研究人员利用人工智能技术帮助计划生育

布里格姆（Brigham）妇女医院的研究人员正在开发一种自动化的、低成本的工具，来预测女性排卵和帮助计划生育。利用微流体、人工智能(AI)和智能手机的普及等多个领域的先进技术，该团队开发了一种排卵测试工具，可以自动检测唾液样本中的蕨类图案(排卵的标志)。研究小组在实验室中评估了使用人工唾液的装置的性能，并在六名受试者的唾液样本中验证了结果，观察到有效预测排卵的准确率超过99%。

“在我们开始这个项目之前，我们并不知道存在这样的需求。去年，当我们发表了一项分析精子以检测男性不育的技术时，那些读过我们的研究成果的人来找我们，他们想知道我们能否开发一种基于智能手机的系统，在家里进行排卵测试，“作者Hadi Shafiee说，他是BWH医学工程和肾医学部的首席研究员。“我们的研究表明，准确、自动化和低成本的测试确实是可能的。”

目前监测妇女生育能力的方法往往是昂贵且主观的。这些方法包括通过黄体生成素(LH)水平测定(临床验血或家庭尿“浸棒”试验)、直肠或基础体温分析、宫颈粘液特性和唾液发酵分析进行排卵检测。唾液发酵指的是女性排卵过程中唾液干燥后的独特外观——当将唾液放在玻璃薄片上收集时，唾液呈现出类似蕨类叶子的结晶结构。唾液蕨类分析虽然相对便宜和简单，但具有很强的主观性;当由外行使用者执行时，这种方法容易产生误解。

为了克服这一挑战，Shafiee和他的同事开发了一种自动检测唾液样本中蕨类的方法。开发的人工智能算法对140万张图像进行了预处理，对1500多张唾液发酵图像进行了再训练，能够将唾液图像分为两类：排卵样本和非排卵样本。

然后，研究小组评估了该系统区分6名受试者排卵和非排卵唾液样本的能力。这些女性在月经周期的排卵期和非排卵期使用手机系统收集唾液样本并进行测试(结果通过尿液测试得到证实)。为了完成测试，唾液被收集到一个微流体装置上，涂抹，然后晾干。然后，微流体装置和风干的样品被插入一个固定在智能手机上的3D打印光学附件中。然后软件分析蕨类植物的模式，正确识别99%的样本排卵和100%的样本不排卵。

Shafiee实验室的高级研究助理Manoj Kumar Kanakasabapathy说：“这种方法的最大优点之一是成本，而不可重复使用的尿棒测试的成本在六个月内加起来可能高达210至240美元，我们的设备代表一次性购买的可能性。”“除了人类排卵外，它还可以用于动物繁殖，甚至用于干眼病，干眼病也可以在眼粘膜样本中产生蕨类图案。”

“我们意识到，基于唾液的测试最大的问题之一是，用户发现很难解释蕨类植物的模式，”该研究的另一位作者、沙菲实验室的高级研究助理Prudhvi Thirumalaraju说。“我们认为，人工智能的进步可以在这里得到很好的利用，帮助人们在智能手机上获得客观的结果。”

新系统与传统的排卵测试有一些相同的局限性，无法检测雌激素失衡、卵巢囊肿和服用生育药物的女性的排卵情况。吸烟或饮酒也可能妨碍准确的检测。该设备将需要在更大的人群中进行更多的测试，并得到FDA的批准，才能上市。