在全球不孕不育案例中，男性因素占比高达 40%，其中无精子症和隐匿精子症约占男性不育案例的 10%-15%。对于受此困扰的夫妇而言，多年反复的侵入性治疗、漫长的人工精子搜索往往以失败告终，最终不得不面临捐赠精子或领养的选择。
2025 年 10 月 31 日，哥伦比亚大学医学中心的研究人员在国际顶尖医学期刊《柳叶刀》（The Lancet）发表了题为：First clinical pregnancy following AI-based microfluidic sperm detection and recovery in non-obstructive azoospermia 的研究论文。
该研究研发的精子追踪与回收（Sperm Tracking and Recovery，简称为 STAR）系统带来了革命性改变，成功实现全球首例临床妊娠，为严重男性因素不育患者开辟了新的生育路径。
STAR 系统：AI 与微流控的创新融合
STAR 系统是一款全自动、非侵入性的精子检测与回收平台，其核心由三大组件构成，协同实现高效精准的精子识别与分离。首先是高速成像系统，能够以每秒 300 帧的速度连续捕获相差图像；其次是定制设计的 Fusion DTx 微流控芯片，为精子分离提供精准的微环境；最后是基于深度学习的目标检测模型，该模型采用 YOLO 架构，经标注精子图像专门训练优化而成。
系统的运行效率令人瞩目，每小时可分析 400 微升精液样本，图像捕获与处理速率达每小时 110 万张。为保障检测准确性，研发团队还加入了时间一致性过滤器，需在连续约 10 帧图像中至少 3 次识别到同一目标，才确认其为精子。
一旦精子被识别，微流控门控机制会将其分离至 300 纳升的体积中，所有流体组件均为一次性使用，既保证无菌性，又杜绝交叉污染风险，整个系统封闭运行，最大化提升生物安全性。在验证实验中，当向无精子样本中添加已知数量（每 400 微升 5-100 个）的精子时，STAR 系统的检测结果与实际添加数量呈现出极高的线性相关性（R²=0.99），其检测精度达 0.89，召回率 0.90，平均精度均值在交并比 0.5 时为 0.95，充分证明了其检测可靠性。
二十年不孕困境终破局：首例临床妊娠成功
该系统的首例临床应用对象是一对饱受不孕困扰 19 年的夫妇。39 岁的男性患者经全面生殖泌尿外科评估，染色体核型正常、无 Y 染色体微缺失，血清睾酮和促卵泡激素水平正常，但阴囊超声显示双侧睾丸萎缩并伴有微结石，无精索静脉曲张迹象。他此前接受过多次大规模人工精子搜索和两次睾丸精子提取手术，仅回收少量罕见精子。37 岁的女性患者则存在严重卵巢储备功能减退，抗穆勒氏管激素水平仅为 0.17 纳克 / 毫升，过去 11 年间在 4 家生殖中心经历了 19 次取卵周期，包括多次因精子不足而进行的卵子冷冻，部分周期尝试的卵胞浆内单精子注射（ICSI）均因受精率低下失败，仅获得过 1 枚可移植胚胎且未受孕。
治疗过程中，研究团队对一份 3.5 毫升的射精精液样本进行温和洗涤，悬浮于 800 微升精液分析缓冲液后，交由 STAR 系统处理。人工涂片检查未发现任何精子，而 STAR 系统在约 2 小时内分析了 250 万张图像，成功检测到 7 个精子，其中 2 个具有活动性，5 个无活动性。
医生将活动精子注入 2 枚成熟卵子（1 枚新鲜获取，1 枚解冻），均发育为卵裂期胚胎；另外 2 枚注入无活动精子的解冻卵子未继续发育。第 3 天，两枚胚胎被顺利移植，移植后 13 天，患者首次获得阳性妊娠结果，并最终确诊为临床妊娠。孕 8 周时，超声检查显示胎儿发育正常，心率为每分钟 172 次，患者已转入产科护理。
技术革新：改写严重男性不育治疗格局
传统针对无精子症和隐匿精子症的精子回收方法，往往依赖侵入性手术或胚胎学家的长时间人工搜索，不仅耗时费力，成功率低下，还受操作者经验影响较大。
而 STAR 系统将实时 AI 技术与精准微流控技术相结合，实现了非侵入性、自动化的罕见精子识别与回收，彻底改变了这一现状。尽管此前 STAR 系统曾在其他无精子症患者中成功回收并冷冻保存过精子，但本次案例是首次将回收的精子直接用于受精并获得临床妊娠，也是全球首例通过 AI 引导微流控平台识别回收的精子实现的临床妊娠。
这一突破虽基于单一案例，但充分证明了该技术的可行性，为长期面临治疗困境的严重男性因素不育患者带来了新希望。目前，更大规模的临床研究正在进行中，以评估该技术在更广泛患者群体中的可重复性、有效性和治疗结局。STAR 系统的成功应用，凸显了 AI 引导微流控技术在生殖医学领域的变革性潜力，有望进一步拓展生育护理的边界，为更多曾被判定为 “无法治疗” 的不孕患者重拾生育希望。
责编：Tina