《康中譯社》(第9期）：男性不育癥評估和診療的未來前景：新技術概述

康中會（Cornell-China Circle）

(資源來源：Urology,169: 9-16，November 2022 https://doi.org/10.1016/j.urology.2022.06.036） 翻譯呂年青、陳慧興、李彥鋒、潘峰、周梁、洪鍇導讀陳向鋒審校陳向鋒、李石華 (Philip S. Li)責任編輯呂年青、周任遠、李石華(Philip S. Li) <h1 style="text-align: center;">———————————————</h1>【導讀】 近年來，男性不育癥相關診斷技術和治療手段，發(fā)生了重大的變化，值得人們關注。如何正確理解和掌握男性不育癥的診斷、內(nèi)分泌評估，以及外科手術和藥物治療對醫(yī)生和患者都具有極大的挑戰(zhàn)性，同時也具有很強的現(xiàn)實意義。此篇綜述圍繞優(yōu)化的精液分析系統(tǒng)、便攜式精液檢測體系、術前影像學評估、術中可視化超聲技術、人工智能診斷決策工具、未來4K3D新型手術顯微鏡等領域，詳細介紹了研究現(xiàn)狀及臨床應用前景，內(nèi)容新穎而詳實，具有很強的借鑒價值。 <ul class="ql-block"><li>精液分析（Semen Analysis , SA）是評估男性生育能力最常見的手段。既往，SA多采取人工計數(shù)，對于實驗室技術人員有很大的依賴，很難避免檢測人員自身及不同檢測人員之間的誤差。計算機輔助精液分析（Computer Assisted Semen Analysis, CASA）借助機器圖像捕獲技術與光學顯微鏡相連，通過軟件進行分析，在精子濃度、總數(shù)和活率方面同樣準確，但在精子形態(tài)方面存在技術難點，值得進一步優(yōu)化。</li></ul> 針對無精子癥的鑒別診斷以及睪丸顯微取精手術中局部生精灶的探測，影像學技術在男性不育領域的應用日趨廣泛，并不斷發(fā)展。 <ul class="ql-block"><li>灰階超聲（Grey Scale Ultrasound, GSUS近年來常被用于泌尿系統(tǒng)疾病提供一種快速、安全和非侵入性（無創(chuàng)傷性）診斷評估，并與其他相關成像分析互補。作者將其用顯微取精手術（Micro- TESE, mTESE）之前識別睪丸內(nèi)直徑更大且比相鄰小管更迂曲的生精小管，可能利于提高顯微取精手術的成功率（Surgical Sperm Retrieval, SRR）。因為這兩個特征表明小管內(nèi)的生精活性增強。GSUS的檢測范圍可以達到100-300微米，具有潛在臨床評估和診療價值，值得關注。</li><li>磁共振成像技術近年來也被用于評價和預測非梗阻性無精癥( Non-obstructive Azoospetmia, NOA) 患者的SRR，其無創(chuàng)傷性獲得廣泛關注，但其臨床評估的準確性和經(jīng)濟花費有待進一步商榷。</li><li>拉曼光譜（Raman Spectroscopy, RS）與顯微鏡配合使用，達到實時成像，無需固定或切片即可區(qū)分組織內(nèi)的分子差異，用于鑒定不同支持細胞活性的曲精小管，術中可能更好地指導mTESE，大大提高SRR，減少手術時間。但臨床推廣應用依然需要進一步的完善優(yōu)化。</li></ul> 顯微外科醫(yī)生由于不良的人體工程學的設備和設計，身體和體位長時間固定某一姿式的手術操作，可能造成習慣性（職業(yè)性）肌肉疲勞，進一步導致肌肉骨骼疼痛，約60%的外科醫(yī)生表示這些疼痛影響了他們的總體生活和工作質(zhì)量，甚至職業(yè)生涯。 <ul class="ql-block"><li>2019年由康奈爾大學醫(yī)學院李石華(Philip S.Li) 教授（也是本文資深作者）團隊率先領銜完成4K3D (ORBEYE) 視頻數(shù)字手術顯微鏡前瞻性臨床隨機動物輸精管顯微吻合和輸精管附睪顯微吻合實驗研究結果表明 (AUANews, May 2019, Page 6-7), 4K3D 視頻手術顯微鏡具有更廣闊的工作距離和手術視野景深，數(shù)字化快速變焦和即時自動對焦的功能，將4K3D視頻手術圖像流清晰的展現(xiàn)在監(jiān)視器上，使得整個手術團隊成員均能“實時”觀注顯微手術中的每一個細節(jié)，以上優(yōu)勢使得4K3D視頻手術顯微鏡，在未來顯微外科的各個領域都可能具有更加廣闊的應用前景。</li><li>2023 年2月來自美國邁阿密大學Ranjith Ramasamy教授團隊就使用 4K3D 外窺鏡與標準手術顯微鏡進行男性生育顯微手術的人體工程學風險發(fā)表詳細的比較分析 （Urology, 172:115-120, February 2023），結果顯示4K-3D 外窺鏡具有良好的人體工程學設計，可減少醫(yī)生手術疲疲和壓力相關的傷害，但也有可能延長手術時間。