A szörnyű lélegzeted próbál valamit mondani neked - és nem csak az, hogy itt az ideje, hogy feltörjön egy üveg listerine-t. A hagyma- és az elhalt tonhalhal felhőjében több száz vegyi szaga van, amelyek a szádban egyesítik az ujjlenyomaton olyan egyedi arányt. Az arány elemzésével a kutatók új, hatékony módszert találtak a különféle betegségek, a prosztatarákotól a Parkinson-kórig terjedő aláírások felismerésére.
kapcsolodo tartalom
- A szörnyű lélegzet mögött található történelem és tudomány
- Hogyan alakult ki a halitózis gyógymóddal?
Ma az American Chemical Society Nano folyóiratban a kutatók érzékelőcsoportot mutatnak be, amely azonosítja és rögzíti a 17 különféle betegség egyedi „lélegnyomatait”. A kutatók remélik, hogy tömbük, amely mesterséges intelligenciát használ az emberi levegőben talált 13 kulcskémiai vegyület különböző szintjeinek és arányának a különböző betegségekhez történő illesztésére, előkészítik az utat egy sokoldalú orvosi diagnosztikai eszköz számára. Mintavétel után több mint 1400 ember lélegzetét felfedezték, hogy technikájuk 86 százalékos pontossággal képes megkülönböztetni a betegségeket.
Az ember lélegzetének illata mögött meghúzódó tudomány a szerves kémiai vegyületek készletében rejlik, amelyet rutinszerűen minden nevetéssel, ordítással vagy sóhajjal kilépünk a levegőbe. Ezeket a vegyületeket gyakran a specifikus betegségek által okozott biokémiai változások jelei jelzik - ez a jelenség a modern légzésdiagnosztika alapját képezi. A probléma az, hogy rengeteg háttérzajt kell átvágni: A kilégzett lélegzet felhőében általában ezeknek a vegyületeknek százai láthatók.
Az ókori orvosok, Kr. E. 400-ból nyúlnak vissza, tudta, hogy van valami, amit meg kell szabadítani a beteg ember lélegzetének szippantásán. Hipokratész, a híres görög orvos, többek között, a betegek lélegzetét szagolta, hogy megtudja, mi zavarja őket. (Sőt, még rosszabb, hogy néhány orvos szokta a páciens vizeletét vagy székletét szagolni.) Azóta kissé kifinomultabbá válunk; A légzésvizsgálatot sikeresen alkalmazták a májcirrózis, a cukorbetegség és a vastagbélrák diagnosztizálására. Még egy dedikált Journal of Breath Research is van .
De korábban ezeket az erőfeszítéseket elsősorban egyetlen betegség kimutatására használták fel. Az új tanulmányban Hossam Haick, a Technion - Izrael Technológiai Intézet nanotechnológiai szakértője és több tucat nemzetközi együttműködő célja egy általános diagnosztikai eszköz alapjainak megteremtése volt, amely számos betegség, beleértve a veseelégtelenséget, a tüdőrákot, a légzésjelét azonosítja. Crohn-kór, SM, prosztata- és petefészekrák és még sok más. A tömbük először megvizsgálja az egyes vegyületek relatív előfordulását egy ember belsejében, majd összehasonlítja a betegség szignifikanciáját az egészséges egyénekkel.
"Van egy vegyület keverék, amely egy adott betegséget jellemz, és ez a kép különbözik betegségekenként" - magyarázza Haick. A tömegspektrometriás elemzés segítségével a csoport először 17 különböző betegség specifikus aláírását azonosította. Ezután mintát vettek több mint 1400 ember légzéséből, szenzoros tömb segítségével szén nanocsövekből és arany részecskékből, hogy regisztrálják, melyik vegyület keveréket lélegzik ki. Egy számítógépes algoritmuskészlet megfejtette, hogy az adatok mit mondtak nekik az egyes betegségek fennállásáról vagy hiányáról.
