文/Ganes Kesari
如今，不孕不育正迅速成為一種流行?。涸?span id="ae8gcym" class="candidate-entity-word" data-gid="1378420" qid="6585693016126657796" mention-index="0">發(fā)展中國家，有四分之一的夫婦受到不孕不育的影響，而全世界約有4,850萬對夫婦患有不孕不育癥。
對于這類群體的生育問題，體外受精（IVF）是一種解決辦法。不過，雖然體外受精很有潛力，但結(jié)果是不可預(yù)測的。更糟糕的是，獲得生育護(hù)理的機(jī)會非常少。即使在美國這樣的發(fā)達(dá)市場，也只有2%的不孕不育人士使用了體外受精。
“體外受精已經(jīng)有40多年的歷史了。”通過人工智能提供該類服務(wù)的初創(chuàng)公司Fairtlity的CEO Eran Eshed說?！氨M管在生物科技方面有很多創(chuàng)新，但令人驚訝的是，這個領(lǐng)域幾乎沒有使用數(shù)據(jù)和人工智能等技術(shù)來影響結(jié)果?！?/p>
雖然數(shù)據(jù)科學(xué)不能解決生物學(xué)問題，但Eran Eshed認(rèn)為，人工智能將在每一個決策步驟中強(qiáng)化體外受精過程。
現(xiàn)在，數(shù)據(jù)科學(xué)在生育方面正出現(xiàn)令人興奮的應(yīng)用效果，它可以將胚胎學(xué)家的能力周期提高50%，并將活產(chǎn)率提高4%。
體外受精的不足之處
體外受精是一種生育技術(shù)，先從人的卵巢中取出卵子，然后在實驗室中與精子進(jìn)行受精，成功受精的卵子，即胚胎，會被植入子宮進(jìn)行生長。
在這個過程中，臨床醫(yī)生和胚胎學(xué)家會在幾個關(guān)鍵環(huán)節(jié)做出許多決定?！斑@些決定是基于經(jīng)驗、直覺和一套非常、非常基本的規(guī)則做出來的?！盓ran Eshed表示。
現(xiàn)在，體外受精面臨著兩個關(guān)鍵挑戰(zhàn)：
1. 難以獲得護(hù)理
Eran Eshed指出：“當(dāng)只有2%的受影響人群可以利用體外受精時，很明顯，獲取護(hù)理服務(wù)是一個很大的問題?！蔽餮艌D生殖健康機(jī)構(gòu)Seattle Reproductive Medicine的合伙人、生殖內(nèi)分泌學(xué)家Gerard Letterie博士則稱：“體外受精目前主要用于不孕不育患者——那些無法通過定時性交或口服藥物等簡單治療手段來懷孕的人，而這是人口中相對有限的一部分。”
后者預(yù)計，未來的患者將包括那些對通過冷凍卵子或創(chuàng)造胚胎來保存生育力感興趣的人。他預(yù)測：“這將顯著增加尋求輔助生殖技術(shù)治療服務(wù)的患者數(shù)量?！?/p>
2. 結(jié)果不確定
體外受精有多大的成功率？像單次體外受精受孕的幾率約為30%。因此，大多數(shù)患者需要經(jīng)歷多個周期才能獲得成功的活產(chǎn)。
雖然體外受精的成功與否會受到年齡影響，但數(shù)據(jù)顯示，即使是最年輕和最健康的女性，大多數(shù)體外受精周期也會失敗，而其結(jié)果在很大程度上取決于臨床過程中做出的決定和胚胎學(xué)家的專業(yè)知識。
人工智能可能會重塑生育治療
體外受精過程始于臨床醫(yī)生對不孕原因的評估?！叭缓缶瓦M(jìn)入刺激階段，即醫(yī)生會決定最佳的卵巢刺激方案。”Eran Eshed表示。
接下來的通常步驟便是收集卵子和精子，用精子使卵子受精而產(chǎn)生胚胎，之后在診所進(jìn)行胚胎培養(yǎng)，并將胚胎移植給母親，最終在幾個月后生產(chǎn)。
