葉虹教授,圍繞“AI在子宮內(nèi)膜容受性評(píng)估、個(gè)體化卵巢刺激以及胚胎冷凍保存和選擇中的應(yīng)用”等前沿?zé)狳c(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行了深入解讀。
2024年7月7-10日,第40屆歐洲人類(lèi)生殖與胚胎學(xué)學(xué)會(huì)(ESHRE)年會(huì)在荷蘭阿姆斯特丹順利召開(kāi)。作為生殖醫(yī)學(xué)領(lǐng)域規(guī)模最大、最具影響力的年度國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議之一,ESHRE 2024聚集了來(lái)自生殖醫(yī)學(xué)、胚胎學(xué)、生殖內(nèi)分泌學(xué)、遺傳學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域內(nèi)的專(zhuān)家學(xué)者,共同探討領(lǐng)域內(nèi)最新研究成果、目前的爭(zhēng)議以及未來(lái)的發(fā)展方向,備受生殖醫(yī)學(xué)領(lǐng)域?qū)<覍W(xué)者的關(guān)注。
醫(yī)說(shuō)生殖(Trends in ART)平臺(tái)作為ESHRE 2024特邀官方合作媒體,緊跟會(huì)議熱點(diǎn),并在阿姆斯特丹大會(huì)現(xiàn)場(chǎng)邀請(qǐng)生殖領(lǐng)域大咖,針對(duì)大會(huì)前沿?zé)狳c(diǎn)話題進(jìn)行了采訪和現(xiàn)場(chǎng)報(bào)道。本期我們邀請(qǐng)到了重慶醫(yī)科大學(xué)附屬婦女兒童醫(yī)院的葉虹教授,圍繞“AI在子宮內(nèi)膜容受性評(píng)估、個(gè)體化卵巢刺激以及胚胎冷凍保存和選擇中的應(yīng)用”等前沿?zé)狳c(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行了深入解讀。
1. 本次大會(huì)重點(diǎn)關(guān)注了人工智能(AI)在輔助生殖超聲領(lǐng)域的應(yīng)用。請(qǐng)談一談,您認(rèn)為人工智能在子宮內(nèi)膜容受性評(píng)估中的應(yīng)用前景如何?
在過(guò)去的幾年中,人工智能逐漸應(yīng)用于醫(yī)學(xué)場(chǎng)景,協(xié)助疾病診斷、治療和預(yù)測(cè)預(yù)后。在女性健康領(lǐng)域,已經(jīng)開(kāi)展女性惡性腫瘤(卵巢癌、宮頸癌)等疾病中應(yīng)用人工智能技術(shù)輔助疾病的診斷和治療。AI在輔助生殖領(lǐng)域也取得了顯著的發(fā)展,也有望迅速投入臨床應(yīng)用。
子宮內(nèi)膜容受性是子宮內(nèi)膜對(duì)胚胎接受能力的體現(xiàn),是影響妊娠的關(guān)鍵因素之一,目前臨床常用評(píng)估子宮內(nèi)膜容受性的方法有子宮內(nèi)膜活檢、激素水平測(cè)定和超聲檢查,其中子宮內(nèi)膜活檢為有創(chuàng)操作,激素水平測(cè)定作為輔助檢查手段。經(jīng)陰道超聲具有實(shí)時(shí)、無(wú)創(chuàng)、可重復(fù)性高以及患者接受度高等優(yōu)點(diǎn),已成為評(píng)估子宮內(nèi)膜容受性首選的非侵入性檢查手段。