Ekkor jön be a mesterséges intelligencia. "Megtaníthatjuk a rendszernek, hogy a lélegzetet nyomon követhető egy adott betegséggel" - mondja Haick, aki a tanulmány társvezetője volt. „Ugyanúgy működik, mintha kutyákat használnánk meghatározott vegyületek kimutatására. Hozunk valamit egy kutya orrához, és a kutya ezt a kémiai keveréket elektromos aláírással viszi át, és továbbítja az agynak, majd memorizálja az agy meghatározott régióiban. Pontosan ezt csináljuk. Hagyjuk, hogy egy adott betegség szaga legyen, de orr helyett kémiai érzékelőket, az agy helyett pedig algoritmusokat használunk. Akkor a jövőben felismeri a betegséget, mivel egy kutya felismeri az illatát. ”
Jonathan Beauchamp, a németországi Fraunhofer-féle Tervezési és Csomagolási Intézet környezetfizikai szakember szerint a technológia ígéretes módja annak, hogy meghaladja a lélegzet-elemzés egyik fő akadályát. „Ugyanazok az illékony szerves vegyületek (illékony szerves vegyületek) gyakran világítanak, mint sokféle betegség markere” - mondja. "Valójában manapság széles körben elfogadják, hogy a meghatározott betegségekhez egyedi VOC-k valószínűleg nem léteznek."
Ezért a különféle VOC-koncentrációk egymáshoz viszonyított kutatása, amint azt Haick és munkatársai tették, bizonyíthatja a pontosabb diagnosztikai módszert, tette hozzá. "Ezek az eredmények azt mutatják, hogy nagy pontossággal lehet megkülönböztetni az egyes betegségeket a másikkal szemben ... A jelenlegi tanulmány egyértelműen bizonyítja az arany nanorészecske-elrendezés technikájának erejét és ígéretét" - mondja.
A tanulmány tucatnyi tudósból vett részt 14 kutatóintézetben, öt különböző országban. A résztvevők ugyanolyan sokszínűek voltak: az átlagéletkor 55 év volt; körülbelül a fele férfi és a fele nő; és körülbelül egyharmada aktív dohányos volt. A résztvevőket világszerte toborozták az Egyesült Államokban, Izraelben, Franciaországban, Lettországban és Kínában. „A vizsgálati alapelemek nagy száma változatos földrajzi területeken valóban a tanulmány kulcsfontosságú erőssége” - mondja Cristina Davis, az orvosbiológiai mérnök, aki a davisi Kaliforniai Egyetem bioinstrumentációs laboratóriumának vezetője.
"Ilyen nagyobb klinikai vizsgálatok elősegítik a légzés-elemzés határainak előmozdítását, és hozzájárulhatnak a klinikai gyakorlathoz ígéretes orvosi eszközökhöz" - tette hozzá Davis, aki nem vett részt a vizsgálatban. "Új tömegspektrometriai ismereteket vettek fel és csatolták az új érzékelő kimenetükhöz."
Haick azt reméli, hogy csapata széles körű tesztelése a nanoszisztéma széles körű használatához vezet. Azt mondja, hogy mivel megfizethető, nem invazív és hordozható, ezért széles körben alkalmazható a betegségek szűrésére. A tünetek nélküli szkrínelésével egy ilyen eszköz lehetővé tenné a korai beavatkozás típusait, amelyek jobb eredményeket eredményeznek.
De ez az AI-üzemű „orr” az orvosi diagnosztikán túl messze is alkalmazható. Számos vállalat már engedélyezte más alkalmazásokra - mondja Haick. A sok lehetséges felhasználás közül megemlíti, hogy a tömb felhasználható lenne a minőség-ellenőrzésre az élelmiszer-elromlás észlelésével. A robbanóanyagok kémiai aláírásának felismerésével a repülőterek biztonságához is felhasználható.
"A rendszer rendkívül érzékeny, és csak különféle alkalmazásokhoz kell képznie" - mondja.
