利用人工智能提供精液分析整体方案

发表于2023年美国生殖医学（ASRM）年会

L. CHUN-I (李俊逸)1,2,3,4, H. CHUN-CHIA (黄俊嘉)1,4, H. CHENG-TENG5, C. HUI-CHEN5, W. TSE-EN5, A. ASHOK6,7, L. MAW-SHENG (李茂盛)1,4
[1] 茂盛医院不孕科; [2] 中山医学大学医学研究所; [3] 中山医学大学妇产部; [4] 国立中兴大学学士后医学系;  [5] 邦睿生技股份有限公司;  [6] Global Andrology Forum, American Center for Reproductive Medicine, Moreland Hills, Ohio, USA; [7] Emeritus Staff, Cleveland Clinic Foundation, Cleveland, Ohio, Us
 

目的与目标

电脑辅助精液分析（CASA）系统改善了基于手动精液评估的主观性，但仍然存在由于精子凝聚和/或模糊的背景引起的系统性错误，缺乏可重複性和准确性。此外，仅基于精子数量、精子运动度和精子形态，医师难以做出临床决策。为了克服这些限制，我们的目标是：
1）开发一种利用AI人工智慧光学显微镜（AIOM）的精液分析仪，运用于基本精液参数和精虫DNA碎片化评估，以及
2）展示系统的准确性和精准度，并与手动评估进行比较。
 

材料与方法

在这个研究设计中，总共收集了492份精液样本，并分配到本研究的三个部分。

1. 一部分的液化精液（n=77）由一位经过培训的男性生殖学技术员分别使用10 µm的Leja精子检测片和10 µm的LensHooke® CS3精子检测片执行精子浓度、总活动度和渐进式活动度的分析。
2. 一部分的液化精液（n=98）使用CS3精子检测片进行精子浓度、总活动度和渐进式活动度的分析。这些计数片分别由手动计数和LensHooke® X12精液分析系统进行自动解读。
3. 一部分的液化精液（n=317）使用LensHooke® R10精子染色质分散检测，并由X12系统针对染片分别进行手动计数和自动解读。

我们进行了线性回归和Spearman等级分析，以验证新方法与参考方法之间的相关性。绩效指标被用来显示结果的准确性。


▲全自动X12系统、半自动CASA及传统显微镜分析中人工操作比例的比较


▲人工智慧光学显微镜（AIOM）精液分析仪呈现的精液参数及精虫DNA碎片程度
 

结果

1. 以Leja精子检测片作为参考时，新开发的CS3精子检测片对于三个精液参数达到100%的准确度。
2. 以手动方法作为参考时，根据世界卫生组织第5和第6版的下限参考值，X12系统对于三个精液参数的准确度超过90%。
3. X12系统的诊断结果与手动方法几乎相同（准确度：92%）。

▲CS3计数片与传统Leja计数片比较，CS3计数片对于3个精液参数的准确率到达100%


▲X12系统与人工评估方法比较，X12系统针对WHO第五版或第六版的标准达到90%以上的准确度。


▲X12系统与精虫DNA碎片化评估比较，X12系统的准确度达到92%。
 

结论

根据AIOM技术，

1. X12系统提供精液分析一个客观、自动化和准确的评估结果。
2. X12系统能够自动执行基本和高级的精液分析。
3. X12系统可以减轻工作负担，实现更好的实验室管理。

 

参考资料

1. Hsu CT, Lee CI, Huang CC, et al. Development and integration of LensHooke® R10 for automatic and standardized diagnosis for sperm DNA fragmentation [published online ahead of print, 2023 Mar 3]. Andrology. 2023;10.1111/andr.13419. doi:10.1111/andr.13419
2. Kuroda S, Karna KK, Kaiyal RS, et al. Novel sperm chromatin dispersion test with artificial intelligence-aided halo evaluation: A comparison study with existing modalities [published online ahead of print, 2023 Mar 31]. Andrology. 2023;10.1111/andr.13436. doi:10.1111/andr.13436

