在尝试了18年的自然受孕失败后，一对夫妇如今终于怀上了他们的第一个孩子，这要归功于人工智能的力量。
这对夫妇曾多次接受体外受精（IVF）治疗，前往世界各地的生育中心寻求拥有孩子的希望。体外受精的过程包括取出女性的卵子，并在实验室中将其与精子结合形成胚胎，然后再将胚胎植入子宫。
但对这对夫妇来说，由于男方患有无精子症（azoospermia），这种罕见病症导致其精液中没有可测量的精子，因此所有的体外受精尝试均告失败。正常精液样本中含有数亿个精子，而患有无精子症的男性数量如此之低，即使在显微镜下数小时细致搜寻后也无法找到精子细胞。
因此，这对希望保持匿名以保护隐私的夫妇前往哥伦比亚大学生育中心尝试一种新方法。
这种方法被称为STAR（Sperm Tracking and Recovery，精子追踪与回收），它利用人工智能帮助识别和回收原本被认为完全没有精子的男性体内隐藏的精子。丈夫只需提供一份精液样本给医疗团队即可。
“经历了多次失望后，我们尽量压低期望，”妻子在一封电子邮件声明中说。
生育中心的研究人员使用人工智能系统分析了该精液样本，发现了三个隐藏的精子。这些精子被成功回收，并通过体外受精用于使妻子的卵子受精，她成为首个通过STAR方法成功怀孕的案例。
婴儿预计将在12月出生。
“我花了两天时间才相信我真的怀孕了，”她说。“我早上醒来时仍然不敢相信这是真的。直到看到扫描图像之前，我仍然不相信自己真的怀孕了。”
人工智能已经推动了美国生育护理领域的发展：越来越多的医疗机构正在使用人工智能来帮助评估卵子质量或筛查健康的胚胎。尽管仍需更多的研究和测试，但人工智能现在可能正在男性不育领域取得进展。
哥伦比亚大学生育中心主任泽夫·威廉姆斯（Zev Williams）博士和他的同事花了五年时间开发STAR方法，以帮助检测和回收无精子症患者的精液样本中的精子。
他们对系统的结果感到震惊。
“一位患者提供了一份样本，技术高超的技术人员花了两天时间试图在样本中找到精子，但一无所获。我们将其交给基于人工智能的STAR系统。仅一小时，它就找到了44个精子。就在那时，我们意识到，‘哇，这真的是一场变革。这将为患者带来巨大的改变，’”领导研究团队的威廉姆斯说。
当一份精液样本被放置在显微镜下的特殊设计芯片上时，STAR系统（Sperm Tracking and Recovery，精子追踪与回收）通过高速摄像机和高功率成像技术连接到显微镜上，扫描样本，在不到一小时内拍摄超过800万张图像，以找到它被训练识别为精子细胞的内容。
系统会立即将该精子细胞隔离到一滴微量培养基中，允许胚胎学家回收他们可能永远无法用肉眼发现或识别的细胞。
“这就像在一千个干草堆中寻找一根散落的针，但在不到一小时内完成搜索，并且操作如此温和，没有任何有害的激光或染色剂，使得精子仍然可以用于使卵子受精，”威廉姆斯说。
“令人惊讶的是，正常样本通常有2亿到3亿个精子，而这些患者可能只有两三个。不是200万或300万，而是字面意义上的两三个，”他说。“但凭借STAR系统的精确度和我们胚胎学家的专业知识，即使那几个精子也能成功使卵子受精。”
“令人震惊和意外的诊断”
据估计，在美国，男性伴侣占所有不育病例的40%，而其中10%的不育男性患有无精子症。
“这通常是一个真正令人心碎、震惊和意外的诊断，”威廉姆斯说。“大多数患有无精子症的男性感觉完全健康和正常。他们的性功能没有受损，精液看起来也正常。区别在于，当你在显微镜下观察时，本应看到数亿个游动的精子，你却只能看到细胞碎片和片段，但没有精子。”
无精子症的传统治疗选择包括通过手术从患者睾丸中直接提取精子，这种手术既痛苦又具有侵入性。
“一部分睾丸被切除并被切成小块，然后你试图在那里找到精子，”威廉姆斯说。“这是侵入性的。你只能进行几次手术，否则可能导致睾丸永久性疤痕和损伤，而且手术过程很痛苦。”
