RU2809429C1 - Method of predicting effectiveness of assisted reproductive technology programs based on neural networks - Google Patents
Method of predicting effectiveness of assisted reproductive technology programs based on neural networks Download PDFInfo
- Publication number
- RU2809429C1 RU2809429C1 RU2022129790A RU2022129790A RU2809429C1 RU 2809429 C1 RU2809429 C1 RU 2809429C1 RU 2022129790 A RU2022129790 A RU 2022129790A RU 2022129790 A RU2022129790 A RU 2022129790A RU 2809429 C1 RU2809429 C1 RU 2809429C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- stage
- oocytes
- protocol
- fertilization
- sperm
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 56
- 238000013528 artificial neural network Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 230000001850 reproductive effect Effects 0.000 title abstract description 12
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 title abstract description 7
- 210000000287 oocyte Anatomy 0.000 claims abstract description 66
- 230000004720 fertilization Effects 0.000 claims abstract description 59
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 claims abstract description 51
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 49
- 210000002257 embryonic structure Anatomy 0.000 claims abstract description 43
- 206010042573 Superovulation Diseases 0.000 claims abstract description 30
- 210000001161 mammalian embryo Anatomy 0.000 claims abstract description 28
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 claims abstract description 27
- 208000000509 infertility Diseases 0.000 claims abstract description 23
- 230000036512 infertility Effects 0.000 claims abstract description 23
- 231100000535 infertility Toxicity 0.000 claims abstract description 23
- 230000035935 pregnancy Effects 0.000 claims abstract description 20
- 101000857870 Squalus acanthias Gonadoliberin Proteins 0.000 claims abstract description 16
- 238000005138 cryopreservation Methods 0.000 claims abstract description 15
- BPYKTIZUTYGOLE-IFADSCNNSA-N Bilirubin Chemical compound N1C(=O)C(C)=C(C=C)\C1=C\C1=C(C)C(CCC(O)=O)=C(CC2=C(C(C)=C(\C=C/3C(=C(C=C)C(=O)N\3)C)N2)CCC(O)=O)N1 BPYKTIZUTYGOLE-IFADSCNNSA-N 0.000 claims abstract description 14
- RJKFOVLPORLFTN-LEKSSAKUSA-N Progesterone Chemical compound C1CC2=CC(=O)CC[C@]2(C)[C@@H]2[C@@H]1[C@@H]1CC[C@H](C(=O)C)[C@@]1(C)CC2 RJKFOVLPORLFTN-LEKSSAKUSA-N 0.000 claims abstract description 14
- HVYWMOMLDIMFJA-DPAQBDIFSA-N cholesterol Chemical compound C1C=C2C[C@@H](O)CC[C@]2(C)[C@@H]2[C@@H]1[C@@H]1CC[C@H]([C@H](C)CCCC(C)C)[C@@]1(C)CC2 HVYWMOMLDIMFJA-DPAQBDIFSA-N 0.000 claims abstract description 14
- DDRJAANPRJIHGJ-UHFFFAOYSA-N creatinine Chemical compound CN1CC(=O)NC1=N DDRJAANPRJIHGJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 239000003814 drug Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000000556 agonist Substances 0.000 claims abstract description 12
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 claims abstract description 12
- 239000008280 blood Substances 0.000 claims abstract description 12
- 102000012673 Follicle Stimulating Hormone Human genes 0.000 claims abstract description 11
- 108010079345 Follicle Stimulating Hormone Proteins 0.000 claims abstract description 11
- 229940079593 drug Drugs 0.000 claims abstract description 11
- 229940028334 follicle stimulating hormone Drugs 0.000 claims abstract description 11
- 239000000579 Gonadotropin-Releasing Hormone Substances 0.000 claims abstract description 10
- XLXSAKCOAKORKW-AQJXLSMYSA-N gonadorelin Chemical compound C([C@@H](C(=O)NCC(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(=O)N[C@@H](CCCNC(N)=N)C(=O)N1[C@@H](CCC1)C(=O)NCC(N)=O)NC(=O)[C@H](CO)NC(=O)[C@H](CC=1C2=CC=CC=C2NC=1)NC(=O)[C@H](CC=1N=CNC=1)NC(=O)[C@H]1NC(=O)CC1)C1=CC=C(O)C=C1 XLXSAKCOAKORKW-AQJXLSMYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229940035638 gonadotropin-releasing hormone Drugs 0.000 claims abstract description 10
- 102000009151 Luteinizing Hormone Human genes 0.000 claims abstract description 9
- 108010073521 Luteinizing Hormone Proteins 0.000 claims abstract description 9
- 210000004696 endometrium Anatomy 0.000 claims abstract description 9
- 229940040129 luteinizing hormone Drugs 0.000 claims abstract description 9
- 208000000419 Chronic Hepatitis B Diseases 0.000 claims abstract description 8
- 208000006154 Chronic hepatitis C Diseases 0.000 claims abstract description 8
- 208000005176 Hepatitis C Diseases 0.000 claims abstract description 8
- 208000002672 hepatitis B Diseases 0.000 claims abstract description 8
- 208000010710 hepatitis C virus infection Diseases 0.000 claims abstract description 8
- 210000000265 leukocyte Anatomy 0.000 claims abstract description 8
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 102000001554 Hemoglobins Human genes 0.000 claims abstract description 7
- 108010054147 Hemoglobins Proteins 0.000 claims abstract description 7
- 208000037849 arterial hypertension Diseases 0.000 claims abstract description 7
- 210000001772 blood platelet Anatomy 0.000 claims abstract description 7
- 235000012000 cholesterol Nutrition 0.000 claims abstract description 7
- 229940109239 creatinine Drugs 0.000 claims abstract description 7
- 210000003743 erythrocyte Anatomy 0.000 claims abstract description 7
- 239000008103 glucose Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 claims abstract description 7
- 210000004698 lymphocyte Anatomy 0.000 claims abstract description 7
- 239000000186 progesterone Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229960003387 progesterone Drugs 0.000 claims abstract description 7
- 108010062540 Chorionic Gonadotropin Proteins 0.000 claims abstract description 6
- 102000011022 Chorionic Gonadotropin Human genes 0.000 claims abstract description 6
- 206010012601 diabetes mellitus Diseases 0.000 claims abstract description 6
- 229940084986 human chorionic gonadotropin Drugs 0.000 claims abstract description 6
- 210000001672 ovary Anatomy 0.000 claims abstract description 6
- VOXZDWNPVJITMN-ZBRFXRBCSA-N 17β-estradiol Chemical compound OC1=CC=C2[C@H]3CC[C@](C)([C@H](CC4)O)[C@@H]4[C@@H]3CCC2=C1 VOXZDWNPVJITMN-ZBRFXRBCSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 239000000868 anti-mullerian hormone Substances 0.000 claims abstract description 5
- 230000003412 degenerative effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 229960005309 estradiol Drugs 0.000 claims abstract description 3
- 229930182833 estradiol Natural products 0.000 claims abstract description 3
- 238000007710 freezing Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 3
