Sử dụng AI trong điều trị vô sinh: Đột phá mang lại hy vọng

Những phát hiện quan trọng

Trình bày công trình của mình tại cuộc họp thường niên lần thứ 39 của Hiệp hội Sinh sản và Phôi học châu Âu (ESHRE) hôm 27/6, các tác giả nghiên cứu tại Đại học Công nghệ Sydney (UTS) cho biết thuật toán mà họ phát triển mang lại hy vọng cho những người đàn ông muốn có con nhưng không có tinh trùng trong tinh dịch, được gọi là chứng vô tinh trùng.

Tác giả chính, ứng viên tiến sĩ Dale Goss, cho biết: “Công cụ này có khả năng giúp những bệnh nhân có rất ít cơ hội làm cha của những đứa con ruột của chính mình có cơ hội tăng lên. “Thuật toán cải thiện các phương pháp lỗi thời đã không được cập nhật trong nhiều thập kỷ. Nó sẽ đảm bảo việc xác định nhanh chóng tinh trùng trong các mẫu, điều này không chỉ làm tăng cơ hội thụ thai của một cặp vợ chồng mà còn giảm căng thẳng cho tinh trùng và tăng hiệu quả trong phòng thí nghiệm”.

Trước đó, ngày 11/6, Trung tâm sinh sản của Đại học Columbia cũng đã thông báo một tin vui khi sử dụng thành công AI để xác định tinh trùng khỏe mạnh, có khả năng thụ tinh ở những người đàn ông bị xác định là mắc chứng vô sinh nghiêm trọng, thậm chí là sau 18 năm cố gắng thụ thai không thành công.

Những phát hiện mới này mang lại hy vọng cho nhiều cặp đôi đang phải đối mặt với những thách thức của tình trạng vô sinh ở nam giới, giúp đẩy nhanh đáng kể quá trình vốn mất thời gian và gian khổ.

Quá trình tốn công sức và mất thời gian

Khoảng 1% nam giới không có tinh trùng trong tinh dịch, đây là dạng vô sinh nghiêm trọng nhất được gọi là chứng vô tinh không tắc nghẽn (NOA). Tình trạng này ảnh hưởng đến khoảng 5% các cặp đôi đang tìm kiếm phương pháp điều trị vô sinh.

Hiện tại, để điều trị, những bệnh nhân này phải trải qua một thủ thuật cắt bỏ một phần tinh hoàn để giúp họ trở thành cha. Các nhà phôi học phải tìm tinh trùng thủ công từ mẫu sinh thiết này để thụ tinh cho trứng của đối tác thông qua phương pháp Tiêm tinh trùng vào bào tương (ICSI).

Quá trình tìm tinh trùng khỏe mạnh ở những người đàn ông vô sinh được coi là vô cùng khó khăn, có thể cực kỳ tốn công, mất nhiều ngày hoặc thậm chí phải thử nhiều lần. Đặc biệt, nguy cơ nhiễm bẩn từ các tế bào và hạt khác khiến việc này trở nên khó khăn. Quá trình thủ công này có thể mất hàng giờ, khiến các nhà phôi học có thể mệt mỏi về tinh thần và thể chất, điều có thể khiến họ không đủ tỉnh táo để nhận dạng tinh trùng hoặc có thể bỏ sót. Nếu nhà phôi học bỏ sót tinh trùng, bệnh nhân sẽ ít có cơ hội trở thành cha mẹ và thời gian này càng kéo dài thì khả năng tinh trùng không sống được càng cao.

Từ đột phá nghiên cứu…

Dữ liệu từ nghiên cứu mới của nhóm do Giáo sư Majid Warkiani tại Trường Kỹ thuật Y sinh UTS đứng đầu cho thấy AI được đào tạo có thể giúp các bác sĩ lâm sàng tránh được quá trình gian khổ này.

Các phát hiện cho thấy công cụ AI có tên SpermSearch có thể xác định ngay lập tức tinh trùng, sau đó để nhà phôi học quyết định xem tinh trùng có thực sự hiện diện hay không và liệu nó có đủ khả năng sống để tiến hành ICSI hay không. Kết quả cho thấy thuật toán này cũng chính xác hơn một bác sĩ lâm sàng có kinh nghiệm.

Nghiên cứu được thực hiện tại một phòng khám IVF ở Sydney trong 5 tháng bằng cách sử dụng phần mềm AI được đào tạo. Đầu tiên, các nhà nghiên cứu đã đào tạo thuật toán bằng cách cho nó xem hàng nghìn bức ảnh chụp bằng kính hiển vi tĩnh. Những hình ảnh này có tinh trùng và mức độ cao của các tế bào và mảnh vụn khác, nhưng chỉ có hình ảnh tinh trùng được làm nổi bật.

Quá trình huấn luyện này cuối cùng đã giúp công cụ AI học được thông qua phân tích hình ảnh về hình dạng của tinh trùng bằng hệ thống đánh giá riêng của nó, hệ thống này sẽ kiểm tra và điều chỉnh hiệu suất của tinh trùng.

Các nhà nghiên cứu đã sử dụng tinh trùng khỏe mạnh, sau đó là các mẫu mô tinh hoàn từ 7 bệnh nhân trong độ tuổi từ 36 đến 55. Tất cả đều được chẩn đoán mắc chứng vô tinh trùng và đã trải qua phẫu thuật lấy tinh trùng tại phòng khám.

