“智能马桶”监测疾病征兆

斯坦福大学的一项新研究报告称，一种检测疾病的“精确健康”马桶可以通过自动化的尿液和粪便分析感觉到多种疾病迹象。

Sanjiv“Sam”Gambhir医学博士的实验室里有一项新的疾病检测技术，它的第一数据来源是第一。还有第二个。

这是个智能马桶。但不是那种可以自己掀开盖子准备使用的马桶；这个马桶配备了可以检测粪便和尿液中一系列疾病标志物的技术，包括一些癌症，如结直肠癌或泌尿系癌症。对于那些遗传上易患某些疾病(如肠易激综合征、前列腺癌或肾衰竭)并希望保持健康的人来说，这种设备可能特别有吸引力。

“我们的概念可以追溯到15年前，”放射学教授兼主席甘比尔(Gambhir)说。“当我提起这件事时，人们会笑起来，因为这似乎是一个有趣的想法，但也有点奇怪。”随着对21名参与者的初步研究现已完成，Gambhir和他的团队已经将他们关于以精确健康为重点的智能马桶的愿景变成了现实。

甘布希尔的马桶是一个普通的马桶，碗里装着各种小玩意儿。这些工具是一套不同的技术，它们使用运动传感来部署一系列测试，以评估任何存款的健康状况。尿样进行物理和分子分析；大便评估基于物理特征。

马桶自动将从任何样本中提取的数据发送到安全的、基于云的系统进行安全保管。Gambhir说，在未来，该系统可以集成到任何医疗保健提供者的记录保存系统中，以便快速方便地访问。

4月6日发表在“自然生物医学工程”上的一篇论文描述了这项研究。甘比尔是资深作者。Seung-min Park博士，资深研究科学家；David Won，医学博士，斯坦福大学分子成像计划前访问学者；以及博士后学者Brian Lee，博士，共同担任主要作者。

这种马桶属于一种被称为持续健康监测的技术类别，其中包括智能手表等可穿戴设备。Gambhir说：“不过，智能马桶的问题是，与可穿戴设备不同，你不能把它脱下来。”“每个人都会使用卫生间--这真的是无可避免的--这提升了它作为疾病检测设备的价值。”

尽管这个想法可能需要一些时间来适应，但拥有弗吉尼亚州和D.K.路德维希癌症研究临床研究教授学位的甘布希尔设想，智能马桶将成为普通家庭浴室的一部分。为了促进这种广泛的适应，Gambhir将“智能”方面设计为一个附加组件-一种可以很容易地集成到任何旧瓷碗中的技术。他说：“这有点像买了一个坐浴盆，可以直接安装到你现有的马桶里。”就像坐浴盆一样，它有很小的延伸部分，可以实现不同的目的。

这些扩展采用了一系列寻找疾病迹象的健康监测技术。尿液和粪便样本都被视频捕获，然后通过一套算法进行处理，这些算法可以区分正常的“尿流动力学”(流速、流动时间和总容量等参数)和粪便浓度与不健康的那些。

除了物理气流分析，马桶还部署了尿液分析试纸，或称“试纸测试”，以测量某些分子特征。白血球计数、持续的血液污染、一定水平的蛋白质等可以表明一系列疾病，从感染到膀胱癌再到肾衰竭。Gambhir说，在目前的开发阶段，马桶可以测量10种不同的生物标志物。

不过，现在还为时尚早，总共有21名参与者在几个月的时间里测试了马桶。为了更广泛地了解“用户接受度”，研究小组对300名潜在的智能马桶用户进行了调查。约37%的人表示，他们对这个想法“有些自在”，15%的人表示，他们对以精准健康的名义裸露一切的想法“非常自在”。

智能马桶最重要的方面之一很可能是最令人惊讶-也可能是最令人不安的：它有一个内置的识别系统。Gambhir说：“关键是要提供精确的、个性化的健康反馈，所以我们需要确保马桶能够区分使用者。”“为了做到这一点，我们制造了一个可以识别指纹的冲水杆。”然而，研究小组意识到指纹并不是万无一失的。如果一个人用了厕所，但是另一个人冲了厕所怎么办？或者，如果马桶是自动冲水的呢？

他们添加了一台小型扫描仪，可以对身体相当不愿拍照的部分进行成像。你可以称它为面部识别的两极对立面。换句话说，要想充分收获智能马桶的好处，用户必须与扫描肛门的摄像头言归于好。

Gambhir说：“我们知道这看起来很奇怪，但事实证明，你的肛门指纹是独一无二的。”这些扫描-包括手指和非手指-纯粹用作识别系统，将用户与他们的特定数据进行匹配。任何人，包括你和你的医生，都不会看到扫描结果。

Gambhir说，这个厕所绝不是医生的替代品，甚至不是诊断。事实上，在许多情况下，马桶永远不会向个人用户报告数据。在理想情况下，如果出现可疑情况-比如尿液中的血液-安装了隐私保护的应用程序将向用户的医疗团队发送警报，允许专业人员确定正确诊断的下一步步骤。数据将存储在一个安全的、基于云的系统中。Gambhir说，数据保护，无论是在识别方面还是在样本分析方面，都是这项研究的关键部分。他说，“我们已经采取了严格的措施，以确保所有信息在发送到云端时都不会被识别，而且这些信息--在发送到医疗服务提供者时--会受到HIPAA的保护。”他指的是限制医疗记录披露的“健康保险携带与责任法案”(Health Insurance Porability And Accounability Act)。

在Gambhir和他的团队继续开发智能马桶的同时，他们专注于几件事：增加参与者的数量，将分子特征整合到粪便分析中，以及改进已经在发挥作用的技术。他们甚至将马桶部署的测试个性化。例如，患有糖尿病的人可能需要监测他或她的尿液中的葡萄糖，而其他易患膀胱癌或肾癌的人可能希望马桶监测血液。

Gambhir的另一个目标是进一步发展粪便样本的分子分析。Gambhir说：“这有点棘手，但我们正在努力做到这一点。”“智能马桶是利用通常被忽视的数据源的完美方式--用户不必做任何不同的事情。”

这篇论文的其他合著者是斯坦福大学分子成像项目的实习生迭戈·埃斯科贝多；前博士后学者安德烈·埃斯特瓦博士；研究生Alexander Lozano和Amin Aalipour博士；泌尿外科住院医师T.Jessie GE医学博士；研究生姚成阳；前斯坦福大学研究生Sunil Bodapati；医学博士Friso Achterberg和博士Jeesu Kim，斯坦福分子成像项目访问学者；

来自韩国首尔松岛医院、凯斯西部储备大学医学院、多伦多大学、荷兰莱顿大学、韩国浦项科技大学和韩国天主教大学的研究人员也对这项工作做出了贡献。

这项研究由国立卫生研究院资助(拨款UL1TR001085和T32CA118681)。

哈内·阿米蒂奇是通讯办公室的一名科学作家。给她发电子邮件到[email protected]。

斯坦福医学院将旗下三个机构--斯坦福大学医学院(Stanford University School Of Medicine)、斯坦福医疗保健(Stanford Health Care，前身为斯坦福医院和诊所)和露西尔·帕卡德儿童医院(Lucile Packard Children‘s Hospital Stanford)--集研究、医学教育和医疗保健于一体。欲了解更多信息，请访问通讯与公共事务办公室网站：http://mednews.stanford.edu.。

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