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 102100036475 Alanine aminotransferase 1 Human genes 0.000 claims abstract 4
- 108010082126 Alanine transaminase Proteins 0.000 claims abstract 4
- 108010005853 Anti-Mullerian Hormone Proteins 0.000 claims abstract 4
- 108010003415 Aspartate Aminotransferases Proteins 0.000 claims abstract 4
- 102000004625 Aspartate Aminotransferases Human genes 0.000 claims abstract 4
- 241000725303 Human immunodeficiency virus Species 0.000 claims abstract 4
- 102100030173 Muellerian-inhibiting factor Human genes 0.000 claims abstract 4
- 230000031864 metaphase Effects 0.000 claims abstract 4
- 241000701806 Human papillomavirus Species 0.000 claims abstract 3
- 238000004820 blood count Methods 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 abstract 1
- 230000007017 scission Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 15
- 238000004393 prognosis Methods 0.000 description 14
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 12
- NMJREATYWWNIKX-UHFFFAOYSA-N GnRH Chemical compound C1CCC(C(=O)NCC(N)=O)N1C(=O)C(CC(C)C)NC(=O)C(CC=1C2=CC=CC=C2NC=1)NC(=O)CNC(=O)C(NC(=O)C(CO)NC(=O)C(CC=1C2=CC=CC=C2NC=1)NC(=O)C(CC=1NC=NC=1)NC(=O)C1NC(=O)CC1)CC1=CC=C(O)C=C1 NMJREATYWWNIKX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- 208000009608 Papillomavirus Infections Diseases 0.000 description 5
- 238000009533 lab test Methods 0.000 description 5
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 5
- 206010021928 Infertility female Diseases 0.000 description 4
- 210000001733 follicular fluid Anatomy 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 238000012549 training Methods 0.000 description 4
- 208000007984 Female Infertility Diseases 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 3
- 230000035800 maturation Effects 0.000 description 3
- 210000002569 neuron Anatomy 0.000 description 3
- 208000035752 Live birth Diseases 0.000 description 2
- HPPONSCISKROOD-OYLNGHKZSA-N acetic acid;(2s)-n-[(2s)-1-[[(2s)-1-[[(2s)-1-[[(2s)-1-[[(2r)-1-[[(2s)-1-[[(2s)-1-[(2s)-2-[(2-amino-2-oxoethyl)carbamoyl]pyrrolidin-1-yl]-5-(diaminomethylideneamino)-1-oxopentan-2-yl]amino]-4-methyl-1-oxopentan-2-yl]amino]-3-(1h-indol-3-yl)-1-oxopropan-2-y Chemical compound CC(O)=O.C([C@@H](C(=O)N[C@H](CC=1C2=CC=CC=C2NC=1)C(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(=O)N[C@@H](CCCN=C(N)N)C(=O)N1[C@@H](CCC1)C(=O)NCC(N)=O)NC(=O)[C@H](CO)NC(=O)[C@H](CC=1C2=CC=CC=C2NC=1)NC(=O)[C@H](CC=1NC=NC=1)NC(=O)[C@H]1NC(=O)CC1)C1=CC=C(O)C=C1 HPPONSCISKROOD-OYLNGHKZSA-N 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000002357 endometrial effect Effects 0.000 description 2
- 102000054766 genetic haplotypes Human genes 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000010606 normalization Methods 0.000 description 2
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 2
- 230000002611 ovarian Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 2
- VXKHXGOKWPXYNA-PGBVPBMZSA-N triptorelin Chemical compound C([C@@H](C(=O)N[C@H](CC=1C2=CC=CC=C2NC=1)C(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(=O)N[C@@H](CCCNC(N)=N)C(=O)N1[C@@H](CCC1)C(=O)NCC(N)=O)NC(=O)[C@H](CO)NC(=O)[C@H](CC=1C2=CC=CC=C2NC=1)NC(=O)[C@H](CC=1N=CNC=1)NC(=O)[C@H]1NC(=O)CC1)C1=CC=C(O)C=C1 VXKHXGOKWPXYNA-PGBVPBMZSA-N 0.000 description 2
- 229960000434 triptorelin acetate Drugs 0.000 description 2
- 238000010200 validation analysis Methods 0.000 description 2
- WQZGKKKJIJFFOK-VSOAQEOCSA-N L-altropyranose Chemical compound OC[C@@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VSOAQEOCSA-N 0.000 description 1
- 108700018351 Major Histocompatibility Complex Proteins 0.000 description 1
- 206010033266 Ovarian Hyperstimulation Syndrome Diseases 0.000 description 1
- 102000035195 Peptidases Human genes 0.000 description 1
- 108091005804 Peptidases Proteins 0.000 description 1
- 206010067584 Type 1 diabetes mellitus Diseases 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 239000000427 antigen Substances 0.000 description 1
- 108091007433 antigens Proteins 0.000 description 1
- 102000036639 antigens Human genes 0.000 description 1
- HPYIIXJJVYSMCV-MGDXKYBTSA-N astressin Chemical compound C([C@@H](C(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(=O)N[C@@H](CCCNC(N)=N)C(=O)N[C@@H](CCC(O)=O)C(=O)N[C@H](C(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(=O)N[C@@H](CCC(O)=O)C(=O)N[C@@H](CCCC)C(=O)N[C@@H](C)C(=O)N[C@@H](CCCNC(N)=N)C(=O)N[C@@H](C)C(=O)N[C@@H](CCC(O)=O)C(=O)N[C@@H](CCC(N)=O)C(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(=O)N[C@@H](C)C(=O)N[C@@H](CCC(N)=O)C(=O)N[C@@H]1C(N[C@@H](C)C(=O)N[C@@H](CC=2N=CNC=2)C(=O)N[C@@H](CCCCNC(=O)CC1)C(=O)N[C@@H](CC(N)=O)C(=O)N[C@@H](CCCNC(N)=N)C(=O)N[C@@H](CCCCN)C(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(=O)N[C@@H](CCCC)C(=O)N[C@@H](CCC(O)=O)C(=O)N[C@@H]([C@@H](C)CC)C(=O)N[C@@H]([C@@H](C)CC)C(N)=O)=O)C(C)C)NC(=O)[C@H](N)CC=1C=CC=CC=1)C1=CNC=N1 HPYIIXJJVYSMCV-MGDXKYBTSA-N 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000012258 culturing Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000035558 fertility Effects 0.000 description 1
- 238000002695 general anesthesia Methods 0.000 description 1
- 230000002068 genetic effect Effects 0.000 description 1
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 1
- 210000002364 input neuron Anatomy 0.000 description 1
- 238000007477 logistic regression Methods 0.000 description 1
- 238000010801 machine learning Methods 0.000 description 1
- 238000010197 meta-analysis Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 210000004205 output neuron Anatomy 0.000 description 1
- 230000016087 ovulation Effects 0.000 description 1
- 230000007170 pathology Effects 0.000 description 1
- 229940066734 peptide hydrolases Drugs 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 208000001072 type 2 diabetes mellitus Diseases 0.000 description 1
- 238000004017 vitrification Methods 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к медицине, а именно к акушерству и гинекологии, и касается прогнозирования эффективности программ вспомогательных репродуктивных технологий у женщин с бесплодием различного генеза, и может быть использовано в системах поддержки принятия врачебных решений и телемедицине.The present invention relates to medicine, namely to obstetrics and gynecology, and concerns predicting the effectiveness of assisted reproductive technology programs in women with infertility of various origins, and can be used in medical decision support systems and telemedicine.
