CN. Đinh Thị Ngọc Ánh
Đơn vị HTSS IVFMD FAMILY, BVĐK Gia Đình, Đà Nẵng

1. Giới thiệu
Các chuyên viên phôi học đã đóng vai trò nền tảng trong quá trình hình thành và phát triển của công nghệ hỗ trợ sinh sản (HTSS) như một lĩnh vực y học lâm sàng độc lập. Trải qua nhiều thập kỷ, cùng với sự ra đời của các kỹ thuật đột phá như tiêm tinh trùng vào bào tương noãn (Intra-Cytoplasmic Sperm Injection - ICSI), bảo quản lạnh giao tử và phôi, cũng như xét nghiệm di truyền tiền làm tổ (Preimplantation Genetic Testing - PGT), vai trò kỹ thuật và ảnh hưởng chuyên môn của các chuyên viên phôi học ngày càng được khẳng định và mở rộng. Trong bối cảnh cách mạng công nghệ số và sự phát triển mạnh mẽ của trí tuệ nhân tạo (Artificial Intelligence - AI), lĩnh vực HTSS – cũng như nhiều lĩnh vực y học khác – đang đứng trước yêu cầu tất yếu phải đổi mới, tự động hóa và thích ứng để bắt kịp xu thế hiện đại hóa (1). Những thay đổi này không chỉ hứa hẹn nâng cao hiệu quả và độ chính xác trong quy trình thụ tinh trong ống nghiệm (TTTON), mà còn đặt ra nhu cầu tái định nghĩa mối quan hệ người – máy hoàn toàn mới, đòi hỏi sự thích ứng, tái cấu trúc và định nghĩa lại vai trò, kỹ năng cũng như trách nhiệm nghề nghiệp của chuyên viên phôi học trong kỷ nguyên tự động hóa và trí tuệ nhân tạo (2). Quan trọng hơn cả, quá trình chuyển đổi này cần được dẫn dắt bởi những nguyên tắc cốt lõi của y đức, tính minh bạch và công bằng nghề nghiệp, nhằm đảm bảo rằng sự tiến bộ công nghệ không làm phai mờ giá trị nhân văn – nền tảng của sứ mệnh mà công nghệ hỗ trợ sinh sản (HTSS) theo đuổi: giúp con người hiện thực hóa khát vọng làm cha mẹ.
2. Những thao tác nào của con người có thể được thay thế bằng trí tuệ nhân tạo?
Phòng thí nghiệm thụ tinh trong ống nghiệm (IVF) là một môi trường đặc thù. Tại đây, con người không chỉ thu thập, chọn lọc, đánh giá và thao tác trên các giao tử mà còn tạo ra những cá thể mới – phôi người. Bởi vì chi phí điều trị cao, sự nhạy cảm về đạo đức của các cá thể này, sự sai sót cho phép gần như bằng không. Vì vậy, mọi thay đổi về quy trình vận hành chỉ có thể được xem xét khi đạt được hoặc vượt qua các tiêu chuẩn tin cậy và hiệu suất hiện có.
Trí tuệ nhân tạo có thể có cơ hội tham gia chủ yếu vào các công đoạn có tính lặp lại và có thể chuẩn hóa cao trong quy trình TTTON (3). Trong các trường hợp này, việc áp dụng các giải pháp tự động hóa là hoàn toàn khả thi, với kỳ vọng mang lại độ chính xác, khả năng tái lập và tốc độ vượt trội so với thao tác thủ công. Thực tế, nhiều công việc trước đây do con người thực hiện đã được thay thế bằng thiết bị tự động. Ngày nay, dụng cụ vi thao tác và môi trường nuôi cấy đều được sản xuất hoàn toàn bằng máy móc tự động, trong khi trước đây kim ICSI và dung dịch bảo quản lạnh từng được chuẩn bị thủ công bởi các chuyên viên phôi học.

Hình 1. Những thao tác công nghệ trí tuệ nhân tạo có thể hỗ trợ con người

Gần đây hơn, các công nghệ tinh vi và chuyên biệt đã được đưa vào sử dụng. Công nghệ theo dõi phôi bằng video tua nhanh (time-lapse technology, TLT) – cho phép ghi nhận hình ảnh phôi ở các khoảng thời gian ngắn để đánh giá động học phát triển – đã xuất hiện từ đầu thập niên 2010 và nhanh chóng trở thành một phần thiết yếu của thiết bị TTTON. TLT ngày nay còn được tích hợp phần mềm ghi chú tự động, có thể xác định mốc thời gian phát triển và đặc điểm hình thái của phôi. Sự kết hợp giữa TLT và các thuật toán học máy, đặc biệt là nền tảng trí tuệ nhân tạo (AI), đã mở ra khả năng xếp hạng phôi theo tiềm năng làm tổ, giúp chuẩn hóa quy trình đánh giá phôi (5).