</li><li>Ahmad FL等（Microsurgery, 2020,40:468-471) 在2020 年的一項對使用4K-3D（ORBEYE）操作系統(tǒng)進行手術的外科醫(yī)生進行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)人體工程學的設計對手術醫(yī)生有益、所以更受歡迎。</li></ul>Olympus 和Sony 聯(lián)合開發(fā)的4K3D-ORBEYE視頻手術顯微鏡已被證明其自身具備完善的性能，能夠完成男性不育顯微外科手術，如輸精管吻合術（vasovasostomy, VV）、輸精管附睪吻合術（vasoepididymostomy, VE）、精索靜脈結扎術、以及睪丸顯微取精術。就VV和VE而言，4K-3D操作系統(tǒng)與傳統(tǒng)手術顯微鏡具有相似的復通率，而平均手術時間明顯縮短。在不考慮價格的前提下，4K3D操作系統(tǒng)將是未來MIM的方向。 <a href="http://m.kamkm888.com/38cdxj8l" rel="noopener noreferrer" target="_blank">顯微外科的嶄新時代：4K3D視頻手術顯微鏡開啟數(shù)字時代新“鏡”界 - 美篇</a> 此外，實驗室內(nèi)的精子鑒定和分選技術也進步很快。 <ul class="ql-block"><li>微流控精子分選技術（Microfluidic Sperm Sorting, MSS）在一個流體通道內(nèi)模擬女性生殖道環(huán)境（pH 和溫度），將活動精子從精液樣本中分離出來，與密度梯度離心法相比，MSS可以更好的優(yōu)選精子形態(tài)和精子活力。MSS是極具前景的新技術，大規(guī)模進入臨床之前，尚需進一步標準化。</li><li>備受矚目的人工智能（Artificial Intelligence, AI）進入實驗室用于輔助精子鑒定和分選屬于革命性的技術，利用大量的樣品進行訓練和深度學習后，人工智能（AI）可以更精準的對于精子濃度、活力、甚至形態(tài)進行評價，利于實驗室內(nèi)部和外部的質(zhì)量控制，更利于臨床決策的優(yōu)化。</li></ul> <a href="http://m.kamkm888.com/3r2esu4a" rel="noopener noreferrer" target="_blank">康中論壇（第18期）：人工智能對未來試管嬰兒(IVF)實驗室和生殖醫(yī)學的影響</a> 總之，男性不育癥的診療至關重要，可以有效提升輔助生殖技術的質(zhì)量，從而促進人們的生殖健康水平。從最基礎的男性生育力評估，到技術含量很高的4K-3D顯微操作系統(tǒng)和AI機器學習，必將推動MIM的進步和完善，值得關注和支持。 陳向鋒博士副主任醫(yī)師上海交通大學醫(yī)學院附屬仁濟醫(yī)院生殖醫(yī)學中心2023年7月于上海 —————————————————— 【摘要】 男性不育癥領域在過去的幾十年里取得了顯著進展，特別是在開發(fā)新型診斷工具方面。不幸的是，盡管有這些改善，仍有大量的不育患者。在這篇綜述中，我們關注將塑造未來診斷、評估和治療男性不育癥的新興技術。計算機輔助精液分析（CASA）與便攜性的改進讓男性能夠在他們自己舒適的家中獲得基本的精液參數(shù)。此外，超聲技術的突破允許在術前預測睪丸內(nèi)潛在的生精區(qū)域；高分辨率光學技術允許更好地可視化操作顯微外科睪丸取精術（mTESE）；人工智能的應用可改善精子的選擇和識別。 【引言】不孕癥是指在12個月無保護的性交后無法實現(xiàn)臨床妊娠，據(jù)估計它影響了全球 8%-12% 的夫婦。在大約 20%-30% 的夫婦中，男性是導致不孕的唯一原因。在大約 50% 的夫婦中，男性因素是導致不孕的一個因素 1。幾十年來，男性不育和輔助生殖技術 (ART) 領域的進步讓以前治療選擇有限的不孕夫婦現(xiàn)在可以懷孕。特別是顯微外科睪丸取精術 (mTESE) 和胞漿內(nèi)單精子注射（ICSI）的出現(xiàn)，改善了非梗阻性無精癥（NOA）男性的妻子受孕結果2 。除了采用各種手術方法進行治療外，男性不育癥患者也可以通過藥物治療。具體來說，可以使用克羅米芬和阿那曲唑等藥物3。此外，一項評估使用促性腺激素（例如hCG）治療男性不育癥的系統(tǒng)評價（包括共有456名參與者的6項隨機對照試驗），表明在男性接受促性腺激素治療的夫婦中，促性腺激素對活產(chǎn)和妊娠率均有有益效果3,4。 由于仍有很大一部分的患者仍然不育，因此（診斷與治療）需要進一步創(chuàng)新。