С точностью примерно 70% алгоритм искусственного интеллекта может помочь определить, является ли количество хромосом в эмбрионе, оплодотворенном экстракорпорально, нормальным или ненормальным.

Исследователи разработали инструмент искусственного интеллекта (ИИ), который может идентифицировать эмбрионы, оплодотворенные in vitro, с анеуплоидией или аномальным количеством хромосом с точностью около 70% с помощью неинвазивных методов.

Эта новая технология в сочетании с опытом Критского центра фертильности и 30-летним опытом доктора Маттаиоса Фрайдакиса в области вспомогательной репродукции человека гарантируют высокие показатели успеха в ЭКО.

Влияние анеуплоидии на ЭКО

Согласно пресс-релизу, основным фактором, влияющим на то, имплантируется ли эмбрион, созданный с помощью экстракорпорального оплодотворения (ЭКО), или приведет к успешной беременности, является анеуплоидия. Генетическое тестирование и извлечение клеток из эмбриона, подобное биопсии, являются современными методами выявления этого состояния; эти процедуры инвазивны и дороги для тех, кто проходит экстракорпоральное оплодотворение.

Алгоритм искусственного интеллекта для прогнозирования анеуплоидии

Исследователи намеревались создать алгоритм искусственного интеллекта, который мог бы помочь в прогнозировании анеуплоидии, избегая при этом ограничений традиционных методов тестирования для решения этих проблем. Согласно недавно опубликованному исследованию, их инструмент STORK-A достигает этого путем оценки изображений эмбриона под микроскопом, данных о возрасте матери и оценки внешнего вида эмбриона, проводимой клиникой ЭКО.

По словам старшего автора исследования, «наша цель — в конечном итоге иметь возможность прогнозировать анеуплоидию совершенно неинвазивным способом, используя методы искусственного интеллекта и компьютерного зрения».

Процесс разработки

Новый алгоритм расширяет более раннюю работу исследователей в этой области. В 2019 году исследовательская группа создала STORK — метод искусственного интеллекта, который может оценивать качество эмбрионов наравне с персоналом, работающим в клиниках ЭКО.

Как это работает

Преимплантационное генетическое тестирование на анеуплоидию (ПГТ-А) — это метод биопсии, используемый для получения информации о хромосомах эмбриона. STORK-A основывается на этом, используя микроскопические изображения эмбрионов, сделанные через пять дней после оплодотворения, оценку персоналом клиники качества эмбрионов, возраста матери и другую информацию, которая обычно собирается в рамках процесса ЭКО, чтобы расширить использование PGT-A.

Производительность и обучение

Согласно пресс-релизу, STORK-A может стать жизнеспособным инструментом для определения того, какие эмбрионы должны пройти тестирование PGT-A или полностью отказаться от PGT-A путем объединения этих новых данных и искусственного интеллекта.

Для обучения алгоритма использовался набор данных из 10 378 бластоцист, статус плоидности которых уже был известен. Впоследствии была оценена его точность в различении эуплоидных и «эуплоидных» эмбрионов с нормальными хромосомами. СТОРК-А продемонстрировал точность выполнения этой задачи 69,3 процента.

Кроме того, исследователи обнаружили, что точность инструмента в прогнозировании сложной анеуплоидии — формы анеуплоидии, включающей несколько хромосом — в отличие от эуплоидии, составила 77,6%.

Согласно пресс-релизу, исследование предлагает экспериментальный подход, подтверждающий концепцию.

Прогнозы на будущее и их роль в здравоохранении

Это еще одна прекрасная иллюстрация того, как ИИ может изменить здравоохранение. Согласно пресс-релизу соавтора исследования: «Алгоритм преобразует десятки тысяч изображений эмбрионов в модели искусственного интеллекта, которые в конечном итоге могут быть использованы для повышения эффективности ЭКО и дальнейшей демократизации доступа за счет снижения затрат».
В будущем исследователи надеются расширить эту работу, создав алгоритмы, обученные на фильмах развития эмбрионов. Используя как пространственную, так и временную информацию, эти алгоритмы смогут еще точнее идентифицировать анеуплоидию.

«Мы думаем, что в конечном итоге с помощью этой технологии мы сможем уменьшить количество эмбрионов, которые необходимо биопсить, снизить расходы и предложить очень хороший инструмент для консультации пациентов, когда им нужно принять решение о проведении ПГТ. -А или нет», — заявила в пресс-релизе доцент кафедры эмбриологии клинического акушерства и гинекологии.

Заключение

Это самая последняя попытка использовать ИИ для улучшения ЭКО. В 2020 году исследователи продемонстрировали систему глубокого обучения, которая могла с точностью 90% выбирать эмбрионы наилучшего качества для экстракорпорального оплодотворения из набора данных, полученных из изображений 742 эмбрионов через 113 часов после оплодотворения.

Результаты работы инструмента также сравнивались с результатами пятнадцати эмбриологов из пяти центров репродуктивной медицины США. При оценке модель продемонстрировала точность примерно 75%, тогда как эмбриологи продемонстрировали среднюю точность 67%.