研究人員利用人工智能技術(shù)幫助計(jì)劃生育

布里格姆（Brigham）婦女醫(yī)院的研究人員正在開(kāi)發(fā)一種自動(dòng)化的、低成本的工具，來(lái)預(yù)測(cè)女性排卵和幫助計(jì)劃生育。利用微流體、人工智能(AI)和智能手機(jī)的普及等多個(gè)領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)，該團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種排卵測(cè)試工具，可以自動(dòng)檢測(cè)唾液樣本中的蕨類圖案(排卵的標(biāo)志)。研究小組在實(shí)驗(yàn)室中評(píng)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(yàn)證了結(jié)果，觀察到有效預(yù)測(cè)排卵的準(zhǔn)確率超過(guò)99%。

“在我們開(kāi)始這個(gè)項(xiàng)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(xiàng)分析精子以檢測(cè)男性不育的技術(shù)時(shí)，那些讀過(guò)我們的研究成果的人來(lái)找我們，他們想知道我們能否開(kāi)發(fā)一種基于智能手機(jī)的系統(tǒng)，在家里進(jìn)行排卵測(cè)試，“作者Hadi Shafiee說(shuō)，他是BWH醫(yī)學(xué)工程和腎醫(yī)學(xué)部的首席研究員?！拔覀兊难芯勘砻?，準(zhǔn)確、自動(dòng)化和低成本的測(cè)試確實(shí)是可能的。”

目前監(jiān)測(cè)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(guò)黃體生成素(LH)水平測(cè)定(臨床驗(yàn)血或家庭尿“浸棒”試驗(yàn))、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(jìn)行排卵檢測(cè)。唾液發(fā)酵指的是女性排卵過(guò)程中唾液干燥后的獨(dú)特外觀——當(dāng)將唾液放在玻璃薄片上收集時(shí)，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(duì)便宜和簡(jiǎn)單，但具有很強(qiáng)的主觀性;當(dāng)由外行使用者執(zhí)行時(shí)，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(kāi)發(fā)了一種自動(dòng)檢測(cè)唾液樣本中蕨類的方法。開(kāi)發(fā)的人工智能算法對(duì)140萬(wàn)張圖像進(jìn)行了預(yù)處理，對(duì)1500多張唾液發(fā)酵圖像進(jìn)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(píng)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(jī)系統(tǒng)收集唾液樣本并進(jìn)行測(cè)試(結(jié)果通過(guò)尿液測(cè)試得到證實(shí))。為了完成測(cè)試，唾液被收集到一個(gè)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(gè)固定在智能手機(jī)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(shí)別99%的樣本排卵和100%的樣本不排卵。

Shafiee實(shí)驗(yàn)室的高級(jí)研究助理Manoj Kumar Kanakasabapathy說(shuō)：“這種方法的最大優(yōu)點(diǎn)之一是成本，而不可重復(fù)使用的尿棒測(cè)試的成本在六個(gè)月內(nèi)加起來(lái)可能高達(dá)210至240美元，我們的設(shè)備代表一次性購(gòu)買的可能性。”“除了人類排卵外，它還可以用于動(dòng)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(shí)到，基于唾液的測(cè)試最大的問(wèn)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(shí)驗(yàn)室的高級(jí)研究助理Prudhvi Thirumalaraju說(shuō)?！拔覀冋J(rèn)為，人工智能的進(jìn)步可以在這里得到很好的利用，幫助人們?cè)谥悄苁謾C(jī)上獲得客觀的結(jié)果。”

新系統(tǒng)與傳統(tǒng)的排卵測(cè)試有一些相同的局限性，無(wú)法檢測(cè)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(cè)。該設(shè)備將需要在更大的人群中進(jìn)行更多的測(cè)試，并得到FDA的批準(zhǔn)，才能上市。