《自然通讯》：人工智能可以提高体外受精治疗的成功率

人工智能（AI）可以帮助医生在试管婴儿治疗期间更精确地识别最有可能导致婴儿出生的卵泡。

　　

在试管婴儿治疗过程中，医生使用超声波扫描来监测卵泡（卵巢中含有卵子的小囊）的大小，以决定何时注射激素，即“触发”，为收集卵子做准备，并确保它们准备好与精子受精，形成胚胎。触发的时间是一个关键的决定，因为如果在给药时卵泡太小或太大，它的效果就会降低。在收集卵子并与精子受精后，选择一个胚胎植入子宫，希望能怀孕。

研究人员使用“可解释的人工智能”技术——一种允许人类理解其工作原理的人工智能——分析了19000多名完成体外受精治疗的患者的回顾性数据。他们探索了哪些卵泡大小与获得成熟卵子的提高率有关，从而导致婴儿出生。

他们发现，当卵泡大小在13-18毫米之间的比例较大时，注射激素可以提高成熟卵子的回收率，并提高婴儿的出生率。

目前，临床医生使用超声扫描来测量铅滤泡（最大）的大小，通常在达到两个或三个铅滤泡大于17或18mm的阈值时进行触发注射。

他们的研究结果表明，最大限度地提高中等大小卵泡的比例，可以优化成熟卵子的数量，提高婴儿的出生率。

研究小组认为，研究结果突出了人工智能在帮助试管婴儿治疗个性化方面的潜力，以改善患者的临床结果，并最大限度地提高他们带孩子回家的机会。该团队计划创建一种人工智能工具，利用他们的研究结果来个性化试管婴儿治疗，并支持临床医生在试管婴儿过程的每一步做出决策。他们将申请资金将该工具用于临床试验。

这项研究发表在《自然通讯》上，由伦敦帝国理工学院、格拉斯哥大学、圣安德鲁斯大学的研究人员和帝国理工学院医疗保健NHS信托基金的临床医生领导。它是由英国研究与创新和国家卫生与保健研究所（NIHR）帝国生物医学研究中心（BRC）资助的。

Ali Abbara博士是伦敦帝国理工学院的NIHR临床科学家，也是帝国理工学院医疗保健NHS信托基金的生殖内分泌学顾问，也是该研究的资深作者之一，他说：

“体外受精为许多无法怀孕的患者提供了帮助和希望，但这是一种侵入性的、昂贵的、耗时的治疗。当它失败时可能会令人心碎，所以确保这种治疗尽可能有效是很重要的。

“人工智能可以为我们提供试管婴儿治疗的新模式，并可能为患者带来更好的结果。

“试管婴儿产生了如此丰富的数据，医生在为患者做出治疗决定时充分利用这些数据可能是一项挑战。我们的研究表明，人工智能方法非常适合分析复杂的试管婴儿数据。未来，人工智能可以用来提供准确的建议，以改善决策，帮助个性化治疗，这样我们就可以给每对夫妇最好的生孩子的机会。”

Waljit Dhillo教授是伦敦帝国理工学院代谢、消化和生殖系的NIHR高级研究员，帝国理工学院医疗保健NHS信托顾问内分泌学家，也是该研究的资深作者之一，他补充说：

“我们的发现可能为一种新的方法铺平道路，以最大限度地提高体外受精治疗的成功率，从而导致更多的怀孕和分娩。”

“我们的研究首次分析了一个大型数据集，表明人工智能可以比目前的方法更精确地识别最有可能产生成熟卵子的特定卵泡大小。

“这是一个令人兴奋的进展，因为研究结果表明，我们可以利用更广泛的卵泡大小信息来决定何时给患者注射触发针，而不仅仅是目前临床实践中使用的最大卵泡的大小。”

来自伦敦帝国理工学院计算机系的资深作者托马斯·海尼斯博士补充道：

“可解释的人工智能可以成为医疗保健领域的宝贵资源。在做出最佳决策的风险如此之高的地方，这项技术可以支持医生的决策，并为患者带来更好的结果。重要的是，我们预计计算能力在不久的将来会呈指数级增长，使我们能够以以前不可能的方式使用精确的数据做出决策。”

六分之一的夫妇患有不孕症，试管婴儿已经成为帮助患者怀孕的一种有价值的干预手段。

触发注入

试管婴儿治疗的一个关键决定是何时使用“触发”激素，如人类绒毛膜促性腺激素（hCG），使卵子成熟以供收集。触发注射的时机影响成熟卵子的数量和治疗的成功。

临床医生使用超声波扫描来测量铅（最大）卵泡的大小。当达到两个或三个直径大于17或18毫米的铅卵泡的阈值时，他们通常会进行触发注射。然而，这种方法缺乏精确性，并且没有考虑到每个卵泡的大小以及每个卵泡产生成熟卵子的可能性。

卵泡大小

在这项回顾性研究中，研究小组对19082名年龄在18-49岁之间的患者的数据使用了人工智能技术，这些患者在英国11家诊所中的一家接受了治疗，其中包括帝国理工学院医疗保健NHS信托基金的试管婴儿诊所，以及2005年至2023年期间波兰的两家诊所。他们在触发给药的前一天和当天检查了单个卵泡的大小。

研究人员发现，13-18毫米的中等大小卵泡与随后取出的更成熟的卵子有关。数据表明，在触发当天，在这个范围内的卵泡数量越多，临床结果越好。

他们还发现，刺激卵巢的时间过长，以至于在触发用药当天有更多的大卵泡（超过18毫米），可能导致孕酮激素过早升高。这可能会影响子宫内膜的正常发育，从而对试管婴儿的结果产生负面影响。子宫内膜是排列在子宫上的组织，对胚胎植入导致怀孕很重要。这减少了胚胎植入和随后导致活产的机会。这些人工智能得出的见解可以帮助团队开发以数据为指导的循证试管婴儿方案，从而提高治疗效率。