臨床超聲檢查對(duì)子宮內(nèi)膜評(píng)估的主要內(nèi)容包括:子宮內(nèi)膜厚度、回聲模式、內(nèi)膜容積、內(nèi)膜蠕動(dòng)波、內(nèi)膜彈性、內(nèi)膜及內(nèi)膜下血流灌注等。但超聲檢查易受主觀因素影響,如:手動(dòng)描繪子宮內(nèi)膜的邊界、肉眼判斷子宮內(nèi)膜分期、再現(xiàn)性差,而且低年資超聲醫(yī)生準(zhǔn)確性較低等問(wèn)題。因此,超聲評(píng)價(jià)子宮內(nèi)膜容受性的指標(biāo)和方法尚未達(dá)成共識(shí)。
此次會(huì)議上有專(zhuān)家分享了一個(gè)研究,根據(jù)超聲圖像和臨床特征建立的人工智能模型預(yù)測(cè)胚胎植入結(jié)局,改善目前僅依賴(lài)超聲檢查的預(yù)測(cè)能力。研究回顧分析了來(lái)自70個(gè)診所FET周期患者在黃體酮起始日的子宮內(nèi)膜超聲圖像79,602張(40,910例患者)?;诓煌呐咛ベ|(zhì)量構(gòu)建人工智能內(nèi)膜容受性結(jié)局預(yù)測(cè)模型,以胚胎植入(β-HCG陽(yáng)性)作為判定結(jié)局的標(biāo)準(zhǔn)。模型由基于圖像的深度學(xué)習(xí)(DL)模型和基于特征的機(jī)器學(xué)習(xí)(ML)模型組成。通過(guò)曲線下面積(AUC)、敏感性和特異性來(lái)衡量模型的性能。ML模型納入的臨床特征會(huì)進(jìn)行重要性排序,同時(shí)將內(nèi)膜容受性預(yù)測(cè)模型性能表現(xiàn)與EMT預(yù)測(cè)植入的能力進(jìn)行比較,獲得具有最佳預(yù)測(cè)性能的模型,該模型納入的臨床特征根據(jù)重要性先后排序?yàn)椋鹤訉m內(nèi)膜厚度、孕酮值、移植年齡、既往胚胎移植總數(shù)、超聲檢查日期與移植日期之間的間隔時(shí)間、卵子來(lái)源等因素。結(jié)果發(fā)現(xiàn),8.8mm為最佳閾值預(yù)測(cè)著床。但和AI模型相比,單純的EMT預(yù)測(cè)內(nèi)膜容受性的能力更低。同時(shí)該學(xué)者也提到,此結(jié)果后續(xù)需要在前瞻性和非選擇性研究及其他人群中進(jìn)行驗(yàn)證。目前AI對(duì)子宮內(nèi)膜容受性的評(píng)估仍有待進(jìn)一步的完善,或許可以通過(guò)增加其他的臨床特征來(lái)提高性能,促進(jìn)模型的發(fā)展,從而準(zhǔn)確預(yù)測(cè)活產(chǎn)的黃金標(biāo)準(zhǔn)。
AI輔助超聲成像的結(jié)合,便于臨床信息的整合,從而輸出更客觀的結(jié)果,縮短治療時(shí)間,人工智能輔助超聲是女性生殖功能評(píng)估中的一種新型跨學(xué)科整合。它將為生殖醫(yī)學(xué)領(lǐng)域帶來(lái)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和自動(dòng)化,并最終造福不孕夫婦和社會(huì)。
2. 請(qǐng)您談一下人工智能(AI)在個(gè)體化卵巢刺激中有哪些應(yīng)用?
