第一章概论
病理学的出现和发展可促进人类对生殖本源的认识，提高对生殖相关疾病的诊断水平，推动辅助生殖技术的发展。
第一节 病理学发展
疾病发生、发展是一个复杂的过程。当机体受到致病因素作用时，相应的器官、组织和细胞会在结构和功能等方面发生相应的病理变化。病理学（pathology）是运用各种方法研究疾病发生原因、发展过程及机体发生相应结构、代谢和功能改变的一门学科，通过病理学研究可以阐明疾病的本质和发生发展规律，为疾病防治提供科学依据。
人类对疾病发生的探索有悠久的历史，现代意义上的病理学起源于 18世纪中叶，至今已出现大体病理学、细胞病理学、超微病理学、免疫病理学和分子病理学等相关分支。
病理学的每一次突破都伴随着科学的进步，并促使人们对既往疾病有了更深入的认识。
18世纪中叶，意大利医学家乔瓦尼 巴蒂斯塔 莫尔加尼（Giovanni Battista Morgagni，1682～ 1771）通过对人类发生疾病的生物检材进行大体观察，总结并编写了《论疾病的定位和原因》一书，由此创立了真正意义上的早期病理学——器官病理学。
尽管器官病理学的出现使人们初步认识了疾病与特定器官病变的关系，然而随着人们对疾病发生机制的不断深入研究，传统的大体病理学已不能解释很多疾病的病理改变特点，因此需要更先进的研究手段探索疾病的本质，而显微镜的出现使病理学有了突破性的发展，不难想象安东尼 范 列文虎克（Antonie van Leeuwenhoek，1632～1723）发明的
显微镜对于病理学发展具有深远的历史意义。就在显微镜发明百年后，德国病理学家鲁道夫 菲尔绍（Rudolf Virchow，1821～1902）于1858年出版了著名的《细胞病理学》一书，正式宣告病理学诊断和研究进入细胞水平阶段。细胞病理学利用显微镜研究人体病变的组织和细胞，观察其在致病因素影响下的形态结构变化，并利用这些形态变化特征进行疾病诊断。
进入20世纪后，一系列先进仪器设备的不断涌现推动了科学进步，电子显微镜就是其中重要的发明之一。1931年德国柏林科技大学的马克斯 克诺尔（Max Knoll，1897～ 1969）和他的学生恩斯特 奥古斯特 弗里德里希 鲁斯卡（Ernst August Friedrich Ruska，1906～ 1988）发明了第一台透射电子显微镜；而在7年后的1938年，德国科学家曼弗雷德 冯 阿登（Manfred von Ardenne）在透射电子显微镜的基础上，又建造了一台扫描电子显微镜。电子显微镜的出现使人们有能力从亚细胞水平上更深入地认识疾病的病变规律，也阐明了许多以往无法解释的疾病的发生机制。
至20世纪80年代，病理学出现了与其他学科融合发展的趋势，其中免疫组化技术的出现和应用促进了病理学发展，使人类对疾病的诊断更加准确。免疫病理学结合免疫学和病理学相关技术，可以准确又特异地了解组织、细胞内蛋白质、酶类、核酸、糖原等的改变状况，更深入地阐明疾病与免疫之间的关系。
分子生物学的进步使病理学出现了突飞猛进的发展。1953年沃森（Watsen）和克里克（Crick）发现了 DNA双螺旋结构，并提出了“DNA—RNA—蛋白质”遗传信息传递的中心法则，使人们对疾病的认识进入分子时代。如今我们已经可以在蛋白质和基因水平，应用分子生物学与遗传学的理论和方法，对多种疾病进行深入剖析，阐明其发生原因，预测
其发展规律，并制订针对性的治疗方案。病理学的临床意义已经从单纯的疾病诊断功能过渡到指导改善治疗过程。目前，分子病理学已经应用于绝大多数疾病。
如今，人类社会已经进入信息化时代，信息技术已开始全面融入病理学，计算机辅助的病理诊断等方法已在临床得到应用，实现了高效的定量化病理诊断。此外，随着人工智能和大数据分析在病理学领域的应用，人们可以更容易地发现疾病发生的内在和外在因素的联系，并预测疾病发展的规律。
