Les enquêteurs du Brigham and Women's Hospital mettent au point un système automatisé, outil peu coûteux pour prédire l'ovulation d'une femme et aide à la planification familiale. Capitaliser sur les avancées dans plusieurs domaines, dont la microfluidique, l'intelligence artificielle (IA) et l'ubiquité des smartphones, l'équipe a mis au point un outil de test d'ovulation qui peut détecter automatiquement les motifs de fougères - un marqueur de l'ovulation - dans un échantillon de salive. L'équipe a évalué les performances de l'appareil à l'aide de salive artificielle en laboratoire et a validé les résultats d'échantillons de salive humaine de six sujets, observant une précision supérieure à 99 pour cent dans la prédiction efficace de l'ovulation. Les résultats de l'équipe sont publiés dans Laboratoire sur puce .

"Avant de commencer ce projet, nous ne savions pas qu'un tel besoin existait. Lorsque nous avons publié l'année dernière une technologie d'analyse du sperme pour détecter l'infertilité masculine, nous avons été approchés par ceux qui avaient lu sur notre travail et se demandaient si nous pouvions développer un système basé sur un smartphone pour fournir des tests d'ovulation à la maison, " a déclaré l'auteur correspondant Hadi Shafiee, Doctorat., chercheur principal à la division d'ingénierie en médecine de BWH et à la division de médecine rénale. « Notre étude indique qu'une analyse précise, un test automatisé et à faible coût est en effet possible."

Les méthodes actuelles de surveillance de la fertilité des femmes sont souvent coûteuses ou subjectives. Ces méthodes comprennent la détection de l'ovulation par la détermination du niveau d'hormone lutéinisante (LH) (un test sanguin clinique ou un test urinaire à la "jauge"), analyse de la température corporelle rectale ou basale, caractérisation de la glaire cervicale et analyse de fougère salivaire. La fougère salivaire fait référence à l'apparence unique de la salive séchée d'une femme qui ovule - lorsqu'elle est collectée sur une lame de verre, la salive prend une structure cristallisée qui ressemble à des feuilles de fougère. Bien que relativement peu coûteux et simple, l'analyse des fougères salivaires est hautement subjective; lorsqu'il est effectué par le consommateur profane, cette approche est sujette à des erreurs d'interprétation.

Pour surmonter ce défi, Shafiee et ses collègues ont développé un processus automatisé pour détecter la fougère dans un échantillon de salive. L'algorithme d'IA développé a été pré-entraîné avec 1,4 million d'images ImageNet et recyclé avec plus de 1 500 images de fougères salivaires pour pouvoir classer les images de salive en deux catégories :échantillons ovulants et non ovulants.

L'équipe a ensuite évalué la capacité du système à différencier les échantillons de salive humaine ovulation et non ovulation de six sujets. Les femmes ont collecté et testé leurs échantillons de salive à l'aide du système de téléphonie mobile pendant les phases d'ovulation et de non-ovulation de leur cycle menstruel (les résultats ont été confirmés à l'aide d'un test d'urine). Pour effectuer le test, la salive a été recueillie sur un dispositif microfluidique, barbouillé, et laissé sécher à l'air. Le dispositif microfluidique avec l'échantillon séché à l'air a ensuite été inséré dans un accessoire optique imprimé en 3D apposé sur un smartphone. Le logiciel a ensuite analysé les motifs de fougère, identifier correctement l'ovulation dans 99 pour cent des échantillons et la non-ovulation dans 100 pour cent des échantillons.

"L'un des plus grands avantages de cette méthode est le coût, alors que le coût des tests d'urine non réutilisables peut s'élever jusqu'à 210 $ à 240 $ sur une période de six mois, notre appareil représente la possibilité d'un achat unique, " a déclaré le co-auteur Manoj Kumar Kanakasabapathy, un assistant de recherche senior au laboratoire Shafiee. "Au-delà de l'ovulation humaine, il y a aussi des applications ici pour l'élevage et même pour la sécheresse oculaire, qui peut également produire des motifs semblables à des fougères dans des échantillons de muqueuse oculaire."

"L'un des plus gros problèmes avec les tests basés sur la salive, nous avons réalisé, était que les utilisateurs ont du mal à interpréter les motifs de fougère, " dit Prudhvi Thirumalaraju, un autre co-auteur de cette étude et un assistant de recherche principal dans le laboratoire de Shafiee. "Nous avons pensé que les progrès de l'IA peuvent être utilisés à bon escient ici, pour aider les gens à obtenir des résultats objectifs sur leurs smartphones."

Le nouveau système est limité par certaines des mêmes limitations que les tests d'ovulation traditionnels, et ne peut pas détecter l'ovulation chez les femmes présentant un déséquilibre des œstrogènes, kystes dans les ovaires, et ceux qui prennent des médicaments de fertilité. Le tabagisme ou la consommation d'alcool peuvent également interférer avec une détection précise. L'appareil nécessitera des tests supplémentaires dans une population plus large et l'approbation de la Federal Drug Administration avant de pouvoir être mis sur le marché.