第三代试管婴儿也称胚胎植入前遗传学诊断（PGD），指在试管婴儿胚胎移植前，取胚胎的遗传物质进行分析，诊断是否有异常，筛选健康胚胎移植，防止遗传病传递的方法。通常检测物质取4～8个细胞期胚胎的1个细胞或受精前后的卵第一二极体。取样不影响胚胎发育。第三代试管婴儿技术能排除基因缺陷，对付遗传疾病。以地中海贫血为例，夫妻双方如果都是地贫基因携带者，那么有1/4的几率生出重症地贫的孩子，同时也有1/4的几率生出健康的孩子。第三代试管婴儿就是通过技术手段挑出这“健康的1/4”。
正常怀孕的妇女体内只有一个胚胎，可是通过试管婴儿技术，能一次产生多个胚胎。一般医院普遍是在胚胎发育的第三天，医务人员会从每个胚胎中都挑出一个细胞来进行检测，选出健康的那个胚胎，再移植到女性的体内。因此，第三代技术也叫做胚胎移植前遗传学诊断。如把胚胎培养成五天的囊胚才进行提取胎样本进行筛查，这样能更加精确地筛查遗传疾病。目前第三代试管婴儿技术已经能筛查出250种遗传疾病。另外，为了确保囊胚的培养成功率，试管婴儿全部采用第二代试管婴儿技术，即单精子注射技术（ICSI），以优选出最健康最强壮的精子，来更好地让卵泡受精。
无论培养囊胚，单精子注射，还是胚胎筛查，都耗费了大量的人力物力，需要非常有经验的医生、胚胎师以及检测师来进行，所以医疗费用比普通无胚胎筛查的第一代试管技术高很多；而且要出具一份精准专业的胚胎筛查报告都需要和专业的基因检测公司合作完成，成本自然增加了许多。目前国内医院做一周期的第三代试管婴儿价格在10万以上，国外价格更高。如果深受不明原因不孕不育，高龄女性，夫妻染色体问题的患者都可以选择做第三代试管婴儿。
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