以色列新科技：呼一口氣，就能檢驗出癌症！

導讀

呼一口氣，就能檢驗出癌症？聽起來，有點不可思議。可是，最近以色列科學家研製出一種呼吸檢測儀，可以通過患者的呼吸判斷出17種不同的疾病。

呼吸

（圖片來源於：以色列理工學院）

通過呼吸來判斷疾病，並不是什麼新鮮事，歷史非常悠久。古希臘名醫希波克拉底，讓學生通過病人的呼吸氣味，尋找疾病的線索，例如糖尿病的患者呼吸就有獨特的氣味。我國的中醫聞診裡面也就包括嗅氣味，例如口氣穢臭，多屬胃熱；口氣酸臭，多屬胃有宿食；口氣腐臭，多是牙疳或有內癰。

呼吸，包含和人體健康相關的各種重要信息。疾病都會體現在患者的呼吸樣本中一種獨特的「化學特徵」。

我們之前也介紹過通過呼吸來判斷疾病的智能感測器系統。雖然，這些系統無法向臨床設備的精度看齊，但卻可以便捷、迅速、低成本的檢測出疾病，達到早發現早治療的效果，特別是對於癌症，早期發現及時治療，可以大大增加患者存活率。

簡介

胡薩姆·海克教授

（圖片來源於：以色列理工學院）

最近，以色列理工學院化學工程系和拉塞爾?白瑞納米技術研究所的胡薩姆·海克（音譯）教授研製出了一種呼吸分析儀，由納米感測器陣列組成，可檢測出數千個呼吸樣本中的不同成分，診斷出17種不同類型的疾病。

採樣

研究人員對於1400名病人進行研究。他們具有17種不同的疾病：肺癌、結腸癌、頭頸癌、卵巢癌、膀胱癌、前列腺癌、腎癌、胃癌、克隆氏症 、潰瘍性結腸炎、腸易激綜合症、帕金森病(兩種類型)、多發性硬化症、肺動脈高壓、子癇前期慢性腎臟疾病。這些樣本採集於2011年1月和2014年6月，來自於5個國家：以色列、法國、美國、拉脫維亞和中國，9個醫療中心的14個科室。

（圖片來源於：以色列理工學院）

分析

研究人員使用一種被廣泛接受的分析方法（質譜分析法），對於這些呼吸樣本的化學成分進行了測試，準確地定量測量出它們含有的化學成分，一共檢測到13種化學成分，在這17種疾病中，具有不同的組成形式。

研究示意圖：從每個測試者身上採取兩份呼吸樣本，一份用於質譜分析法的化學映射，另外一份用於新型系統的分析，該系統會基於呼吸樣本的化學指紋進行臨床分析。

（圖片來源於：以色列理工學院）

海克教授如此分析：

「每種疾病都會使用一種獨特的指紋進行分類，代表這13種化學成分的不同組合。這就像我們可以通過自己獨一無二的指紋，與他人相區別。每個疾病具有一種化學特徵，可以和其他疾病和或者健康狀態相區別。有了這些氣味特徵，我們可以開發技術來辨別疾病。」

技術

（圖片來源於：以色列理工學院）

這項技術使用了「人工智慧納米陣列」，研究人員稱之為「Na-Nose」。目前，他們已經能證實這項診斷技術的臨床療效。該納米陣列搜集患者呼吸的「氣味」信息，使用人工智慧技術，分析由感測器獲取的數據，對於疾病進行快速、低成本的診斷和分類。其中，一些感測器基於金納米顆粒，另外一些含有碳納米管隨機網路，並塗以用於感知和識別的有機層。

評估

對於感測器分析呼吸特徵，檢測和分類各種疾病時的效率，研究人員也進行了評估。為了驗證系統的可靠性，研究人員也檢測了影響樣本組成的各種因素（例如性別、年齡、吸煙習慣和地理位置），發現這些影響可以忽略不計，不會影響到陣列的靈敏度。

意義

該系統檢測和分類的疾病精度達86%，它具有準確性、低成本、低耗電量、微型化、舒適度、克反覆測試的特性。同時海克教授也認為，呼吸是一個卓越的醫學診斷材料，它無需複雜的採集流程，對於身體無侵入性，危險性小，可反覆採樣。

未來

未來，這項技術勢必會應用於多個領域。但是，筆者認為一個十分精彩而簡單的應用：即是將感測器陣列集成於智能手機。

通過和智能手機的集成，我們在日常使用打電話或者語音時，呼吸信息便可以隨時隨地被採集，一旦發現有任何疾病相關異常，就該感測器可以觸發相關警告，顯示於智能手機，提示我們身體患有一些疾病的可能性和風險，讓我們可以早期預防以及治療。

現代人，生活節奏快，壓力大，各種疾病也趁虛而入。但是，因為工作和生活的繁忙，大家往往又疏忽了疾病的早期檢測，所以通過這樣一種結合智能手機的解決方案，早發現早治療，會造福於很多人。

你是不是也很期盼這樣一款產品早日上市呢？

參考資料

【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