Ежегодно 0.5% детей в мире рождается с помощью вспомогательных репродуктивных технологий (ВРТ). В России это количество достигает 2% [1]. Эффективность программы экстракорпорального оплодотворения (ЭКО) оценивается, в конечном итоге, по наступлению беременности и рождению здорового ребенка (параметр “Take Baby Home”). Однако, конечный итог лечения бесплодия во многом зависит от качественного проведения предварительных этапов ЭКО (стимуляции овуляции и пункции фолликулов, оплодотворения invitro и культивирования эмбрионов, селекции и переноса качественных эмбрионов, их имплантации в эндометрий). На сегодняшний день разработаны и применяются в клинической практике утвержденные стандарты и клинические протоколы по лечению различных форм бесплодия, тем не менее, они не могут учесть все индивидуальные особенности пациента в конкретной клинической ситуации. Вариабельность и большой объём клинико-лабораторных параметров, а также влияние на них как генетически детерминированных факторов, так и факторов внешней среды, не всегда позволяют даже опытным гинекологам (репродуктологам) и эмбриологам с высокой точностью прогнозировать результат ЭКО при выборе того или иного протокола в конкретном клиническом случае.Every year, 0.5% of children in the world are born using assisted reproductive technologies (ART). In Russia this number reaches 2% [1]. The effectiveness of the in vitro fertilization (IVF) program is ultimately assessed by the occurrence of pregnancy and the birth of a healthy child (“Take Baby Home” parameter). However, the final result of infertility treatment largely depends on the quality of the preliminary stages of IVF (stimulation of ovulation and follicle puncture, in vitro fertilization and embryo cultivation, selection and transfer of high-quality embryos, their implantation into the endometrium). Today, approved standards and clinical protocols for the treatment of various forms of infertility have been developed and applied in clinical practice; however, they cannot take into account all the individual characteristics of the patient in a specific clinical situation. The variability and large volume of clinical and laboratory parameters, as well as the influence on them of both genetically determined factors and environmental factors, do not always allow even experienced gynecologists (reproductologists) and embryologists to accurately predict the outcome of IVF when choosing a particular protocol in a particular clinical case.
В связи с этим, особое значение приобретают различные электронные прикладные программы и сервисы, помогающие врачу выбрать оптимальный протокол и параметры проведения ЭКО. Перспективным направлением в данной области является использование математических моделей на основе искусственных нейронных сетей. Данный подход, по сравнению с обычным регрессионно-дисперсионным анализом, позволяет эффективно рассматривать в качестве предикторов, полноценно влияющих на формирование прогноза, значительно большее количество (десятки и сотни) клинико-лабораторных параметров и их сочетаний, полученных на разных этапах проведения ЭКО, а также повышать достоверность прогноза за счет накопления в процессе эксплуатации новых данных и постоянного "дообучения" модели, что в конечном итоге будет способствовать повышению эффективности лечения бесплодия с применением ЭКО.In this regard, various electronic application programs and services that help the doctor choose the optimal protocol and parameters for IVF are of particular importance. A promising direction in this area is the use of mathematical models based on artificial neural networks. This approach, in comparison with conventional regression-variance analysis, allows us to effectively consider as predictors that fully influence the formation of the prognosis, a significantly larger number (tens and hundreds) of clinical and laboratory parameters and their combinations obtained at different stages of IVF, as well as increase the reliability of the forecast due to the accumulation of new data during operation and constant “additional training” of the model, which will ultimately help improve the efficiency of infertility treatment using IVF.
Ранее описан способ прогнозирования исходов программы ЭКО путем качественной и количественной оценки содержимого фолликулов, отличающийся тем, что в фолликулярной жидкости, аспирированной раздельно из правого и левого яичников, исследуют активность пептид-гидролаз и при ее уровне не менее 75 мг/мл/ч в одном из яичников прогнозируют благоприятный исход [2].Previously described is a method for predicting the outcomes of an IVF program by qualitative and quantitative assessment of the contents of follicles, characterized in that the activity of peptide hydrolases is examined in follicular fluid, aspirated separately from the right and left ovaries, and at a level of at least 75 mg/ml/h in one from the ovaries, a favorable outcome is predicted [2].
Существует способ прогнозирования результатов лечения бесплодия методом ЭКО, включающий проведение трансвагинальной пункции фолликулов под контролем УЗИ с последующим исследованием полученной фолликулярной жидкости, отличающийся тем, что фолликулярную жидкость подвергают хемилюминесцентному анализу по стандартной методике, определяют свободнорадикальную активность образцов и по показателю общей антиоксидантной активности дают прогноз наступления беременности: при показателях общей антиоксидантной активности 0,05 и выше дают неблагоприятный прогноз, при показателях общей антиоксидантной активности ниже 0,05 дают благоприятный прогноз - вероятность наступления беременности более 50% [3].There is a method for predicting the results of infertility treatment using IVF, including transvaginal puncture of the follicles under ultrasound control with subsequent examination of the resulting follicular fluid, characterized in that the follicular fluid is subjected to chemiluminescent analysis using a standard method, the free radical activity of the samples is determined and, based on the indicator of total antioxidant activity, a forecast is given for the onset of infertility. pregnancy: with indicators of total antioxidant activity of 0.05 and above, they give an unfavorable prognosis; with indicators of total antioxidant activity below 0.05, they give a favorable prognosis - the probability of pregnancy is more than 50% [3].
К недостаткам двух описанных выше способов можно отнести следующее: 1.Методы реализуются только на этапе пункции фолликулов, что не позволяет внести изменения с схему стимуляции суперовуляции; 2. Необходимо раздельно получить и исследовать два образца фолликулярной жидкости (из правого и левого яичников); 3. Высок риск осложнений, связанных с выполнением трансвагинальной пункции фолликулов под общим наркозом; 4. Описанные лабораторные исследования не является рутинной лабораторной практикой, включенной в существующие клинические рекомендации и требуют дополнительного лабораторного оборудования и расходных материалов.The disadvantages of the two methods described above include the following: 1. The methods are implemented only at the stage of follicle puncture, which does not allow changes to be made to the superovulation stimulation scheme; 2. It is necessary to separately obtain and examine two samples of follicular fluid (from the right and left ovaries); 3. There is a high risk of complications associated with performing transvaginal puncture of follicles under general anesthesia; 4. The laboratory tests described are not routine laboratory practices included in existing clinical guidelines and require additional laboratory equipment and consumables.
