文/Ganes Kesari
如今,不孕不育正迅速成為一種流行?。涸?span id="30u1t3d" class="candidate-entity-word" data-gid="1378420" qid="6585693016126657796" mention-index="0">發(fā)展中國(guó)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(wàn)對(duì)夫婦患有不孕不育癥。
對(duì)于這類群體的生育問(wèn)題,體外受精(IVF)是一種解決辦法。不過(guò),雖然體外受精很有潛力,但結(jié)果是不可預(yù)測(cè)的。更糟糕的是,獲得生育護(hù)理的機(jī)會(huì)非常少。即使在美國(guó)這樣的發(fā)達(dá)市場(chǎng),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?!蓖ㄟ^(guò)人工智能提供該類服務(wù)的初創(chuàng)公司Fairtlity的CEO Eran Eshed說(shuō)?!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(gè)領(lǐng)域幾乎沒有使用數(shù)據(jù)和人工智能等技術(shù)來(lái)影響結(jié)果?!?/p>
雖然數(shù)據(jù)科學(xué)不能解決生物學(xué)問(wèn)題,但Eran Eshed認(rèn)為,人工智能將在每一個(gè)決策步驟中強(qiáng)化體外受精過(guò)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(shí)驗(yàn)室中與精子進(jìn)行受精,成功受精的卵子,即胚胎,會(huì)被植入子宮進(jìn)行生長(zhǎng)。
在這個(gè)過(guò)程中,臨床醫(yī)生和胚胎學(xué)家會(huì)在幾個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)做出許多決定?!斑@些決定是基于經(jīng)驗(yàn)、直覺和一套非常、非常基本的規(guī)則做出來(lái)的?!盓ran Eshed表示。
現(xiàn)在,體外受精面臨著兩個(gè)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(shí),很明顯,獲取護(hù)理服務(wù)是一個(gè)很大的問(wèn)題。”西雅圖生殖健康機(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(wú)法通過(guò)定時(shí)性交或口服藥物等簡(jiǎn)單治療手段來(lái)懷孕的人,而這是人口中相對(duì)有限的一部分?!?/p>
后者預(yù)計(jì),未來(lái)的患者將包括那些對(duì)通過(guò)冷凍卵子或創(chuàng)造胚胎來(lái)保存生育力感興趣的人。他預(yù)測(cè):“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(gè)周期才能獲得成功的活產(chǎn)。
雖然體外受精的成功與否會(huì)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(huì)失敗,而其結(jié)果在很大程度上取決于臨床過(guò)程中做出的決定和胚胎學(xué)家的專業(yè)知識(shí)。
人工智能可能會(huì)重塑生育治療
體外受精過(guò)程始于臨床醫(yī)生對(duì)不孕原因的評(píng)估?!叭缓缶瓦M(jìn)入刺激階段,即醫(yī)生會(huì)決定最佳的卵巢刺激方案?!盓ran Eshed表示。
接下來(lái)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(gè)月后生產(chǎn)。
“當(dāng)人們經(jīng)歷這個(gè)過(guò)程時(shí),每個(gè)階段的成功率都會(huì)顯著下降?!盓ran Eshed說(shuō)。通常情況下,會(huì)有6到7個(gè)戰(zhàn)略決策點(diǎn)來(lái)決定每個(gè)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)。”
這些要點(diǎn)包括臨床醫(yī)生對(duì)刺激藥物方案或取卵時(shí)機(jī)的確定,而在實(shí)驗(yàn)室里,胚胎學(xué)家會(huì)通過(guò)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(lái)做出數(shù)個(gè)判斷。
Gerard Letterie博士相信,“人工智能可以讓決策流程更加精簡(jiǎn)高效?!崩纾瑥?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(bào)告顯示,到2026年,全球體外受精市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到360億美元左右,而Gerard Letterie博士則預(yù)計(jì),“根本不會(huì)有足夠多熟練的胚胎學(xué)家來(lái)滿足日益增長(zhǎng)的需求。”最近,生育領(lǐng)域出現(xiàn)了多項(xiàng)技術(shù)投資,被投對(duì)象包括數(shù)家由人工智能驅(qū)動(dòng)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(wàn)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(píng)估精子質(zhì)量,并制定個(gè)性化的體外受精治療計(jì)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(lái)完成的。他們會(huì)手工檢查圖片,尋找一組視覺上可檢測(cè)到的特征。相比之下,F(xiàn)airtility利用計(jì)算機(jī)視覺算法來(lái)強(qiáng)化這個(gè)過(guò)程,并預(yù)測(cè)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(wàn)段胚胎視頻和500多萬(wàn)個(gè)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(lái)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(yàn)的胚胎學(xué)家也常常無(wú)法察覺的細(xì)微特征進(jìn)行分析。
