Skip to content Skip to sidebar Skip to footer

Ilmuan Membuat Perangkat Tiruan Penciuman Anjing untuk Medis

Sebuah sistem baru dapat mendeteksi kandungan kimia dan mikroba dari sampel udara dengan sensitivitas yang lebih besar daripada hidung anjing. Peneliti dari Penelitian dari Massachusetts Institute of Technology, menggabungkan ini dengan proses pembelajaran mesin yang dapat mengidentifikasi karakteristik khusus dari sampel yang membawa penyakit.

Anjing dapat melakukan hal itu, Tetapi perlu waktu untuk melatih anjing-anjing seperti itu, dan ketersediaan serta waktu yang terbatas. Para ilmuwan telah mencari cara untuk mengotomatiskan kemampuan penciuman yang luar biasa dari hidung dan otak anjing, dalam perangkat yang kompak. Sekarang, tim peneliti di MIT dan institusi lain telah menemukan sistem yang dapat mendeteksi kandungan kimia dan mikroba dari sampel udara dengan sensitivitas yang lebih besar daripada hidung anjing. Mereka menggabungkan ini dengan proses pembelajaran mesin yang dapat mengidentifikasi karakteristik khusus dari sampel yang membawa penyakit.

Penemuan tersebut, menurut para peneliti suatu hari nanti dapat mengarah pada sistem pendeteksi bau otomatis yang cukup kecil untuk dimasukkan ke dalam ponsel, diterbitkan hari ini di jurnal PLOS One, dalam sebuah makalah oleh Clare Guest of Medical Detection Dogs di Inggris, Ilmuwan Riset Andreas Mershin dari MIT, dan 18 lainnya di Universitas Johns Hopkins, Yayasan Kanker Prostat, dan beberapa universitas dan organisasi lainnya.

"Anjing, selama sekitar 15 tahun ini, telah terbukti menjadi pendeteksi penyakit paling awal dan paling akurat untuk apa pun yang pernah kami coba," kata Mershin. Dan kinerja mereka dalam tes terkontrol dalam beberapa kasus melebihi tes laboratorium terbaik saat ini, katanya. "Sejauh ini, banyak jenis kanker telah terdeteksi lebih awal oleh anjing dibandingkan teknologi lainnya."

Terlebih lagi, anjing-anjing itu rupanya menemukan hubungan yang sejauh ini luput dari perhatian para peneliti manusia: Ketika dilatih untuk menanggapi sampel dari pasien dengan satu jenis kanker, beberapa anjing kemudian telah mengidentifikasi beberapa jenis kanker lainnya - meskipun kesamaan antara sampel tersebut tidak terbukti bagi manusia.

Anjing-anjing ini dapat mengidentifikasi "kanker yang tidak memiliki tanda tangan biomolekuler yang sama, tidak ada pada baunya," kata Mershin. Menggunakan alat analitik yang kuat termasuk spektrometri massa kromatografi gas (GCMS) dan profil mikroba, "jika Anda menganalisis sampel dari, katakanlah, kanker kulit dan kanker kandung kemih dan kanker payudara dan kanker paru-paru - semua hal yang telah ditunjukkan anjing itu mampu mendeteksi - mereka tidak memiliki kesamaan. " Namun anjing entah bagaimana bisa menggeneralisasi dari satu jenis kanker untuk dapat mengidentifikasi yang lain.

Mershin dan timnya selama beberapa tahun terakhir telah mengembangkan, dan terus meningkatkan, sistem detektor miniatur yang menggabungkan reseptor penciuman mamalia yang distabilkan untuk bertindak sebagai sensor, yang aliran datanya dapat ditangani secara real-time dengan kemampuan smartphone yang khas. Dia membayangkan suatu hari ketika setiap ponsel akan memiliki detektor aroma, seperti kamera yang sekarang ada di mana-mana di ponsel. Detektor semacam itu, yang dilengkapi dengan algoritme canggih yang dikembangkan melalui pembelajaran mesin, berpotensi mendeteksi tanda-tanda awal penyakit jauh lebih cepat daripada sistem pemeriksaan biasa, katanya - dan bahkan dapat memperingatkan adanya asap atau kebocoran gas juga.

Dalam tes terbaru, tim menguji 50 sampel urin dari kasus terkonfirmasi kanker prostat dan kontrol yang diketahui bebas dari penyakit tersebut, menggunakan kedua anjing yang dilatih dan ditangani oleh Anjing Deteksi Medis di Inggris Raya dan sistem deteksi miniatur. Mereka kemudian menerapkan program pembelajaran mesin untuk menemukan persamaan dan perbedaan antara sampel yang dapat membantu sistem berbasis sensor untuk mengidentifikasi penyakit. Dalam pengujian sampel yang sama, sistem buatan mampu menyamai tingkat keberhasilan anjing, dengan skor kedua metode lebih dari 70 persen.