Известен способ прогнозирования исхода ЭКО и переноса эмбрионов заключающийся в том, что до начала овариальной стимуляции в лейкоцитах периферической венозной крови у женщин с бесплодием определяют полиморфизм генов HLAII класса и при обнаружении носительства гаплотипов DQA1*0101-DQB1*0501 или DQA1*0102-DQB1*0502 прогнозируют неблагоприятный исход программы ЭКО, а при отсутствии носительства гаплотипов DQA1*0101-DQB1*0501 и DQA1*0102-DQB1*0502 прогнозируют благоприятный исход программы ЭКО [4].There is a known method for predicting the outcome of IVF and embryo transfer, which consists in the fact that before the start of ovarian stimulation, the polymorphism of HLAII class genes is determined in leukocytes of peripheral venous blood in women with infertility and when carriers of haplotypes DQA1*0101-DQB1*0501 or DQA1*0102-DQB1* are detected 0502 predict an unfavorable outcome of the IVF program, and in the absence of carriage of the DQA1*0101-DQB1*0501 and DQA1*0102-DQB1*0502 haplotypes, they predict a favorable outcome of the IVF program [4].
У данного способа имеются следующие недостатки: 1. В качестве предикторов математическая модель использует исключительно генетические маркеры, следовательно, не учитывает влияние на исход протокола ЭКО приобретенных физиологических особенностей пациентки, а также внешние воздействия (медикаментозное сопровождение); 2. Определение большого числа антигенов комплекса гистосовместимости не является рутинной лабораторной практикой, включенной в существующие клинические рекомендации и требует дополнительного лабораторного оборудования и расходных материалов.This method has the following disadvantages: 1. The mathematical model uses exclusively genetic markers as predictors, therefore, it does not take into account the influence of the patient’s acquired physiological characteristics on the outcome of the IVF protocol, as well as external influences (medicine support); 2. Determination of a large number of histocompatibility complex antigens is not a routine laboratory practice included in existing clinical guidelines and requires additional laboratory equipment and consumables.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является "Способ прогнозирования исходов вспомогательных репродуктивных технологий при трубном бесплодии" [5]. Данный способ включает определение концентраций фолликулостимулирующего и антимюллерова гормонов и последующий расчет прогностических показателей с помощью математической модели, причем дополнительно определяют возраст, длительность бесплодия, индекс массы тела, объем яичников. Затем рассчитывают прогностический индекс наступления беременности d1 с помощью уравнения логистической регрессии и при d1<-1,397 прогнозируют наступление беременности, а при d1>1,151 прогнозируют отсутствие беременности. Далее рассчитывают прогностический индекс вероятности живорождения d2 и при d2<-l,525 прогнозируют положительный результат, а при d2>l,102 - отрицательный.The closest to the proposed invention is “Method for predicting the outcomes of assisted reproductive technologies for tubal infertility” [5]. This method includes determining the concentrations of follicle-stimulating and anti-Mullerian hormones and the subsequent calculation of prognostic indicators using a mathematical model, and additionally determining age, duration of infertility, body mass index, and ovarian volume. Then the prognostic index of pregnancy, d 1, is calculated using a logistic regression equation, and if d 1 <-1.397, pregnancy is predicted, and if d 1 >1.151, the absence of pregnancy is predicted. Next, the prognostic index of the probability of live birth d 2 is calculated and if d 2 <-l.525 a positive result is predicted, and if d 2 >l.102 a negative result is predicted.
Однако данный метод содержит следующие существенные недостатки: 1. Описанный подход позволяет сделать прогноз относительно наступления беременности и живорождения ребенка только в биноминальной шкале, и не позволяет количественно определить вероятность наступления данных событий, что существенно снижает точность прогноза; 2. Способ не позволяет сделать прогноз относительно других важных событий, происходящих в процессе реализации протокола ЭКО, например, получение в результате стимуляции суперовуляции и пункции пригодных для оплодотворения ооцитов, или получение в результате оплодотворения и культивирования пригодных для переноса в полость матки эмбрионов; 3. В качестве предикторов математическая модель включает данные полученные только на догоспитальном этапе; 4. Область применения модели ограничена только одним типом патологии - трубным бесплодием.However, this method contains the following significant drawbacks: 1. The described approach allows making a forecast regarding the occurrence of pregnancy and live birth of a child only on a binomial scale, and does not allow quantifying the probability of the occurrence of these events, which significantly reduces the accuracy of the forecast; 2. The method does not allow making a prediction regarding other important events occurring during the implementation of the IVF protocol, for example, obtaining oocytes suitable for fertilization as a result of stimulation of superovulation and puncture, or obtaining embryos suitable for transfer into the uterine cavity as a result of fertilization and cultivation; 3. As predictors, the mathematical model includes data obtained only at the prehospital stage; 4. The scope of application of the model is limited to only one type of pathology - tubal infertility.
Технический результат: повышение универсальности и точности прогноза, а также расширение области применения за счет включения всех этапов реализации протокола ЭКО при лечении бесплодия различного генеза. Technical result: increasing the universality and accuracy of the forecast, as well as expanding the scope of application by including all stages of the implementation of the IVF protocol in the treatment of infertility of various origins.
Указанный технический результат достигается за счет объединения трех связанных прогностических математических моделей, описывающих основные этапы реализации протокола ЭКО: проведение стимуляции суперовуляции и пункции фолликулов, оплодотворение и культивирование эмбрионов, перенос эмбрионов в полость матки, при этом каждая математическая модель включает, в качестве предикторов, все данные, доступные на момент реализации выбранного этапа протокола, и содержит прогноз эффективности реализуемого этапа: вероятность получения определенного количества пригодных для оплодотворения ооцитов, вероятность получения определенного количества пригодных для переноса или криоконсервации эмбрионов и вероятность наступления беременности. This technical result is achieved by combining three related prognostic mathematical models that describe the main stages of the implementation of the IVF protocol: stimulation of superovulation and follicle puncture, fertilization and cultivation of embryos, transfer of embryos into the uterine cavity, and each mathematical model includes, as predictors, all data available at the time of implementation of the selected stage of the protocol, and contains a forecast of the effectiveness of the implemented stage: the probability of obtaining a certain number of oocytes suitable for fertilization, the probability of obtaining a certain number of embryos suitable for transfer or cryopreservation, and the probability of pregnancy.
