疾病能“闻”出来？气味王国用气味科技揭示的健康讯息

在传统认知里，疾病的诊断往往依赖于各种复杂的仪器检查和专业的医学检验。然而，你或许想不到，疾病与气味之间竟存在着千丝万缕的联系，甚至在一定程度上，疾病能 “闻” 出来。这并非天方夜谭，而是有着科学依据的事实。

中医的 “望闻问切” 四诊法中，“闻” 就包含了通过嗅气味来判断病情的意思。人生病时，口腔、唾液、尿液、汗液等都可能会出现气味异常。例如，糖尿病患者出现糖尿病酮症酸中毒时，过量的丙酮会通过呼吸排出体外，闻起来和苹果腐烂的味道类似；肾衰竭病人呼出气体中，含有一定浓度的二甲胺和三甲胺类物质，闻起来和尿液的味道类似。

人体的嗅觉系统堪称精妙。在我们的鼻腔粘膜上分布着很多嗅神经细胞，上面有嗅觉受体，负责与气味分子（嗅质）结合。人的嗅觉受体约有 350 种，分布在鼻腔的 4 个部位。不同部位的受体与气味分子结合后，会引起钙离子和氯离子等在细胞膜内外的流动，产生动作电位，通过一系列传递最终将信号传到嗅觉神经中枢，从而形成嗅觉。但人类的嗅觉相较于一些动物，显得较为逊色。

狗的嗅觉灵敏度令人惊叹，其气味受体数量是人类的 44 倍，超过 2.2 亿个，嗅觉接收器平展面积远超人类 690 倍。动物行为学研究博士史蒂夫・怀特曾形象比喻：德国牧羊犬与人的嗅觉接收器的面积，是一平方码（0.83 平方米）与一张邮票（0.0012 平方米）的对比。狗的鼻平面结构特殊，能快速吸入更多新鲜空气并排出 “旧” 空气。空气进入鼻腔后，气味分子先经过位于下方人类所没有的犁鼻器，再通往后方的嗅觉区。大多数动物对气味的最低分辨浓度是 10^-6～-10^-9 摩尔，人类是 10^-4.5 摩尔，而狗狗可以闻到低至 10^-17 摩尔浓度的气味。这使得狗能够捕捉到人类难以察觉的微量气味变化，在疾病检测方面展现出独特优势。

癌症也会释放极其微量且特殊的化学物质。癌细胞为了满足自身持续生长需求，会出现代谢失调等典型特征，生成特有的代谢产物。这些代谢产物一部分以不可挥发的形式存在体内，另外一部分以可挥发的形式（即 VOCs，可挥发化合物）经血液循环，通过呼吸、唾液、尿液、粪便、皮肤辐射和血液释放排出体外。癌症患者 VOCs 通过呼气的释放浓度为微克至皮克级，通过血液和尿液的释放浓度为微克至纳克级。如此低浓度的气味，人类难以感知，却恰好在狗的嗅觉范围之内。

国外相关文献显示，狗狗对癌症的嗅探研究暂处于实验室阶段，它们对癌症的灵敏性和特异性普遍达到 90% 以上，国内赵勤涛团队的研究也验证了这一结果。目前，该团队的研究已从实验室走进医院。从医院初步双盲测试结果来看，狗狗对新发和不同阶段骨髓瘤的检出率达 94%，对早期肺癌的检出率达 93%，对治疗中、术后复发病例的检出率达 98%。不仅是癌症，经过专项训练的狗狗还能够通过嗅觉识别出糖尿病、疟疾和新冠病毒等多种疾病的特征气味。在新冠疫情期间，被训练用于检测新冠病毒携带者的狗狗，对新冠 PCR 检测呈阳性的人群有高达 97% 的准确识别率。

除了动物，科学家们还受此启发，研发出了模拟生物嗅觉系统的技术 —— 电子鼻。电子鼻能够分离呼吸样本中的挥发性有机化合物。利用这种技术，研究者已经能比较准确地识别出肺癌患者，准确性能达到 90% 左右。日本筑波大学在开发一款癌症筛查系统方面取得进展，该系统使用可精确测量气味的超小型嗅觉传感器以识别是否存在肺癌。该系统利用气味和癌症间的相关性，通过检查呼出的气体就可以诊断。它将在早期发现和有效治疗疾病方面发挥作用，与使用放射筛查相比，该系统对身体造成的负担也更小。筑波大学附属医院研究了 66 名接受肺癌手术的患者，分别在术前和术后收集了他们的呼气样本，再利用人工智能学习和分析通过传感器获取的数据。研究结果显示，在对 4083 种情况的分析中，系统能以超过 80% 的准确率预测肺癌存在与否。

浙江大学等研究机构开发了一种便携式人工智能嗅觉（AIO）系统，或称 “电子鼻”，这种系统可通过皮肤散发的气味诊断受试者是否患有帕金森病。研究人员发现帕金森氏症患者会分泌更多的皮脂，同时帕金森病也会促使身体中酵母、某些酶和激素的增加，这些物质结合在一起就会产生某种特定气味。研究团队共征集了 63 位受试人员，其中包括 31 名帕金森病患者和 32 名健康受试者（对照组），通过用纱布擦拭参与者的上背部，收集用于做研究的皮脂样本。研究人员用电子鼻分析了纱布中散发出的挥发性有机物，发现三种气味化合物辛醛、乙酸己酯和紫苏醛在两组之间存在显著差异，然后利用这些化合物建立了帕金森诊断模型。利用该模型分析另外 12 名 PD 患者和 12 名健康对照者（验证集）的皮脂，发现预测 PD 的准确率为 70.8%（仅仅基于用于建模的三种化合物的识别）。当使用该模型识别真正 PD 患者时，其敏感性高达 91.7%，但其特异性仅为 50%，表明假阳性率很高。不过，在电子鼻准备好用于临床之前，团队还需要进行更多的实验以提高模型的准确率。

尽管目前通过气味诊断疾病的技术取得了一定进展，但距离大规模临床应用仍面临诸多挑战。以电子鼻诊断帕金森病为例，模型的准确率有待进一步提高，假阳性率问题需要解决。在实际应用中，还需要考虑环境因素、个体差异等对气味检测的干扰。此外，气味检测结果如何与传统医学诊断方法更好地结合，形成更准确、全面的诊断体系，也是需要深入研究的方向。但不可否认的是，气味科技为疾病诊断带来了全新的思路和方法，随着研究的不断深入和技术的持续改进，未来或许在日常体检、疾病早期筛查等方面，气味检测会成为一种便捷、有效的手段，为人类健康保驾护航。

以上就是气味王国的气味技术在医疗领域的作用