在這篇綜述中，我們將關注男性不育領域現(xiàn)有的和正在開發(fā)的工具。盡管涉及許多提議的以及廣受質(zhì)疑的技術的文獻很少，值得在這里進一步討論男性不育目前治療方法的前景和未來發(fā)展的影響。因此，本文重點介紹用于治療男性不育癥的評估、術前成像、術中技術和實驗室流程的最新進展和充滿希望的未來。 未來方向1：計算機輔助精液分析（CASA）的不斷完善 精液分析（Semen analysis , SA）是用于男性生育能力評估的主要診斷檢測之一。通常，精液分析需要借助男科學實驗室，及訓練有素的實驗室技術人員人工進行精子的計數(shù)。檢測過程枯燥且耗時，且存在檢測人員自身及檢測人員之間出現(xiàn)偏差的可能。由于精液參數(shù)的趨勢有助于臨床推斷及病理診斷，因此精液分析的有效性，準確性和精度至關重要。如果男科學實驗室未遵守權威組織制定的準則和協(xié)議，就有可能導致檢測數(shù)據(jù)不可靠5。可靠的精液分析結果對不育癥夫婦的診斷和及時的診療決策來說不可或缺，因此，為了提高檢測結果的標準化改良早已開始。為了精液分析更為客觀并且減少偏倚，計算機輔助精液分析（Computer-assisted semen analysis, CASA）在40年前被開發(fā)出來。CASA機器與捕獲序列靜態(tài)圖像的數(shù)字光學顯微鏡相連，然后通過計算機軟件進行分析6。與人工分析相比，精子濃度、總數(shù)和活動率方面，CASA同樣準確，但在精子形態(tài)方面，CASA的結果不可靠6。隨著近年來計算機軟件的進步和技術的平民化，我們才逐漸認識到CASA的真正潛力6。 半自動精液分析儀已被廣為采用。目前經(jīng)過驗證的自動化機器包括：IVOS CASA（產(chǎn)自馬薩諸塞州貝弗利市漢密爾頓·索恩）和LensHooke X1 Pro（產(chǎn)自馬薩諸塞州貝弗莉市漢密頓·索恩）。新一代IVOS CASA提高了分辨率，增加了精子尾部的檢測；而LensHooke X1 Pro則實現(xiàn)了精子濃度、活力、形態(tài)和精子動力學的檢測自動化。Agarwal等學者的研究表明：這兩種自動化機器精度都很高，可以在少精癥患者的精液中找到精子，而且分析結果可靠，可與手動精液分析計數(shù)相媲美7。未來CASA機器的準確性、便攜性的進一步提高、人工智能助力，以及檢驗者自身和檢驗員之間的偏移進一步減少，其應用范圍必將更加寬廣。 CASA的劣勢之一是：目前仍然需要人工精液樣本輸入和質(zhì)控才能提供準確的結果（尤其是針對于嚴重的少精癥患者）。與其他的自我測試一樣，CASA的另一個局限性源于：生物學因素（人類精液中過多的顆?；蚣毎槠┡c檢測技術因素（無法區(qū)分精子微聚體或精子碎片）9。生物學的局限性可能會使得男士推遲必要的臨床評估，如：精液培養(yǎng)或抗生素治療；而檢測技術的局限性可能會影響前向精子的計數(shù)或活動率。因此，男士可能會因CASA的假陰性結果錯誤地打消疑慮，降低配偶的懷孕率。 為了分析精液，男士不得不在診所或?qū)嶒炇覂?nèi)射精獲取樣本。通常來說，這些公共的精液采集設施會讓男士感覺不適，并且可能會導致護理的滯后。新近的技術進步允許男士可以居家進行精液分析。在精子濃度、精子計數(shù)和活率方面，居家采集的精液樣本檢測的質(zhì)量更高，但是，需要男士嚴格的遵守采集精液樣本的流程10。因其便利性，許多公司已經(jīng)開發(fā)了居家精液檢測試劑盒，男士在幾個工作日內(nèi)即可收到檢測結果。不僅如此，公司還提供郵寄精液分析試劑盒套件的服務，男士可以居家家采集樣本，然后將試劑盒寄回供應商進行分析；這些試劑盒套件有：ReproSource和Episona。其中包含一個特制的能夠保存精液樣本的運輸容器，以便實驗室在26小時內(nèi)進行分析11。值得一提的是，大多數(shù)居家檢測試劑盒可對精液樣本進行基礎的分析，以大致判讀是否需要進一步的標準測試。居家檢測和郵寄檢測之間的一個顯著區(qū)別是，居家檢測通常在數(shù)小時即可知道檢測結果。相反，郵寄檢測需要收集后郵寄，因此，得知結果通常需要數(shù)天或數(shù)周11。輸精管結扎術后的患者更青睞于居家檢測，因其簡單便捷使患者的依從性更高11。 YO 精子測試盒（加利福尼亞州洛杉磯市的醫(yī)療電子系統(tǒng)公司開發(fā)）和TENGA 男士放大鏡（Men’s Loupe, 日本東京田加市）等公司已經(jīng)開發(fā)了CASA居家便攜設備，可以與智能手機連接，并在一小時內(nèi)獲得可靠的分析結果12。有幾家公司的居家試劑盒已獲得美國食品和藥物管理局的批準，例如YO精子測試盒。目前居家精液檢測的最大局限性是，它們只能評估精子濃度和活力參數(shù)。