胚胎縮時攝影
文 吳信宏醫師/婦產部 生殖醫學中心
協同主任
關鍵字：胚胎縮時攝影（Time lapse）、試管嬰兒治療、人工智慧（Artificial Intelligence；AI）、治療意向（Intend to treat；ITT）
試管嬰兒治療，又稱體外受精胚胎植入（In Vitro Fertilization – Embryo Transfer；IVF-ET），就是將卵子及精子拿到實驗室受精，培養成的胚胎，再植回子宮內懷孕。從受精到養成胚胎植入子宮，約3至5天的時間，胚胎在實驗室的胚胎培養箱成長，因此，培養箱的好壞及品質的管控，會嚴重影響胚胎的成長，進而影響最後試管嬰兒治療的結果。
胚胎縮時攝影（Time-lapse）
傳統的胚胎培養箱培養環境，經過幾十年的研究，不斷的改善溫度、濕度、滲透壓、光線，氣體濃度…等，已臻完美。然而胚胎要在體外受精後隔天拿出培養箱，在顯微鏡下觀察，才能知道是否正常受精；若要知道後面是否有持續成長或細胞察才能獲得訊息，提供醫師及患者後續胚胎植入的參考。然而，胚胎多次的進出培養箱，對胚胎的成長發育會有不好的影響。
為了胚胎不用拿出培養箱，而又能觀察到胚胎的發育，2010年代初期，就有胚胎縮時攝影培養箱引進試管嬰兒治療。所謂縮時攝影培養箱（Time-lapse Incubator）就是在培養箱裡裝個攝影鏡頭，每5至10分鐘照一張胚胎照片，傳到電腦，胚胎師只要看電腦的影像即可掌握胚胎發育狀況。縮時攝影培養箱不僅不用拿出胚胎觀察，讓胚胎在更不受干擾的環境成長；而且持續縮時的照片，完整觀察到胚胎整個發育分裂過程，因此，可提供更多胚胎資訊來挑選胚胎植入。[見圖一]1
要不要使用胚胎縮時攝影？
胚胎縮時攝影培養箱，主要有兩大優點：[見圖二]2
1.更多胚胎的觀察資訊，可提供挑選最好胚胎的依據。
2.不需將胚胎拿出培養箱，不干擾胚胎，可讓胚胎發育的更好。
臨床上，仍需更多的試驗研究，才能透明化它的臨床效益，目前胚胎縮時攝影培養箱的SWOT如下：[見圖二]2
1.S（Strength，優勢）：無干擾培養環境；掌握更多胚胎發育過程資訊；改進胚胎挑選。
2.W（Weakness，劣勢）：目前優質RCT研究不足；目前的研究結果仍分歧；目前各發表的研究設計有差異。
3.O（Opportunity，機會）：更新的資訊挑選出的胚胎可能挑出較多染色體正常胚胎；可加入自動化於胚胎實驗室；眾多的胚胎照片可提供大數據分析。
4.T（Threat，威脅）：由觀察的參數來外推胚胎結果，存在有風險；成本效益分析不明；資訊過多太雜；目前可能被過度濫用於試管嬰兒治療。
胚胎縮時攝影培養箱用於試管嬰兒治療，有它的優點，仍有它不足的地方，是否廣泛用於臨床仍需更多研究來證實。
胚胎縮時攝影與人工智慧（Artificial Intelligence；AI）
人工智慧AI，隨著電腦儲存及運算的進步，近年來發展神速。[見圖三]3人工智慧是藉由大數據的輸入給電腦，藉由機械學習（Machine Learning）或深度學習（Deep Learning）的運算，持續的精進醫療的預測結果。目前人工智慧陸續引進醫學診斷、治療及健康管理中。
胚胎縮時攝影最大特點，正好有非常大量的胚胎成長過程照片，透過每個胚胎的照片及植入後的著床及活產與否，正好可引入人工智慧AI的學習，來預測之後胚胎的植入結果，而且隨著越多數據的自我學習，就如同一位越來越有經驗的醫師一樣，可更精準地提供醫學的診斷及治療參考。
目前已有胚胎縮時攝影培養箱，配合人工智慧AI的引進，可以將每個胚胎將來植入後的懷孕成功機率排序，提供臨床挑選胚胎來植入的參考。胚胎縮時攝影配合人工智慧是非常值得期待，但仍需更多的研究來證實它的效益，及成本分析。
試管嬰兒治療意向分析（intend to treat analysis；ITT analysis）
