動脈網獲悉，國內首個聚焦於男性生殖領域的「大數據及人工智慧」課題組近日落成，由樸華生命與華西第二醫院人類精子庫聯合創建。
該課題組旨在推動大數據及人工智慧技術在醫療健康服務領域的創新發展，加強新一代智能技術在醫學領域的深入研究。
聯合課題組將發揮雙方資源優勢、人才優勢和技術優勢，建立男性生殖健康大數據分析平臺，運用大數據人工智慧分析技術，構建男性生殖健康大數據模型，實現男性生殖臨床醫學的智能數據統計、分析、預測以及輔助決策。
據悉，樸華生命早在2014年就已進軍醫學生殖領域，致力於將大數據、人工智慧、網際網路技術與體外診斷相結合，為生殖醫學檢驗、臨床應用提供一體化解決方案，通過新技術與生物醫療產業深度融合助力健康中國。
目前，樸華生命旗下自主研發的已上市的高價值臨床診療技術、醫療器械產品包括有：基於深度學習人工智慧算法的精子質量分析儀、全自動染色儀和精子DNA碎片、核成熟度、存活率、白細胞、活性氧等配套檢測試劑盒，以及面向醫療機構的男科課題組雲平臺整體解決方案，面向輔助生殖中心的精子優選微流控晶片，面向消費者的居家精液智能檢測設備、醫患線上診療移動端應用等一系列圍繞男性生殖健康服務的產品線。
填補行業五大短板，診療服務一脈相承
「在英國謝菲爾德大學留學期間，我就感受到了國內外在生物診斷技術到醫學臨床應用之間的巨大差距，我認為我們國內的產業在這方面可以發展得更好，甚至後來居上。」樸華生命創始人劉暢感慨道。回國後，劉暢創辦了樸華生命，並聘任香港中文大學、四川大學生殖醫學聯合實驗室主任許文明為產研聯席負責人，選擇從男性生殖醫學領域開始探索新技術與生物醫療產業的融合創新之路。
「隨著中國人口負增長趨勢愈加明顯，環境等綜合因素造成不孕不育率激增，鼓勵生育和實行優生優育將成為長期國策，生殖醫學市場規模也將長期高速增長」，劉暢介紹到，「其中，又尤其以男性健康問題最為突出，男性因素引起的不孕、反覆流產和遺傳問題已經佔到一半以上。每年新增確診的數百萬例患者需要得到幫助，市場規模巨大。但是，相較於腫瘤、慢病、婦產、母嬰等熱門領域，男性生殖健康受關注程度和行業發展現狀都相對落後。其中各參與方，無論醫院、輔助生殖中心、醫生、檢驗人員還是患者，均存在非常多的痛點亟待改善。」
劉暢和其創始團隊梳理並總結了五個方面的行業短板：
1、樣本在檢驗檢測環節，從樣本製備、觀測、分析到結論整個過程人工操作步驟繁多，自動化程度嚴重不足且普遍存在不規範情況，缺乏質控標準，這一點在新檢測項目上和中小醫療機構中更為明顯。
2、市場上現有的計算機輔助精子分析軟硬體產品普遍存在低通量、低識別率、低準確率、適用指標少的「三低一少」情況，部分醫療機構在招標採購相關軟體或硬體設備後，甚至把「三低一少」產品僅僅當做了顯微鏡圖像採集工具使用，仍然完全依靠檢測人員人工分析、判斷結論。
3、在精子濃度等常規檢測項目之外，臨床醫生迫切地需要更多相關檢測指標以揭示不孕不育病因、輔助支持臨床決策。這方面的研究一方面依賴於基礎科研的投入和產研轉化的進步，另一方面也需要有更完整、連續、大樣本量的真實世界患者數據信息作為支撐。
4、在確診為不孕不育之後，行業內目前還非常缺乏有效的臨床幹預手段、輔助治療工具以改善預後。同樣的，在實施體內人工授精或體外受精-胚胎移植等方式對患者實施輔助生殖過程中，也迫切地需要更多方法論和輔助設備以進一步提升成功率、提高胚胎發育質量。
5、中國男性患者去醫院檢查、問診的意願普遍不高，一方面是根深蒂固的面子觀念，另一方面是因為在醫院就診過程中的體驗不夠好，部分醫院甚至仍然讓患者使用尿杯或通用量杯去廁所採集精液，在患者隱私保護方面也有待加強。同時，在提升患者就診體驗之餘，夫妻雙方及家庭在整個生育過程中的心理輔導、人文關懷也非常需要得到行業的關注和投入。
針對上述問題，劉暢帶領團隊深入醫院和醫患兩端，以市場需求為導向，圍繞著「醫療機構精液精子檢測全流程」、「男科患者診療隨訪全流程」兩條主線布局產研和運營投入，探尋有效提升診療效率、為患者帶來醫療價值的解決方案。目前，樸華生命的產品線和服務已基本覆蓋男性生殖醫學診療各環節。
系列產品獲批，精子形態學分析GeniConvo摘取行業桂冠