而且，特別需要注意的是：如果男士的精子濃度和活動度正常，居家精液分析可能會出現(xiàn)假陰性的結果，進而導致錯誤的判斷男士生育力11具體來說，盡管居家測試盒常規(guī)檢測精子活率，但它們通常不檢測前向精子比率這一重要參數(shù)11。故此，如果男士的精液濃度和活率正常，但前向精子比率極低，那么，居家測試盒的假陰性結果可能會延遲正規(guī)的生育評估和治療。雖然目前的居家精液檢測可能無法取代實驗室進行的常規(guī)精液診斷分析，但它的確為男士初步篩查可能的不育問題提供了便利。此外，輸精管結扎術后患者需要反復精液分析，往往依從性較差。居家精液檢測使得這些患者群體受益，因為精子計數(shù)和活動度是判定精道是否復通的主要參數(shù)12。此外，隨著技術的改進和廣泛采用，居家檢測盒有可能為難以獲得生育服務的男士提供一種更便捷的方法，獲得初篩診斷，進而更早的重視并診斷男性不育。 未來方向2：外科取精手術前的影像學評估 對于被診斷為非阻塞性無精子癥（NOA）的男性，進一步的治療選擇是手術取精（surgical sperm retrieval，SSR），這無論是對于診斷本身而言，還是對于希望成為生物學的父親而言都是必須的。顯微分離睪丸取精術（mTESE）或常規(guī)睪丸取精術（Conventional TESE, cTESE）是從事生殖醫(yī)學的泌尿外科醫(yī)生通常采用的手術，以此識別并獲取用于ART的精子。雖然利用mTESE能夠獲得最高63%的SSR成功率，但人們在了解哪些患者可獲得最佳結果方面仍存在差距13。已有研究對患者的臨床特征進行了評估，以幫助確定哪些因素是在進行mTESE時影響取精成功或失敗的因素9。解剖因素（睪丸大小、BMI）、激素檢測值（睪酮、卵泡刺激素、抑制素B）和遺傳因素（Klinefelter綜合征、Y染色體微缺失）均可以預測mTESE的成功率；因此，SSR的成功率根據(jù)NOA的病因?qū)W或病理學不同，可表現(xiàn)出巨大差異14,15。 SSR存在多種風險，包括睪丸功能障礙（導致睪酮降低）和SSR夫婦的情緒影響和經(jīng)濟負擔16,17。因此，在進行該手術前，患者接受有關手術取精成功率的充分咨詢和教育至關重要。此外，同樣重要的是，我們應優(yōu)化患者的術前檢查結果，以幫助增加SSR的成功機率。現(xiàn)有研究已經(jīng)提出多種不同的術前影像學檢查模式，用于更好地預測和提高手術取精的結局（表1）。 術前影像學檢查是一種強大的工具，可以在手術干預之前洞察患者的解剖學構造。當與體檢、臨床病史和實驗室檢查結果聯(lián)合使用時，影像學檢查可以幫助臨床醫(yī)生明確不育癥的類型和病因18。目前已提出多種不同的影像學檢查方式，用于幫助判斷少精子癥或無精子癥男性手術取精的成功率19。這些影像學檢查方式包括超聲（灰階超聲、對比增強超聲、彩色多普勒超聲和功率多普勒超聲）和磁共振成像（MRI）。盡管這些術前影像學檢查具有其優(yōu)勢，但潛在的缺點和需要考慮的因素是進行此類影像學檢查的成本，尤其是那些昂貴的檢測如MRI。超聲 超聲（US）是一種用于對無精子癥男性患者睪丸內(nèi)精子發(fā)生區(qū)域進行判斷的很有前景的檢查方法。目前，已有多種不同的超聲技術用于此目的。<ul class="ql-block"><li>灰階超聲（Grey Scale Ultrasound,GSUS）可以在SSR之前識別睪丸內(nèi)擴張的生精小管20。GSUS已被用于識別那些直徑更大且比相鄰小管更迂曲的生精小管，因為這兩個特征表明小管內(nèi)的生精活性增強，成功提取精子的可能性更高13,20 。GSUS可識別100-300微米大小范圍的小管。Nariyoshi等以直徑250 mm為切值，對小管進行觀察時，已經(jīng)證實其高度敏感性（77%）和高度特異性（81%）21?？傊g前應用GSUS的檢查結果可能高度預測NOA男性進行mTESE時的取精成功率21。然而，關于GSUS可預測NOA男性mTESE時取精成功率這一發(fā)現(xiàn)仍然需要更多的研究加以驗證。此外，值得注意的是，尋求生殖醫(yī)學泌尿外科醫(yī)生評估的夫婦可能由于特別渴望有孩子而愿意孤注一擲，盡管超聲證實極少存在有價值的小管，但仍可能接受手術干預。</li></ul> <ul class="ql-block"><li>SSR前的對比增強超聲（Contract-Enhanced Ultrasound, CEUS）可輔助識別NOA男性mTESE的靶區(qū)。CEUS具有可顯示睪丸微血管的獨特優(yōu)勢，從而識別血流灌注更多的區(qū)域。具有最大縱向測量值的血流高灌注區(qū)域可能具有SSR成功的最大機會。此外，CEUS可能作為一種患者選擇工具，用于確定可進行SSR的主要候選者。有證據(jù)表明，增強起始時間小于或等于27秒、達峰時間小于或等于45秒或峰值強度大于或等于11dB的患者更有可能成功進行SSR22。