Заявляется способ прогнозирования эффективности многоэтапных программ экстракорпорального оплодотворения (ЭКО) при лечении бесплодия различного генеза, заключающийся в том, что на первом этапе реализации протокола ЭКО, до начала стимуляции суперовуляции и проведения пункции фолликулов, посредством опроса и осмотра пациентки, а также с помощью лабораторных и инструментальных диагностических протоколов собирают данные анамнеза, объективного обследования и результаты клинических, лабораторных и инструментальных исследований, а также выбирают вариант протокола стимуляции суперовуляции, стартовую и суммарную дозы фолликулостимулирующего гормона и необходимость включения в протокол препаратов, содержащих лютеинизирующий гормон, а затем, используя все полученные данные (стаж работы врача, диагноз согласно МКБ №10, возраст, рост и вес пациентки, номер попытки ЭКО, ВИЧ статус женщины и мужчины, наличие хронического гепатита В или C у женщины и у мужчины, наличие ВПЧ инфекции у женщины, наличие в анамнезе артериальной гипертензии и/или сахарного диабета 1-го, 2-го типов, уровень гемоглобина в крови, количество эритроцитов, лейкоцитов, лимфоцитов, тромбоцитов в формуле крови, концентрацию глюкозы натощак, АЛТ, АСТ, креатинина, холестерина, билирубина, ФСГ и АМГ в венозной крови пациентки, число антральных фолликулов справа и слева перед стимуляцией, вид протокола стимуляции, стартовую и суммарную дозы ФСГ, наличие в протоколе стимуляции ЛГ) в качестве предикторов, с помощью прогностической математической модели первого этапа вычисляют вероятность получения после проведения стимуляции и пункции 5 и менее ооцитов, от 6 до 19 ооцитов, либо 20 и более ооцитов, пригодных для оплодотворения, далее, при получении в результате пункции таких ооцитов, на втором этапе реализации протокола ЭКО, до проведения процедуры оплодотворения, оценивают результаты предыдущего этапа, определяют качественные и количественные характеристики спермы, предназначенной для оплодотворения, выбирают предполагаемые варианты оплодотворения и культивирования эмбрионов, а затем, используя все полученные данные (реальное число дней стимуляции, использование в качестве триггера агониста ГнРГ или ХГЧ, концентрация E2 и прогестерона перед пункцией в крови, число фолликулов и комплексов перед пункцией яичников по данным УЗИ, количество, полученных в результате пункции ооцитов, из них количество зрелых ооцитов стадии М-2, количество незрелых ооцитов стадии M-1, количество незрелых ооцитов стадии GV и количество дегенеративных ооцитов, источник спермы и способ получения спермы, наличие крио-заморозки спермы, количество сперматозоидов после обработки, процент подвижных сперматозоидов категории A+B, процент морфологически нормальных сперматозоидов, применение процедуры ИКСИ при оплодотворении, типы сред, используемых для оплодотворения, дробления и культивирования, количество полученных 2PN зигот), в дополнение к данным первого этапа, в качестве предикторов, с помощью прогностической математической модели второго этапа вычисляют вероятность получения на пятые сутки после оплодотворения эмбрионов, пригодных для переноса в полость матки или криоконсервации, в количестве от 1 до 2, от 3 и более, либо вероятность отрицательного результата (0 эмбрионов), далее, при получении таких эмбрионов, на третьем этапе реализации протокола ЭКО, до проведения процедуры переноса эмбриона в полость матки, оценивают результаты предыдущего этапа, определяют с помощью УЗИ толщину эндометрия, принимают решение об использовании агониста ГнРГ, а затем, используя все полученные данные (количество эмбрионов пригодных для переноса, предварительная криоконсервация эмбриона, толщина эндометрия перед трансфером, наличие осложнений при процедуре трансфера эмбриона и применение агониста ГнРГ), в дополнение к данным первого и второго этапов, в качестве предикторов, с помощью прогностической математической модели третьего этапа вычисляют вероятность наступления беременности в процентах, при этом каждая из трех прогностических математических моделей реализована в виде предварительно обученной на подготовленном наборе данных искусственной нейронной сети с архитектурой в виде многослойного полносвязного персептрона Румельхарта.A method is proposed for predicting the effectiveness of multi-stage in vitro fertilization (IVF) programs in the treatment of infertility of various origins, which consists in the fact that at the first stage of the implementation of the IVF protocol, before the start of stimulation of superovulation and puncture of the follicles, through a survey and examination of the patient, as well as with the help of laboratory and instrumental diagnostic protocols collect data from anamnesis, objective examination and the results of clinical, laboratory and instrumental studies, and also select the option of the superovulation stimulation protocol, the starting and total doses of follicle-stimulating hormone and the need to include drugs containing luteinizing hormone in the protocol, and then, using all the data obtained (doctor’s work experience, diagnosis according to ICD No. 10, age, height and weight of the patient, IVF attempt number, HIV status of the woman and man, presence of chronic hepatitis B or C in the woman and man, presence of HPV infection in the woman, history of arterial hypertension and/or diabetes mellitus types 1, 2, hemoglobin level in the blood, number of red blood cells, leukocytes, lymphocytes, platelets in the blood count, concentration of fasting glucose, ALT, AST, creatinine, cholesterol, bilirubin, FSH and AMH in venous blood of the patient, the number of antral follicles on the right and left before stimulation, the type of stimulation protocol, the starting and total doses of FSH, the presence of LH in the stimulation protocol) as predictors, using a predictive mathematical model of the first stage, the probability of receiving after stimulation and puncture is calculated 5 and less oocytes, from 6 to 19 oocytes, or 20 or more oocytes suitable for fertilization, then, when such oocytes are obtained as a result of puncture, at the second stage of the IVF protocol, before the fertilization procedure, the results of the previous stage are assessed, qualitative and quantitative are determined characteristics of the sperm intended for fertilization, select the proposed options for fertilization and cultivation of embryos, and then, using all the data obtained (the actual number of days of stimulation, the use of a GnRH or hCG agonist as a trigger, the concentration of E2 and progesterone in the blood before puncture, the number of follicles and complexes before puncture of the ovaries according to ultrasound data, the number of oocytes obtained as a result of puncture, of which the number of mature oocytes of stage M-2, the number of immature oocytes of stage M-1, the number of immature oocytes of stage GV and the number of degenerative oocytes, the source of sperm and the method of obtaining sperm, the presence of cryo-freezing of sperm, the number of spermatozoa after treatment, the percentage of motile spermatozoa of category A+B, the percentage of morphologically normal spermatozoa, the use of ICSI procedure during fertilization, the types of media used for fertilization, crushing and culturing, the number of 2PN zygotes obtained), in addition to data of the first stage, as predictors, using a predictive mathematical model of the second stage, calculate the probability of obtaining on the fifth day after fertilization embryos suitable for transfer into the uterine cavity or cryopreservation, in an amount from 1 to 2, from 3 or more, or the probability of a negative result (0 embryos), then, upon receipt of such embryos, at the third stage of the IVF protocol, before the embryo transfer procedure into the uterine cavity, the results of the previous stage are assessed, the thickness of the endometrium is determined using ultrasound, a decision is made on the use of a GnRH agonist, and then, using all the data obtained (the number of embryos suitable for transfer, preliminary cryopreservation of the embryo, endometrial thickness before transfer, the presence of complications during the embryo transfer procedure and the use of a GnRH agonist), in addition to the data of the first and second stages, as predictors, using a predictive mathematical model The third stage calculates the probability of pregnancy as a percentage, while each of the three predictive mathematical models is implemented in the form of an artificial neural network pre-trained on a prepared data set with an architecture in the form of a multilayer fully connected Rumelhart perceptron.
