CNSH. Trần Nhật Ánh Dương – IVFMD Tân Bình

Tinh dịch đồ là phương pháp khảo sát cơ bản và thường được sử dụng nhất trong khám vô sinh. Ngoài việc đánh giá vô sinh nam, phân tích tinh dịch đồ cũng có thể được sử dụng trong các trường hợp kiểm tra sau thắt ống dẫn tinh, trữ tinh trùng hoặc hiến tặng tinh trùng vào ngân hàng. Hiện nay, việc phân tích tinh dịch đồ vẫn được thực hiện thủ công bằng cách đánh giá tinh trùng dưới kính hiển vi quang học. Tuy nhiên, phương pháp này lại có một số nhược điểm như tốn nhiều công sức, tốn thời gian và mang tính chủ quan nên có thể cho ra các kết quả không nhất quán có thể gây ra chẩn đoán sai hoặc chậm trễ việc điều trị. Từ những nhược điểm trên đã thúc đẩy sự phát triển của hệ thống phân tích tinh dịch đồ tự động với sự hỗ trợ của máy vi tính (computer‐assisted sperm analysis – CASA).

Các hệ thống CASA thông thường là thiết bị máy tính hỗ trợ theo dõi tinh trùng bán tự động, về cơ bản tập trung thông qua kính hiển vi để cung cấp hình ảnh liên tiếp của tinh trùng trong một quang trường tĩnh. Hầu hết các hệ thống CASA cho phép tự động hóa một phần trong phân tích tinh trùng thường quy, nhưng chúng lại có độ chính xác kém khi số lượng tinh trùng ít hoặc nhiều và hầu hết các thiết bị CASA có giá thành cao. Hầu hết các hệ thống CASA vẫn phụ thuộc rất nhiều vào các kỹ thuật viên được đào tạo chuyên sâu và yêu cầu thêm một bộ phận cồng kềnh để thu thập dữ liệu và các đơn vị tính toán để phân tích dữ liệu.

Vì vậy việc phát triển một hệ thống phân tích tinh dịch mới, dễ tiếp cận, nhanh chóng và tiêu chuẩn hóa là vô cùng cần thiết. Nhóm nghiên cứu đã tích hợp công nghệ quang học lấy nét tự động (autofocus optical), thuật toán AI, kỹ thuật điện tử và hệ thống cơ khí vào trong một thiết bị nhỏ gọn gọi là LensHooke ™ X1 PRO . Do đó, bài nghiên cứu này nhằm mục đích đánh giá hiệu quả lâm sàng của công nghệ hiển vi quang học dựa trên trí tuệ nhân tạo (AIOM) mới, LensHooke ™ X1 PRO, trong phân tích tinh dịch bằng cách so sánh kết quả của nó với kết quả của phương pháp đánh giá thủ công bằng kính hiển vi quang học truyền thống.

Nghiên cứu đã tiến hành phân tích tổng cộng 135 mẫu tinh dịch được lấy từ những người tham gia, từ 20–60 tuổi. Các thông số tinh dịch, bao gồm mật độ, độ di động và pH tinh dịch, được xác định bằng phương pháp phân thủ công và bằng máy phân tích chất lượng tinh dịch LensHooke ™ X1 PRO tự động dựa trên tiêu chuẩn của WHO 2010. Các mẫu tinh dịch được phân tích có chất lượng bình thường và kém. Các mẫu bị kết dính nặng sẽ bị loại khỏi nghiên cứu.

Máy phân tích tinh dịch tự động X1 PRO giúp giải quyết các vấn đề về khả năng tiếp cận, tính đơn giản và tốc độ. Đây là một hệ thống tự động tích hợp hệ thống cơ học, thấu kính quang học lấy nét tự động, thuật toán AI và nền tảng điện tử vào trong một thiết bị nhỏ gọn. Trong bối cảnh ứng dụng thuật toán AI, nhóm nghiên cứu sử dụng cơ sở dữ liệu được xác định trước để chuẩn hóa phân tích và tránh nhận dạng chủ quan. X1 PRO phát hiện hình dạng của tinh trùng mục tiêu và phân chia hình ảnh của tinh trùng thành các phần đầu, cổ và đuôi bằng các phương pháp như mô hình đường viền, chiều dài và chiều rộng của từng phần tinh trùng được tính toán tương ứng. Bộ phân loại hình ảnh có thể được chuẩn bị một cách thông minh bằng cách sử dụng cơ sở dữ liệu đào tạo bao gồm các mẫu đã được xác định trước đó. Sau khi phát hiện, các thông số của các phần khác nhau của tinh trùng có thể được đưa vào máy phân loại để xác định xem tinh trùng có hình thái bình thường hay không.

Về quy trình sử dụng: 40 μl mẫu tinh dịch sau khi ly giải sẽ được nạp vào vật chứa mẫu dùng 1 lần. Sau đó sẽ đưa vật chứa mẫu vào khe của máy phân tích, hình ảnh hoặc video tinh trùng được thu lại bằng ống kính quang học lấy nét tự động với tốc độ 15 hình/giây.



Hình 1. Sơ đồ hiển thị quy trình sử dụng (a) vật chứa (b) máy phân tích tinh dịch tự động LensHooke ™ X1 PRO và (c) màn hình HDMI hiển thị báo cáo kiểm tra thời gian thực, bao gồm hình ảnh tinh trùng di động, mật độ, khả năng di động của tinh trùng, hình thái và giá trị pH tinh dịch.

pH tinh dịch được đo theo hệ thống thang màu CIE 1976 L * a * b *, trong đó giá trị L * chỉ độ đậm nhạt, trong khi a* và b* là tọa độ màu (+a* = đỏ, -a* = xanh lục, +b* = xanh lam, -b*= vàng). Bằng cách phân tích màu sắc của dải pH với hệ thống AIOM, thiết bị có thể tự động xác định giá trị pH của tinh dịch. Để đánh giá chất lượng tinh trùng, ba mật độ đã biết của các hạt LensHooke ™ X QC được phân tích theo hướng dẫn của nhà sản xuất.

Hình 1c cho thấy một báo cáo thời gian thực, bao gồm video di động của tinh trùng, giá trị pH, mật độ (× 10⁶/ml), độ di động (%) và hình thái tinh trùng (%) được hiển thị trên màn hình HDMI. Trong phần đánh giá khả năng đi động của tinh trùng, đường màu xanh lục cho biết tinh trùng di động tiến tới, đường màu xanh lam cho biết tinh trùng di động tại chỗ và đường màu vàng cho biết tinh trùng bất động.

Kết quả nghiên cứu cho thấy mức độ tương quan cao trong các kết quả về mật độ, độ di động của tinh trùng giữa máy phân tích tinh dịch X1 PRO so với phương pháp truyền thống. Ngoài ra, các kết quả pH tinh dịch đo được bằng máy X1 PRO so với các phương pháp truyền thống cũng cho ra  kết quả tương tự (p = 0,12). 

Tóm lại, những ưu điểm của việc sử dụng máy phân tích tinh dịch tự động LensHooke ™ X1 PRO là nhỏ gọn, chuẩn hóa, tốc độ, tính khách quan, tiết kiệm dữ liệu tự động và dễ sử dụng.  Thiết bị X1 PRO bước đầu cho thấy có thể chấp nhận được về mặt lâm sàng so với phương pháp truyền thống và có khả năng được sử dụng như một máy phân tích chất lượng tinh dịch tự động.

Nguồn: Agarwal, Ashok, và cộng sự. Automation of human semen analysis using a novel artificial intelligence optical microscopic technology. Andrologia, 2019, 51.11: e13440.