人工智能(AI)已融入當(dāng)今社會(huì),人們渴望通過(guò)AI獲得更多便捷。在輔助生殖技術(shù)領(lǐng)域,AI已被用于預(yù)測(cè)妊娠率,活產(chǎn)率和新生兒出生體重。2020年Zohar等人研究發(fā)現(xiàn),相比傳統(tǒng)的邏輯回歸模型,基于BMI、年齡等數(shù)據(jù)的機(jī)器學(xué)習(xí)算法預(yù)測(cè)IVF成功率更可靠。同時(shí)越來(lái)越多研究證實(shí),AI在IVF全流程中均可扮演重要角色,如:全自動(dòng)追蹤監(jiān)測(cè)COS過(guò)程中卵泡大小變化、精子和胚胎選擇以及胚胎植入前非整倍體檢測(cè)(PGT-A)。
ESHRE上Saravelos教授以“促排卵方案的選擇”為例談到,相比臨床醫(yī)生在進(jìn)行決策時(shí),AI可以更理性、全方位地評(píng)估治療方案。早在2006年,F(xiàn)rancois教授使用FSH、BMI、年齡和竇卵泡數(shù)制定算法預(yù)測(cè)個(gè)體化的卵巢刺激Gn用量,即我們熟知的CONSORT研究算法模型。在此之后,越來(lái)越多的研究探索如何使用AI判斷卵巢刺激過(guò)程中扳機(jī)的時(shí)機(jī)、隨訪的時(shí)機(jī)和劑量調(diào)整的時(shí)機(jī)以及扳機(jī)后的獲卵數(shù)。
Saravelos教授以“ALIFE”軟件為例,介紹了AI模型建立的過(guò)程以及在卵巢刺激流程中的使用案例。模型建立之初,應(yīng)用SART CORS數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn),獲卵率越多,受精卵數(shù)、形成囊胚數(shù)以及累計(jì)活產(chǎn)率越高,因此確立了模型建立的目標(biāo),即盡可能多獲卵。根據(jù)此目標(biāo),研究團(tuán)隊(duì)分別對(duì)Gn啟動(dòng)劑量和扳機(jī)時(shí)間的決策建立了AI模型。在建立Gn啟動(dòng)劑量模型時(shí)發(fā)現(xiàn),卵巢對(duì)Gn的反應(yīng)性呈現(xiàn)出兩種情況,一種是卵巢反應(yīng)對(duì)Gn呈劑量依賴(lài)性,而另一種則是無(wú)論給藥劑量是多少,卵巢反應(yīng)性均沒(méi)有太大變化。這種現(xiàn)象也與我們的臨床實(shí)踐是相吻合的,因此采用AI模型預(yù)測(cè)啟動(dòng)劑量,可以在一定程度上避免對(duì)Gn反應(yīng)不敏感的人群無(wú)意義增加Gn劑量。
在卵巢刺激中,AI可以精準(zhǔn)的對(duì)于助孕女性提供個(gè)體化的促排卵方案選擇,給臨床醫(yī)生合理的建議,今后隨著科技的發(fā)展,希望AI可以幫助臨床醫(yī)生解決更多的醫(yī)學(xué)難題,而非取而代之。
3. 您對(duì)人工智能(AI)在胚胎的冷凍保存和選擇中的應(yīng)用有哪些觀點(diǎn)和看法?
大會(huì)上Monica教授提出,AI可以理解復(fù)雜的數(shù)據(jù),觀察到胚胎學(xué)家無(wú)法觀測(cè)到的細(xì)微差異,提供更客觀的胚胎評(píng)估,且在接觸學(xué)習(xí)中通過(guò)擴(kuò)大數(shù)據(jù)樣本量變得更加精準(zhǔn)可靠,同時(shí)流程的標(biāo)準(zhǔn)化和自動(dòng)化大大減少胚胎學(xué)家的工作量。
