顕微受精の成績調査による人工知能補助精子Grade予測システムの検証

• Project/Area Number: 22K09479
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 56030:Urology-related
• Research Institution: Yokohama 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): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000); Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
• Keywords: 顕微授精 / 精子 / 人工知能 / 機械学習 / 選別 / 検証 / 受精率 / 生殖補助医療 / 顕微受精 / 生殖医療

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、基準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　濱上らと胚培養士の知識・経験を人工知能に学習させ、培養士のいう「良好精子」の物理的特徴を分析と各精子に格付け（Grading）を行うシステムを作製した。このシステムで良好と判断された精子が妊娠に寄与するのかを検証し治療成績を担保することで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

わが国では現在年間10数万件の顕微受精が行われている。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、基準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胚培養士の知識・経験を人工知能に学習させ、培養士のいう「良好精子」の物理的特徴を分析と各精子に格付け（Grading）を行うシステムを作製した（精子の特徴分析と精子Grading法の作成: 19K09734)。同時に良好と判断された精子の特徴分析もおこない、その結果は現在解析中である。
次のステップとしてそのGradeと受精・妊娠成績との相関があるか、精子の有する外見上の特徴の中で妊娠に関与する部分があるのか確認することを今回の研究の目的とした。システムで良好と判断された精子が妊娠に寄与するのかを検証し治療成績を担保することで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。今回の研究目的達成のため人工知能が良好と判断した精子を卵に注入・受精させるのは現時点では倫理的に問題があるため、以下の方法を取る。申請者が患者から同意を取り、当センターで顕微授精時に卵に注入した精子の映像を当院の胚培養士が撮影する。この時点で精子のGradeは不明のままである。当センターにおいて注入した精子の映像ごとに番号をつけて記録しておく。記録された精子の映像を横浜国大工学研究院に送付し人工知能による解析可能な状態にしたのち精子ごとにGradeをつける。精子のGradeを記録しその精子を注入した卵の予後を追跡し受精率・良好胚発生率・流産率・生産率と突合、成績を調査する。現在本研究の倫理審査も準備中である。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

現在システムの方はほぼ完成し、検証のために実際に臨床現場での使用、かつ評価できるような機器を作成するため企業と協力しているが、企業の方のシステム開発の進捗が遅れている。また当院の患者データを用いるか、より症例数の多い施設（近隣の不妊クリニック）の協力を仰ぐかも検討中である。

Strategy for Future Research Activity

今年度も企業と相談しつつ、システム開発を急ぐ。その間も選別システムの精度向上は横浜国立大学の方で続けている状況です。また、当院のみならず他院の協力も仰ぐ、他施設共同研究の形をとれるか、現在当院の研究推進部に相談しております。