Сущность изобретения заключается в следующем. В процессе реализации протокола ЭКО условно можно выделить три этапа, каждый из которых заканчивается результатом, от которого напрямую зависит возможность реализации последующих этапов. Первый этап - стимуляция суперовуляции и проведение пункции фолликулов, который заканчивается получением определенного количества пригодных для оплодотворения ооцитов. Второй этап - оплодотворение и культивирование эмбрионов, в результате успешной реализации которого получают определенное количество пригодных для переноса в полость матки или криоконсервации эмбрионов. Третий этап - перенос эмбриона в полость матки, успешным результатом которого является наступление клинической беременности. На каждом из описанных этапов реализации протокола ЭКО меняется состав доступных предикторов и прогнозируемых переменных, что не позволяет эффективно представить весь протокол в виде одной прогностической математической модели. Учитывая это, мы предлагаем реализовать математическую модель протокола ЭКО в виде трех связанных моделей, соответствующих каждому из описанных этапов протокола ЭКО.The essence of the invention is as follows. In the process of implementing the IVF protocol, three stages can be conventionally distinguished, each of which ends with a result, on which the possibility of implementing subsequent stages directly depends. The first stage is the stimulation of superovulation and puncture of the follicles, which ends with obtaining a certain number of oocytes suitable for fertilization. The second stage is fertilization and cultivation of embryos, as a result of the successful implementation of which a certain number of embryos suitable for transfer into the uterine cavity or cryopreservation are obtained. The third stage is the transfer of the embryo into the uterine cavity, the successful result of which is the onset of clinical pregnancy. At each of the described stages of IVF protocol implementation, the composition of available predictors and predicted variables changes, which does not allow the entire protocol to be effectively presented in the form of one predictive mathematical model. Taking this into account, we propose to implement a mathematical model of the IVF protocol in the form of three related models corresponding to each of the described stages of the IVF protocol.
Первоначально в разрабатываемые прогнозные математические модели в качестве предикторов были включены все признаки, предусмотренные стандартом обследования пациенток [6] и Клиническими рекомендациями ООО «Российское общество акушеров-гинекологов» [7]. Далее, список клинико-диагностических предикторов был скорректирован в соответствии с уровнем достоверности доказательств (1 или 2) их влияния на исходы лечения бесплодия и уровнем убедительности рекомендаций для их включения в анализ перед протоколами ЭКО (А или В), а также ранее опубликованными данными о влиянии некоторых дополнительных параметров на исходы программ ЭКО [8 - 15].Initially, all the signs provided for by the standard of examination of patients [6] and the Clinical Guidelines of the LLC “Russian Society of Obstetricians and Gynecologists” [7] were included as predictors in the developed predictive mathematical models. Further, the list of clinical diagnostic predictors was adjusted in accordance with the level of evidence (1 or 2) of their influence on the outcomes of infertility treatment and the level of strength of recommendations for their inclusion in the analysis before IVF protocols (A or B), as well as previously published data on the influence of some additional parameters on the outcomes of IVF programs [8 - 15].
На первом этапе основной задачей является прогнозирование количества ооцитов, полученных в результате проведения стимуляции суперовуляции и пункции фолликулов. Данный параметр выбран в качестве критериальной (прогнозируемой) переменной. Для повышения точности прогноза и упрощения интерпретации полученного результата, шкала измерения критериальной переменной (абсолютное количество полученных ооцитов) преобразована в ранговую. Выделено три ранга (категории): первый - от 0 до 5 ооцитов, второй - от 6 до 19 ооцитов, третий - от 20 и более ооцитов. На данном этапе, в качестве предикторов выступают все переменные, известные на момент начала протокола стимуляции суперовуляции (данные анамнеза, объективного обследования, результаты клинических лабораторных исследований), а также предполагаемая схема самого протокола стимуляции. Всего 42 предиктора. Подробное описание предикторов представлено в таблице 1. В результате математической обработки значений предикторов, используемых прогностической математической моделью первого этапа, пользователь получает вероятность для каждого из трех рангов критериальной переменной.At the first stage, the main task is to predict the number of oocytes obtained as a result of stimulation of superovulation and follicle puncture. This parameter was selected as a criterion (predicted) variable. To increase the accuracy of the forecast and simplify the interpretation of the results obtained, the scale for measuring the criterion variable (the absolute number of oocytes received) was converted into a ranking scale. There are three ranks (categories): the first - from 0 to 5 oocytes, the second - from 6 to 19 oocytes, the third - from 20 or more oocytes. At this stage, all variables known at the start of the superovulation stimulation protocol (data from anamnesis, objective examination, results of clinical laboratory tests), as well as the proposed scheme of the stimulation protocol itself, act as predictors. There are 42 predictors in total. A detailed description of the predictors is presented in Table 1. As a result of mathematical processing of the values of the predictors used by the predictive mathematical model of the first stage, the user receives a probability for each of the three ranks of the criterion variable.
Предикторы, используемые в прогностических математических моделяхTable 1
Predictors used in predictive mathematical models
На втором этапе, который начинается после проведения пункции фолликулов, основной задачей является прогнозирование количества полученных на пятые сутки после оплодотворения эмбрионов, пригодных для переноса в полость матки или криоконсервации. Данный параметр выбран в качестве критериальной переменной второго этапа. Для повышения точности прогноза и упрощения интерпретации полученного результата, шкала измерения критериальной переменной (абсолютное количество полученных эмбрионов) преобразована в ранговую. Выделено три ранга: первый - 0 эмбрионов, второй - от 1 до 2 эмбрионов, третий - от 3 и более эмбрионов. На данном этапе, в качестве предикторов выступают все переменные, известные на момент оплодотворения ооцитов, включая предикторы первого этапа, а также предполагаемая схема оплодотворения и культивирования эмбрионов. Всего 70 предикторов. Подробное описание предикторов представлено в таблице 1. В результате математической обработки значений предикторов, используемых прогностической математической моделью второго этапа, пользователь получает вероятность для каждого из трех рангов критериальной переменной.At the second stage, which begins after puncture of the follicles, the main task is to predict the number of embryos obtained on the fifth day after fertilization, suitable for transfer into the uterine cavity or cryopreservation. This parameter was selected as a criterion variable of the second stage. To increase the accuracy of the forecast and simplify the interpretation of the results obtained, the measurement scale of the criterion variable (the absolute number of embryos obtained) was converted into a ranking scale. There are three ranks: the first - 0 embryos, the second - from 1 to 2 embryos, the third - from 3 or more embryos. At this stage, all variables known at the time of oocyte fertilization, including first-stage predictors, as well as the expected scheme of fertilization and embryo culture, act as predictors. There are 70 predictors in total. A detailed description of the predictors is presented in Table 1. As a result of mathematical processing of the values of the predictors used by the predictive mathematical model of the second stage, the user receives a probability for each of the three ranks of the criterion variable.
На третьем этапе, который начинается с момента подготовки пациентки к переносу эмбриона в полость матки, основной задачей является прогнозирование вероятности наступления клинической беременности. Данный параметр выбран в качестве критериальной переменной третьего этапа. На данном этапе, в качестве предикторов выступают все переменные, известные на момент переноса эмбриона в полость матки, включая предикторы первого и второго этапов. Всего 75 предикторов. Подробное описание предикторов представлено в таблице 1. В результате математической обработки значений предикторов, используемых прогностической математической моделью третьего этапа, пользователь получает вероятность наступления клинической беременности.At the third stage, which begins from the moment the patient is prepared for embryo transfer into the uterine cavity, the main task is to predict the likelihood of a clinical pregnancy. This parameter was selected as a criterion variable of the third stage. At this stage, all variables known at the time of embryo transfer into the uterine cavity, including predictors of the first and second stages, act as predictors. There are 75 predictors in total. A detailed description of the predictors is presented in Table 1. As a result of mathematical processing of the values of the predictors used by the prognostic mathematical model of the third stage, the user receives the probability of a clinical pregnancy.