盡管有令人鼓舞的證據(jù)表明使用CEUS時可改善SSR，但對于接受微創(chuàng)睪丸精子抽吸(TESA)手術的NOA患者，并未證明CEUS能提高取精的成功率23。</li></ul> <ul class="ql-block"><li>能量多普勒超聲（Power Doppler Ultrasound, PDU）可用于構建睪丸三維（3D）圖像，描繪睪丸內(nèi)血管增加的區(qū)域。與CEUS類似，那些血管密度高的區(qū)域可能代表精子生成增強的區(qū)域。PDU預測率高（74.8%）、特異性高（89.8%），但敏感性低（47.3%）24。彩色多普勒已用于檢測睪丸內(nèi)高灌注區(qū)域，該區(qū)域通常與較高精子質(zhì)量相關聯(lián)25。</li></ul> <ul class="ql-block"><li>彩色雙功能超聲（Color-coded Duplex Sonography ，CCDS) 與其他超聲工具相比，在改善睪丸精子獲取結局方面并未顯示出優(yōu)勢。CCDS可測量血管內(nèi)血流的速度和方向，提供NOA男性睪丸內(nèi)特定區(qū)域血管系統(tǒng)的彩色可視化影像。據(jù)認為，NOA男性睪丸中血流灌注更多的區(qū)域可能反映了生精潛力增強的區(qū)域，可能是精子獲取的最佳靶區(qū)。使用CCDS可以評估SSR前后患者的血管收縮期峰值速度、睪丸體積和附睪頭大小19。然而，最近的研究表明，當年齡、激素水平和血壓等臨床混雜因素得到控制時，CCDS并沒有增加SSR的成功率--從而限制了它在SSR規(guī)劃中的作用19。</li></ul> 使用影像學檢查作為術前工具具有兩個主要優(yōu)點。 <ol class="ql-block"><li class="ql-indent-1">它可用于篩選SSR成功率較高的患者22。</li><li class="ql-indent-1">它可用于術前規(guī)劃SSR機率更高的區(qū)域，這樣可提高手術效率并減少睪丸損傷26。</li></ol> 然而，也存在必須考慮的缺點。從這些影像學研究中獲得的數(shù)據(jù)可能難以轉(zhuǎn)化為臨床實際操作，并可能導致活檢部位不夠精確20。此外，管理這些影像學研究和解釋其數(shù)據(jù)需要培訓、時間和費用，這對某些衛(wèi)生保健體系或服務提供者來說可能是不易實現(xiàn)的19。總體而言，進行SSR前的影像學檢查可能是一種可增加取精成功可能性的無創(chuàng)性檢查方式，然而，在它成為標準化的臨床實際操作的一部分之前，尚需要更多的研究和規(guī)范化。 磁共振成像（MRI） 初步研究表明，MRI可評估睪丸體積（Testicular Volume, TV）、表觀彌散系數(shù)（Apparent Diffusion Coefficient, ADC）和磁化傳遞比（Magnetization Transfer Ratio, MTR），從而作為預測 NOA男性mTESE成功的參數(shù)27。當將Johnsen評分（基于睪丸組織病理學的精子發(fā)生的量化指標）和成功的SSR與上述參數(shù)進行相關性研究時，顯示其與較高的TV呈正相關，與ADC/MTR比值呈負相關28。然而，該數(shù)據(jù)尚極為有限，在將MRI完全看作一種mTESE術前的影像學檢查模式之前，尚需要進一步評估。此外，在選擇這種影像學檢查方式之前，還必須考慮MRI顯著的經(jīng)濟成本2。 根據(jù)fairhealthconsumer.org上的公平健康消費者數(shù)據(jù)庫，費用估算代表了各主要醫(yī)療程序的價格范圍。整個費用范圍包括佛羅里達州邁阿密市的網(wǎng)絡外/非保險和網(wǎng)絡內(nèi)的價格。此類成本可能因地區(qū)、數(shù)據(jù)庫、保險計劃/狀態(tài)而有所不同，不包括相關費用（如果有的話），如設施和設備費用。已發(fā)表的經(jīng)同行評議的研究數(shù)量，包括截止撰寫本報告時，在PubMed上使用某項特定技術獲取精子的所有研究。 未來方向 3：顯微手術鏡的技術進展和術中應用 <ul class="ql-block"><li>4K-3D顯微鏡/外窺鏡</li></ul>標準手術顯微鏡（standard operating microscope, SOM）起源于19世紀中期的手術眼鏡，在20世紀70年代被引入泌尿外科領域，用于進行輸精管吻合術（vasovasostomy, VV）30。使用輔助設備來增加放大倍數(shù)和改善患者預后是男科手術領域的一個標志。盡管SOMs和較新的二維（2D）視頻操作顯微鏡（video-operated microscopes, VOMs）等可視化工具已成為現(xiàn)代生殖泌尿外科醫(yī)生的必備工具，但它們的人體工程學設計不佳，需要不斷的重新定位、視野狹窄、術中觀摩感受性較差。