“當(dāng)人們經(jīng)歷這個過程時，每個階段的成功率都會顯著下降。”Eran Eshed說。通常情況下，會有6到7個戰(zhàn)略決策點(diǎn)來決定每個步驟的有效性?！霸谏探纾覀儼阉鼈兎Q為可以發(fā)揮作用的杠桿點(diǎn)?！?/p>
這些要點(diǎn)包括臨床醫(yī)生對刺激藥物方案或取卵時機(jī)的確定，而在實驗室里，胚胎學(xué)家會通過解讀卵母細(xì)胞（發(fā)育中的卵子）、精子，以及胚細(xì)胞（受精卵）的圖像來做出數(shù)個判斷。
Gerard Letterie博士相信，“人工智能可以讓決策流程更加精簡高效?！崩?，復(fù)雜的、基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的圖像分析可以幫助胚胎學(xué)家解釋圖像內(nèi)容，并改善結(jié)果。
有行業(yè)報告顯示，到2026年，全球體外受精市場規(guī)模將達(dá)到360億美元左右，而Gerard Letterie博士則預(yù)計，“根本不會有足夠多熟練的胚胎學(xué)家來滿足日益增長的需求?！弊罱?，生育領(lǐng)域出現(xiàn)了多項技術(shù)投資，被投對象包括數(shù)家由人工智能驅(qū)動的初創(chuàng)公司。
Eran Eshed在以色列創(chuàng)立了Fairtility，以解決人工智能胚胎分析所面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，該公司在近期的A輪融資中籌集了1,500萬美元。其他初創(chuàng)公司如EMRbyonics、Mojo和ALife也提出了基于人工智能的生育解決方案，用于分析胚胎和評估精子質(zhì)量，并制定個性化的體外受精治療計劃。
人工智能如何徹底改變胚胎分析
胚胎分類工作是由胚胎學(xué)家來完成的。他們會手工檢查圖片，尋找一組視覺上可檢測到的特征。相比之下，F(xiàn)airtility利用計算機(jī)視覺算法來強(qiáng)化這個過程，并預(yù)測胚胎植入后的可能效果。
其采用的人工智能算法是根據(jù)20多萬段胚胎視頻和500多萬個臨床數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行訓(xùn)練后得出的。這些數(shù)據(jù)點(diǎn)來自不同的患者群體，使得人工智能模型能夠?qū)词故亲钣薪?jīng)驗的胚胎學(xué)家也常常無法察覺的細(xì)微特征進(jìn)行分析。
Fairtility的解決方案，CHLOE，是一個基于云的系統(tǒng)，能對人工智能的胚胎選擇決策提供支持。該工具集成了延時成像（TLI）系統(tǒng)，可提供從受精到囊胚期的連續(xù)預(yù)測。當(dāng)TLI捕獲不同發(fā)育階段的胚胎圖像時，它們會被自動識別、分割和分析。
除了實現(xiàn)這一過程的自動化，人工智能模型還有助于對胚胎的大小、面積、形狀、比例和對稱性等屬性進(jìn)行精確量化?！斑@不是人類能做到的，所以在某種意義上，我們?yōu)檫@個過程帶來了更多的智能?！盓ran Eshed表示。這種精確的信息，再加上植入概率，使得胚胎學(xué)家能夠?qū)υ赥LI設(shè)備中培養(yǎng)的每個胚胎做出由數(shù)據(jù)驅(qū)動的決定。
根據(jù)提交給歐洲人類生殖與胚胎學(xué)會（ESHRE）會議的一篇論文，CHLOE算法預(yù)測囊胚化的準(zhǔn)確率為96%，預(yù)測植入的準(zhǔn)確率為71%，預(yù)測胚胎在基因上是否健康的準(zhǔn)確率為69%。這樣的結(jié)果改善了胚胎學(xué)家對胚胎存活率的預(yù)測，而目前的預(yù)測數(shù)據(jù)約為65%。
此外，人工智能解決方案可以幫助胚胎學(xué)家識別異常狀況，如不尋常的卵裂模式，或嚴(yán)重碎片化，或可能會被忽視的原核異常。因此，CHLOE提高了選擇健康胚胎的可能性。
