一项新的研究表明，了解受过训练的狗用来检测前列腺癌的气味的分子成分，可以帮助研究人员开发出具有类似诊断准确性的计算机。这项研究“将犬嗅觉与尿液的化学和微生物谱相结合以检测致死性前列腺癌的可行性”已发表在《PLOS One》上。

前列腺癌护理中的持续需求是，需要更准确的非侵入性测试来检测癌症，并区分潜在致命的肿瘤和良性生长。最常用的方法是测量血液中前列腺特异性抗原（PSA）蛋白的水平。但是，PSA测试可能会遗漏一些肿瘤，同时标记那些不太可能有害的肿瘤。

近几十年来，各种研究表明，可以训练狗通过嗅觉来检测某些人类疾病，包括前列腺癌（通过闻尿液）。然而，将训练有素的犬类用作诊断测试在大规模上是不可行的，这引发了一个问题，即是否可以使用抗癌技术代替。

在这项新研究中，一个国际研究人员团队进行了一系列概念验证实验，以展示如何做到这一点。他们使用从经活检证实为前列腺癌或无癌症（对照）的男性收集的尿液样本。

值得注意的是，所有使用的癌症样本均来自患有格里森9号前列腺癌（最致命的前列腺肿瘤）的患者，而对照的定义是取自接受前列腺活检的患者，通常是由于PSA或其他检查方法表明潜在的前列腺疾病。

首先，对两只狗（名为Midas和Florin）进行了训练，以从尿液样本中检测出前列腺癌，然后对其能力进行测试。两个犬正确识别出七个前列腺癌样本中的五个。Florin正确地确定了21个对照样品中的16个为前列腺癌阴性，而Midas正确地确定了20个阴性样品中的14个。

共同创办人Claire Guest表示：受过专业训练的癌症检测犬Florin和Midas从尿液样本中快速准确地检测出极具侵略性的前列腺癌，甚至将它们与患有其他前列腺疾病的患者的尿液区分开。以及Medical Detection Dogs的首席科学官在新闻稿中说。

然后，研究人员使用了一种称为气相色谱-质谱法的技术来分析某些尿液样本中的挥发性有机化合物（VOC）。从概念上讲，VOC是“有臭味的”分子，可以轻松地在空气中移动以被传感器拾取，无论该传感器是机器还是狗的鼻子。

研究人员还使用一种称为16S rDNA测序的遗传技术来分析在不同尿液样本中发现的细菌。在初步分析中，研究人员指出了VOC和癌症或对照尿液样本的细菌谱之间的一些一般差异。研究人员使用VOC数据，结合狗对各种样本的识别，来训练人工神经网络（ANN）。顾名思义，AAN是一种机器学习算法，旨在模拟有机大脑。

从本质上讲，研究人员将尿液样本的VOC数据以及弗洛林和/或Midas是否将样本检测为癌症输入计算机。然后，AAN在VOC数据中寻找模式，使其可以与狗进行相同的呼叫。

换句话说，计算机程序会寻找狗嗅到的尿液样本中的特定成分，以进行诊断。在此分析中，两种不同的计算技术（骨架化和自动关联过滤）产生了基本一致的结果。

“尽管在一个很小的样本集上进行了测试，但这无法使我们得出准确的结论，但该试验所获得的结果支持了受过专业训练的检测犬的潜力，直接帮助其开发了可在生物电子机器上运行的人工神经网络嗅觉[基于气味]诊断设备。”研究人员总结道。

他们补充说，他们的研究结果“为开发基于机器的嗅觉诊断工具铺平了道路，这些工具定义并概括了现在可以通过犬嗅觉检测和完成的检测。”

这项研究的共同作者，前列腺癌基金会总裁兼首席执行官医学博士Jonathan W. Simons表示：“有了这种方法的令人信服的证据，我们正在计划通过犬嗅觉，尿液中的挥发性有机化合物和尿液中的微生物群分析进行大规模研究，以开发出一种机器嗅觉诊断工具，如果愿意的话，可以说是“机器人鼻子”，最终可能会成为未来智能手机应用程序的形式。”