Thủy tinh hóa (vitrification) cũng là lĩnh vực giàu tiềm năng cho tự động hóa. Trong hơn một thập kỷ qua, các thiết bị robot chuyên dụng có thể thực hiện quy trình trữ đông phôi với dung dịch thủy tinh hóa trong điều kiện kiểm soát chặt chẽ (6). Gần đây, một hệ thống khác mới hơn cho phép tự động thực hiện thủy tinh hóa với 30 noãn hoặc phôi cùng lúc (7).
Bên cạnh đó, hệ thống giám sát quy trình tự động đang trở thành hiện thực trong quản lý chất lượng phòng lab IVF. Các hệ thống điện tử tích hợp quét mã vạch hoặc nhận dạng tần số vô tuyến (radiofrequency identification reading - RFID) có thể ghi nhận mọi bước thao tác trong quy trình, bảo đảm truy xuất nguồn gốc và đối chiếu mẫu tự động, từ đó giảm khối lượng công việc và nguy cơ nhầm lẫn giao tử hoặc phôi (8). Dù không thay thế hoàn toàn thao tác thủ công, các hệ thống này tự động ghi nhận dữ liệu thao tác (người thực hiện, thời điểm, loại thao tác), giúp việc phân tích hiệu suất phòng lab trở nên nhanh chóng, chính xác và khách quan hơn.
Các hoạt động khác trong phòng thí nghiệm IVF đang được nghiên cứu hoặc phát triển hướng tới tự động hóa bao gồm:
- Chuẩn bị đĩa nuôi cấy;
- Thu nhận noãn;
- Lựa chọn và nuôi cấy giao tử/phôi bằng hệ thống vi lưu;
- Thụ tinh theo phương pháp IVF cổ điển;
- Vi thao tác giao tử trong ICSI;
- Kiêm tra thụ tinh, kiểm tra và đánh giá chất lượng phôi;
- Sinh thiết và xét nghiệm di truyền tiền làm tổ (PGT);
- Thu thập, nhập và xử lý dữ liệu;
- Xuất báo cáo và đánh giá hiệu suất;
- Kiểm soát và đảm bảo chất lượng.
Một hướng phát triển khác là khái niệm “phòng thí nghiệm IVF thu nhỏ” (IVF lab-on-a-chip) – một mô hình kết hợp hài hòa giữa hoạt động con người và tự động hóa, nhằm đáp ứng các thách thức đa ngành mà công nghệ hỗ trợ sinh sản đang phải đối mặt trong kỷ nguyên mới (9).
3. Liệu trí tuệ nhân tạo có “giỏi hơn” chuyên viên phôi học
Trong lĩnh vực TTTON, AI hiện được thử nghiệm chủ yếu để dự đoán khả năng làm tổ của phôi nang. Các hệ thống đánh giá phôi tự động hoàn toàn, không cần gán nhãn thủ công, đã trở thành một phần trong cấu hình tiêu chuẩn của nhiều phòng lab IVF. Các nghiên cứu cho thấy các công cụ này có thể đạt hiệu quả tương đương, thậm chí vượt trội hơn chuyên viên phôi học.
Các thiết bị thủy tinh hóa tự động là ví dụ điển hình cho tính bất định về hiệu quả tương đối. Dù đã có mặt trên thị trường hơn một thập kỷ, rất ít nghiên cứu công bố dữ liệu so sánh về chi phí, hiệu suất thời gian hay đặc biệt là hiệu quả lâm sàng. Một thử nghiệm ngẫu nhiên đa trung tâm chỉ ra rằng hệ thống thủy tinh hóa bán tự động không kém hơn so với phương pháp thủ công về tỷ lệ sống của hợp tử và các kết quả lâm sàng. Tuy nhiên, thiết bị tự động lại tốn nhiều thời gian thao tác hơn và gây bất tiện cho nhân viên (10).
Hiện nay, có thể nói hệ thống giám sát điện tử là hình thức tự động hóa hiệu quả nhất. Công nghệ này được xem là giải pháp tiên tiến nhất để ngăn ngừa nhầm lẫn giao tử/phôi, được nhân viên và bệnh nhân chấp nhận rộng rãi (11). Một nghiên cứu quy mô lớn trên hơn 100.000 chu kỳ IVF và 800.000 điểm kiểm tra cho thấy tỷ lệ sai sót tiềm ẩn chỉ còn 0,017%, gần như được ngăn chặn hoàn toàn (12). Tuy nhiên, chưa có bằng chứng khẳng định rằng con người sẽ làm kém hơn, và việc nhận dạng mẫu chính xác vẫn đòi hỏi đào tạo và tư duy phù hợp. Các rủi ro phát sinh từ chính hệ thống tự động – như cài đặt sai, hoặc sự giảm cảnh giác khi thao tác thủ công song song – vẫn tồn tại và cần được kiểm soát nghiêm ngặt.