胚胎篩選是通過(guò)鑒定具有最佳健康活產(chǎn)潛力的胚胎,是能夠最大限度地提高試管嬰兒周期成功率的關(guān)鍵步驟。Monica教授介紹了目前在使用的一些胚胎篩選的AI模型,包括IVY、iDAScore、Xception、STORK、ERICA、Life Whisperer等,這類(lèi)模型均在不同方面表現(xiàn)出了優(yōu)勢(shì)。IVY模型采用了深度學(xué)習(xí)(DL)對(duì)10,638個(gè)胚胎的time-lapse影像進(jìn)行了分析學(xué)習(xí),通過(guò)time-lapse預(yù)測(cè)臨床妊娠能力的AUC 達(dá)到0.93;iDAScore是卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型(CNN),利用人工智能技術(shù)對(duì)胚胎time-lapse數(shù)據(jù)自動(dòng)分析,無(wú)需人工手動(dòng)注釋胚胎的任何參數(shù);Xception模型對(duì)胚胎圖像進(jìn)行分析學(xué)習(xí),對(duì)囊胚與非囊胚評(píng)估的準(zhǔn)確性達(dá)到90.9%,對(duì)優(yōu)質(zhì)囊胚的評(píng)定準(zhǔn)確度超過(guò)99.5%;STORK模型預(yù)測(cè)囊胚質(zhì)量的能力AUC達(dá)到0.98以上,表現(xiàn)出了良好的性能;ERICA模型可以快速進(jìn)行囊胚排序,平均4枚囊胚的排序時(shí)間低于25s。一篇納入20個(gè)研究的系統(tǒng)性評(píng)價(jià)表明,無(wú)論在胚胎評(píng)估方面還是對(duì)于妊娠率的預(yù)測(cè),AI都優(yōu)于胚胎學(xué)家。
胚胎冷凍保存也是ART的關(guān)鍵步驟,好的胚胎冷凍保存技術(shù)可以最大限度的提高妊娠率,減少卵巢過(guò)度刺激的發(fā)生,但這個(gè)過(guò)程可能會(huì)被人為因素干擾。2019年,歐洲首次報(bào)道了一例通過(guò)自動(dòng)化冷凍技術(shù)冷凍的囊胚復(fù)蘇后成功妊娠的案例。這項(xiàng)AI模型是卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型(CNN),回顧性學(xué)習(xí)了119名患者的652個(gè)time lapse胚胎視頻數(shù)據(jù),用以幫助胚胎學(xué)家評(píng)估移植前解凍囊胚存活率,解凍后2小時(shí)和3小時(shí),該模型預(yù)測(cè)性能AUC分別為0.869 和0.807 ,而胚胎學(xué)家的預(yù)測(cè)效果AUC為0.829 和0.850 (95% CI 0.773, 0.908)。未來(lái)該模型可以幫助胚胎學(xué)家確定哪些胚胎可能無(wú)法在解凍過(guò)程中存活下來(lái),避免移植不可用胚胎,從而達(dá)到增加妊娠可能性的目的。
AI技術(shù)具有標(biāo)準(zhǔn)化,較高的效率和準(zhǔn)確度,今后需要更多高質(zhì)量的隨機(jī)對(duì)照研究和前瞻性研究來(lái)判斷AI在胚胎選擇和胚胎冷凍保存中的使用價(jià)值。
葉虹 教授
重慶醫(yī)科大學(xué)附屬婦女兒童醫(yī)院
重慶醫(yī)科大學(xué)附屬婦女兒童醫(yī)院生殖醫(yī)學(xué)中心臨床醫(yī)學(xué)部主任
重慶市醫(yī)學(xué)會(huì)生殖醫(yī)學(xué)分會(huì)主任委員
重慶市婦幼衛(wèi)生學(xué)會(huì)生殖醫(yī)學(xué)專(zhuān)委會(huì)主任委員
中華生殖醫(yī)學(xué)會(huì)臨床學(xué)組成員
國(guó)家ART管理專(zhuān)家?guī)斐蓡T
中國(guó)優(yōu)生科學(xué)協(xié)會(huì)環(huán)境與社會(huì)優(yōu)生分會(huì)常委
中國(guó)婦幼保健協(xié)會(huì)ART監(jiān)測(cè)與評(píng)估專(zhuān)業(yè)委員會(huì)常委
專(zhuān)業(yè)方向:不孕不育癥的診斷與治療、女性生殖內(nèi)分泌、促排卵及控制性超排卵技術(shù)、試管嬰兒臨床技術(shù)