生殖医学是与病理学结合非常紧密的临床科学。生殖是人类繁衍形式，与机体其他器官、组织和细胞不同，生殖系统的多种组织、细胞在发育的不同阶段在结构、功能等方面有着复杂的变化，更容易受各种内、外致病因素的影响。例如，从原始生殖细胞的二倍体，经过减数分裂形成单倍体的精子和卵子（oocyte），在受精（fertilization）完成后又恢复二倍体，其间在生理、生化和分子等水平发生的各种微小改变都可能导致疾病的发生。
在胚胎（embryo）形成、顺利着床、妊娠维持、健康出生等多环节都可能受到致病因素的干扰，导致不良的出生结局。而对于已经降生的新生命，从出生到性成熟阶段，同样受到各种因素干扰，导致生殖能力降低。与其他疾病相比，要阐明生殖系统疾病的发病机制，更需要病理学的支撑。
随着辅助生殖技术的不断完善，目前对生殖相关疾病的研究已经进入高速发展期，现代病理学与生殖医学有了完美的结合，其诊断方法和相关研究已渗透到生殖医学各个领域，并有力推动了生殖医学的发展。目前，对疾病的认识已不再局限于对生殖细胞数量、外观形态的观察，在分子水平进行细胞功能的研究已经成为生殖病理学的趋势，有更多的疑难不孕不育症病因被挖掘，治疗效果也得到明显提高。
（徐维海）
第二节 辅助生殖技术的社会需求
科技进步与经济发展引起了人类社会和文化的巨大变迁，但也带来了日趋严重的环境污染、社会心理应激、不良的生活行为方式及不利的婚育模式（晚婚、晚育）等问题，给人类生殖繁衍带来了严峻挑战。当前我国不孕不育人群数量庞大，已成为一个重大公共卫生问题。以体外受精 -胚胎移植（in vitro fertilization and embryo transfer，IVF-ET）技术及其衍生技术为代表的现代辅助生殖技术（assisted reproductive technology，ART）的发展与应用，极大改善了不孕不育症的治疗结局，已成为当前治疗不孕不育的主流技术，在缓解人类生殖压力、维持社会人口数量和提高人口质量中起到重要作用。目前辅助生殖相关的先进衍生技术不断涌现，尤其是大数据的应用和人工智能（arti.cial intelligence，AI）技术的突飞猛进有力推动了不孕不育的诊断和治疗。
据世界卫生组织（WHO）估计，不孕不育已成为继心脑血管病和肿瘤之后的人类第三大疾病，是一个全球性健康问题。目前，发达国家的不孕不育症发生率达 5%～8%，而在发展中国家可高达30%；我国育龄人群中的不孕不育症发生率也已达 15%～20%，不孕不育症夫妇总数将近2000万，并长期处于高位。不孕不育症的高位流行使得针对性诊疗技术的发展尤为迫切。
ART作为治疗不孕不育症的有效手段，已有200多年的历史。自1978年路易丝 布朗（Louise Brown）出生以来，以IVF-ET技术为代表的现代ART治疗手段不断涌现，大幅提高了不孕不育症的治疗效率。随着社会的发展，个人可支配收入持续提高，寻求IVF-ET治疗的不孕不育症夫妇人数也在大幅增加，促使全球ART行业规模持续增长。由于众多国家对出生缺陷的日益重视及相关精准检测技术的高速发展，基于ART发展的出生缺陷防控新型筛查技术不断丰富，也推动ART向纵深发展。我国是近年来IVF-ET治疗周期数增长最快的国家，年治疗周期数已远超 100万例，面对庞大的不孕不育症人群和巨大的民生需求，ART市场仍有待进一步释放。根据 Grand View Research的研究报告，到2030年全球体外受精（IVF）技术市场规模预计将达374亿美元，并预计从2022年到2030年，该市场将以5.9%的复合年增长率持续增长。ART可以让越来越多的不孕不育夫妇实现生育，这不仅改变了个人和家庭的命运，更在提升生育率的同时，实现了对人口结构的优化，对我国人口与经济社会发展具有深远影响。
