【新突破】AI系統篩選優質胚胎準確率達90% 大大提高試管嬰兒成功率

2020-11-23 騰訊網

本文為轉化醫學網原創，轉載請註明出處

作者：Yun

導言：隨著試管嬰兒技術的逐漸成熟，越來越多人開始尋求這種方式幫助自己孕育寶寶。然而，由於傳統的胚胎篩查方式一直是採用染色體檢查法，然後通過胚胎學家主觀地選擇最優質胚胎，所以試管嬰兒的成功率有限（僅在30%-40%）。但是，現在強大的人工智慧將有望改變這一狀況！

人工智慧可以通過一系列人眼難以觀測的圖像特徵，挑選出最健康的胚胎植入子宮，將大大提高試管嬰兒（IVF）成功率，幫助媽媽們順利孕育自己的寶寶。最近有項研究就開發出了這樣的人工智慧系統，挑選優質胚胎準確率竟高達90%！

這項新的研究由布列根和婦女醫院（由彼得·本特·布列根醫院、羅伯特·布雷克·布列根醫院 和波士頓婦女醫院於1980年合併而成）和麻薩諸塞州總醫院的研究人員進行，並於 9 月15日發表在《eLife》上，題為「Performance of a deep learning based neural network in the selection of human blastocysts for implantation」。

圖 文章發表 來源：《eLife》

以前，選擇優質胚胎是一個主觀的過程，即使是經驗豐富的胚胎學家，對於優質胚胎的選擇方法所達成的共識都很少。所以業界都希望有一種客觀的方法，可以用統一標準的方式去選擇優質胚胎，以提高IVF的成功率。

布萊根婦女醫院和麻薩諸塞州總醫院的研究人員正在開發一種人工智慧系統，旨在通過幫助胚胎學家客觀地選擇優質胚胎來提高IVF成功率。該團隊使用數千個胚胎圖像實例和深度學習法，開發了一種人工智慧系統（AI），該系統能夠比美國五個不同生育中心的15名經驗豐富的胚胎學家更好地區分和識別最優質胚胎， 並將研究結果發表在《eLife》上。

該研究團隊選用了授精113小時後的胚胎，並捕獲了胚胎形成圖像，測試了AI系統（人工智慧系統）的選取優質胚胎準確率。結果發現：在742份胚胎中，AI系統選擇優質胚胎準確率高達90％。研究人員又進一步評估了AI系統判斷優質胚胎正常染色體數量的能力，並與訓練有素的胚胎學家進行了比較。結果出人意料：該系統的準確度約為75％，而胚胎學家的平均準確度確只有67％。

那AI系統是怎樣做到比專業人士還高的準確率的呢？

據悉，科學家通過讓AI系統「瀏覽」大量圖片，來「訓練」其辨識發育良好的胚胎。正所謂熟能生巧，經過一段時間的訓練，AI系統表現得就像一個「優等生」，能夠辨別並量化24種人眼無法辨別的胚胎圖片特徵，包括大小、圖片紋理以及生物特徵，細胞性質和數量等。

不僅如此，AI系統除了在衡量標準上更加一致、可靠外，它最大的特點是還可以不斷地學習。研究人員一旦得到一個胚胎最終發育為健康嬰兒的數據，就把它傳入電腦，這樣AI系統不斷地完善、進步。

AI系統的「深度學習法」，是模仿大腦的神經網絡來建模的，後者以越來越複雜的層次分析信息。訓練數據的多少對於算法的成功至關重要，更多的數據可以帶來更好的結果。

隨著研究人員向計算機不斷提供新的信息（無論是健康胚胎的特徵還是包含肺癌腫瘤的細胞的特徵），AI系統的識別能力會隨著提高。

當前，胚胎學家可用的工具有限且昂貴，並且大多數胚胎學家必須依靠他們的觀察技能和專業知識。在AI系統的幫助下，胚胎學家將能夠選擇最優質胚胎，妊娠的成功率比以前大大提高。

當然，目前該系統僅用作胚胎學家在選擇胚胎時的輔助工具，並不是直接代替專業人士的判斷，而是兩者相結合使用。

參考資料：

【1】https://medicalxpress.com/news/2020-09-artificial-intelligence-embryos-implantation.html

【2】https://elifesciences.org/articles/55301

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