嗅出癌症：犬类与人工智能如何改变筛查方式

《Oncology Times》：Sniffing Out Cancer: How Canines & AI Are Transforming Screening

新型癌症检测技术融合犬鼻嗅闻与AI分析，临床研究显示94%敏感性和特异性，可早期筛查结直肠癌、前列腺癌等四种常见癌症，突破传统筛查时空限制，未来计划扩展至卵巢癌、胰腺癌等疑难癌症及神经退行性疾病。

　　

在肿瘤学创新必须跟上癌症发病率上升步伐的时代，一种新的早期癌症检测方法正在取得重大进展，而这一切都始于呼吸。生物技术研究人员通过一种家用测试改变了癌症筛查的范式，这种测试结合了训练有素的狗的嗅觉能力和人工智能（AI），以在癌症的最早阶段将其检测出来。

“从用户的角度来看，我们的家用呼吸检测测试非常简单，”SpotitEarly的首席执行官Shlomi Madar博士说。“患者将空气吸入口罩中3分钟，然后密封包装并发送到实验室。我们希望使用简单且无创的方法，可以在任何地方进行。”

一旦样本到达实验室，经过专门训练的狗会嗅闻收集到的呼吸样本，以检测与癌症相关的气味。随后这个过程进入数字化阶段。“我们的专有AI系统LUCID每秒处理数千个数据点，以确保狗的检测结果的准确性，”Madar解释道。这包括评估狗的检测姿势持续时间、心率，甚至尾巴的动作等微妙的行为信号。“AI将视频分解成单个帧甚至特定的像素。这些微妙的线索使AI能够识别出人类无法察觉的模式，因此它通过每个额外的样本不断学习和改进。”

但是这种生物智能和机器智能的结合真的能够与现有的筛查方法竞争吗？初步结果表明是可以的，而且还有更多潜力。“诊断工具对于治疗决策至关重要。早期筛查的重要性非常大，还有很大的改进空间，”Madar说。“我们知道，在大多数癌症中，如果在I期被发现，生存率可以达到90%，但在美国，只有14%的新诊断癌症是通过常规筛查检查（如乳腺X光摄影和结肠镜检查）发现的。我们的目标是补充这些传统方法，以便在更早的阶段发现更多患者。”

这项针对1400名患者的双盲临床研究针对四种最常见的癌症：结直肠癌、前列腺癌、乳腺癌和肺癌。Madar表示，这些癌症是一个很好的起点，因为它们占美国每年新诊断癌症的一半。研究结果令人印象深刻：癌症检测的灵敏度和特异性达到了94%。更有趣的是，狗有时能检测到它们之前未被训练过的气味，这表明它们已经学会了识别不同器官系统中的恶性特征——这是当前仪器无法复制的能力。

扩大覆盖范围，降低障碍

SpotitEarly最具颠覆性的贡献不仅在于准确性，还在于其可及性。传统的筛查方法，无论是乳腺X光摄影、结肠镜检查还是低剂量计算机断层扫描，通常都需要亲自预约、请假以及保险覆盖。相比之下，SpotitEarly的测试是对传统方法的补充，能够在更早的阶段发现更多患者，尤其是那些服务不足人群中的患者。

“癌症筛查存在许多障碍，”Madar指出。“我们的家用测试可以覆盖所有患者，无论他们距离医疗中心有多远。我们还会以合理的价格提供这项测试，因此即使没有保险的人也可以接受筛查。”

这种方法具有紧迫的现实意义。“年轻人群的癌症发病率正在上升，但传统的筛查方法仍然建议45岁或以上的人进行检测，”Madar说。“我们的测试使筛查变得简单，可以为低于推荐年龄的患者或希望在推荐年龄间隔期间接受筛查的人提供帮助。”

在临床整合方面，SpotitEarly采取了分阶段的方法。该公司计划带着试验数据提交FDA申请，并计划在2026年实现商业化，最初通过医生网络销售产品。Madar表示，公司已经在为未来的可用性做准备。“我们看到了实现保险覆盖的道路，这得到了两党立法的支持，确保Medicaid和Medicare能够覆盖多癌症检测。”

重新思考犬类的作用

这项创新的根源在于经过时间考验的嗅觉原理。Madar分享说，SpotitEarly招募了来自犬类领域的专家，例如曾在炸弹嗅探、药物检测和寻找失踪人员方面与狗合作的军队和警察人员。这些专家帮助调整了犬类训练方法，以检测癌症气味，特别是早期疾病中存在的难以捉摸的挥发性有机化合物。

但狗并不是机器，SpotitEarly也意识到了这一点。“我们的训练有素的狗是团队的一部分，”Madar指出。“我们为它们提供宽敞的玩耍空间，并将工作时间限制在每天2-4小时。它们是在群体中接受训练的，因此没有一只狗会单独验证检测结果。”

狗们穿着装有心率监测器和加速度计的背心，它们的互动从多个角度被拍摄下来。AI平台LUCID处理每一个微小的动作，从嗅闻样本的时间到摇尾巴的动作，创建了一个多层次的系统，将狗的本能与计算监督相结合。这种设计有助于确保包含活体参与者的测试的客观性。

尽管过程复杂，但从测试订购到结果出来的时间很短。“我们的临床测试结果显示，从订购测试套件到收到结果的整个过程只需要几天时间，”Madar说。“随着FDA的批准，这将为患者和医生节省大量时间。”

迈向全球化的多疾病检测未来

SpotitEarly的雄心不仅限于四种癌症。“未来，我们计划将难以检测的癌症纳入我们的技术范围，例如卵巢癌、胰腺癌和脑癌，”Madar说。目标不仅仅是广度，还有深度：开发专门的训练路径，使狗专注于特定癌症或排除其他癌症，从而提高诊断的准确性。

最终，这项技术可以应用于肿瘤学之外的领域。“未来，我们将针对其他医学状况，例如神经退行性疾病，这些疾病从早期检测中受益最大，”Madar分享道。由于现有的平台已经能够处理复杂的多模态数据，从癌症扩展到其他慢性疾病可能比想象中要容易。

尽管如此，SpotitEarly对未来的挑战保持现实态度。“我们的技术并非普通的测试，”Madar说。“在开发确保与活体动物合作时的一致性和客观性的系统时，我们确实遇到了一些挑战。但每一个新的测试都在扩展癌症治疗的视野，而我们的技术在提高早期检测敏感性方面表现出色。我们很高兴成为推动癌症相关创新的社区的一部分。”

随着SpotitEarly准备提交监管申请，肿瘤学家和癌症护理专业人士应该密切关注这一进展。这种新型的呼吸测试——结合了犬类和AI技术——可能会很快加入临床工具箱，不是为了取代现有方法，而是作为一种强大的辅助工具，在症状出现之前就帮助患者。在一个I期检测可能决定生死的世界里，这样的辅助工具是非常宝贵的。

Kelly Wolfgang是本文的撰稿人。