京高结合人工智能与医疗检测犬实现94%癌症诊断准确率

狗狗可以检测到感染者的独特体味，其敏感度比人类高出10,000倍。医疗检测犬已经识别出患有癌症、疟疾甚至冠状病毒感染的患者。科学家们将人工智能（AI）与医疗检测犬结合起来，使癌症测试的准确性提高到了94%。

这种所谓的混合诊断方法结合了狗狗和AI，让狗狗闻取人体气味，而AI则分析狗狗的行为。通过整合AI，即使是没有经过训练的癌症类型或早期癌症患者也能被检测出来。这代表了通过自然智慧和人类知识的结合，在癌症诊断和治疗方面开辟了一条新途径。

在实验中，一只拉布拉多寻回犬正在嗅闻患者佩戴了5分钟的口罩。结合医疗检测犬和人工智能（AI）的混合癌症筛查系统以94%的准确率检测出了四种癌症。/由SpotitEarly提供

实验中识别出四种癌症

以色列生物技术初创公司SpotitEarly本月早些时候宣布，他们开发了一种生物-AI混合癌症筛查方法，成功实现了早期癌症检测。该公司透露，结合AI的医疗检测犬以超过94%的准确率识别出了乳腺癌、肺癌、前列腺癌和结直肠癌。这项研究的结果上个月发表在《自然》杂志的姊妹刊《科学报告》上。

SpotitEarly从四家以色列医疗机构收集了1,386名疑似恶性肿瘤患者的呼吸样本。这些患者佩戴口罩5分钟后，将其密封保存。排除了吸烟和饮酒可能影响体味的个体。研究对象中有60%为男性，平均年龄为56岁。

医院进行的活检结果显示，1,048人（75.6%）未患癌症，而338人（24.4%）确诊为癌症。借助AI的帮助，通过口罩气味识别四种癌症患者的灵敏度为93.9%，区分健康个体的特异性为94.3%。这几乎与活检结果一致，特别是对早期癌症患者的识别准确率为94.8%。

医疗检测犬经过训练，当它们检测到癌症时会坐下，如果没有检测到，则继续检查下一个样本。狗狗可以在不到一秒的时间内坐下或移动。挑战在于，持续解读狗狗的身体语言并不容易。很难确定它们是否正确地坐下了，还是因为缓慢移动而犹豫。这就是为什么需要AI的原因。

SHAQ是一只比格犬品种的新癌症检测犬，与AI配对以检测四种类型的癌症。比格犬体型较小，易于训练。/由SpotitEarly提供

SpotitEarly的研究团队训练了一个AI模型来解释狗狗发出的信号。实验结果显示，当狗狗单独进行测试时，识别癌症患者的准确率为64.4%，但与AI结合后，准确率提高了30%以上。生物-AI混合系统证明优于单独使用AI分析气味样本。

SpotitEarly首席医疗官Len Lichtenfeld博士表示：“我们开发了一种技术，通过结合医疗检测犬的嗅觉能力和AI的力量，可以通过单一测试早期检测多种常见癌症。”他补充说，“我预计这项研究的结果将成为下一代癌症筛查的基础。”

该公司计划在美国进行大规模临床试验，并希望在2026年之前报告初步结果。实验中训练了广泛参与医疗检测的拉布拉多寻回犬，并计划接下来准备比格犬，因为它们体型较小且更容易训练。

从癌症到疟疾和COVID感染都能检测

狗狗能够通过气味找到癌症患者，因为它们的嗅觉能力是人类的1,000到10,000倍。狗狗拥有3亿个嗅觉受体蛋白，远超人类的500万到600万。这些受体蛋白附着在迷宫般的薄骨结构表面，狗狗的表面积为150到170平方厘米，远大于人类的5到10平方厘米。这使得气味分子与嗅觉受体之间的反应更加充分。此外，尽管狗狗的大脑体积只有人类的十分之一，但它们的嗅觉处理区域却是人类的三倍大。

弗蕾亚是一只用于检测疟疾的斯普林格猎犬。/由美国热带医学与卫生学会提供

医疗检测犬自16年前开始受到关注。英国心理学家克莱尔·盖斯特博士于2008年成立了医疗检测犬基金会。当时，他的拉布拉多伴侣黛西用鼻子按压他的胸部并用爪子拍打，促使他去医院检查。多亏了黛西，盖斯特博士早期发现了乳腺癌并挽救了自己的生命。

多年来，医疗检测犬已经诊断出各种疾病。2015年，意大利研究人员宣布两只德国牧羊犬以98%的准确率识别出前列腺癌患者的活检样本。2019年，英国杜伦大学和医疗检测犬基金会在医学期刊《柳叶刀传染病》上报告称，检测犬通过袜子的气味以70%的准确率识别出疟疾感染儿童。

它们还能够识别COVID患者。宾夕法尼亚大学兽医学院奥托教授领导的研究团队于2021年4月在PLoS ONE上报告称，检测犬通过尿液和唾液样本以96%的准确率识别出COVID感染。同年，马萨诸塞州布里斯托尔县警长成为美国第一个引入COVID检测犬的人。

最近，医疗检测犬甚至被用于检测心理健康问题。它们可以与心理状态不稳定的患者一起生活，并通过气味识别异常迹象。2022年，英国贝尔法斯特女王大学的研究人员在PLoS ONE上确认，狗狗可以通过汗液和呼吸区分压力大的人和没有压力的人。随着AI盟友的加入，预计医疗检测犬将在未来发挥更积极的作用。

参考资料：

Scientific Reports(2024), DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-024-79383-2

PLoS ONE(2022), DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0274143

PLoS ONE(2021), DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0250158

The Lancet Infectious Disease(2019), DOI: https://doi.org/10.1016/S1473-3099(19)30220-8

The Journal of Urology(2015), DOI: https://doi.org/10.1016/j.juro.2014.09.099

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