男科領域的另一個標志是手術機器人（包括達芬奇）的使用，但存在機器人放大功能和相關操作成本的問題，且缺乏整合這兩種技術的臨床效益評估研究。314K-3D ORBEYE視頻顯微鏡（奧林巴斯）于2017年10月推出，開發(fā)者在設計之初就考慮到手術操作團隊的健康需求<ul class="ql-block"><li>ORBEYE將4K-3D外窺鏡連接至一個懸掛于手術區(qū)域的靈活半機械臂上，擁有高達26倍的放大率和自動對焦功能，并實現(xiàn)實時可視化。</li><li>32（圖1）ORBEYE可以向兩臺55英寸4K-3D監(jiān)視器提供3D圖像，并借助輕質(zhì)3D眼鏡增強了色彩、景深和分辨率。</li><li>32 與2D視頻操作顯微鏡（VOMs）或傳統(tǒng)的SOM不同，55英寸監(jiān)視器增強了術中的可觀摩性，這對于醫(yī)學教育、術中觀摩和手術團隊配合非常重要。</li></ul> 47%的外科醫(yī)生提到了由于不良的人體工程學操作習慣導致肌肉骨骼疼痛，約60%的外科醫(yī)生表示這些疼痛影響了他們的總體生活質(zhì)量。<ul class="ql-block"><li>33 VOMs和SOMs中的目鏡和觀察筒的存在，使得外科醫(yī)生面臨與全職顯微外科醫(yī)生同樣的工作相關肌肉骨骼疾患（musculoskeletal disorders, MSDs）。根據(jù)在神經(jīng)外科、整形外科或耳鼻喉科等使用傳統(tǒng)顯微鏡進行手術的其他專業(yè)領域進行的研究，非人體工程學的姿勢可導致慢性頸部、背部和肩部疼痛以及眼睛疲勞。344K-3D外窺鏡允許自然的非靜態(tài)姿勢，可以改善外科醫(yī)生的人體工程學感受。Ahmad等對使用ORBEYE操作手術的外科醫(yī)生進行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)人體工程學設備更受歡迎。一項對眼科醫(yī)生進行問卷調(diào)查分析的研究發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)顯微鏡相比，類似于外窺鏡的平視顯示器減輕了疼痛和不適，改善了人體工程學。35</li></ul>ORBEYE已證明其自身具備完善的性能，能夠完成生殖泌尿外科醫(yī)生典型的顯微外科手術，如輸精管吻合術（vasovasostomies, VVs）、輸精管附睪吻合術（vasoepididymostomies, VEs）、精索靜脈結扎術或mTESEs。<ul class="ql-block"><li>Hayden等進行的一項動物實驗研究顯示，采用ORBEYE和SOMs進行比較，VVs和VEs手術具有相似的通暢率。30與SOMs相比，使用ORBEYE進行精索靜脈結扎術的平均手術時間縮短約22%（20分鐘）29 。</li><li>鑒于這項技術的新穎性，許多接受過SOMs培訓的外科醫(yī)生在轉(zhuǎn)換至視頻顯示器（如ORBEYE）時可能會猶豫或遇到困難。</li><li>Yu等進行的一項研究發(fā)現(xiàn)，與視頻顯示相比，使用顯微鏡的外科醫(yī)生操作更方便快捷。</li></ul>另外，ORBEYE的標價高達40萬美元，很可能會被許多醫(yī)療機構視為高端設備，或許在未來幾年內(nèi)，醫(yī)療資源缺乏的一些國家無法購買（表2）。 <ul class="ql-block"><li>拉曼光譜（Raman Spectroscopy, RS）和拉曼顯微光譜（Raman Micro-Spectroscopy, RMS）實時成像</li></ul>RS是一種振動光譜分析，基于當二極管激光器接觸樣品時發(fā)射的散射光模式揭示化學結構并產(chǎn)生分子印跡。37當與顯微鏡配合使用時，RMS具有實時監(jiān)測生化變化的獨特能力，且無需固定或切片（通常會導致樣品的改變或破壞）。37 這進一步增強了其在微生物學、腫瘤學和藥物學的體外精細樣本分析中的應用。今天，RS已被應用于將人類精子細胞的形狀與有絲分裂階段相關聯(lián)，并被認為是提高體外受精精子細胞質(zhì)量評價的有效技術。38由于RMS可以區(qū)分組織內(nèi)的分子差異，因此有希望在某一天，可以定量分析具有不同支持細胞活性的生精小管，從而更好地指導mTESE。38在mTESE術中，能夠識別和提取優(yōu)質(zhì)的生精小管，可以大大提高當前的手術獲精率（SRR），減少手術時間，并被證明對于許多渴望懷孕的NOA患者夫婦來說是富有成效的。（表2） 未來的方向 4：精子識別和實驗室的優(yōu)選雖然輔助生殖的周期數(shù)逐年增長，但活產(chǎn)率仍維持在每周期33%39。