以色列新科技：呼一口气，就能检验出癌症！

导读

呼一口气，就能检验出癌症？听起来，有点不可思议。可是，最近以色列科学家研制出一种呼吸检测仪，可以通过患者的呼吸判断出17种不同的疾病。

呼吸

（图片来源于：以色列理工学院）

通过呼吸来判断疾病，并不是什么新鲜事，历史非常悠久。古希腊名医希波克拉底，让学生通过病人的呼吸气味，寻找疾病的线索，例如糖尿病的患者呼吸就有独特的气味。我国的中医闻诊里面也就包括嗅气味，例如口气秽臭，多属胃热；口气酸臭，多属胃有宿食；口气腐臭，多是牙疳或有内痈。

呼吸，包含和人体健康相关的各种重要信息。疾病都会体现在患者的呼吸样本中一种独特的“化学特征”。

我们之前也介绍过通过呼吸来判断疾病的智能传感器系统。虽然，这些系统无法向临床设备的精度看齐，但却可以便捷、迅速、低成本的检测出疾病，达到早发现早治疗的效果，特别是对于癌症，早期发现及时治疗，可以大大增加患者存活率。

简介

胡萨姆·海克教授

（图片来源于：以色列理工学院）

最近，以色列理工学院化学工程系和拉塞尔•白瑞纳米技术研究所的胡萨姆·海克（音译）教授研制出了一种呼吸分析仪，由纳米传感器阵列组成，可检测出数千个呼吸样本中的不同成分，诊断出17种不同类型的疾病。

采样

研究人员对于1400名病人进行研究。他们具有17种不同的疾病：肺癌、结肠癌、头颈癌、卵巢癌、膀胱癌、前列腺癌、肾癌、胃癌、克隆氏症 、溃疡性结肠炎、肠易激综合症、帕金森病(两种类型)、多发性硬化症、肺动脉高压、子痫前期慢性肾脏疾病。这些样本采集于2011年1月和2014年6月，来自于5个国家：以色列、法国、美国、拉脱维亚和中国，9个医疗中心的14个科室。

（图片来源于：以色列理工学院）

分析

研究人员使用一种被广泛接受的分析方法（质谱分析法），对于这些呼吸样本的化学成分进行了测试，准确地定量测量出它们含有的化学成分，一共检测到13种化学成分，在这17种疾病中，具有不同的组成形式。

研究示意图：从每个测试者身上采取两份呼吸样本，一份用于质谱分析法的化学映射，另外一份用于新型系统的分析，该系统会基于呼吸样本的化学指纹进行临床分析。

（图片来源于：以色列理工学院）

海克教授如此分析：

“每种疾病都会使用一种独特的指纹进行分类，代表这13种化学成分的不同组合。这就像我们可以通过自己独一无二的指纹，与他人相区别。每个疾病具有一种化学特征，可以和其他疾病和或者健康状态相区别。有了这些气味特征，我们可以开发技术来辨别疾病。”

技术

（图片来源于：以色列理工学院）

这项技术使用了“人工智能纳米阵列”，研究人员称之为“Na-Nose”。目前，他们已经能证实这项诊断技术的临床疗效。该纳米阵列搜集患者呼吸的“气味”信息，使用人工智能技术，分析由传感器获取的数据，对于疾病进行快速、低成本的诊断和分类。其中，一些传感器基于金纳米颗粒，另外一些含有碳纳米管随机网络，并涂以用于感知和识别的有机层。

评估

对于传感器分析呼吸特征，检测和分类各种疾病时的效率，研究人员也进行了评估。为了验证系统的可靠性，研究人员也检测了影响样本组成的各种因素（例如性别、年龄、吸烟习惯和地理位置），发现这些影响可以忽略不计，不会影响到阵列的灵敏度。

意义

该系统检测和分类的疾病精度达86%，它具有准确性、低成本、低耗电量、微型化、舒适度、克反复测试的特性。同时海克教授也认为，呼吸是一个卓越的医学诊断材料，它无需复杂的采集流程，对于身体无侵入性，危险性小，可反复采样。

未来

未来，这项技术势必会应用于多个领域。但是，笔者认为一个十分精彩而简单的应用：即是将传感器阵列集成于智能手机。

通过和智能手机的集成，我们在日常使用打电话或者语音时，呼吸信息便可以随时随地被采集，一旦发现有任何疾病相关异常，就该传感器可以触发相关警告，显示于智能手机，提示我们身体患有一些疾病的可能性和风险，让我们可以早期预防以及治疗。

现代人，生活节奏快，压力大，各种疾病也趁虚而入。但是，因为工作和生活的繁忙，大家往往又疏忽了疾病的早期检测，所以通过这样一种结合智能手机的解决方案，早发现早治疗，会造福于很多人。

你是不是也很期盼这样一款产品早日上市呢？

参考资料

【1】http://www.technion.ac.il/en/2016/12/you-are-what-you-exhale/

【2】http://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acsnano.6b04930

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