隨着春暖花開,日本的第三波新冠疫情開始好轉,日本政府也正醞釀着解除「緊急事態宣言」,那個被民間揶揄的「軟封城」的對策。
疫情期間人們普遍對醫療與檢疫關心起來,出現了很多奇聞軼事。其中,有一條便是「嗅探犬」的新聞。
國際上最早啓用嗅探犬篩檢新冠患者的是英國。據《Newsweek》報導,去年4月新冠肺炎在英國放大以後,英國的慈善機構「醫療探測犬」與倫敦大學衛生熱帶醫學院以及杜倫大學合作,開始訓練篩檢新冠患者的嗅探犬,並命名爲「COVID-19犬」。
2020年9月起,芬蘭的4只嗅探犬在赫爾辛基萬塔國際機場「上崗」,協助發現新冠電腦病毒無病徵傳染者。出入萬塔機場的旅客可自願接受檢測,將擦拭頸部皮膚的樣本放置檢測容器中供它們嗅聞。嗅探犬對已傳染的樣本反應明顯。如果發現異常,相關旅客將被帶至健康資訊站點做進一步檢查。
智利的聖地亞哥國際機場也出動嗅探犬進行探測工作。此外,德國也在訓練探測新冠患者的嗅探犬。據報導,訓練有素的嗅探狗隻需10至100個分子樣本即可嗅出傳染病例,而PCR儀器檢測則需要1800萬個分子樣本。
氣味在物理可用能上究竟是多大的粒子?爲什麼嗅探犬可以嗅出這麼精細的味道?受好奇心驅使,筆者將平時不去理會的微觀粒子稍做對比,以便有一個直觀的理解。
☆ 花粉 10,000~50,000奈米
☆ PM2.5 2,500奈米
☆ 大腸菌 1,000~2,000奈米
☆ 較大的電腦病毒 20~800奈米
☆ 氣味的粒子 1~20奈米
☆ 香煙霧粒子 1~10奈米
☆ 原子的直徑 0.1奈米
上述資料以奈米爲單位,而1奈米約等於1米的10億分之一。我們的頭髮絲的直徑大約爲70,000奈米。這麼一對比,可以看除氣味粒子僅僅是原子的10到200倍,的確夠微小的了。
既然嗅探犬可以嗅出這麼精細的粒子,醫療嗅探犬的出現就順理成章了。
日本早在2005年就開始訓練醫療嗅探犬,設立在千葉縣館山市的「癌探測犬培育中心」讓嗅探犬從數十份尿樣本的氣味裏區分癌患者。
現在醫療嗅探犬在日本的有些地方已經開始進入商用服務,例如川崎市的「向丘診療所」就開展嗅探犬對多種癌症(肺癌、食道癌、胃癌、大腸癌、肝癌、膀胱癌、前列腺癌、乳癌、子宮癌等等)的檢測服務。
向丘診療所的嗅探犬(圖片出自向丘診所官網)
偏僻的山形縣金山町在日本醫科大學教授的指導下,也引進了利用嗅探犬檢測癌症的體檢服務。這種體檢是採集被測者的呼氣,所以,不像抽血化驗那樣對被測者造成身體負擔。據報導,嗅探犬的醫療探測準確率非常高,幾乎接近100%,對於癌症的早期發現與冶癒很有幫助。
然而,醫療嗅探犬的訓練卻不是一件簡單的事。日本的第一隻醫療嗅探犬是從水難救助犬訓練過來的。日本現有的5只醫療嗅探犬,非常優秀,但都是經過百裏挑一,千錘百煉才成就的。利用嗅探犬進行廣泛的醫療檢測,似乎還有很長的路要走。
這時,一條激動人心的好消息出現了。
據3月12日的ITmedia報導,由英國「醫療探測犬」、美國約翰霍普金斯大學、美國劍橋聚合物集團、美國前列腺癌財團、美國德克薩斯大學埃爾法索分校、美國麻省理工學院、美國Imagination Engines、美國哈佛大學醫學院組成的研究團隊開發出了一種人工智慧(AI)的機器學習系統,該AI系統透過模仿醫療嗅探犬從尿液的氣味裏檢查前列腺癌,其精度達到70%以上。
這種將嗅探犬的嗅覺能力自動化的裝置,其靈敏度比嗅探犬的鼻子還要高,可以檢測空氣樣本中的化學物質和微生物的含量。
人工智慧與嗅探犬最大的不同在於,它是透過機器學習來分析資料。機器是不知道疲倦的,透過反復大量地餵養資料,AI系統的檢測精度可以不斷地提高與穩固,學習模式可以不斷得到最適化與克隆。
如果這樣的AI系統在大量樣本中進行測試,隊形變換到適合臨牀的水平,那麼,便捷快速的醫療檢測將得到普及。
文 戴維
編輯修改:JST客觀日本編輯部