Fairtility的解決方案,CHLOE,是一個(gè)基于云的系統(tǒng),能對(duì)人工智能的胚胎選擇決策提供支持。該工具集成了延時(shí)成像(TLI)系統(tǒng),可提供從受精到囊胚期的連續(xù)預(yù)測(cè)。當(dāng)TLI捕獲不同發(fā)育階段的胚胎圖像時(shí),它們會(huì)被自動(dòng)識(shí)別、分割和分析。
除了實(shí)現(xiàn)這一過(guò)程的自動(dòng)化,人工智能模型還有助于對(duì)胚胎的大小、面積、形狀、比例和對(duì)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(gè)過(guò)程帶來(lái)了更多的智能。”Eran 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(gè)胚胎做出由數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的決定。
根據(jù)提交給歐洲人類生殖與胚胎學(xué)會(huì)(ESHRE)會(huì)議的一篇論文,CHLOE算法預(yù)測(cè)囊胚化的準(zhǔn)確率為96%,預(yù)測(cè)植入的準(zhǔn)確率為71%,預(yù)測(cè)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(duì)胚胎存活率的預(yù)測(cè),而目前的預(yù)測(cè)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(shí)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(huì)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(duì)此,Eran Eshed澄清說(shuō):“人工智能無(wú)法,也不應(yīng)該取代胚胎學(xué)家和臨床醫(yī)生。重要的是,無(wú)論醫(yī)生的經(jīng)驗(yàn)或工作量如何,每個(gè)病人都應(yīng)該得到相同和最高標(biāo)準(zhǔn)的護(hù)理。”而CHLOE則可以提供公平的機(jī)會(huì)。
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(guò)25個(gè)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(bào)道,該產(chǎn)品正處于FDA的批準(zhǔn)階段。
通過(guò)人工智能來(lái)產(chǎn)生影響的三個(gè)先決條件
想要實(shí)現(xiàn)人工智能的全部潛力,必須克服幾個(gè)關(guān)鍵挑戰(zhàn):
1. 解決數(shù)據(jù)可用性問(wèn)題
“數(shù)據(jù)在這個(gè)領(lǐng)域是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。”數(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(shuō),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(lái)。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(gè)過(guò)程必須數(shù)字化,以獲得一個(gè)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(shí)踐在工作流程和過(guò)程開發(fā)方面還不成熟。”Gerard 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(shí)驗(yàn)室的工作流程中,才能幫助推動(dòng)產(chǎn)生更好的結(jié)果,而且“這還需要對(duì)所有利益相關(guān)者進(jìn)行教育?!崩纾珿erard Letterie博士計(jì)劃以即將召開的ESHRE會(huì)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(shí)現(xiàn)臨床和常規(guī)的使用也需要時(shí)間。Eran Eshed警告稱:“永遠(yuǎn)不要低估變革的阻力。一個(gè)花哨的人工智能解決方案不一定能打動(dòng)任何人?!?/p>
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(shí)間。
“同樣的,我們也要說(shuō)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(chǎng)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(shí)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(shí)所產(chǎn)生的時(shí)間延遲。
生育護(hù)理未來(lái)將成為家常便飯
Gerard Letterie博士預(yù)計(jì),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(huì)增加。隨著對(duì)其生育能力的進(jìn)一步了解,患者將能夠通過(guò)冷凍精子、卵母細(xì)胞或胚胎來(lái)采取早期行動(dòng)。
他還說(shuō),智能手機(jī)將是推動(dòng)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(gè)人。
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