精子優(yōu)選是可能提高活產(chǎn)率的一種途徑。ICSI治療中精子選擇仍缺乏客觀標準。世界衛(wèi)生組織（The World Health Organization ，WHO）提供了精子形態(tài)學分析的指導原則，但是精子形態(tài)的評估仍存在一些個人的主觀選擇5。另一個令人興奮的研究領域是不育男性的遺傳學檢測。精子濃度小于1百萬/ml患者中有5%可能存在Y染色體微缺失，這也促使了檢測指南的改進40。 <ul class="ql-block"><li>微流控精子分選 ( Microfluidic Sperm Sorting, MSS) </li></ul>ICSI繞過了精子在女性生殖道內(nèi)的自然選擇。其通常采用上游法或密度梯度離心法優(yōu)選精子。這些方法雖然選擇出了高質(zhì)量精子，但其與更好的ART臨床結局沒有相關性41。微流控精子分選（Micro?uidic Sperm Sorting ,MSS）是一種更具選擇性的鑒別高質(zhì)量精子的技術。MSS在一個流體通道內(nèi)模擬女性生殖道環(huán)境（PH和溫度），將活動精子從精液樣本中分離出來42。與密度梯度離心法相比，MSS改善了精子形態(tài)和精子活力。然而，目前MSS的方法尚未標準化，這也可能導致其精子產(chǎn)量較低42。微流控仍是一個吸引人的技術進步，但還需要更多的有效性數(shù)據(jù)。此外，很多精子分選技術被用于IUS或ICSI選擇理想的精子；特別是，僅與上游法相比，Zymot微流控精子分選儀可以提高精子濃度。此外，與上游法和射出新鮮精液相比，使用該設備分選精子可以顯著降低精子DNA碎片。 <ul class="ql-block"><li>人工智能（Artificial Intelligence, AI）</li></ul>AI被看做是可以增進精子優(yōu)選過程的一種技術革新。AI作為一種計算機技術，它能夠以類似人類的方式處理和完成任務，從而減少困難任務中的人力，并實現(xiàn)無疲勞和人為錯誤的標準化分析?？紤]到需要在較小的可接受誤差范圍內(nèi)解釋大型數(shù)據(jù)集，人工智能已慢慢進入醫(yī)學的各個子專業(yè)44。即使用上游法或密度梯度離心法處理后，仍有接近100-1000個精子需要進一步分選。最初的研究主要集中在利用計算機基礎軟件評估精子形態(tài)。機器學習算法的出現(xiàn)進一步提高了以標準化方式評估精子形態(tài)的能力，如：支持向量機（support vector machine, SVM）、決策樹和樸素貝葉斯分類器。盡管如此，AI的訓練仍舊依賴于精子選擇者的主觀分類。深度學習的進步，如卷積神經(jīng)網(wǎng)絡（convolutional neural network, CNN），代表了所有基于圖像深度學習的主流技術，其可以更好地從動態(tài)圖像中提取信息，從而提高精子識別和分級的精度。具體來說，CNN輸出低維的嵌入式圖像，它遠比其他提取特征方法獲得的圖像要優(yōu)越44。 AI可以更好地評估精子的多項參數(shù)，如活力和形態(tài)。精子活力仍是優(yōu)選精子的重要指標，因為其是促使精卵結合的關鍵因素。由于精子的動態(tài)運動，精子活力的評估及分級是一項比較困難的工作。最初是利用固定精子頭部來孤立的分析精子尾部的擺動，攝像系統(tǒng)的進步和SpermQ和FAST（鞭毛分析和精子追蹤）等軟件出現(xiàn)，使我們現(xiàn)在能夠從三維的角度研究自由游動的精子46,47 。AI可使用無創(chuàng)的方式使精子DNA完整性與精子形態(tài)建立潛在的聯(lián)系。精子DNA完整性是精子的一個重要定性評估，其已被證明是妊娠結局的一個重要預測指標48。目前的染色方法是具有侵襲性的，被染色的精子無法再用于ART治療。已開發(fā)出的CNN算法，其顯示出在僅基于精子圖像的DNA碎片指數(shù)（DNA Fragmentation Index, DFI）的實際值和預測值之間的Pearson的r值=-0.43（p<0.01），這可能可以作為預測其他精子參數(shù)的基礎。AI在精子優(yōu)選方面的主要限制因素在于將信息與DFI和/或精子獲取之間建立聯(lián)系的能力。過去一些研究指出，由于AI的局限性，所以需要大型的數(shù)據(jù)集來訓練系統(tǒng)；然而，這促使研究中心之間相互協(xié)作以創(chuàng)建更好的資源，來充分構建一個能支持適當培訓的數(shù)據(jù)集39。盡管如此，在實驗室用AI進行精子識別，對推動不育領域發(fā)展有巨大的潛力。 【結論】診斷不育癥和夫婦無法懷孕給生活帶來了巨大的壓力。<ul class="ql-block"><li>盡管出現(xiàn)了新的技術進步，但仍有大量不育男性的治療選擇受限。