[ 医学前沿 ] 生殖医学中的人工智能
发布时间:2023-06-20 10:26 字体: 点击量:

伴随着科技的进步,人工智能的技术也迎来飞速发展,如今,人工智能在生殖医学领域的应用也从理论研究进入到了实践阶段。


人工智能在生殖医学领域目前有哪些应用呢?


一、临床决策

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人工智能与不孕症评估

伴随着人工智能技术的发展,其强大的特征学习与分析能力在不孕症的临床评估中也得以体现。如KOZAR等多种AI模型通过分析正在进行IVF的患者的临床数据,从而实现对不同患者不孕程度的个体化评估、助孕结局的预测,进而指导助孕方案的制订。

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人工智能与控制性促排卵(COS)

近年来,一些学者就人工智能在指导促排卵方案和Gn启动剂量制订方面进行了探究。分别通过人工神经网络ANN)和支持向量机建立了获卵数目的预测模型,两个模型的回归系数R值分别为0.882和0.799,提示基于ANN的预测模型比基于支持向量机的预测模型具有更好的整体预测精度,为促排卵方案的制定提供了科学的临床决策支持。

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人工智能与扳机时机 

LIANG的研究基于深度学习的分割算法,用于计算最佳主导卵泡体积,以预测获得成熟卵母细胞数量和优化人绒毛膜促性腺素扳机时机。结果发现卵泡体积生物标志物的截断值为0.5cm³可预测成熟卵,预测效能明显优于常规二维超声(卵泡直径≥10mm)。而当主导卵泡体积达到3.0cm³时进行人绒毛膜促性腺素扳机可获得更多的成熟卵子。该技术为未来患者通过促排卵治疗得到最大获益提供了很好的改进方法。


二、胚胎实验室评估


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人工智能与精子质量评估 

精子的分析与选择是胚胎实验室的一项重要工作,主要是由胚胎学家通过肉眼观察精子的形态与活动情况决定,存在一定的主观性和误差性,尤其在卵胞质内单精子注射(ICSI)过程中精子的选择目前还没有标准化。而机器学习的应用则能帮助胚胎学家更为客观地选择优质精子。

目前,机器学习应用于精子评估的研究主要涉及精子形态评估、精子DNA完整性评估及指导男性不育患者的治疗方案选择等方面。

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人工智能与胚胎质量评估 

已有多种ANN(人工神经网络)应用于胚胎质量的评估,评估基于静态图片与时差成像技术(TLT)的动态影像,评估的胚胎类型也涉及卵裂期与囊胚期,体现了ANN在胚胎评估中的全方位应用价值。CNN(卷积神经网络)可以提取原始图像的表征,而几乎不需要进行任何预处理,可实现在固定时间节点对胚胎细胞计数和图像识别。




人工智能于生殖医学中的部分应用案例



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AiVF公司

以色列AiVF公司研发的人工智能软件AiVF使用了机器学习和计算机视觉技术以帮助胚胎学家发现更优质胚胎。该公司表示,与传统方法相比,人工智能可能将IVF的成功率提高三倍。




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美国布莱根妇女医院和马萨诸塞州医院

两家医院的研究人员开发了一种人工智能系统,旨在通过定位优质胚胎来提高IVF成功率。该研究团队评估了AI系统的定位优质胚胎准确率。结果发现:在742份胚胎中,AI系统定位优质胚胎准确率高达90%。

研究人员又进一步测试了AI系统判断优质胚胎正常染色体数量的能力,并与训练有素的胚胎学家进行了比较。结果出人意料:该系统的准确度约为75%,而胚胎学家的平均准确度只有67%。

该研究结果发表于《eLife》。




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Science

发表于《Science》的文章“Data-driven longitudinal characterization of neonatalhealth and morbidity”中表示,该研究机构的科学家们提出了基于深度学习模型的新生儿不良结局的纵向风险评估,该模型用来预测新生儿从受孕到出生后一段时间内的各种结果。

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综上,人工智能多方面展现了其在精准化治疗方面的强大潜力,期望未来人工智能技术与生殖医学融合发展,不断完善,为未来生殖医学领域的精准化治疗保驾护航。


来源:中国医刊2023年第58卷第4期

https://elifesciences.org/articles/55301

https://www.science.org/doi/10.1126/scitranslmed.adc9854

https://mp.weixin.qq.com/s/rR3ugs2BI4ocSPklk3LilQ

https://mp.weixin.qq.com/s/KU65NxHi_zTzHjDNITECOA

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