其他治疗选择可能包括处方激素药物——但这只对激素失衡的人有效。如果其他治疗选择均无效，夫妇可能会使用捐赠的精子来生育孩子。
威廉姆斯表示，STAR方法可以成为一种新的选择。
“开发这项技术确实是一个团队合作的结果，这正是推动和激励每个人的驱动力，因为现在你可以帮助那些原本没有机会的夫妇，”他说。
尽管目前该方法仅在哥伦比亚大学生育中心可用，但威廉姆斯和他的同事希望发表他们的研究成果，并与其他生育中心分享。他提到，使用STAR方法寻找、分离和冷冻患者的精子总共费用略低于3000美元。
“生育能力在某种程度上是独特的，因为这是人类经验中如此古老的一部分。它几乎是圣经中的。这是我们整个人类历史上都不得不面对的问题，”他说。“令人惊叹的是，我们现在拥有的最先进技术正在被用来解决这个古老的问题。”
“人工智能帮助我们看到我们的眼睛看不到的东西”
这并不是医生第一次求助于人工智能来帮助无精子症男性。
加拿大另一个研究团队构建了一个AI模型，可以自动化并加速在无精子症男性的样本中寻找稀有精子的过程。
“人工智能之所以非常适合这一点，是因为人工智能非常依赖学习——向它展示精子的图像、形状以及它应具备的特征——然后能够使用这种学习算法来帮助识别你正在寻找的特定图像，”梅奥诊所泌尿科医生塞万·赫洛（Sevann Helo）博士说，他专门研究男性不育和男性性功能障碍，但未参与STAR方法或加拿大的研究。
“这非常令人兴奋，”她说。“总体而言，至少在医学界，我认为人工智能是一个全新的领域，真的会彻底改变我们看待医学中许多问题的方式。”
STAR方法是识别精子的一种新方法，但旧金山生殖内分泌学家艾米·埃瓦扎德（Aimee Eyvazzadeh）博士表示，人工智能在生育医学中还有许多其他应用。她主持了播客“The Egg Whisperer Show”。
“人工智能正在帮助我们看到我们的眼睛看不到的东西，”埃瓦扎德在一封电子邮件中写道，她并未参与STAR的开发。
例如，像名为Stork-A的AI算法已被用于分析早期胚胎，并以“惊人的准确性”预测哪些胚胎可能健康。另一种名为CHLOE的AI工具可以在女性冷冻卵子供未来使用之前评估其质量。
“人工智能正被用于个性化体外受精药物方案，使周期更高效，减少猜测。它还帮助选择精子，识别即使在困难样本中最健康的精子。而且，人工智能现在甚至能以前所未有的精确度预测体外受精的成功率，使用大规模数据集为患者提供个性化的指导，”埃瓦扎德说。“共同点是：更好的决策、更多的信心以及对患者更富有人性化的体验。”
她说，新的STAR系统是一个“游戏规则改变者”。
“人工智能并没有创造精子——它帮助我们找到那些已经存在但几乎看不见的稀有、可存活的精子，”她说。“这是一项突破，不是因为它取代了人类的专业知识，而是因为它放大了这种专业知识——而这正是生育护理的未来。”
但威尔康奈尔医学院胚胎学教授兼男科学与辅助受孕主任吉安皮罗·帕尔默（Gianpiero Palermo）博士表示，也有人担心在生殖医学中匆忙应用人工智能可能给患者带来虚假的希望。
“人工智能如今在胚胎评估方面越来越受到关注，通过观察胚胎形态来提供无偏见的评估，”帕尔默在一封电子邮件中说道。“然而，目前可用的模型仍然存在一定的不一致性，需要进一步验证。”
帕尔默表示，STAR方法需要验证，并且仍然需要人类胚胎学家来挑选精子并将其注入卵子中，以创建体外受精患者的胚胎。
“也许人工智能的加入可以帮助更快地检索精子，甚至比胚胎学家多一个，”帕尔默说，他没有参与STAR的开发，但首次描述了将精子直接注入卵子的方法。自从他开创了这种方法以来，它已成为全球最广泛使用的辅助生殖技术。
“在我看来，这种方法是有缺陷的，因为不可避免的是，有些男性根本就没有精子，”帕尔默谈到STAR方法时说，“无论他们的样本是通过人类还是机器筛查的。”
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