能技術，科學家可以根據(jù)病人呼出的氣體來診斷他們患有什么疾病。

這并不是醫(yī)生或者科學家第一次嘗試用人體呼出的氣體識別和檢測與人體健康相關的信息。

 

檢查酒駕的酒精傳感器就是應用最廣泛的例子。這種傳感器一般由多種具有氣敏性的氧化物半導體材料構成，在與氣體接觸的過程中，半導體材料能將氣體種類和濃度相關的信息轉化成電信號，輸入系統(tǒng)。根據(jù)電信號的強弱，人們就可以判定氣體中酒精的濃度了。

 

這次以色列科學家使用的技術則更先進，他們不僅利用了納米金屬技術，還集成了人工智能系統(tǒng)。通過檢測人體呼出的空氣，這套獨立便攜的系統(tǒng)能夠自動分析出受試可能患有哪些疾病，比如帕金森病、各種炎癥或肺癌等。

 

可以說，這是科學家們第一次人體呼出的空氣中檢測出大量不同的疾病，而使用的設備也只是一部小巧靈活的探測器。Hossam Haick是這項研究的主要研究人員，他來自以色列理工學院（Technion-Israel Institute ofTechnology），他說，“從公元前400年，就已經(jīng)有人通過分析病人身體傳出的有機揮發(fā)分（VOCs），或者其他成分來識別疾病了，這些物質的種類和含量與疾病緊密相聯(lián)。比如，當時就有專門的醫(yī)生每天觀察和嗅聞皇室嬰兒的大便和尿液，從而判斷嬰兒的健康情況。”

 

但是，這個研究小組專研得更深，他們嘗試制作一種儀器，能夠分析“呼吸指征”，從而識別不同的疾病。這種方法之所以能起作用，是因為，當人體呼出空氣時，會呼出很多不同的成分。其中主要是氮氣、二氧化碳和氧氣，但是其中還會帶出100多種可以揮發(fā)的化學物質。

 

 

 

每個人呼出的揮發(fā)分的數(shù)量與種類，和這個人的健康水平息息相關，這就意味著分析呼出的數(shù)據(jù)，可以識別不同的疾病，至少，可以提出警示，讓醫(yī)生進一步檢查相關癥狀。

 

而且，分析呼出的空氣要比分析人體其他體液容易多了。團隊中的人曾寫到：“在這些體液中，呼出的空氣是最容易獲取，也是最容易用儀器檢測揮發(fā)分成分的來源了，它可以表明身體的到底是健康，還是出了問題。因為呼出的空氣容易獲取，同時也非侵入性的。這種方式的接受度很高，它提供了一種相對簡潔的模型，也可以安全地多次重復，你想測多少遍都行。”

 

為了造出這種設備，研究團隊開發(fā)了一種人工智能的納米陣列，上面布滿了高度特化的傳感器，它能檢測呼出的空氣中是否存在某些揮發(fā)分的數(shù)量和種類，同時通過算法判斷這些數(shù)值是否達到了不同疾病致病時表現(xiàn)出的標準。

 

現(xiàn)在，這個團隊從1404個受試者身上收集了2808次呼出的樣本，他們有人至少患有能夠檢出的17種疾病中的一種（這些疾病被分為三大類：癌癥、炎癥和神經(jīng)性疾病），還有一些患有這17種疾病以外的病癥，當然，還有一組完全健康的人作為對照組。

 

在研究中，他們發(fā)現(xiàn)，患有這17種疾病的患者呼出的空氣中，有不同的“呼吸指征”，他們呼出的13種揮發(fā)分表現(xiàn)除了不同的數(shù)量和種類的組合特征。這些組合特征可以讓儀器識別出受試是否患有其中幾種疾病之一。

 

這項研究還發(fā)現(xiàn)，他們可以在一位受試身上發(fā)現(xiàn)多種疾病，這就意味著這種設備可以用來檢查患者多重患病的情況。

 

在實際投入應用之前，這種設備還需要在大量實驗中證明自己的診斷是否有效。之后，他們在不同的受試身上（部分患病，部分健康）測試了這套儀器，想看看檢出的準確率到底如何。

 

這個團隊的終極目標是想制造一種可便攜的，能夠輕松操作，快速判斷患者是否患有多種疾病的機器設備。這或許可以幫助患者提早發(fā)現(xiàn)問題，好在以后的檢測中可以獲得更準確的診斷結果。

責編：科普知識網(wǎng)