在人工智能(AI)快速发展的现代社会,AI与辅助生殖技术的结合正在深刻改变生殖医学领域,从优化胚胎筛选到个性化治疗方案的制定,AI通过数据驱动的方法提升了成功率、效率和安全性。
AI在辅助生殖中的核心应用
1. 胚胎评估与筛选:结合胚胎时差培养系统(Time-lapse),AI算法分析胚胎分裂速度、细胞对称性、碎片分布等动态参数,预测染色体正常性和着床潜力,准确率可观;AI可辅助解读胚胎植入前非整倍体筛查结果,通过分析胚胎细胞分裂模式与基因异常的关联,减少人工判读误差。
2. 个性化治疗方案设计:利用患者年龄、AMH水平、窦卵泡数等数据,AI模型预测卵巢对促排卵药物的反应,优化药物剂量,降低卵巢过度刺激综合征风险,指导个体化用药。AI也可通过分析子宫内膜厚度、血流信号及激素水平,结合胚胎发育阶段,推荐最佳移植窗口期。
3. 精子与卵子质量评估:AI系统通过显微镜图像自动识别精子运动轨迹、头部畸形率,筛选高质量精子用于卵胞浆内单精子注射)。AI分析卵母细胞周围的颗粒细胞形态及胞质特征,预测卵子成熟度,辅助确定取卵时机。
还有AI驱动的机械臂可完成胚胎活检、冷冻解冻等精细操作,减少人为误差(如胚胎损伤)。例如,英国剑桥大学开发的“胚胎机器人”已实现无人化胚胎培养与筛选。不过现阶段多数AI工具尚未通过大规模随机对照试验,其临床价值需进一步验证,对于胚胎实验室来说需要结合胚胎影像、代谢组学(如培养基代谢物分析)与表观遗传数据,构建更全面的胚胎评估体系。
目前胚胎实验室应用最广泛的是time-lapse系统,该系统可以毫无压力观察胚胎卵裂全过程。Time-lapse,即延时摄影或缩时摄影就是把影像快速播放的技巧,简单来说胚胎时差培养time-lapse系统是把延时摄影和胚胎形态学观察、动态发展结合起来的一项技术。目前世界范围为内有多种胚胎时差time-lapse体系,有些仅有摄影功能,有些带有分析功能。本中心目前拥有市面上最先进的胚胎时差培养“Time-lapse”系统,该系统同时拥有培养、摄影、记录和分析多项功能,媲美先进的AI系统帮助筛选胚胎,这也像是为胚胎宝宝开了一场 “从受精到囊胚形成”的全天候直播秀。
如何在非侵入性、非耗时性前提下评估胚胎质量,准确判断胚胎的发育潜能,选择优质胚胎进行移植,就显得极为重要。目前大多数生殖中心采用在受精后第1、3、5天观察受精、第三天胚胎质量或是囊胚质量判断胚胎发育情况,但是单靠单一时间点的胚胎质量判断一整个发育过程会过于片面。除了观察到静态的胚胎形态,利用胚胎时差培养time-lapse系统观察记录胚胎发育全过程,记录胚胎分裂速度(如首次分裂至囊胚的时间)、关键发育的时间点等胚胎发育指标,利用机器学习模型,预测胚胎发育潜能,辅助选择最优移植胚胎。
胚胎时差培养“Time-lapse”系统的优势
除了可以观察到传统培养箱观察不到的胚胎动力学现象,比如分裂模式,卵裂均一行,多核现象,发育速度等等,还可以真正让胚胎宝宝们在无打扰的VIP单间内享受整个体外培养过程,所有的一切都通过摄影记录下来,不担心会错过任何细节。再借助强大的人工智能技术,根据胚胎发育时间轴上的相关信息,能够自动化处理胚胎发育过程中庞大的图像及数据信息,帮助我们筛选出最具发育潜能的胚胎。还有最重要的优势之一就是通过多年使用的统计数据来看,“全时差培养箱实验室”胚胎养囊成功率较传统培养箱大有提高,这对于患者朋友们来说可供移植的囊胚数量就增加了。