Sau đó, họ tiến hành một đánh giá kết quả đồng thời giữa kết quả xác định tinh trùng của thuật toán và của một nhà phôi học có độ chính xác được coi là 100%. Các nhà nghiên cứu đã so sánh thời gian cả hai thực hiện để xác định tinh trùng và mức độ chính xác của chúng.

Kết quả cho thấy AI tìm thấy nhiều tinh trùng hơn, mặc dù tinh trùng chỉ có nhà phôi học phát hiện thấy và một số chỉ do AI phát hiện ra. Về thời gian, AI được cho là có tốc độ hiệu quả hơn rất nhiều. Thuật toán đã xác định được tinh trùng cho từng vùng giọt mà nó quan sát trong thời gian chưa đến 1/1.000 thời gian mà một nhà phôi học thực hiện. Nó cũng chính xác hơn và tỉ mỉ hơn trong việc xác định tinh trùng - công cụ AI tìm thấy thêm 60 tinh trùng và chính xác hơn 5% so với nhà phôi học trên mỗi vùng giọt có thể quan sát được.

… đến kỳ tích mang thai sau gần 20 năm vô vọng

Tầm quan trọng của đột phá này, kết hợp giữa y học và công nghệ tiên tiến càng trở nên rõ nét hơn qua câu chuyện của một cặp vợ chồng đã nỗ lực có con suốt gần hai thập kỷ.

Nếu như nghiên cứu của các nhà nghiên cứu tại Đại học Công nghệ Sydney chưa được chứng minh lâm sàng, ngày 11/6, các bác sĩ tại Trung tâm Sinh sản của Đại học Columbia đã báo cáo về ca thụ thai thành công đầu tiên nhờ sử dụng hệ thống AI có tên gọi STAR (Tìm kiếm và phục hồi tinh trùng) trong tìm kiếm tinh trùng khỏe mạnh. Điều này đã mang lại hạnh phúc làm cha mẹ cho cặp vợ chồng đã trải qua 15 chu kỳ IVF (thụ tinh trong ống nghiệm) không thành công cùng nhiều lần thất bại và đau đớn.

Hệ thống STAR của Đại học Columbia sử dụng sự kết hợp giữa công nghệ hình ảnh công suất cao và AI để quét toàn bộ mẫu tinh dịch, có khả năng ghi lại đến 8 triệu hình ảnh mỗi giờ. Thuật toán AI sẽ phân tích các hình ảnh này để phát hiện và tách các tế bào tinh trùng hiếm - những tế bào mà các chuyên gia phôi học có thể bỏ sót.

Khi tinh trùng được nhận diện, một con chip vi lưu sẽ đưa chúng vào các kênh riêng biệt, cho phép tách nhanh chóng và nhẹ nhàng mà không cần ly tâm hay thực hiện các thao tác có khả năng gây hại khác.

Phương pháp này đảm bảo rằng tinh trùng còn sống sẽ được bảo tồn và có thể sử dụng cho mục đích thụ tinh, mang lại giải pháp không xâm lấn và không dùng hóa chất so với các phương pháp truyền thống trước đây.

Thành công của cặp đôi này không chỉ là minh chứng cho tiềm năng của AI trong các phương pháp điều trị vô sinh, mà câu chuyện của họ còn niềm hy vọng lớn đối với các cặp đôi, góp phần xóa đi mặc cảm và tâm lý không thể sinh con, ảnh hưởng đến hàng triệu người trên toàn cầu. Thống kê cho thấy các yếu tố vô sinh ở nam giới góp phần gây ra khoảng 40% các trường hợp vô sinh, khiến những đột phá như thế này trở nên đặc biệt quan trọng.

Mở ra triển vọng cho phương pháp điều trị mới

Tiến sĩ Zev Williams, Giám đốc Trung tâm Sinh sản của Đại học Columbia và là người đứng đầu dự án STAR, bày tỏ sự lạc quan về tiềm năng của AI trong việc giải quyết các vấn đề liên quan đến vô sinh. Ông cho biết, mặc dù hệ thống STAR được thiết kế để đối phó với chứng vô tinh, các công nghệ tương tự điều khiển bằng AI có thể được điều chỉnh để cải thiện các khía cạnh khác trong điều trị vô sinh, chẳng hạn như lựa chọn phôi hoặc sàng lọc di truyền; đồng thời chúng có thể mở đường cho các phương pháp điều trị vô sinh mới.

Với nghiên cứu và phát triển hơn nữa, AI có thể nâng cao độ chính xác và tốc độ phát hiện tinh trùng, có khả năng mang lại lợi ích cho hàng nghìn cặp đôi. Khả năng tiếp cận công nghệ này có thể trao quyền cho nhiều người muốn lập gia đình bất chấp những rào cản đáng kể do các vấn đề về khả năng sinh sản gây ra.

Vai trò của AI trong các phương pháp điều trị vô sinh không chỉ đại diện cho một tiến bộ y khoa đáng chú ý mà còn mang lại hy vọng mới cho những người đang phải vật lộn với những tổn thương về mặt cảm xúc và thể chất do vô sinh. Với những đổi mới liên tục, có thể sẽ có một tương lai mà những người sống sót sau căn bệnh ung thư nhi khoa và những người đàn ông khác được chẩn đoán mắc chứng vô sinh nam nghiêm trọng sẽ tìm thấy con đường để trở thành cha mẹ mà trước đây được coi là không thể.