</li><li>隨著這些技術的不斷改進和廣泛采用，這將使不方便進入男科實驗室或生育診所的患者獲得初步診斷。</li><li>提高術前和術中經(jīng)驗的技術能夠提高取精率，最終給患者帶來更好的結局。</li><li>利用有助于精子選擇的技術可能會提高實驗室精子處理的效率，從而幫助大多數(shù)正在進行ART的夫婦。</li><li>此外，通過這些容易進行的檢查，將提高對男性不育癥的認識和早期診斷。</li></ul>雖然男科的未來仍然光明，但仍有許多研究要做，以證明這些創(chuàng)新的有效性及其在現(xiàn)實生活中的臨床實用性。 【雜志特邀嘉賓點評】Scott Lundy, MDDepartment of Urology, Glickman Urological and Kidney Institute, Cleveland Clinic, Cleveland, OH, USA“ 新技術與醫(yī)學實踐的結合可以促進醫(yī)學發(fā)展，泌尿科也不例外。從本杰明·富蘭克林制作銀導管治療他兄弟的尿潴留，到經(jīng)尿道電切鏡下進行TURP，泌尿科醫(yī)生已經(jīng)連續(xù)創(chuàng)新以改善患者的生活質(zhì)量。事實上，一位名叫Werner Forssmann的泌尿科醫(yī)生是世界上第一個借助導尿管進行心導管插入術的醫(yī)生。最近，泌尿科的新技術更是層出不窮，包括沖擊波碎石、機器人操作系統(tǒng)、用于結石和前列腺增生的激光技術、以及用于治療男性尿失禁和勃起功能障礙的植入技術等。事實上，泌尿外科一直處于醫(yī)療創(chuàng)新技術領域的前沿。在男性不育方面，101年前手術顯微鏡的問世奠定了精細顯微外科手術在男性不育治療的應用基礎。20世紀90年代誕生的卵胞質(zhì)內(nèi)單精子注射（ICSI）技術更屬于革命性的創(chuàng)新。在本文中，Diaz和他的同事總結了男性不育診治領域未來的四個新技術方向。我們目前的診斷和治療方案對于特發(fā)性男性不育癥患者仍然非常有限，作者強調(diào)了CASA的技術進展、睪丸取精的術前影像學、4K-3D顯微鏡和術中拉曼光譜成像、以及用于精子分選的微流控技術。總體而言，新技術的引入可以最大限度的服務患者、改善預后、同時提高外科醫(yī)生的壽命和健康。我們作為男性不育的看門人，應該做好準備，樂觀地評估和接受新技術。盡管人工智能（AI）和機器學習統(tǒng)治未來仍然是虛構的，而不是事實，我們?nèi)匀挥胸熑螄栏駥彶檫@些新技術在患者診療中的作用，通過嚴格的研究來確保其安全性和有效性。我們必須做好接受新事物的準備，但也必須有勇氣面對創(chuàng)新的失敗，如果一項新技術無法被證明優(yōu)于現(xiàn)行技術，則應該被停止” 。 <h1 style="text-align: center;">【特別致謝】</h1> 執(zhí)筆主譯<ul class="ql-block"><li>呂年青</li></ul>江蘇省衛(wèi)生健康發(fā)展研究中心健康促進研究部<ul class="ql-block"><li>陳慧興</li></ul>上海交通大學附屬上海市第一人民醫(yī)院<ul class="ql-block"><li>李彥鋒</li></ul>陸軍特色醫(yī)學中心<ul class="ql-block"><li>潘峰</li></ul>華中科技大學同濟醫(yī)學院附屬協(xié)和醫(yī)院<ul class="ql-block"><li>周梁</li></ul>西北婦女兒童醫(yī)院（陜西省婦幼保健院）<ul class="ql-block"><li>洪鍇</li></ul>北京大學第三醫(yī)院 導讀<ul class="ql-block"><li>陳向鋒</li></ul>上海交通大學醫(yī)學院附屬仁濟醫(yī)院生殖醫(yī)學中心翻譯主審<ul class="ql-block"><li>陳向鋒</li></ul>上海交通大學醫(yī)學院附屬仁濟醫(yī)院生殖醫(yī)學中心<ul class="ql-block"><li>李石華 ( Philip S. Li)</li></ul>美國康奈爾大學醫(yī)學院泌尿外科/生殖醫(yī)學中心責任編輯<ul class="ql-block"><li>呂年青</li></ul>江蘇省衛(wèi)生健康發(fā)展研究中心健康促進研究部<ul class="ql-block"><li>周任遠</li></ul>復旦大學醫(yī)學院靜安區(qū)中心醫(yī)院泌尿外科<ul class="ql-block"><li>李石華（Philip S. Li)</li></ul>美國康奈爾大學醫(yī)學院泌尿外科/生殖醫(yī)學中心 《康中譯社》共同主席李石華（Philip S. Li）、陳向鋒