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Analysis of characteristics of good sperm at ICSI and creation of sperm grading method by artificial intelligence

Research Project

Project/Area Number 19K09734
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 56030:Urology-related
Research InstitutionYokohama City University

Principal Investigator

湯村 寧  横浜市立大学, 附属市民総合医療センター, 准教授 (30522023)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 濱上 知樹  横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (30334204)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywords顕微授精 / 人工知能 / 精子 / 機械学習 / 選別 / 生殖補助医療 / 顕微受精
Outline of Research at the Start

顕微受精の成績は胚培養士が選別する精子の状態に依存する。精子の選別方法については明確なエビデンスはなく胚培養士の経験と知識に大きく依存する。申請者は横浜国立大学工学部 濱上らの協力を得て人工知能による精子認識研究を行ってきた。この方法を利用して顕微受精時の精子選別方法に関する胚培養士の知識・経験を人工知能に学習させることで、培養士のいう「良好精子」の物理的特徴を分析し、良好と定義される因子を用いて各精子に格付け(Grading)を行うシステムを作製する。この研究を進め顕微受精時の胚培養士補助システムの開発・胚培養士間の技術格差改善、そして胚培養士教育、男性不妊診療・研究への応用を目指す。

Outline of Annual Research Achievements

顕微授精(Intracytoplasmic sperm injection:ICSI)は重度の男性不妊症患者に対し、主に行われる治療である。日本では現在年間約10数万周期のICSIが施行されている。ICSI時には胚培養士が良好な精子を選択し卵へ注入を行うが、妊娠に適した良好な精子の選別基準は胚培養士の技術・経験によるところが大きく定量化されたものはない。我々はこの選別基準を定量化し培養士の負担・技術格差を軽減するために人工知能(Artificial Intelligence: AI)を用い精子へgradeをつけ胚培養士へ提示する精子の評価支援システムを開発している。現在までの進捗状況について報告する。
当センターにおいて夫婦の ICSI 時の精子浮遊液の動画を撮影。これをクラウド上に作成した評価用アプリケーションにアップロードクラウドアプリケーション上で協力施設の21の日本のART施設43名の経験豊富な培養士たちが5段階に精子を分類してラベルづけをおこなったのち、評価データをクラウド経由で収集しAIによる機械学習を行なった。
現段階で約27,000個の映像学習を行った。現時点で人工知能が予測した精子の評価分布と経験ある胚培養士たちが回答した評価分布との誤差は1.43%であり、さらに誤差修正を行なっている。より理解しやすい画像表示方法(ユーザーインターフェース)を現在、横浜国大・企業と協力して検討中である。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

2023年末より企業でのユーザーインターフェースの開発に大きな進展がみられていません。

Strategy for Future Research Activity

上記の如く企業でのユーザーインターフェースの開発に大きな進展がみられていません。ただ、本研究はここまででここから先は検証に入るため業者ともまた相談を続けつつ開発を進めてゆきます。

Report

(5 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2023 2022 2021 2020 2019 Other

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (6 results) (of which Invited: 3 results) Remarks (2 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] AIがもたらす産婦人科医療の変革 生殖医療 AIによる精子評価支援システムの開発2023

    • Author(s)
      湯村 寧、竹島徹平、濱上知樹
    • Journal Title

      臨床婦人科産科

      Volume: 77 Pages: 1207-1215

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  • [Journal Article] 特集 専門医はもういらない? せまりくるAI時代 AIによる生殖補助医療 ~精子選別・評価支援システム~2020

    • Author(s)
      湯村 寧、竹島徹平、黒田晋之介、山本みずき、佐々木勇人、濱上知樹
    • Journal Title

      産婦人科の実際

      Volume: 69 Pages: 489-493

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  • [Journal Article] FOCUS シリーズ 産婦人科と先端テクノロジー 人工知能(AI)の生殖補助医療への応用 ~精子探索・選別支援システムの開発~2020

