據(jù)《日本經(jīng)濟(jì)新聞》5月21日?qǐng)?bào)道，日本筑波大學(xué)在開(kāi)發(fā)一款癌癥篩查系統(tǒng)方面取得進(jìn)展，該系統(tǒng)使用可精確測(cè)量氣味的超小型嗅覺(jué)傳感器以識(shí)別是否存在肺癌。該系統(tǒng)利用氣味和癌癥間的相關(guān)性，通過(guò)檢查呼出的氣體就可以診斷。它將在早期發(fā)現(xiàn)和有效治療疾病方面發(fā)揮作用。與使用放射篩查相比，該系統(tǒng)對(duì)身體造成的負(fù)擔(dān)也更小。
這款肺癌篩查系統(tǒng)由筑波大學(xué)附屬醫(yī)院和茨城縣中央醫(yī)院合作開(kāi)發(fā)，采用了由日本國(guó)家材料科學(xué)研究所的初創(chuàng)企業(yè)Qception開(kāi)發(fā)的膜型表面應(yīng)力傳感器。該傳感器由四根梁支撐的硅膜構(gòu)成，膜表面有一層稱為“感應(yīng)膜”的薄膜。
感應(yīng)膜的直徑只有1毫米，厚度僅為1微米。其工作原理是，感應(yīng)膜在吸收氣味分子后會(huì)膨脹，通過(guò)在彎曲過(guò)程中產(chǎn)生的應(yīng)力變化感知電壓，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)氣味的檢測(cè)。
篩查系統(tǒng)能夠?qū)s40萬(wàn)種氣味分子產(chǎn)生反應(yīng)。研發(fā)團(tuán)隊(duì)由筑波大學(xué)教授、物質(zhì)材料研究機(jī)構(gòu)的吉川元起博士牽頭，模擬了人類的嗅覺(jué)機(jī)制。
包括人類的呼吸在內(nèi)，生物體釋放的氣體含有多種氣味化合物。癌癥患者呼出的氣體含有特殊的氣味化合物，這一特性被應(yīng)用于感應(yīng)膜的反應(yīng)。
筑波大學(xué)附屬醫(yī)院研究了66名接受肺癌手術(shù)的患者，分別在術(shù)前和術(shù)后收集了他們的呼氣樣本，再利用人工智能學(xué)習(xí)和分析通過(guò)傳感器獲取的數(shù)據(jù)。研究結(jié)果顯示，在對(duì)4083種情況的分析中，系統(tǒng)能以超過(guò)80%的準(zhǔn)確率預(yù)測(cè)肺癌存在與否。
負(fù)責(zé)系統(tǒng)研究和開(kāi)發(fā)的筑波大學(xué)呼吸外科教授佐藤幸夫指出：“1989年，肺癌的術(shù)后五年生存率約為50%。”在接下來(lái)的20年里，這一指標(biāo)提高到約75%。他強(qiáng)調(diào)，肺癌的治療效果以手術(shù)方式為最佳，但如果沒(méi)能及早發(fā)現(xiàn)，癌癥可能會(huì)迅速發(fā)展，患者的身體狀況也將不再適合手術(shù)。因此佐藤教授認(rèn)為，能夠在患者適宜手術(shù)的發(fā)病初期識(shí)別出癌癥的系統(tǒng)將為癌癥的治療提供幫助。
X射線可用于肺癌篩查，但按照佐藤教授所說(shuō)，存在“圖像難識(shí)別，早期難發(fā)現(xiàn)”等問(wèn)題。也可通過(guò)CT獲取數(shù)十張胸部橫截面圖像，但“這可能會(huì)增加輻射暴露的風(fēng)險(xiǎn)”。
能通過(guò)嗅覺(jué)識(shí)別癌癥存在的“癌癥嗅探犬”也受到關(guān)注，但“培養(yǎng)費(fèi)用約1000萬(wàn)日元(約合7萬(wàn)美元)，且每日約識(shí)別5個(gè)病例”。而利用超小型嗅覺(jué)傳感器分析病患呼出的氣體可以以低成本進(jìn)行簡(jiǎn)易篩查，為突破一系列瓶頸開(kāi)辟了新路徑。
研究人員還將利用各種高精度氣體分析設(shè)備驗(yàn)證。計(jì)劃的實(shí)驗(yàn)不僅限于肺癌篩查，還將考慮由癌癥引起的代謝通路變化。相關(guān)研究將致力于識(shí)別癌癥相關(guān)的生物標(biāo)志物，并建立基于科學(xué)依據(jù)的評(píng)估方法。 |
