人工智能可以通過一系列人眼難以觀測的圖像特征，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(fā)出了這樣的人工智能系統(tǒng)，挑選優(yōu)質(zhì)胚胎準確率竟高達90%！

這項新的研究由布列根和婦女醫(yī)院（由彼得·本特·布列根醫(yī)院、羅伯特·布雷克·布列根醫(yī)院 和波士頓婦女醫(yī)院于1980年合并而成）和馬薩諸塞州總醫(yī)院的研究人員進行，并于 9 月15日發(fā)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(fā)表   來源：《eLife》

以前，選擇優(yōu)質(zhì)胚胎是一個主觀的過程，即使是經(jīng)驗豐富的胚胎學家，對于優(yōu)質(zhì)胚胎的選擇方法所達成的共識都很少。所以業(yè)界都希望有一種客觀的方法，可以用統(tǒng)一標準的方式去選擇優(yōu)質(zhì)胚胎，以提高IVF的成功率。

布萊根婦女醫(yī)院和馬薩諸塞州總醫(yī)院的研究人員正在開發(fā)一種人工智能系統(tǒng)，旨在通過幫助胚胎學家客觀地選擇優(yōu)質(zhì)胚胎來提高IVF成功率。該團隊使用數(shù)千個胚胎圖像實例和深度學習法，開發(fā)了一種人工智能系統(tǒng)（AI），該系統(tǒng)能夠比美國五個不同生育中心的15名經(jīng)驗豐富的胚胎學家更好地區(qū)分和識別最優(yōu)質(zhì)胚胎， 并將研究結(jié)果發(fā)表在《eLife》上。

該研究團隊選用了授精113小時后的胚胎，并捕獲了胚胎形成圖像，測試了AI系統(tǒng)（人工智能系統(tǒng)）的選取優(yōu)質(zhì)胚胎準確率。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在742份胚胎中，AI系統(tǒng)選擇優(yōu)質(zhì)胚胎準確率高達90％。研究人員又進一步評估了AI系統(tǒng)判斷優(yōu)質(zhì)胚胎正常染色體數(shù)量的能力，并與訓練有素的胚胎學家進行了比較。結(jié)果出人意料：該系統(tǒng)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(tǒng)是怎樣做到比專業(yè)人士還高的準確率的呢？

據(jù)悉，科學家通過讓AI系統(tǒng)“瀏覽”大量圖片，來“訓練”其辨識發(fā)育良好的胚胎。正所謂熟能生巧，經(jīng)過一段時間的訓練，AI系統(tǒng)表現(xiàn)得就像一個“優(yōu)等生”，能夠辨別并量化24種人眼無法辨別的胚胎圖片特征，包括大小、圖片紋理以及生物特征，細胞性質(zhì)和數(shù)量等。

不僅如此，AI系統(tǒng)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(fā)育為健康嬰兒的數(shù)據(jù)，就把它傳入電腦，這樣AI系統(tǒng)不斷地完善、進步。

AI系統(tǒng)的“深度學習法”，是模仿大腦的神經(jīng)網(wǎng)絡來建模的，后者以越來越復雜的層次分析信息。訓練數(shù)據(jù)的多少對于算法的成功至關(guān)重要，更多的數(shù)據(jù)可以帶來更好的結(jié)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征還是包含肺癌腫瘤的細胞的特征），AI系統(tǒng)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，并且大多數(shù)胚胎學家必須依靠他們的觀察技能和專業(yè)知識。在AI系統(tǒng)的幫助下，胚胎學家將能夠選擇最優(yōu)質(zhì)胚胎，妊娠的成功率比以前大大提高。

當然，目前該系統(tǒng)僅用作胚胎學家在選擇胚胎時的輔助工具，并不是直接代替專業(yè)人士的判斷，而是兩者相結(jié)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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