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浙大開發出電子鼻可通過氣味診斷帕金森

帕金森(Parkinson’s disease,PD)是一種神經系統疾病,會導致運動癥狀,例如震顫、僵硬和行走困難,以及包括抑郁和癡呆癥在內的非運動癥狀。雖然無法治愈,但早期診斷和治療可以提高患者的生活質量,緩解癥狀,延長生存期。然而,早期癥狀卻難以察覺,因此一旦出現肢體震顫、認知障礙等癥狀,病情一般已經發展到了難以治療的晚期階段。

PD作為一種神經系統疾病,需要患者的臨床體征、超聲檢查以及神經電生理檢查等才可以確診。幾年前,科學家發現一位名叫Joy Milne的女性可以從神經退行性疾病的患者身上可以“嗅出”帕金森病,一度成為公眾關注焦點。從那時起,研究人員一直試圖制造一種可以通過人體皮膚散發的氣味來診斷帕金森的設備。

近日,來自浙江大學等研究機構在國際知名期刊ACS Omega上發表了題為“Artificial Intelligent Olfactory System for the Diagnosis of Parkinson’s Disease”的研究成果,研究人員開發了一種便攜式人工智能嗅覺(Artificial Intelligent Olfactory, AIO)系統,或稱“電子鼻”,這種系統可通過皮膚散發的氣味診斷受試者是否患有帕金森病。

研究人員發現帕金森氏癥患者會分泌更多的皮脂(一種由皮膚皮脂腺產生的油性蠟狀物質),同時帕金森病也會促使身體中酵母、某些酶和激素的增加,這些物質結合在一起就會產生某種特定氣味。盡管像Milne這樣的“超級嗅覺者”非常罕見,但研究人員已經使用氣相色譜-質譜法(GC-MS)分析了PD患者皮脂中具有氣味的化合物,鑒于儀器體積龐大、處理速度慢且價格昂貴,研究人員希望盡快開發一種快速、易用、便攜且廉價的氣相色譜系統,通過氣味診斷帕金森,使其適用于醫療單位快速檢測。

研究人員將GC與表面聲波傳感器和嵌入式機器學習(ML)算法相結合,建立了用于通過氣味診斷帕金森的人工智能嗅覺系統。該研究團隊共征集了63位受試人員,其中包括31名帕金森病患者和32名健康受試者(對照組),通過用紗布擦拭參與者的上背部,收集用于做研究的皮脂樣本。研究人員進一步用電子鼻分析了紗布中散發出的揮發性有機物,發現三種氣味化合物辛醛、乙酸己酯和紫蘇醛在兩組之間存在顯著差異,然后利用這些化合物建立了帕金森診斷模型。

接下來,研究人員利用該模型分析了另外12名PD患者和12名健康對照者(驗證集)的皮脂,發現預測PD的準確率為70.8%(僅僅基于用于建模的三種化合物的識別)。當使用該模型識別真正PD患者時,其敏感性高達91.7%,但其特異性僅為50%,表明假陽性率很高。這是由于當患者皮脂中其它干擾化合物的保留時間與以上三種生物標志物的保留時間相同時,AIO系統會默認為上述三種化合物,從而出現假陽性。

研究人員表示,在電子鼻準備好用于臨床之前,團隊還需要進行更多的實驗以提高模型的準確率。期望以后各種普通診所和醫療單位能夠使用這種小型的、便捷式的設備對PD患者進行檢測。

▼ 帕金森病藥物治療現狀

帕金森病的治療關鍵在于改善癥狀的同時控制并發癥,目前尚無完全治愈方法,但利用綜合治療手段能夠改善癥狀,延緩疾病進展,顯著提高患者的工作能力和生活質量。其中藥物治療作為主要的治療手段,其策略主要是解決多巴胺(Dopamine,DA)能神經元丟失引起的DA減少及相應功能喪失的問題,在帕金森的全程治療中發揮著舉足輕重的作用。

在帕金森出現早期,藥物治療療效顯著且持久,患者仿佛又回到健康的狀態,這個時期被稱為“蜜月期”,一般可維持3~5年。但隨著病程的進展,蜜月期消退,運動并發癥會逐漸出現,一個是“劑末現象”,也就是藥物使用的末端出現癥狀加重,是藥效時間縮短的表現;另一個是“異動癥”,患者會在大劑量使用左旋多巴制劑后出現肢體或頭頸部不自主扭動,一般在藥物起效最高峰出現。