    • Author(s)
      湯村 寧、竹島徹平、黒田晋之介、山本みずき、佐々木勇人、濱上知樹
    • Journal Title

      臨床婦人科産科

      Volume: 74 Pages: 505-510

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  • [Journal Article] 今日の話題 人工知能(AI)補助による精子選別支援システムの開発2019

    • Author(s)
      黒田晋之介、竹島徹平、山本みずき、湯村 寧、佐々木勇人、濱上知樹
    • Journal Title

      産婦人科の実際

      Volume: 68 Issue: 6 Pages: 637-644

    • DOI

      10.18888/sp.0000000886

    • ISSN
      0558-4728
    • Year and Date
      2019-06-01
    • Related Report
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  • [Journal Article] Preface to the Special Issue on “Electronic Circuit Techniques and Related Topics”2019

    • Author(s)
      佐々木勇人、山本みずき、竹島徹平、湯村 寧、濱上知樹
    • Journal Title

      IEEJ Transactions on Electronics, Information and Systems

      Volume: 139 Issue: 1 Pages: 1-1

    • DOI

      10.1541/ieejeiss.139.1

    • NAID

      130007542230

    • ISSN
      0385-4221, 1348-8155
    • Year and Date
      2019-01-01
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 人工知能補助による顕微受精時の良好精子特徴分析と精子Grading法の開発2022

    • Author(s)
      湯村 寧
    • Organizer
      第52回精子研究会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] シンポジウム 最新のトピック3 AIと ART 人工知能補助による顕微受精時の良好精子特徴分析と精子Grading法の開発2021

    • Author(s)
      湯村寧、山本みずき,齋藤満里奈,西真裕子,上野寛枝,黒田晋之介,竹島徹平,村瀬真理子,濱上知樹
    • Organizer
      第26回 日本臨床エンブリオロジスト学会・学術講演会
    • Related Report
      2021 Research-status Report 2020 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 人工知能補助による顕微受精時の良好精子特徴分析と精子 Grading 法の開発2021

    • Author(s)
      山本みずき,上野 寛枝,齋藤満里奈,西 真裕子,竹島 徹平,齋藤 智樹,栃原しおり,古目谷 暢,黒田晋之介,葉山 智工,宮腰 藍衣,濱田 春,村瀬真理子,湯村 寧
    • Organizer
      第66回日本生殖医学会学術集会
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      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 人工知能補助による顕微受精時の良好精子特徴分析ならびに精子Grading法の開発2021

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      湯村 寧
    • Organizer
      横浜市トライアル助成金成果発表 展示交流会
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  • [Presentation] 共催シンポジウム Future Laboratory 男性不妊における AI の活用2019

    • Author(s)
      山本みずき
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      第64回日本生殖医学会総会
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    • Author(s)
      山本みずき、齋藤満里奈、西真裕子、上野寛枝、黒田晋之介、竹島徹平、村瀬真理子、濱上知樹、湯村 寧
    • Organizer
      第37回日本受精着床学会総会
    • Related Report
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  • [Remarks] 「生殖医療クラウドシステムを開発」横浜市立大学Press Release(2021/6/11)

    • URL

      https://www.yokohama-cu.ac.jp/news/2021/dr3e640000017kgw-att/20210611yumura.pdf

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  • [Remarks] 「男性不妊治療の精子評価にAI支援システム 横浜国立大学、横浜市立大学が開発」大学ジャーナル

    • URL

      https://univ-journal.jp/100663/

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  • [Patent(Industrial Property Rights)] 生殖医療支援システム2019

    • Inventor(s)
      湯村 寧
    • Industrial Property Rights Holder
      公立大学法人横浜市立大学
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2020-548310
    • Filing Date
      2019
    • Acquisition Date
      2023
    • Related Report
      2022 Research-status Report

URL: 

Published: 2019-04-18   Modified: 2024-12-25  

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