WHO在2010年頒布的第五版《世界衛生組織人類精液檢查與處理實驗室手冊》中明確肯定了計算機輔助精子分析（CASA，Computer-aided sperm analysis）較人工方法具備優勢，並對CASA在精子濃度和活力這兩項檢測指標上的應用提出了具體要求，國內外隨之湧現了不少開發相關軟硬體產品的商業公司。
現有各類CASA軟體幾乎都使用的是上一代算法技術，包括傳統數學模型等，因此普遍存在不能準確定位精子細胞和分割細胞圖像，因為圖像背景噪音引起誤檢、漏檢，計算過程抗幹擾能力弱，沒有擴展性等問題。樸華生命是行業裡首個引入人工智慧深度學習算法對精子細胞進行專項識別、診斷的公司，並且已將成套產品集成到自主研發的高通量全自動精子質量分析儀上，拿到了經國家食藥監部門授權的II類醫療器械生產許可證。
樸華生命AI研發負責人侯葦畢業於清華大學，並有長達十年的國安系統網絡內容安全工作經歷，在圖像識別、數據挖掘領域有非常資深的工程和理論經驗，他介紹到：「神經網絡只要足夠大，理論上可以模擬任何一個函數。隨著近年來人工智慧技術的快速發展，我們引入深度學習算法對人類精子細胞進行識別、分析和診斷的時機已經完全成熟。」
通過計算機輔助完成「精子形態學」分析是業內公認的世界性難題，國內外推出針對「精子形態學」分析指標的CASA產品已經屈指可數，而且已有產品均無法準確實現對特殊形態精子、精子亞結構的識別和分析，只能經人工校準、辨別完成。但同時，「精子形態學」指標是臨床診斷男性畸精症的重要參考依據，也是各大醫療機構100%開展的常規檢測項目。
樸華生命通過搭載自主研發的「基於卷積神經網絡深度學習算法的細胞微結構識別引擎」——GeniConvo，推出了精子形態學輔助分析軟體，贏得了業界廣泛讚譽。在一場邀請了4家國內知名醫療機構檢測人員與GeniConvo進行閉門現場PK的測試中，對同一批「精子形態學」測試樣本，GeniConvo以96.8%的識別率和108秒/樣本的識別速度均優於人工現場測試結果，贏得了4家機構的高度認可和長期合作協議，也一舉抬高了整個行業的計算機輔助分析水準。
「以精子形態學輔助分析模型為例，包括GeniConvo底層核心算法在內，總計有超過80層隱藏層和上千個神經元特徵。」劉暢介紹到，「每一個模型的構築絕不僅僅是核心算法的問題，而是需要跨團隊、跨專業的密切配合，這很關鍵。同時，每一個模型的成長至少還需要歷經數十萬個高質量單指標樣本的標註訓練及回歸驗證，這通常又是半年或數年的周期。」
據了解，樸華生命在單個模型的建設過程中，許文明負責帶領資深醫學檢驗人員進行知識、經驗的輸出，總結規律並逐一完成樣本庫裡所有樣本的精確標註，以及持續長期的校對和驗證工作。侯葦負責根據立項需求和檢驗人員的經驗總結搭建底層核心算法（通過建立GeniConvo引擎已極大加速了這一過程，且各應用模型具備極強的可迭代性、可擴展性），然後在校驗過程中將發現的問題分門別類轉化處理，持續優化機器模型的數據挖掘能力、自主深度學習能力、抗幹擾能力等，幫助模型成長直至定型。
此外，參與配合的還有生物試劑研發、自動化控制研發、光學設計研發等團隊。面向客戶提供整體解決方案既確保了檢測過程能夠標準化、規範化操作，也進一步保障了人工智慧分析結果的準確度，還有效解決了軟體載體及商業方面盈利模式的問題。
關於數據樣本庫，目前行業內並沒有現成開源的用於人工智慧深度學習的精子樣本庫，樸華生命精子樣本庫的主要來源之一是通過與國內多家大型權威醫療機構和輔助生殖中心達成合作，定向收集真實世界的男性患者精子檢測樣本，經患者知情同意和脫敏處理後，源源不斷的存儲於數字精子樣本庫之中。
同時，樸華生命還向國內多家省級精子庫定期採購新鮮樣本，在自家或合作實驗室進行標準化染色預處理、採集、分析和存儲。此外，樸華生命還會在全國範圍內收集特殊、罕見病例樣本，作為樣本庫的重要補充。通過以上各種方式，樸華生命確保了其數字精子樣本庫的大數量、高質量和持續性、多樣性。
在數據安全方面，侯葦帶領的清華大學頂尖團隊引入了國安級別的數據安全保護系統和運營規範管理，嚴格按照《國家健康醫療大數據標準、安全和服務管理辦法（試行）》要求收集、脫敏、存儲、結構化、提取使用和定期監察，形成日常維護管理的常態機制。專業的數據安全意識和運營措施得到了各合作機構的高度認可，為持續的科研合作、成果應用提供了堅實的技術保障。
