盒子中的ICSI：一种成功的自动化精子注射机器人的开发，具有外部监督和最少的人工干预（⬅点击左侧文字观看视频）
研究问题：是否有可能自动化精子注入卵母细胞的方式，并提高胚胎学家之间ICSI的一致性？
简要回答：开发的ICSI机器人表现出高度的一致性和操作员技能独立性，允许人工监督和外部控制，但手动干预最少。
我们已经知道：ICSI是一种临床程序，目前在世界范围内的大多数体外受精中心都在进行，它的使用只会随着卵子冷冻利用率的增加而增加。自实施以来，这项技术一直由技术娴熟的胚胎学家手工进行。但是，根据操作员的经验，成功率可能会有很大差异。我们利用我们在机器人学、人工智能算法和胚胎学方面的经验，开发了一种自动化ICSI机器人，该机器人需要最少的人工干预，目的是使程序的一致性标准化，并最终改善维持胚胎学家监督的总体结果。
研究设计、尺寸、持续时间：ICSI机器人的开发旨在监督注射程序关键步骤的自动控制，包括注射移液管推进、透明带和带压电脉冲的oolemma穿透，以及注射后移液管移除。人工干预仅用于使用操纵杆游戏垫固定和捕获精子，并释放卵浆中的精子，而不需要微操作技能。同时，压电ICSI是在一个传统的微操作站作为控制执行。
参与者/材料、设置、方法：从超排卵雌性仓鼠和小鼠收集卵母细胞。为了测试自动化系统的效率，仓鼠卵母细胞被注射了人类捐精者的精子，这与以往人工ICSI训练计划中使用的方法相同，并且在过夜培养后评估存活率。用小鼠精子头注射小鼠卵母细胞，然后在体外培养5天。获得的囊胚被玻璃化冷冻，胚胎移植正在进行中，以评估长期发育率。
主要结果和机遇的作用：ICSI机器人的技术部件设计为集成AI算法、光学、细胞微注射器和机电一体化。人工智能算法被开发用于识别MII卵母细胞的形态结构，包括透明带、卵黄周隙和极体，无论是在仓鼠还是小鼠模型中。该系统检测和分析移液管和卵母细胞，并选择最佳注射区域和平面，从而实现后续注射步骤的自动控制。使用仓鼠卵母细胞-人类精子模型，机器人的存活率为91%（n=110），与手动注射对照组（96%，n=28）的结果在统计学上相似（p=0.335）。每个注射周期的平均时间（包括扫描卵母细胞和注射移液管，以及将精子注射到卵母细胞中）约为每次ICSI操作两分钟。这一时间与经验丰富的操作员手动压电注入所需的时间相当。在小鼠中，91%（n=53）的卵母细胞存活，其中92%发育为两个细胞，87%发育为囊胚期。将这些效率与手动控制进行比较时，未发现统计差异（分别为n=40、98%、97%和92%）。
局限性和谨慎理由：已开发的ICSI机器人在仓鼠和小鼠卵母细胞中显示出高度一致的结果，与操作技能无关。然而，应进行额外的验证，以扩大注射卵母细胞的样本量，并评估该系统在其他卵母细胞物种中的效率，包括对人类的翻译研究。
研究结果的更广泛含义：多学科团队的结合允许开发自动化过程，可以减少某些体外受精过程中的变异性，同时由经验丰富的胚胎学家进行监督和协助。预计在不久的将来，辅助生殖治疗领域的其他实验室程序将实现自动化。
试验注册号：不适用