試管嬰兒治療的最終目標是讓夫妻能抱回健康嬰兒，更進一步是一次打針取卵就能獲得足夠的卵子胚胎，足夠一個家庭要生兩個，甚至三個小孩的目標，就是累積活產率。為達成提高累積活產率，目前新技術是否引進，可由提升胚胎及子宮內膜來探討：
1.胚胎部分：又分是否增加可用胚胎數目及挑選好的胚胎。
●增加可用胚胎：可提升一次試管下來，總活產數目，即增加累積活產率（↑cumulative live birth rate；cLBR）。
●挑選好的胚胎：若可精確挑出最好胚胎，可最快速達到活產目的，即縮短達成活產時間（↓time to pregnancy）。
2.內膜部分：選擇最好的胚胎植入時間。
●若能選到胚胎著床最佳窗口，可增加胚胎著床成功，既可減少胚胎浪費，又可快速達到成功活產。
目前許多新科技引進試管嬰兒治療中，包括：PGT-A，ERA，及Time-lapse等，是否常規引入試管嬰兒治療中，除了花費成本考慮外，最重要是考慮臨床助益。若以上述對胚胎及內膜的益處來檢視新科技，如下：[見圖四]
1.PGT-A：目前研究胚胎切片似乎會損傷胚胎，而影響它的著床能力，而且送檢細胞的代表性不夠，似乎會浪費一些胚胎；然而，若能挑選出染色體正常胚胎植入，有助於著床成功活產。
2.ERA：與胚胎無關，而是選出最佳的子宮內膜著床窗口，決定最佳胚胎植入時間。如能提升子宮內膜環境，既可減少胚胎著床失敗，也可快速達到活產目的。
3.Time-laspe：胚胎在無干擾的培養箱成長，似乎有機會增加總的可用胚胎數，而掌握更多的胚胎成長參數，可挑出更能著床成更的胚胎，若再結合AI及大數據分析，預測挑選胚胎的能力似乎會越來越強大。
試管嬰兒治療過程，若能增加總的可用品質高的胚胎，又能精確地從中挑出最好的胚胎植入，再結合準確的內膜著床窗口，可大大的提升累積活產率，並縮短達成抱嬰的目的。而增加總的高品質數量，又比挑選胚胎重要，因此如何提高實驗室的品管，提供優質穩定的胚胎實驗室環境，及嚴格執行每個操作步驟細節，似乎是最根本重要的，就如同練功夫，先練好蹲馬步核心肌群的紮實功，再練其他的功夫就輕而易舉了。彰基生殖醫學中心做了十幾年的美國病理學會CAP實驗室認證，就是在為生殖實驗室品管QA/QC打造紮實的根基，提供不孕症患者接受試管嬰兒治療的最佳品質保證。
▲參考文獻：
1.吳信宏、王妙媛（2020）。祝妳好孕：不可不知的不孕症大小事。台北：書泉出版社。
2.BASILE， Natalia; ELKHATIB， Ibrahim; MESEGUER， Marcos. A Strength， Weaknesses， Opportunities and Threats analysis on time lapse. Current Opinion in Obstetrics and Gynecology， 2019， 31. 3: 148-155.
3.FERNANDEZ， Eleonora Inácio， et al. Artificial intelligence in the IVF laboratory: overview through the application of different types of algorithms for the classification of reproductive data. Journal of Assisted Reproduction and Genetics， 2020， 1-18.
doi: 10.1007/s10815-020-01881-9.
資料來源：吳信宏：胚胎縮時攝影。彰基醫療健康防治季刊2020；42： 46-49。
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