全文：
Lee, C. I., Huang, C. C., Lee, M. S., Hsu, C. T., Chang, H. C., Wang, T. E., & Agarwal, A. (2023). ARTIFICIAL INTELLIGENCE POWERED ANDROLOGY DIAGNOSTICS OFFERS TOTAL SOLUTION FOR SEMEN ANALYSIS. Fertility and Sterility, 120(4), e302-e303. DOI:https://doi.org/10.1016/j.fertnstert.2023.08.878
 <span style="color:#ed8195;">发表于2023年美国生殖医学（ASRM）年会</span><br /> <br /> L. CHUN-I (<a data-cke-saved-href="https://hk.ivftaiwan.com/member-detail/36aaaa/" href="https://hk.ivftaiwan.com/member-detail/36aaaa/" target="_blank">李俊逸</a>)1,2,3,4, H. CHUN-CHIA (<a data-cke-saved-href="https://hk.ivftaiwan.com/member-detail/76/" href="https://hk.ivftaiwan.com/member-detail/76/" target="_blank">黄俊嘉</a>)1,4, H. CHENG-TENG5, C. HUI-CHEN5, W. TSE-EN5, A. ASHOK6,7, L. MAW-SHENG (<a data-cke-saved-href="https://hk.ivftaiwan.com/member-detail/36/" href="https://hk.ivftaiwan.com/member-detail/36/" target="_blank">李茂盛</a>)1,4<br /> <span style="font-size:12px;">[1] <a data-cke-saved-href="https://hk.ivftaiwan.com/" href="https://hk.ivftaiwan.com/" target="_blank">茂盛医院不孕科</a>; [2] 中山医学大学医学研究所; [3] 中山医学大学妇产部; [4] 国立中兴大学学士后医学系;  [5] 邦睿生技股份有限公司;  [6] Global Andrology Forum, American Center for Reproductive Medicine, Moreland Hills, Ohio, USA; [7] Emeritus Staff, Cleveland Clinic Foundation, Cleveland, Ohio, Us</span><br />   <h2 id="article1" style="font-size:22px;color:#0da76c;">目的与目标</h2> 电脑辅助精液分析（CASA）系统改善了基于手动精液评估的主观性，但仍然存在由于精子凝聚和/或模糊的背景引起的系统性错误，缺乏可重複性和准确性。此外，仅基于精子数量、精子运动度和精子形态，医师难以做出临床决策。为了克服这些限制，我们的目标是：<br /> 1）开发一种利用AI人工智慧光学显微镜（AIOM）的精液分析仪，运用于基本精液参数和精虫DNA碎片化评估，以及<br /> 2）展示系统的准确性和精准度，并与手动评估进行比较。<br />   <h2 id="article1" style="font-size:22px;color:#0da76c;">材料与方法</h2> 在这个研究设计中，总共收集了492份精液样本，并分配到本研究的三个部分。 <ol type="A"> <li>一部分的液化精液（n=77）由一位经过培训的男性生殖学技术员分别使用10 µm的Leja精子检测片和10 µm的LensHooke® CS3精子检测片执行精子浓度、总活动度和渐进式活动度的分析。</li> <li>一部分的液化精液（n=98）使用CS3精子检测片进行精子浓度、总活动度和渐进式活动度的分析。这些计数片分别由手动计数和LensHooke® X12精液分析系统进行自动解读。</li> <li>一部分的液化精液（n=317）使用LensHooke® R10精子染色质分散检测，并由X12系统针对染片分别进行手动计数和自动解读。</li> </ol> 我们进行了线性回归和Spearman等级分析，以验证新方法与参考方法之间的相关性。绩效指标被用来显示结果的准确性。<br /> <br /> <img alt="1698723891928" border="0" data-cke-saved-src="../upload/news_b/hk_news_list_23j31_qkw5p36q6d.jpg" src="../upload/news_b/hk_news_list_23j31_qkw5p36q6d.jpg" title="1698723891928" /><br /> ▲全自动X12系统、半自动CASA及传统显微镜分析中人工操作比例的比较<br /> <br /> <img alt="1698723905614" border="0" data-cke-saved-src="../upload/news_b/hk_news_list_23j31_emqxncyksf.jpg" src="../upload/news_b/hk_news_list_23j31_emqxncyksf.jpg" title="1698723905614" /><br /> ▲人工智慧光学显微镜（AIOM）精液分析仪呈现的精液参数及精虫DNA碎片程度<br />   <h2 id="article1" style="font-size:22px;color:#0da76c;">结果</h2> <ol type="A"> <li>以Leja精子检测片作为参考时，新开发的CS3精子检测片对于三个精液参数达到100%的准确度。