盡管胚胎選擇和加工效率方面的結(jié)果有所改善，但研究還沒有證明活產(chǎn)率的具體改善情況，而該指標(biāo)被認(rèn)為是生育質(zhì)量的黃金標(biāo)準(zhǔn)。
對此，Eran Eshed澄清說：“人工智能無法，也不應(yīng)該取代胚胎學(xué)家和臨床醫(yī)生。重要的是，無論醫(yī)生的經(jīng)驗或工作量如何，每個病人都應(yīng)該得到相同和最高標(biāo)準(zhǔn)的護(hù)理?！倍鳦HLOE則可以提供公平的機(jī)會。
Fairtility以SaaS模式向世界各地的診所和生育中心提供解決方案。其在全球有超過25個活躍安裝，而且已經(jīng)獲得了CE認(rèn)證（歐洲的安全，健康和環(huán)境認(rèn)證）。據(jù)報道，該產(chǎn)品正處于FDA的批準(zhǔn)階段。
通過人工智能來產(chǎn)生影響的三個先決條件
想要實現(xiàn)人工智能的全部潛力，必須克服幾個關(guān)鍵挑戰(zhàn)：
1. 解決數(shù)據(jù)可用性問題
“數(shù)據(jù)在這個領(lǐng)域是一個巨大的挑戰(zhàn)?！睌?shù)據(jù)的范圍包括了治療歷史記錄、電子醫(yī)療記錄（EMR）、超聲圖像，以及視頻。Eran Eshed說，雖然數(shù)據(jù)存在，但它是高度分散的，沒有被很好地策劃和組織起來。即使在今天，一些診所仍然在物理檔案中存檔記錄。所以，整個過程必須數(shù)字化，以獲得一個端到端的視角，并讓人工智能模型可以從中學(xué)習(xí)。
2. 集成到工作流程中
“目前的實踐在工作流程和過程開發(fā)方面還不成熟?！盙erard Letterie博士表示。只有將此類人工智能解決方案整合到臨床和實驗室的工作流程中，才能幫助推動產(chǎn)生更好的結(jié)果，而且“這還需要對所有利益相關(guān)者進(jìn)行教育。”例如，Gerard Letterie博士計劃以即將召開的ESHRE會議上的演講內(nèi)容為基礎(chǔ)，推出一套關(guān)于人工智能在生育中應(yīng)用的課程。
3. 促進(jìn)信任和采用
即使在證明其有效性后，實現(xiàn)臨床和常規(guī)的使用也需要時間。Eran Eshed警告稱：“永遠(yuǎn)不要低估變革的阻力。一個花哨的人工智能解決方案不一定能打動任何人。”
Gerard Letterie博士則分享了預(yù)防心血管疾病的藥物——β受體阻滯劑的例子。這些藥物最初用于從心肌梗死（MI）中恢復(fù)的患者，以防止心臟病復(fù)發(fā)。盡管研究表明其發(fā)病率和死亡率明顯降低，但將β受體阻滯劑納入常規(guī)臨床護(hù)理仍花費(fèi)了7年多的時間。
“同樣的，我們也要說服臨床醫(yī)生和胚胎學(xué)家，讓他們認(rèn)為使用人工智能工具將改善結(jié)果，但這是一場艱苦的戰(zhàn)斗。大多數(shù)從業(yè)者并不熟悉人工智能及其在臨床環(huán)境中的應(yīng)用，因此他們非常不愿意改變實踐模式?！盙erard Letterie博士覺得，在期望其獲得重大采納之前，需要在結(jié)果上有清晰的提升。另外，人們還必須接受在建立信任時所產(chǎn)生的時間延遲。
生育護(hù)理未來將成為家常便飯
Gerard Letterie博士預(yù)計，隨著體外受精成功率的提高和護(hù)理成本的降低，體外受精的普及程度將會增加。隨著對其生育能力的進(jìn)一步了解，患者將能夠通過冷凍精子、卵母細(xì)胞或胚胎來采取早期行動。
他還說，智能手機(jī)將是推動生育保健領(lǐng)域發(fā)展的最大、最重要的因素之一。
本文作者是福布斯撰稿人，文章觀點(diǎn)僅代表個人。
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