Forscher der University of Technology Sydney (UTS) haben ein KI-Tool entwickelt, mit dem Spermien von Männern mit schwerer Unfruchtbarkeit schneller und genauer identifiziert werden können als von Medizinern.
Die Studie Jahrestagung der Europäischen Gesellschaft für menschliche Fortpflanzung und Embryologie (ESHRE) vorgestellt. Das Forschungsteam demonstrierte eine künstliche Befruchtung, die Männern mit begrenzten Spermien helfen könnte, biologische Kinder zu zeugen.
Derzeit müssen sich diese Patienten einem Eingriff unterziehen, bei dem ein Teil ihrer Hoden entfernt wird, aus dem Embryologen manuell Spermien entnehmen. Diese Spermien werden dann zur Befruchtung der Eizellen der Partnerin durch eine ICSI-Behandlung (Intrazytoplasmatische Spermieninjektion) verwendet.
Das derzeitige Verfahren ist mühsam und zeitaufwändig, dauert oft bis zu 6 Stunden und kann zu Ermüdungserscheinungen führen, die die Genauigkeit der Spermienidentifizierung beeinträchtigen.
Das Verfahren hat eine hohe Fehlerquote und muss oft wiederholt werden.
Die Studie unter der Leitung von Professor Majid Warkiani von der UTS School of Biomedical Engineering stellt ein KI-Tool namens SpermSearch vor, das diesen anstrengenden Prozess beschleunigt.
Der Hauptautor Dale Goss, ein Doktorand, erklärte: "Dieses Instrument kann Patienten, die nur eine sehr geringe Chance haben, ein eigenes biologisches Kind zu zeugen, eine größere Chance geben."
Er fügte hinzu: "Der Algorithmus verbessert antiquierte Ansätze, die seit Jahrzehnten nicht mehr aktualisiert wurden. Er wird die schnelle Identifizierung von Spermien in Proben gewährleisten, was nicht nur die Chance eines Paares erhöht, ein eigenes biologisches Kind zu zeugen, sondern auch die Belastung der Spermien verringert und die Effizienz im Labor erhöht."
Wie es funktioniert
Die Forscher betonten, dass etwa 1% aller Männer und etwa 5% der Paare, die eine Fruchtbarkeitsbehandlung anstreben, an nicht-obstruktiver Azoospermie (NOA) leiden - einer schweren Form der Unfruchtbarkeit, die durch das Fehlen von Spermien im Samen gekennzeichnet ist.
Embryologen identifizieren derzeit Spermien für ICSI, indem sie Gewebeproben mühsam zerkleinern und mit einer Pinzette oder feinen Nadel abtrennen. Alle vorhandenen Spermien werden dann in eine speziell aufbereitete Flüssigkeit gegeben, in eine Petrischale gegeben und unter dem Mikroskop analysiert. Das Verfahren ist aufgrund der Verunreinigung durch andere Zellen und Partikel schwierig, und wenn der Embryologe die Spermien übersieht, sinken die Erfolgsquoten.
Das KI-gestützte SpermSearch-Tool soll diesen Prozess beschleunigen. Das Team trainierte den KI-Algorithmus mit Tausenden von Mikroskopbildern, die mit Spermien beschriftet waren. Das KI-Tool lernte durch die Bildanalyse zu erkennen, wie die Spermien aussehen.
Das Team verwendete für die Tests sowohl gesunde Spermaproben als auch Hodengewebeproben von sieben Patienten, bei denen NOA diagnostiziert wurde.
Diese Patienten im Alter von 36 bis 55 Jahren hatten sich zuvor einer chirurgischen Spermienentnahme in der Klinik unterzogen und spendeten übrig gebliebenes Gewebe, das für die Spermienentnahme vorbereitet, aber nicht verwendet worden war.
Das KI-System wurde dann mit einem Embryologen in einem Zeitversuch zur Spermienerkennung und -genauigkeit verglichen. Die KI identifizierte Spermien in jedem betrachteten Tröpfchenbereich in weniger als einem Tausendstel der Zeit, die ein Embryologe benötigte. Es fand 60 mehr Spermien und war 5% genauer als der Embryologe pro sichtbarem Tröpfchenbereich.
Die Forscher wiesen jedoch darauf hin, dass ihre Studie auf einem Proof-of-Concept-Test beruht und dass eine klinische Studie erforderlich ist, um die Wirksamkeit und Leistung der Technik bei der Spermienerkennung zu gewährleisten.
Carlos Calhaz-Jorge, Professor und Vorsitzender von ESHRE, der nicht an der Studie beteiligt war, sagte: "Für Männer, bei denen eine nicht-obstruktive Azoospermie diagnostiziert wurde, ist die ICSI mit aus den Hoden gewonnenen Spermien die einzige realistische Chance, biologische Kinder zu bekommen. Dies ist eine vorläufige Studie über den Einsatz der künstlichen Befruchtung zur Suche nach gesunden Spermien bei Männern, die unter dieser Art von Unfruchtbarkeit leiden. Die Suche nach gesunden Spermien unter dem Mikroskop in Fragmenten von Hodenbiopsien kann ein mühsamer Prozess sein. Die Aussicht auf den Einsatz von künstlicher Intelligenz, um diesen Prozess zu beschleunigen und genauer zu machen, ist sehr interessant. Wir brauchen mehr Forschung, um auf diesen Ergebnissen aufbauen zu können.
Die Rolle der KI in der Medizin ist bekannt, aber in den letzten zwei Monaten wurden zahlreiche vielversprechende Studien veröffentlicht.
Zum Beispiel ist AI Verbesserung von MRI-Bildern, Hilfe für Zahnärzte Zahnkronen entwickeln, Erkennung von Netzhauterkrankungen bei Säuglingen, Erkennung von Herzkrankheiten anhand von EKGsund Beschleunigung der Arzneimittelentdeckung.
Auch wenn alle diese Anwendungen noch umfangreiche klinische Studien durchlaufen müssen, wird die KI in der Medizin der Zukunft mit Sicherheit eine zentrale Rolle spielen.