Объединение в единой системе трех связанных моделей, соответствующих каждому этапу реализации протокола ЭКО, позволяет более детально оценить эффективность реализации каждого этапа и дает больше возможностей для внесения изменений в реализацию всего протокола с целью повышения общей эффективности.Combining in a single system three related models corresponding to each stage of the implementation of the IVF protocol allows for a more detailed assessment of the effectiveness of the implementation of each stage and provides more opportunities for making changes to the implementation of the entire protocol in order to increase overall efficiency.
Каждая из трех прогностических математических моделей реализована в виде искусственной нейронной сети заданной архитектуры и предварительно обученной на подготовленном наборе данных. Архитектура каждой искусственной нейронной сети представлена в виде многослойного полносвязного персептрона с несколькими скрытыми слоями (многослойный персептрон Румельхарта). Количество входных нейронов во входном слое каждой нейронной сети соответствует количеству предикторов - 42, 70 и 75 соответственно для сетей первого, второго и третьего этапов. Количество выходных нейронов равно количеству категорий прогнозируемых признаков, соответственно 3, 3 и 1. В качестве функции активации в нейронах скрытых слоев всех сетей использовалась функция гиперболического тангенса (hyperbolictangent), для нейронов выходных слоев нейронных сетей первого и второго этапов - функция softmax, для нейронов выходного слоя нейронной сети третьего этапа - сигмоидная логистическая функция.Each of the three predictive mathematical models is implemented in the form of an artificial neural network of a given architecture and pre-trained on a prepared data set. The architecture of each artificial neural network is presented in the form of a multilayer fully connected perceptron with several hidden layers (Rumelhart multilayer perceptron). The number of input neurons in the input layer of each neural network corresponds to the number of predictors - 42, 70 and 75, respectively, for the networks of the first, second and third stages. The number of output neurons is equal to the number of categories of predicted features, 3, 3 and 1, respectively. The hyperbolic tangent function was used as the activation function in the neurons of the hidden layers of all networks; for the neurons of the output layers of the neural networks of the first and second stages, the softmax function was used; for neurons the output layer of the third stage neural network is a sigmoid logistic function.
Для обучения и валидации искусственных нейронных сетей предварительно был сформирован массив данных, пригодных для обработки алгоритмами машинного обучения - датасет (свидетельство о государственной регистрации базы данных RU 2021621398). В датасет вошли данные из 5200 протоколов ЭКО, реализованных в 2018 - 2021 гг. в трех клиниках ВРТ г. Екатеринбурга и г. Санкт-Петербурга. Все данные прошли предварительную математическую обработку в виде оптимизации количества и качества в соответствии с прогнозируемыми переменными, и нормализацию по средней величине (z-нормализация). Предварительно весь датасет случайным образом был разбит на тестовую выборку (10% от общего количества случаев, 520 случаев) и обучающую выборку (90% от общего количества случаев, 4680 случаев). Из обучающей выборки случайным образом была сформирована валидационная выборка (10%, 468 случаев), используемая для промежуточной валидации в процессе обучения. Обучение нейронных сетей проводили классическим способом, с помощью алгоритма обратного распространения ошибки. Для более эффективного обучения, в качестве оптимизационного алгоритма, использовался стохастический градиентный спуск.To train and validate artificial neural networks, an array of data suitable for processing by machine learning algorithms was previously generated - a dataset (certificate of state registration of the database RU 2021621398). The dataset included data from 5,200 IVF protocols implemented in 2018 - 2021. in three ART clinics in Yekaterinburg and St. Petersburg. All data underwent preliminary mathematical processing in the form of optimization of quantity and quality in accordance with the predicted variables, and normalization by the average value (z-normalization). Previously, the entire dataset was randomly divided into a test set (10% of the total number of cases, 520 cases) and a training set (90% of the total number of cases, 4680 cases). A validation sample (10%, 468 cases) was randomly formed from the training sample and used for intermediate validation during the training process. Neural networks were trained in the classical way, using the backpropagation algorithm. For more efficient learning, stochastic gradient descent was used as an optimization algorithm.
Для практического применения обученные искусственные нейронные сети реализованы с помощью языка программирования высокого уровня Python и стандартных библиотек в виде программы для персонального компьютера.For practical use, trained artificial neural networks are implemented using the high-level programming language Python and standard libraries in the form of a program for a personal computer.
Заявляемый нами способ осуществляется по стандартной методике следующим образом: при плановой госпитализации пациентки в клинику ВРТ, с целью лечения бесплодия различного генеза с помощью процедуры ЭКО, врач на первом этапе, до проведения стимуляции суперовуляции и пункции фолликулов, получает с помощью опроса и осмотра пациентки, а также с помощью стандартных лабораторных протоколов данные анамнеза, объективного обследования и результаты клинических лабораторных исследований. Далее врач выбирает предполагаемый вариант протокола стимуляции суперовуляции (короткий или длинный), стартовую и суммарную дозы ФСГ и необходимость включения в протокол препаратов, содержащих ЛГ.The method we claim is carried out according to a standard method as follows: during a planned hospitalization of a patient in an ART clinic, for the purpose of treating infertility of various origins using the IVF procedure, the doctor at the first stage, before stimulation of superovulation and puncture of the follicles, receives, through a survey and examination of the patient, and, using standard laboratory protocols, history, physical examination, and clinical laboratory results. Next, the doctor selects the proposed protocol for stimulating superovulation (short or long), the starting and total doses of FSH, and the need to include drugs containing LH in the protocol.
Далее, в результате математической обработки всех полученных данных (42 переменная, подробно представлены в таблице 1), с помощью искусственной нейронной сети, вычисляется прогноз результатов стимуляции суперовуляции и пункции фолликулов. Прогноз вычисляется относительно количества полученных ооцитов, пригодных для оплодотворения в виде вероятности в процентах для каждого из трех рангов. Наиболее благоприятным результатом считается получение после пункции от 6 до 19 ооцитов. Получение от 0 до 5 ооцитов считается недостаточным и неблагоприятным, а более 20 ооцитов избыточным и условно благоприятным в силу высокого риска развития синдрома гиперстимуляции яичников. Поскольку прогноз вычисляется до проведения стимуляции суперовуляции врач может, руководствуясь результатами прогноза, личным опытом и клиническими рекомендациями, менять предполагаемую схему стимуляции с целью повышения ее эффективности.Further, as a result of mathematical processing of all received data (42 variables, presented in detail in Table 1), using an artificial neural network, a forecast of the results of stimulation of superovulation and follicle puncture is calculated. The forecast is calculated relative to the number of oocytes obtained that are suitable for fertilization as a percentage probability for each of the three ranks. The most favorable result is considered to be obtaining from 6 to 19 oocytes after puncture. Receiving from 0 to 5 oocytes is considered insufficient and unfavorable, and more than 20 oocytes is excessive and conditionally favorable due to the high risk of developing ovarian hyperstimulation syndrome. Since the prognosis is calculated before superovulation stimulation, the doctor can, based on the results of the prognosis, personal experience and clinical recommendations, change the proposed stimulation scheme in order to increase its effectiveness.