我国ART开展较晚，但经过生殖医学界30余年的不懈努力和探索，无论是治疗周期数还是治疗效果，现均处于国际领先水平。1988年大陆首例试管婴儿在北京大学第三医院诞生，开启了我国ART治疗的新纪元。随着 1996年首例卵胞质内单精子注射（intracytoplasmic sperm injection，ICSI）婴儿和 1999年首例胚胎植入前遗传学诊断（preimplantation genetic diagnosis，PGD）婴儿的诞生，我国ART行业完成与世界接轨，并进入了发展的快车道。尽管我国的ART行业在规模和效率上已达到空前的高度，行政管理上也日趋完善，但仍有一系列问题尚未解决，制约了ART行业的良性发展，也对治疗质量和市场规范提出了新的要求。
（李施施）
第三节 人类辅助生殖技术的发展与演变
ART的诞生与发展汲取了妇产科学、人类胚胎学、医学遗传学、医学生物学（包括细胞生物学、发育生物学、低温生物学等）等众多学科的理论成果，并充分融合了当前医学前沿领域的多项技术手段，虽然起步相对较晚，但是已成为近半个世纪以来发展最为迅速的医学领域之一。广义的ART概念通常是指通过对人类的配子和（或）胚胎进行临床及实验操作实现不孕不育症治疗的相关技术总称，包含所有旨在解决人类生育问题、需借助非自然手段的治疗技术。但在某些情况下，ART特指针对人类的配子和（或）胚胎的临床操作，包括常规体外受精（conventional in vitro fertilization，C-IVF）、ICSI及胚胎植入前遗传学检测（preimplantation genetic testing，PGT）技术。本书中的ART包含了人工授精和IVF-ET及其衍生技术，是广义的概念。人工授精和IVF-ET技术也代表了ART发展的两个阶段。此外，近年不断涌现的诸多不育症新型治疗技术严格来讲也应归于ART范畴，如卵巢组织冷冻技术、卵子体外成熟（in vitro maturation，IVM）技术、卵子线粒体移植技术等。
人类ART的治疗史最早可追溯至18世纪末。17世纪末至18世纪中叶，得益于列文虎克发明的显微镜技术，生物学家们可直接对精液中的精子进行观察研究，最终明确精子才是使女性受孕的关键因子，这一发现为后续ART的出现和发展奠定了重要的理论基础。ART发展的第一个阶段是人工授精技术的出现和应用。1785年英国医生约翰 亨特（John Hunter）为一对因丈夫患严重尿道下裂（hypospadias）而无法正常进行性生活的布商夫妇做了阴道内夫精注入治疗并成功获得妊娠，这是人类医学史上最早形式的人工授精技术——阴道内人工授精（intravaginal insemination，IVI），也开创了ART历史的先河。此后，医学家们又陆续发明了多种人工授精技术。1844年威廉 潘科斯特（William Pancoast）用供者的精液，为丈夫严重少弱精子症的妇女进行了人工授精并获得成功，这项技术称为供精人工授精（arti.cial insemination by donor，AID）。由于严重少弱精子症发生率远高于性交困难，故20世纪70年代以前AID是不育症治疗的主要手段。1954年邦奇（Bunge）等又成功利用冷冻复苏后的精液进行人工授精获得妊娠，标志着精子冷冻保存技术正式应用于临床不育症治疗。围绕这项治疗技术，低温冷冻保存生殖细胞的研究也得以迅速发展，为人类精子库的建立奠定了技术基础。需要注意的是，传统的人工授精都是将夫精（鲜精或冻精）或供精注入阴道内后获得妊娠的。1960年法里斯（Farris）等又对人工授精技术做了重要改进，将液化后的精液直接注入宫腔内以达到治疗目的，即宫腔内人工授精（intrauterine insemination，IUI）技术，基本奠定了现代人工授精的雏形。该技术的优势是缩短了精子到达受精部位的距离，除了可以应对男性不育，还可解决部分由宫颈黏液和免疫因素导致的女性不孕。我国在20世纪40年代即有人工授精技术，但仅有个例。20世纪70年代以来，生殖学家们又对人工授精技术进行了多次优化改良（如精子体外优选、排卵监测、药物促排
