布里格姆（Brigham）婦女醫(yī)院的研究人員正在開發(fā)一種自動化的、低成本的工具，來預(yù)測女性排卵和幫助計劃生育。利用微流體、人工智能(AI)和智能手機的普及等多個領(lǐng)域的先進技術(shù)，該團隊開發(fā)了一種排卵測試工具，可以自動檢測唾液樣本中的蕨類圖案(排卵的標(biāo)志)。研究小組在實驗室中評估了使用人工唾液的裝置的性能，并在六名受試者的唾液樣本中驗證了結(jié)果，觀察到有效預(yù)測排卵的準(zhǔn)確率超過99%。

“在我們開始這個項目之前，我們并不知道存在這樣的需求。去年，當(dāng)我們發(fā)表了一項分析精子以檢測男性不育的技術(shù)時，那些讀過我們的研究成果的人來找我們，他們想知道我們能否開發(fā)一種基于智能手機的系統(tǒng)，在家里進行排卵測試，“作者Hadi Shafiee說，他是BWH醫(yī)學(xué)工程和腎醫(yī)學(xué)部的首席研究員。“我們的研究表明，準(zhǔn)確、自動化和低成本的測試確實是可能的。”

目前監(jiān)測婦女生育能力的方法往往是昂貴且主觀的。這些方法包括通過黃體生成素(LH)水平測定(臨床驗血或家庭尿“浸棒”試驗)、直腸或基礎(chǔ)體溫分析、宮頸粘液特性和唾液發(fā)酵分析進行排卵檢測。唾液發(fā)酵指的是女性排卵過程中唾液干燥后的獨特外觀——當(dāng)將唾液放在玻璃薄片上收集時，唾液呈現(xiàn)出類似蕨類葉子的結(jié)晶結(jié)構(gòu)。唾液蕨類分析雖然相對便宜和簡單，但具有很強的主觀性;當(dāng)由外行使用者執(zhí)行時，這種方法容易產(chǎn)生誤解。

為了克服這一挑戰(zhàn)，Shafiee和他的同事開發(fā)了一種自動檢測唾液樣本中蕨類的方法。開發(fā)的人工智能算法對140萬張圖像進行了預(yù)處理，對1500多張唾液發(fā)酵圖像進行了再訓(xùn)練，能夠?qū)⑼僖簣D像分為兩類：排卵樣本和非排卵樣本。

然后，研究小組評估了該系統(tǒng)區(qū)分6名受試者排卵和非排卵唾液樣本的能力。這些女性在月經(jīng)周期的排卵期和非排卵期使用手機系統(tǒng)收集唾液樣本并進行測試(結(jié)果通過尿液測試得到證實)。為了完成測試，唾液被收集到一個微流體裝置上，涂抹，然后晾干。然后，微流體裝置和風(fēng)干的樣品被插入一個固定在智能手機上的3D打印光學(xué)附件中。然后軟件分析蕨類植物的模式，正確識別99%的樣本排卵和100%的樣本不排卵。

Shafiee實驗室的高級研究助理Manoj Kumar Kanakasabapathy說：“這種方法的最大優(yōu)點之一是成本，而不可重復(fù)使用的尿棒測試的成本在六個月內(nèi)加起來可能高達(dá)210至240美元，我們的設(shè)備代表一次性購買的可能性。”“除了人類排卵外，它還可以用于動物繁殖，甚至用于干眼病，干眼病也可以在眼粘膜樣本中產(chǎn)生蕨類圖案。”

“我們意識到，基于唾液的測試最大的問題之一是，用戶發(fā)現(xiàn)很難解釋蕨類植物的模式，”該研究的另一位作者、沙菲實驗室的高級研究助理Prudhvi Thirumalaraju說。“我們認(rèn)為，人工智能的進步可以在這里得到很好的利用，幫助人們在智能手機上獲得客觀的結(jié)果。”

新系統(tǒng)與傳統(tǒng)的排卵測試有一些相同的局限性，無法檢測雌激素失衡、卵巢囊腫和服用生育藥物的女性的排卵情況。吸煙或飲酒也可能妨礙準(zhǔn)確的檢測。該設(shè)備將需要在更大的人群中進行更多的測試，并得到FDA的批準(zhǔn)，才能上市。