Trong nhiều thập kỷ, ICSI tự động đã được nghiên cứu trong các nghiên cứu trên động vật và ứng dụng y học. Hệ thống mới nhất có thể thực hiện các bước quan trọng như định vị kim tiêm, hỗ trợ trong kĩ thuật piezo, cũng như đánh giá thụ tinh bằng AI. Tuy nhiên, thiết bị này chưa thể tự động hóa hoàn toàn các bước như bất động tinh trùng và tiêm vào bào tương noãn. Dù nhóm phát triển báo cáo tỷ lệ thụ tinh bình thường cao hơn và tỷ lệ thoái hóa thấp hơn, nghiên cứu đầu chỉ thực hiện trên dưới 20 noãn mỗi nhóm (13).
4. Kết luận
Tự động hóa trong phòng thí nghiệm IVF được định hướng nhằm nâng cao độ chính xác, tính chuẩn hóa và hiệu quả vận hành. Mặc dù chưa có bằng chứng chắc chắn cho thấy tự động hóa trực tiếp cải thiện kết quả lâm sàng, nhưng nó mang lại giá trị rõ rệt trong quản lý mẫu, truy xuất dữ liệu và giảm thiểu sai sót do con người. Sự phát triển mạnh mẽ của trí tuệ nhân tạo (AI) và các hệ thống tự động đặt ra câu hỏi: liệu công nghệ có thể thay thế vai trò của chuyên viên phôi học? Thực tế, tự động hóa không làm mất đi vị thế của họ, mà mở ra một giai đoạn mới, nơi chuyên viên phôi học chuyển từ thao tác kỹ thuật truyền thống sang vai trò phân tích, giám sát và khai thác tri thức từ dữ liệu công nghệ cao, góp phần định hình tương lai của y học sinh sản chính xác và cá thể hóa. Tóm lại, con người vẫn là những cá thể cốt lỗi, công nghệ trí tuệ nhân tạo là những công cụ hỗ trợ để tăng hiệu quả công việc hơn.

Tài liệu tham khảo
1.         Campbell A, Gardner DK, Meseguer M, Miller KA, Montag M, Palermo GD, et al. In vitro fertilization and andrology laboratory in 2030: expert visions. Fertil Steril. 2021 Jul;116(1):4–12.
2.         Bori L, Meseguer M. Will the introduction of automated ART laboratory systems render the majority of embryologists redundant? Reprod Biomed Online. 2021 Dec 1;43(6):979–81.
3.         Chow DJX, Wijesinghe P, Dholakia K, Dunning KR. Does artificial intelligence have a role in the IVF clinic? Reprod Fertil. 2021 Aug 23;2(3):C29–34.
4.         Khoa học dữ liệu [Internet]. [cited 2025 Dec 1]. Available from: https://phamdinhkhanh.github.io/2020/06/10/ImageSegmention.html
5.         Jiang VS, Bormann CL. Artificial intelligence in the in vitro fertilization laboratory: a review of advancements over the last decade. Fertil Steril. 2023 Jul 1;120(1):17–23.
6.         Roy TK, Brandi S, Tappe NM, Bradley CK, Vom E, Henderson C, et al. Embryo vitrification using a novel semi-automated closed system yields in vitro outcomes equivalent to the manual Cryotop method. Hum Reprod Oxf Engl. 2014 Nov;29(11):2431–8.
7.         Arav A, Natan Y, Kalo D, Komsky-Elbaz A, Roth Z, Levi-Setti PE, et al. A new, simple, automatic vitrification device: preliminary results with murine and bovine oocytes and embryos. J Assist Reprod Genet. 2018 Jul;35(7):1161–8.
8.         Jiang MX, Guo L, Li S, Xiao XF, Chen W, Chen SQ, et al. IVF laboratory management through workflow-based RFID tag witnessing and real-time information entry. Reprod Biol Endocrinol RBE. 2024 Aug 3;22:96.
9.         Kushnir VA, Smith GD, Adashi EY. The Future of IVF: The New Normal in Human Reproduction. Reprod Sci. 2022 Jan 3;29(3):849–56.
10.       Hajek J, Baron R, Sandi-Monroy N, Schansker S, Schoepper B, Depenbusch M, et al. A randomised, multi-center, open trial comparing a semi-automated closed vitrification system with a manual open system in women undergoing IVF. Hum Reprod Oxf Engl. 2021 Jul 19;36(8):2101–10.
11.       Sterckx J, Wouters K, Mateizel I, Segers I, De Vos A, Van Landuyt L, et al. Electronic witnessing in the medically assisted reproduction laboratory: insights and considerations after 10 years of use. Hum Reprod Oxf Engl. 2023 Aug 1;38(8):1529–37.
12.       Sterckx J, Wouters K, Mateizel I, Segers I, De Vos A, Van Landuyt L, et al. Electronic witnessing in the medically assisted reproduction laboratory: insights and considerations after 10 years of use. Hum Reprod Oxf Engl. 2023 Aug 1;38(8):1529–37.
13.       Costa-Borges N, Munné S, Albó E, Mas S, Castelló C, Giralt G, et al. First babies conceived with Automated Intracytoplasmic Sperm Injection. Reprod Biomed Online. 2023 Sep;47(3):103237.