Utredare från Brigham and Women's Hospital utvecklar en automatiserad, lågkostnadsverktyg för att förutsäga en kvinnas ägglossning och hjälp med familjeplanering. Utnyttja framsteg inom flera områden, inklusive mikrofluidik, artificiell intelligens (AI) och alla smartphones, teamet har byggt ett ägglossningstestverktyg som automatiskt kan upptäcka ormbunksmönster – en markör för ägglossning – i ett salivprov. Teamet utvärderade enhetens prestanda med hjälp av konstgjord saliv i labbet och validerade resultat i mänskliga salivprover från sex försökspersoner, observera mer än 99 procents noggrannhet för att effektivt förutsäga ägglossning. Lagets resultat publiceras i Lab on a Chip .

"Innan vi startade det här projektet, vi var inte medvetna om att ett sådant behov fanns. När vi förra året publicerade en teknik för att analysera spermier för att upptäcka manlig infertilitet, vi blev kontaktade av de som hade läst om vårt arbete och undrade om vi kunde utveckla ett smarttelefonbaserat system för att ge ägglossningstestning hemma, " sa motsvarande författare Hadi Shafiee, Ph.D., huvudutredare vid BWH-avdelningen för teknik i medicin och njuravdelningen för medicin. "Vår studie indikerar att en korrekt, automatiserade och lågkostnadstest är verkligen möjligt."

Nuvarande metoder för att övervaka kvinnans fertilitet är ofta dyra eller subjektiva. Dessa metoder inkluderar ägglossningsdetektering genom bestämning av nivån av luteiniserande hormon (LH) (ett kliniskt blodprov eller hemma-urin-"sticka"-test), rektal eller basal kroppstemperaturanalys, cervikal slemkarakterisering och salivferninganalys. Salivferning hänvisar till det unika utseendet av torkad saliv från en kvinna som har ägglossning - när den samlas på en glasskiva, saliv tar en kristalliserad struktur som liknar ormbunksblad. Även om det är relativt billigt och enkelt, saliv ormbunke analys är mycket subjektiv; när den utförs av lekmannakonsumenten, detta tillvägagångssätt är benäget att misstolkas.

För att övervinna denna utmaning, Shafiee och kollegor utvecklade en automatiserad process för att upptäcka ferning i ett salivprov. Den utvecklade AI-algoritmen var förtränad med 1,4 miljoner ImageNet-bilder och omtränad med mer än 1500 saliv-ferning-bilder för att kunna klassificera salivbilder i två kategorier:ägglossande och icke-ägglossande prover.

Teamet utvärderade sedan systemets förmåga att differentiera ägglossnings- och icke-ägglossande humana salivprover från sex försökspersoner. Kvinnorna samlade in och testade sina salivprover med hjälp av mobiltelefonsystemet under både ägglossnings- och icke-ägglossningsfaser i menstruationscykeln (resultaten bekräftades med hjälp av ett urintest). För att utföra testet, saliv samlades på en mikrofluidisk anordning, insmord, och låt lufttorka. Den mikrofluidiska enheten med det lufttorkade provet sattes sedan in i en 3-D-printad optisk bilaga fäst på en smartphone. Programvaran analyserade sedan ormbunksmönstren, korrekt identifiering av ägglossning i 99 procent av proverna och icke-ägglossning i 100 procent av proverna.

"En av de största fördelarna med den här metoden är kostnaden - medan kostnaden för icke-återanvändbara urinstickstest kan uppgå till $210 till $240 under loppet av sex månader, vår enhet representerar möjligheten till ett engångsköp, " sa medförfattaren Manoj Kumar Kanakasabapathy, en senior forskningsassistent i Shafiee-laboratoriet. "Bortom mänsklig ägglossning, det finns applikationer här också för djuruppfödning och till och med för torra ögonsjukdomar, som också kan producera ormbunksliknande mönster i prover från ögonslemhinnan."

"Ett av de största problemen med salivbaserade tester, vi insåg, var att användarna har svårt att tolka ormbunksmönstren, " sade Prudhvi Thirumalaraju, en annan medförfattare till denna studie och en senior forskningsassistent i Shafiees laboratorium. "Vi tänkte att framsteg inom AI kan användas här, för att hjälpa människor att få objektiva resultat på sina smartphones."

Det nya systemet är begränsat av några av samma begränsningar som traditionella ägglossningstest, och kan inte upptäcka ägglossning hos kvinnor med östrogenobalans, cystor i äggstockarna, och de som tar fertilitetsmedicin. Rökning eller alkoholkonsumtion kan också störa korrekt upptäckt. Enheten kommer att kräva ytterligare testning i en större befolkning och godkännande av Federal Drug Administration innan den kan släppas ut på marknaden.