截至2020年9月，樸華數字精子樣本庫已累計存儲超過300萬例適用於人工智慧深度學習的高質量精子樣本，並已累計開發包括精子形態學、DNA完整性、核成熟度、白細胞等多項指標的人工智慧分析軟體及配套染色試劑、自動化設備。
聚焦男性生殖健康，樸華全產品線精準填補空白市場
「新冠疫情讓整個世界、全社會都開始關注生物醫學領域的發展。在男性生殖醫學領域，我們對精子DNA、精子細胞、精漿生化、精子運動、精卵結合和著床發育等方面的基礎研究還需要繼續深入，各項生物檢測指標與遺傳疾病、臨床診斷之間的關聯關係也還有太多未解之謎，每一項新的發現和新的技術都可能帶來突破性的診斷、幹預和預防措施。」劉暢在談到所從事的專業領域話題時顯得興致盎然，也正是這一份專注和熱情驅動著樸華生命不斷深入男性生殖細分領域。「團隊偏居一隅，沉下心來打磨產品，訓練算法。目前已有近10年的基礎科研和工程技術能力沉澱，從今年開始迎來產品密集上市的階段。」
在一系列與人工智慧軟體相配合的自動化設備中，除精子質量分析儀以外，最受行業關注的產品是樸華生命最新上市的全自動精子染色儀。這款產品一次性可最多處理96例樣本，全自動可編程，預置了精子DNA完整性、核成熟度、形態等檢測項目預處理程序，後期可通過軟體更新擴展新的項目，染色全過程無需任何人工幹預，將有效改善醫療機構檢查規範性問題並大幅降低了操作門檻。如此高通量且專項用於男性生殖檢測的全自動染色儀器，在國內尚屬首創，填補市場空白的同時也將極大加速男性生殖檢測項目在各級醫療機構的推廣普及。
針對人工輔助生殖環節中的痛點，樸華生命自主研發了適用於行體外輔助生殖技術中所需的精子篩選微流控晶片及配套使用的精子培養液，在國內也尚無同類產品上市。在臨床輔助生殖過程中，需要將精子從精液中分離出來，最終製備出含高比例的形態學正常的活動精子且沒有碎片、其他細胞及死精子的精子懸液。
根據WHO發布的《人類精液檢查與處理實驗室手冊》第5版推薦通過簡單洗滌法、非連續密度梯度法和直接上遊法三種方法進行操作，前兩種方法存在適用範圍有限和對精子有一定程度損傷風險的問題。
樸華生命提供的產品方案為精子細胞提供了近生理狀態且相對封閉的微環境，並參考精子受精過程中在女性生殖器內U型遊動路徑設計其流體方向，利用微流控晶片技術截留死亡或功能異常的精子，用直接上遊法優選出DNA完整、形態正常且成熟的精子。實現了在確保精子活力且不損壞精子的前提下，開展活性精子的分選和製備，進而輔助完成體外受精。
該產品推出後得到了各大輔助生殖中心和中國大熊貓繁育研究基地等人類和動物生殖相關機構的密切關注，目前正聯合多家權威機構開展動物實驗驗證、人類臨床試驗驗證及III類醫療器械註冊認證。
在改善醫療機構院內的患者體驗和針對院外居家場景長期隨訪、檢測、遠程問診方面，樸華生命也提供了相關產品和解決方案，包括集成在醫患兩端APP上的「診前隱私調查問卷」、已申請專利的男性專用一次性取精杯、可用於居家隨訪或不孕篩查的可攜式精液檢測智能設備、集成在患者端APP上的患教科普、報告解讀和心理諮詢等。打造了目前行業內首個覆蓋院內外居家多場景（即「預防、檢測、診斷、治療、隨訪」全流程各環節），擁有醫療設備、生物試劑、AI軟體、雲平臺、居家智能設備、醫患APP的整體解決方案提供商。
此外，目前公司在研的仿生類器官、精卵結合3D超高速成像和多項螢光檢測指標等均屬於世界範圍內的男性生殖醫學領域前沿科創項目。
尾聲
與行業內大量的傳統醫療設備製造商、學院派科創機構、傳統醫療服務機構相比，樸華生命似乎彰顯出了更鮮活的生命力。團隊深度介入一個足夠細分的市場領域，從用戶需求出發去俯瞰行業級短板，通過引入並深度融合人工智慧、生物醫學、臨床醫學、網際網路等硬核科技技術來解決細分領域的各環節痛點，練就一套組合拳並打造可持續的商業模式，既有護城河又有持續盈利點，對於傳統企業和人工智慧等新技術企業均有啟發參考意義。
據悉，樸華生命團隊現有數名國家和省市級專家、高層次人才計劃特聘專家，銷售渠道已覆蓋全國22個省市。目前已獲得上千萬A輪融資。