</li> <li>以手动方法作为参考时，根据世界卫生组织第5和第6版的下限参考值，X12系统对于三个精液参数的准确度超过90%。</li> <li>X12系统的诊断结果与手动方法几乎相同（准确度：92%）。</li> </ol> <img alt="1698723932297" border="0" data-cke-saved-src="../upload/news_b/hk_news_list_23j31_riz3gi34kw.jpg" src="../upload/news_b/hk_news_list_23j31_riz3gi34kw.jpg" title="1698723932297" /><br /> ▲CS3计数片与传统Leja计数片比较，CS3计数片对于3个精液参数的准确率到达100%<br /> <br /> <img alt="1698723951234" border="0" data-cke-saved-src="../upload/news_b/hk_news_list_23j31_fu554ij8pe.jpg" src="../upload/news_b/hk_news_list_23j31_fu554ij8pe.jpg" title="1698723951234" /><br /> ▲X12系统与人工评估方法比较，X12系统针对WHO第五版或第六版的标准达到90%以上的准确度。<br /> <br /> <img alt="1698723962466" border="0" data-cke-saved-src="../upload/news_b/hk_news_list_23j31_ygviqxa8j7.jpg" src="../upload/news_b/hk_news_list_23j31_ygviqxa8j7.jpg" title="1698723962466" /><br /> ▲X12系统与精虫DNA碎片化评估比较，X12系统的准确度达到92%。<br />   <h2 id="article1" style="font-size:22px;color:#0da76c;">结论</h2> 根据AIOM技术， <ol> <li>X12系统提供精液分析一个客观、自动化和准确的评估结果。</li> <li>X12系统能够自动执行基本和高级的精液分析。</li> <li>X12系统可以减轻工作负担，实现更好的实验室管理。</li> </ol>   <h2 id="article1" style="font-size:22px;color:#0da76c;">参考资料</h2> <ol> <li>Hsu CT, Lee CI, Huang CC, et al. Development and integration of LensHooke® R10 for automatic and standardized diagnosis for sperm DNA fragmentation [published online ahead of print, 2023 Mar 3]. <em>Andrology.</em> 2023;10.1111/andr.13419. doi:10.1111/andr.13419</li> <li>Kuroda S, Karna KK, Kaiyal RS, et al. Novel sperm chromatin dispersion test with artificial intelligence-aided halo evaluation: A comparison study with existing modalities [published online ahead of print, 2023 Mar 31]. <em>Andrology. </em>2023;10.1111/andr.13436. doi:10.1111/andr.13436</li> </ol> <br /> 全文：<br /> Lee, C. I., Huang, C. C., Lee, M. S., Hsu, C. T., Chang, H. C., Wang, T. E., & Agarwal, A. (2023). ARTIFICIAL INTELLIGENCE POWERED ANDROLOGY DIAGNOSTICS OFFERS TOTAL SOLUTION FOR SEMEN ANALYSIS. <em>Fertility and Sterility, 120</em>(4), e302-e303. DOI:<a data-cke-saved-href="https://doi.org/10.1016/j.fertnstert.2023.08.878" href="https://doi.org/10.1016/j.fertnstert.2023.08.878" target="_blank">https://doi.org/10.1016/j.fertnstert.2023.08.878</a><br />