目前臨床上有多種可以改善 PD 癥狀的藥物,包括復方左旋多巴、多巴胺受體激動劑(DAs)、單胺氧化酶 B 型抑制劑(MAOBI)、兒茶酚-O-甲基轉移酶抑制劑(COMTI)、抗膽堿能藥、金剛烷胺等。

由此可見,帕金森治療藥物眾多,每一類藥物都有其的優劣勢,在臨床選擇藥物時應充分考慮到以患者為中心,根據患者的個人情況,如年齡、癥狀表現、疾病嚴重程度、共患病、經濟承受能力和藥物不良反應等進行藥物選擇和調整。

藥物治療的目標是改善帕金森運動和非運動癥狀,提高生活質量的同時避免藥物治療帶來的副作用,達到治療作用和副作用之間的平衡點,這在病程早期比較容易實現,但到了中晚期隨著患者服用的藥物種類增多和劑量增加,處理起來確實比較復雜和困難。

▼ 全球帕金森病藥物研發現狀

帕金森病發病的主要機理是腦內α-突觸核蛋白異常沉積導致病理改變而產生臨床癥狀,現有藥物大多對癥治療,還沒有對因治療藥物的上市。盡管現有藥物顯示出了延緩疾病進展的作用,但目前幾乎所有可用的帕金森病治療本質上均為對癥治療,疾病改善治療的效果一般。而且經典的抗PD治療會帶來一些如運動并發癥的不良反應和耐藥性,故臨床上仍有大量需求未滿足。越來越多的新靶點和新療法隨著對PD了解的深入和技術的進步而涌現出來。

目前正在進行臨床試驗的帕金森病治療藥物有156項,其中,對癥治療相關的研究共計91項(58.3%),疾病修飾治療相關的研究共計65項(41.7%)。156項研究中,處于臨床 I期的有54項(34.6%),臨床 II期的有73項(46.8%),臨床III期的有29項(18.6%)。

按照治療藥物類別分類,研究主要集中在多巴胺能癥狀緩解藥物、非多巴胺能癥狀緩解藥物、GLP-1受體激動劑、靶向α-突觸核蛋白靶點藥物以及基因療法/干細胞療法等。

近年來,隨著生命科學技術的發展,無論是對帕金森的認識還是診療方法都有了很大進步。另外帕金森研究的勢頭仍在繼續,現在有廣泛的療法正在進行臨床試驗,也許前路漫漫,但未來總會有一些新作用機制、新靶點藥物上市,為深受疾病困擾的患者帶來治療希望。我們期待未來有越來越多的新藥進入臨床,進一步豐富PD患者的治療選擇。

藥品資訊

  • 喉嚨有息肉時,患者可能會經歷聲音嘶啞、持續性咳嗽、喉嚨痛或異物感等癥狀。這些癥狀可能會隨著息肉的大小和位置而變化,但通常會影響到正常的說話和吞咽功能。分析這些癥狀,我們可以發現,聲音嘶啞是因為息肉壓迫

  • 腿部痛風的癥狀通常表現為突發性的劇烈關節疼痛,這種疼痛往往在夜間發作,持續時間可能從幾小時到幾天不等。受影響的關節會出現紅腫、發熱和觸痛,嚴重時關節活動受限。患者可能會感到關節區域有劇烈的灼燒感,甚至

  • 腳踝關節炎是一種常見的關節炎癥性疾病,其癥狀可能包括關節疼痛、腫脹、僵硬和活動受限。患者可能會在行走或站立時感到疼痛加劇,尤其是在長時間保持同一姿勢后。關節可能會出現紅腫和溫熱感,觸摸時可能會感到不適

  • 單純性紫癜主要表現為皮膚出現紅色或紫色的小點狀出血,這些出血點通常不高于皮膚表面,直徑一般在1到5毫米之間。患者可能沒有明顯的不適感,紫癜多發生在四肢,尤其是下肢,偶爾也會出現在軀干。紫癜的出現可能與

  • 肋骨炎,也稱為肋軟骨炎,是一種常見的胸部疼痛原因,主要表現為肋骨與胸骨或肋骨與肋軟骨連接處的疼痛和腫脹。癥狀可能包括局部壓痛、活動時加劇的疼痛以及深呼吸時的不適。治療肋骨炎通常需要綜合方法,包括休息、

  • 篩竇炎的癥狀包括頭痛、面部疼痛、鼻塞、流鼻涕、嗅覺減退或喪失、眼睛周圍腫脹或疼痛、咳嗽、喉嚨痛和發熱。這些癥狀可能因個體差異而有所不同,但通常與感染或炎癥有關。分析這些癥狀,我們可以發現它們與篩竇的解

