【新突破】AI系统筛选优质胚胎准确率达90% 大大提高试管婴儿成功率

2020
09/17

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随着试管婴儿技术的逐渐成熟,越来越多人开始寻求这种方式帮助自己孕育宝宝。然而,由于传统的胚胎筛查方式一直是采用染色体检查法,然后通过胚胎学家主观地选择最优质胚胎,所以试管婴儿的成功率有限(仅在30%-40%)。但是,现在强大的人工智能将有望改变这一状况!

 

人工智能可以通过一系列人眼难以观测的图像特征,挑选出最健康的胚胎植入子宫,将大大提高试管婴儿(IVF)成功率,帮助妈妈们顺利孕育自己的宝宝。最近有项研究就开发出了这样的人工智能系统,挑选优质胚胎准确率竟高达90%!

这项新的研究由布列根和妇女医院(由彼得·本特·布列根医院、罗伯特·布雷克·布列根医院 和波士顿妇女医院于1980年合并而成)和马萨诸塞州总医院的研究人员进行,并于 9 月15日发表在《eLife》上,题为“Performance of a deep learning based neural network in the selection of human blastocysts for implantation”。

图  文章发表   来源:《eLife》

以前,选择优质胚胎是一个主观的过程,即使是经验丰富的胚胎学家,对于优质胚胎的选择方法所达成的共识都很少。所以业界都希望有一种客观的方法,可以用统一标准的方式去选择优质胚胎,以提高IVF的成功率。

布莱根妇女医院和马萨诸塞州总医院的研究人员正在开发一种人工智能系统旨在通过帮助胚胎学家客观地选择优质胚胎来提高IVF成功率。该团队使用数千个胚胎图像实例和深度学习法,开发了一种人工智能系统(AI),该系统能够比美国五个不同生育中心的15名经验丰富的胚胎学家更好地区分和识别最优质胚胎, 并将研究结果发表在《eLife》上。

该研究团队选用了授精113小时后的胚胎,并捕获了胚胎形成图像,测试了AI系统(人工智能系统)的选取优质胚胎准确率。结果发现:在742份胚胎中,AI系统选择优质胚胎准确率高达90%。研究人员又进一步评估了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确只有67%。

那AI系统是怎样做到比专业人士还高的准确率的呢?

据悉,科学家通过让AI系统“浏览”大量图片,来“训练”其辨识发育良好的胚胎。正所谓熟能生巧,经过一段时间的训练,AI系统表现得就像一个“优等生”,能够辨别并量化24种人眼无法辨别的胚胎图片特征,包括大小、图片纹理以及生物特征,细胞性质和数量等。

不仅如此,AI系统除了在衡量标准上更加一致、可靠外,它最大的特点是还可以不断地学习。研究人员一旦得到一个胚胎最终发育为健康婴儿的数据,就把它传入电脑,这样AI系统不断地完善、进步。

AI系统的“深度学习法”,是模仿大脑的神经网络来建模的,后者以越来越复杂的层次分析信息。训练数据的多少对于算法的成功至关重要,更多的数据可以带来更好的结果。

随着研究人员向计算机不断提供新的信息(无论是健康胚胎的特征还是包含肺癌肿瘤的细胞的特征),AI系统的识别能力会随着提高。

当前,胚胎学家可用的工具有限且昂贵,并且大多数胚胎学家必须依靠他们的观察技能和专业知识。在AI系统的帮助下,胚胎学家将能够选择最优质胚胎,妊娠的成功率比以前大大提高。

当然,目前该系统仅用作胚胎学家在选择胚胎时的辅助工具,并不是直接代替专业人士的判断,而是两者相结合使用。

参考资料:

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

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

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关键词:
AI,研究,试管婴儿,胚胎

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