利用人工智能提供精液分析整體方案

發表於2023年美國生殖醫學（ASRM）年會

L. CHUN-I^1,2,3,4, H. CHUN-CHIA^1,4, H. CHENG-TENG⁵, C. HUI-CHEN⁵, W. TSE-EN⁵, A. ASHOK^6,7, L. MAW-SHENG^1,4
[1] Division of Infertility Clinic, Lee Women's Hospital, Taichung, Taiwan; [2] Institute of Medicine, Chung Shan Medical University, Taichung, Taiwan; [3] Department of Obstetrics and Gynecology, Chung Shan Medical University, Taichung, Taiwan; [4] Department of Post-Baccalaureate Medicine, National Chung Hsing University, Taichung, Taiwan;  [5] Center for Research and Development, Bonraybio Co., Ltd, Taichung, Taiwan;  [6] Global Andrology Forum, American Center for Reproductive Medicine, Moreland Hills, Ohio, USA; [7] Emeritus Staff, Cleveland Clinic Foundation, Cleveland, Ohio, Us

目的與目標

電腦輔助精液分析（CASA）系統改善了基於手動精液評估的主觀性，但仍然存在由於精子凝聚和/或模糊的背景引起的系統性錯誤，缺乏可重複性和準確性。此外，僅基於精子數量、精子運動度和精子形態，醫師難以做出臨床決策。為了克服這些限制，我們的目標是：
1）開發一種利用AI人工智慧光學顯微鏡（AIOM）的精液分析儀，運用於基本精液參數和精蟲DNA碎片化評估，以及
2）展示系統的準確性和精準度，並與手動評估進行比較。

材料與方法

在這個研究設計中，總共收集了492份精液樣本，並分配到本研究的三個部分。

1. 一部分的液化精液（n=77）由一位經過培訓的男性生殖學技術員分別使用10 µm的Leja精子檢測片和10 µm的LensHooke® CS3精子檢測片執行精子濃度、總活動度和漸進式活動度的分析。
2. 一部分的液化精液（n=98）使用CS3精子檢測片進行精子濃度、總活動度和漸進式活動度的分析。這些計數片分別由手動計數和LensHooke® X12精液分析系統進行自動解讀。
3. 一部分的液化精液（n=317）使用LensHooke® R10精子染色質分散檢測，並由X12系統針對染片分別進行手動計數和自動解讀。

我們進行了線性回歸和Spearman等級分析，以驗證新方法與參考方法之間的相關性。績效指標被用來顯示結果的準確性。

▲全自動X12系統、半自動CASA及傳統顯微鏡分析中人工操作比例的比較

▲人工智慧光學顯微鏡（AIOM）精液分析儀呈現的精液參數及精蟲DNA碎片程度

結果

1. 以Leja精子檢測片作為參考時，新開發的CS3精子檢測片對於三個精液參數達到100%的準確度。
2. 以手動方法作為參考時，根據世界衛生組織第5和第6版的下限參考值，X12系統對於三個精液參數的準確度超過90%。
3. X12系統的診斷結果與手動方法幾乎相同（準確度：92%）。

▲CS3計數片與傳統Leja計數片比較，CS3計數片對於3個精液參數的準確率到達100%

▲X12系統與人工評估方法比較，X12系統針對WHO第五版或第六版的標準達到90%以上的準確度。

▲X12系統與精蟲DNA碎片化評估比較，X12系統的準確度達到92%。

結論

根據AIOM技術，

1. X12系統提供精液分析一個客觀、自動化和準確的評估結果。
2. X12系統能夠自動執行基本和高級的精液分析。
3. X12系統可以減輕工作負擔，實現更好的實驗室管理。

參考資料

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