  • 肝內鈣化灶可能不會引起明顯的癥狀,或者癥狀較為輕微。部分患者可能會感到上腹部不適或疼痛,這種疼痛可能是持續性的或間歇性的,并且可能隨著體位的改變而變化。在某些情況下,鈣化灶可能會引起肝臟功能異常,表現

  • 腸道有蛔蟲時,可能會出現腹痛、消化不良、食欲減退、體重下降等癥狀。蛔蟲感染還可能導致營養不良、貧血以及生長發育遲緩等問題。兒童感染蛔蟲后,可能會表現出煩躁不安、夜間磨牙等行為。針對這些癥狀,建議及時就

  • 叢集性頭痛是一種劇烈的、周期性的頭痛,通常表現為單側眼周或顳部的疼痛,伴有同側的流淚、鼻塞和眼瞼下垂。這種頭痛發作時,患者可能會感到劇烈的疼痛,持續時間從15分鐘到3小時不等,且在一天內可能會多次發作

  • 腎小管酸中毒是一種腎臟疾病,其癥狀可能包括疲勞、肌肉無力、多尿、尿頻、口渴、脫水、惡心、嘔吐、便秘、骨痛和骨折。這些癥狀的出現是因為腎小管功能受損,導致體內酸堿平衡失調,無法正常調節血液中的酸性物質。

  • 膽囊不舒服的癥狀可能包括右上腹疼痛、背部疼痛、惡心、嘔吐、發熱、寒戰、黃疸(皮膚和眼睛出現黃色)以及深色尿液和淺色大便。這些癥狀可能隨著膽囊炎或膽石癥的嚴重程度而變化,有時也可能因為膽囊的收縮而感到腹

  • 心悸是一種常見的心臟癥狀,表現為心跳加快、不規律或有強烈的跳動感。這種感覺可能是短暫的,也可能是持續性的,并且可能伴隨焦慮、恐慌或呼吸困難。治療心悸通常需要針對其原因進行,可能包括生活方式的改變、藥物

  • 右心室肥大可能表現為勞力性呼吸困難、乏力、心悸、下肢水腫等癥狀。這種狀況通常與右心室泵血功能受損有關,可能由肺動脈高壓、肺心病、先天性心臟病等引起。右心室肥大的診斷需要結合臨床癥狀、體格檢查和輔助檢查

  • 腰椎強直的癥狀表現為腰部僵硬、疼痛和活動受限。患者可能會經歷長時間的腰部不適,尤其是在早晨起床時,這種僵硬感可能持續超過30分鐘。隨著病情發展,疼痛可能會加劇,影響日常活動,如彎腰、轉身或長時間站立。

  • 直腸破裂的癥狀包括劇烈的腹痛、直腸出血、感染跡象如發熱和寒戰,以及腹部或直腸區域的腫脹。患者可能會經歷排便困難,甚至在沒有排便的情況下也感到疼痛。直腸破裂后,糞便和氣體可能會進入腹腔,引起腹膜炎,這是

  • 非淋性尿道炎的癥狀包括尿道刺痛、尿頻、尿急、尿痛以及尿道分泌物增多等。患者可能會感到尿道口有輕微的不適感,尤其是在排尿時。尿道分泌物可能呈現為稀薄的黏液狀,有時可能帶有輕微的異味。這些癥狀可能會影響患

  • 蛋白尿是指尿液中蛋白質含量異常增多的現象,患者可能會有泡沫尿、尿量增多等癥狀。長期蛋白尿不僅會導致腎功能逐漸下降,還可能引發心血管疾病,增加患者死亡風險。蛋白尿的危害主要體現在對腎臟和全身健康的影響。

  • 餐后血糖高的癥狀可能包括口干、頻繁排尿、異常口渴、疲勞感、視力模糊、饑餓感增強以及傷口愈合緩慢等。這些癥狀的出現是因為餐后血糖水平升高,導致身體無法有效利用血糖,從而引發上述不適。針對餐后血糖高的情況

  • 男性盆腔炎是一種相對罕見的病癥,主要表現為下腹部疼痛、尿頻、尿急和尿痛等泌尿系統癥狀。此外,患者可能會有發熱、寒戰等全身性癥狀,以及性功能下降,如勃起功能障礙或射精疼痛等。這些癥狀可能與前列腺、精囊、

  • 女性腎虛可能會出現多種癥狀,包括但不限于腰膝酸軟、頭暈耳鳴、月經不調、性欲減退、夜尿頻多、手腳冰涼、記憶力減退等。這些癥狀的出現與腎功能的減弱有關,可能會影響到女性的日常生活和健康狀態。針對這些癥狀,

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