医学进展
2009年05月号
卷首语
医学进展
有争议的话题
在他乡

嗅出疾病的电子鼻

糖尿病使病人的气息发出甜味,而发出腐败气味的伤口则意味着感染——古代的行医人员没有现代高度发达的技术,他们通常靠嗅觉诊断疾病。现在,科技正在使这项古老的手法变成现实。工程师正在仿照人类的鼻子来开发电子鼻(e-nose),即通过气体感知设备检测患者呼吸或尿液中的挥发性化合物,进而辅助临床诊断。这种新科技有可能为临床医生提供相对廉价、快速,无创性的检测疾病的方法:比如肺炎、肺癌等疾病。

人类鼻腔的嗅上皮气味传感器具有300400种受体蛋白,气味中挥发性物质的分子通过激活相应嗅觉蛋白受体,向大脑传递特定的信号模式,被大脑识别为某种具体气味,即产生嗅觉。电子鼻以类似的方式,通过非特异性气体传感器识别气味中不同的挥发性化合物。

电子鼻起初是为其他目的而设计,例如,嗅出泄露的化学物质或者探测食物的腐败情况。然而,研究越来越多地揭示了这项技术在疾病诊断上的应用潜力。

·   使用呼吸机的外科患者的细菌性肺炎的诊断,电子鼻将能够更快、更方便和更准确发现致病的细菌、确定细菌种类,或持续监测使用呼吸机病人细菌性肺炎发展,从而减少过量使用抗生素。

·   鼻窦炎患者的门诊筛查。

·   区分致病菌是否为可形成生物被膜的细菌。

·   体外鉴别不同类型的肿瘤细胞株:克里夫兰临床中心的肺病专家Raed Dweik博士开展5年的临床随机对照实验,对比肺癌人群和健康人群的影像学检查(x线和CT)和使用电子鼻进行的呼吸检测结果。实验发现使用电子鼻鉴别肺癌人群和健康人群有中等的准确度。科学家认为,该项检测方法简单、廉价、便携,如果进一步提高鉴别的准确度,将有更广阔临床应用前景。

电子鼻不仅会分析呼出的气息,还可以嗅出尿液、血液以及其他体液中遭受感染的情况。美国食品药物管理局已经批准电子鼻可以用于尿液样本感染的筛查。

尽管比起其他诊断和检测,电子鼻具有快捷、便宜、创伤微小的特点,有广泛临床应用前景。但专家指出,要想将这个设想变成现实,仍然任重而道远。迄今为止,电子鼻尚未获得批准用于呼吸疾病临床筛查或诊断。还不能令人完全相信,在那里放着一台投入运行的电子鼻,能够始终如一地做着诊断工作。尽管目前的技术还远非完美,科学家指出,电子鼻可以作为鉴别工具,用来识别哪些病人应该去做更为复杂的检测。同时研究人员也不断研究,希望能够大规模地生产感知气味的嗅觉受体蛋白,从而制造出类似甚至优于哺乳动物的嗅觉传感器;或者增加现有电子嗅觉设备的敏感性,以提高电子鼻临床诊断的准确性。(编译:张莉)

参考文献:《Nature2009;457:910-915

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