Sistem deteksi miniatur, kata Mershin, sebenarnya 200 kali lebih sensitif daripada hidung anjing dalam hal kemampuan mendeteksi dan mengidentifikasi jejak kecil molekul yang berbeda, seperti yang dikonfirmasi melalui tes terkontrol yang diamanatkan oleh DARPA. Tapi dalam hal menafsirkan molekul-molekul itu, "itu 100 persen lebih bodoh." Di situlah pembelajaran mesin berperan, untuk mencoba menemukan pola yang sulit disimpulkan anjing dari baunya, tetapi manusia belum dapat memahami dari analisis kimia.

"Anjing-anjing itu tidak tahu chemistry apa pun," kata Mershin. "Mereka tidak melihat daftar molekul muncul di kepala mereka. Saat Anda mencium secangkir kopi, Anda tidak melihat daftar nama dan konsentrasi, Anda merasakan sensasi terintegrasi. Sensasi karakter aroma itulah yang dialami anjing-anjing itu. bisa milikku. "

Sementara peralatan fisik untuk mendeteksi dan menganalisis molekul di udara telah dikembangkan selama beberapa tahun, dengan banyak fokus pada pengurangan ukurannya, hingga saat ini analisisnya masih kurang. "Kami tahu bahwa sensor sudah lebih baik daripada apa yang dapat dilakukan anjing dalam hal batas deteksi, tetapi yang belum kami tunjukkan sebelumnya adalah kami dapat melatih kecerdasan buatan untuk meniru anjing," katanya. "Dan sekarang kami telah menunjukkan bahwa kami dapat melakukan ini. Kami telah menunjukkan bahwa apa yang dilakukan anjing dapat direplikasi sampai batas tertentu."

Pencapaian ini, kata para peneliti, memberikan kerangka yang kokoh bagi penelitian lebih lanjut untuk mengembangkan teknologi ke tingkat yang sesuai untuk penggunaan klinis. Mershin berharap dapat menguji sampel yang jauh lebih besar, mungkin 5.000, untuk menunjukkan secara lebih rinci indikator penyakit yang signifikan. Tetapi pengujian semacam itu tidak murah: Biayanya sekitar $ 1.000 per sampel untuk sampel pembawa penyakit dan urin bebas penyakit yang teruji secara klinis untuk dikumpulkan, didokumentasikan, dikirim, dan dianalisis, katanya.

Merefleksikan bagaimana dia terlibat dalam penelitian ini, Mershin mengingat studi tentang deteksi kanker kandung kemih, di mana seekor anjing terus salah mengidentifikasi salah satu anggota kelompok kontrol sebagai positif mengidap penyakit tersebut, meskipun dia telah dipilih secara khusus berdasarkan tes rumah sakit sebagai bebas penyakit. Pasien, yang mengetahui tentang tes anjing, memilih untuk menjalani tes lebih lanjut, dan beberapa bulan kemudian ditemukan mengidap penyakit tersebut pada tahap yang sangat awal. "Meskipun itu hanya satu kasus, saya harus mengakui bahwa hal itu mempengaruhi saya," kata Mershin.

Tim tersebut termasuk para peneliti di MIT, Universitas Johns Hopkins di Maryland, Anjing Deteksi Medis di Milton Keynes, Inggris Raya, Grup Polimer Cambridge, Yayasan Kanker Prostat, Universitas Texas di El Paso, Mesin Imajinasi, dan Universitas Harvard. Penelitian ini didukung oleh Yayasan Kanker Prostat, Institut Kanker Nasional, dan Institut Kesehatan Nasional.

Jurnal Referensi:
  • Claire Guest, Rob Harris, Karen S. Sfanos, Eva Shrestha, Alan W. Partin, Bruce Trock, Leslie Mangold, Rebecca Bader, Adam Kozak, Scott Mclean, Jonathan Simons, Howard Soule, Thomas Johnson, Wen-Yee Lee, Qin Gao, Sophie Aziz, Patritsia Maria Stathatou, Stephen Thaler, Simmie Foster, Andreas Mershin. 2021. Feasibility of integrating canine olfaction with chemical and microbial profiling of urine to detect lethal prostate cancer. PLOS ONE, 2021; 16 (2): e0245530 DOI: 10.1371/journal.pone.0245530


Post a Comment for "Ilmuan Membuat Perangkat Tiruan Penciuman Anjing untuk Medis"