來源:科研圈 

近年來,我們能在許多行業中發現人工智能的應用,但醫療生殖行業似乎被這場科技進步所遺忘。一位曾測過三次精子數量,但每次結果都不一樣的博士,發現男性生殖檢查似乎一直在被忽視,由此帶來的後果甚至會讓他們的伴侶承擔不必要的痛苦。於是,他發明了一個能夠識別精子質量,還能做人工體外受精手術的 AI 機器人。

一次誤診帶來的靈感

個體企圖改進整個產業的故事往往始於一段切身經歷,穆罕默德·塔哈(Mohamed Taha)也不例外。他至今仍記得在確診腎臟疾病的那一天(事後發現是誤診),醫生建議塔哈嘗試精子冷凍,以備後患。根據世界衛生組織(WHO)的標準,精液中正常的精子數量爲 1500 萬/毫升(m/ml)。塔哈的精子數只達到了這個標準的 15 分之一。

憂心忡忡的塔哈選擇做了複查。第二次檢查的結果達到了令人滿意的 2000 萬/毫升,然而,第三次結果又讓塔哈的心情跌入谷底——300 萬/毫升。三次檢查結果的巨大差異讓塔哈感到困惑。如果使用同樣的測量方法總能產生不同的結果,問題會不會出在測量方法上呢?

塔哈開始了對整個生殖行業的調查。他發現,這個圈子裏問題重重:大部分生殖醫院並沒有聘請專攻男性泌尿外科的醫生、對精子的檢查方式基本不符合世界衛生組織規範、一些生殖醫院仍在使用過時老舊的裝置進行人工估算……當時,塔哈在攻讀納米技術專業的博士學位。他認爲,結合人工智能與納米機器人技術或許能夠解決人類的生育問題。在 2017 年,塔哈與其他三位創始人共同創立了生殖保健公司 Mojo。“我們要通過科學技術改正行業內人爲因素帶來的過失。”

能識別精子的人工智能顯微鏡

塔哈的第一項成果誕生於 2018 年—— Mojo Assess 是一個智能顯微鏡,它能夠完全替代人力,自動對精子樣本進行掃描計數。爲了讓 Mojo Assess 做到計數精確,塔哈找來了男性專科醫生爲上百萬張精子圖片打標籤,並用這些分類圖片數據訓練出了一個專門識別精子的計算機視覺算法。這個算法不僅能計算出樣本中的精子個數,還能識別出精子的活動能力、精子形態以及一些其他特徵,比如精子 DNA 的完整性等。

塔哈在包括瑞典卡羅林斯卡學院(Karolinska Institute)英國國王生育診所(King’s Fertility)在內的世界頂尖生殖醫院中對 Mojo Assess 進行了測試。結果顯示,Mojo Assess 的準確率能夠達到 WHO 標準檢測結果的 97%。此外,Mojo 平均四分鐘內就能完成一次檢測,而一次人力檢測通常需要兩個實驗室技術員耗時 30 分鐘才能完成。

進行體外人工受精的手術機器人

發現精子數量異常時,醫生曾經安慰塔哈:“你不需要對自己精子個數的問題如此擔心,就算最差的情況發生了,我們也就是需要你提供一個精子而已。”

醫生影射的是體外受精技術(in-vitro fertilization,IVF),而塔哈對這種處理無法接受——他不想讓自己的伴侶忍受這種痛苦的經歷。進行這種療法時,醫生通常爲女性注射激素以促使其產生卵子。這種處理可能爲女性帶來從抑鬱到心臟併發症等嚴重的副作用,然而“醫生極少告知接受療法的伴侶們這些副作用。”

不僅如此,塔哈還表示,IVF 的成功率不超過 25%。而在失敗的 IVF 案例中,近半數原因都來自男方的精子問題。許多家庭經歷了無數輪 IVF 治療後才意識到問題出在精子上:在首次接受生殖治療的家庭中,近九成的男性都沒有對精子進行徹底的檢查。

爲了解決當前 IVF 療法的問題,塔哈的公司研發了能執行精子注射手術的自動機器人 Mojo Inject。這個機器人同樣應用了人工智能技術。它能從樣本中挑選出健康的精子,通過精確的微米級自動針頭以及微流控*(microfluidics)技術進行體外受精手術。

*微流控:微流控是一種精確控制和操控微尺度流體的技術,微流控研究的空間特徵尺度範圍在 1 微米至 1 毫米之間[2]。

根據塔哈的估計,結合 Mojo Assess 與 Mojo Inject 兩項技術,Mojo 公司能夠將 IVF 的成功率提升 25%。儘管最終的成功率不過是 50%,但塔哈認爲,“使用我們的技術,至少能爲可能懷孕的伴侶們帶來一次懷孕的機會。”

充斥着缺陷的精子檢測系統給無法受孕的家庭帶來了許多麻煩,儘管在所有不孕不育的案例中,近 50% 的問題出自男性,後果卻總是由女性承擔。Mojo 希望通過先進的人工智能技術,爲正在忍受不完善療法的待孕家庭,尤其是其中的女性帶來福音。

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