На втором этапе, после проведения стимуляции суперовуляции и пункции фолликулов, при получении ооцитов, пригодных для оплодотворения, врач фиксирует вновь полученные данные (все параметры реализованной схемы и дополнительные лабораторные данные). К этому моменту эмбриологу известны качественные и количественные характеристики спермы, предназначенной для оплодотворения ооцитов, а также предполагаемые варианты оплодотворения и культивирования эмбрионов.At the second stage, after stimulation of superovulation and puncture of the follicles, upon receipt of oocytes suitable for fertilization, the doctor records the newly obtained data (all parameters of the implemented scheme and additional laboratory data). At this point, the embryologist knows the qualitative and quantitative characteristics of the sperm intended for fertilization of oocytes, as well as the proposed options for fertilization and cultivation of embryos.
Далее, в результате математической обработки всех данных (70 переменных, подробно представлены в таблице 1), с помощью искусственной нейронной сети, вычисляется прогноз результатов оплодотворения и культивирования эмбрионов. Прогноз вычисляется относительно количества полученных эмбрионов, пригодных для переноса в полость матки или криоконсервации в виде вероятности в процентах для каждого из трех рангов. Наиболее благоприятным результатом считается получение 3 и более эмбрионов. Получение от 1 до 2 эмбрионов - условно благоприятный результат. Отсутствие эмбрионов - неблагоприятный результат. Поскольку прогноз вычисляется до проведения оплодотворения, эмбриолог может, наряду с личным опытом и клиническими рекомендациями, руководствоваться результатами прогноза с целью повышения эффективности данного этапа.Further, as a result of mathematical processing of all data (70 variables, presented in detail in Table 1), using an artificial neural network, a forecast of the results of fertilization and embryo cultivation is calculated. The forecast is calculated regarding the number of embryos obtained suitable for transfer into the uterine cavity or cryopreservation as a percentage probability for each of the three ranks. The most favorable result is the receipt of 3 or more embryos. Obtaining 1 to 2 embryos is a conditionally favorable result. The absence of embryos is an unfavorable result. Since the prognosis is calculated before fertilization, the embryologist can, along with personal experience and clinical recommendations, be guided by the results of the prognosis in order to improve the efficiency of this stage.
На третьем этапе, при получении эмбрионов, пригодных для переноса врач принимает решение о их переносе в полость матки. На момент переноса врач определяет с помощью УЗИ толщину эндометрия и принимает решение об использовании агониста ГнРГ. В результате математической обработки всех данных (75 переменных, подробно представлены в таблице 1) с помощью искусственной нейронной сети, вычисляется вероятность наступления беременности в процентах.At the third stage, upon receipt of embryos suitable for transfer, the doctor decides to transfer them into the uterine cavity. At the time of transfer, the doctor determines the thickness of the endometrium using ultrasound and decides on the use of a GnRH agonist. As a result of mathematical processing of all data (75 variables, presented in detail in Table 1) using an artificial neural network, the probability of pregnancy as a percentage is calculated.
Сущность заявленного способа поясняется следующими примерами:The essence of the claimed method is illustrated by the following examples:
Пример 1. Больная С., 34 года, проходила обследование и лечение в клинике ООО «Клинический институт репродуктивной медицины» г. Екатеринбург, по поводу бесплодия с диагнозом по МКБ10 - №97.4 "Женское бесплодие, связанное с мужскими факторами". До проведения стимуляции суперовуляции были собраны следующие данные анамнеза, объективного обследования и результаты клинических лабораторных исследований: попытка ЭКО - первая; рост пациентки - 172 см.; вес пациентки - 64 кг.; ВИЧ статус женщины и партнера - отрицательные; хронические гепатиты В и С у женщины и партнера не обнаружены; ВПЧ инфекция у женщины - отрицательный результат; в анамнезе женщины нет сведений об артериальной гипертензии и сахарном диабете; гемоглобин - 138 г/л; эритроциты - 4,18 * 10 12 /л.; лейкоциты - 5,1 * 10 9 /л.; лимфоциты - 39,9%; тромбоциты - 151 * 10 9 /л; глюкоза натощак - 5,22 ммоль/л; АЛТ - 10,8 Ед/л; АСТ - 15,4 Ед/л; креатинин - 76 мкмоль/л; холестерин - 4,67 ммоль/л; билирубин - 27,8 мкмоль/л; ФСГ - 8,11 мМЕ/мл; АМГ - 3,5 нг/мл; число антральных фолликулов справа - 6; число антральных фолликулов слева - 7; стаж работы врача на момент проведения пункции - 13 лет. Врачом было принято решение проводить стимуляцию суперовуляции по короткому протоколу, стартовая доза ФСГ - 225 МЕ/сут; суммарная доза ФСГ за весь протокол - 1575 МЕ, с использованием препаратов, содержащих ЛГ.Example 1. Patient S., 34 years old, was examined and treated at the clinic of the Clinical Institute of Reproductive Medicine LLC in Yekaterinburg for infertility with a diagnosis according to ICD10 - No. 97.4 "Female infertility associated with male factors." Before stimulation of superovulation, the following data were collected from anamnesis, objective examination and results of clinical laboratory tests: IVF attempt - first; The patient’s height is 172 cm; the patient's weight is 64 kg; HIV status of the woman and partner is negative; chronic hepatitis B and C were not detected in the woman and partner; HPV infection in a woman - negative result; the woman has no history of arterial hypertension and diabetes mellitus; hemoglobin - 138 g/l; erythrocytes - 4.18 * 10 12 /l.; leukocytes - 5.1 * 10 9 /l.; lymphocytes - 39.9%; platelets - 151 * 10 9 /l; fasting glucose - 5.22 mmol/l; ALT - 10.8 U/l; AST - 15.4 U/l; creatinine - 76 µmol/l; cholesterol - 4.67 mmol/l; bilirubin - 27.8 µmol/l; FSH - 8.11 mIU/ml; AMH - 3.5 ng/ml; number of antral follicles on the right - 6; number of antral follicles on the left - 7; The doctor’s work experience at the time of the puncture was 13 years. The doctor decided to stimulate superovulation using a short protocol, the starting dose of FSH was 225 IU/day; the total dose of FSH for the entire protocol is 1575 IU, using drugs containing LH.
В результате математической обработки имеющихся данных, с помощью искусственной нейронной сети, был вычислен следующий прогноз результатов стимуляции суперовуляции и пункции фолликулов: вероятность получить от 0 до 5 пригодных для оплодотворения ооцитов - 13,0%, от 6 до 19 ооцитов - 80,4%, 20 и более ооцитов - 6,6%. Прогноз признан благоприятным.As a result of mathematical processing of the available data, using an artificial neural network, the following forecast of the results of stimulation of superovulation and follicle puncture was calculated: the probability of obtaining from 0 to 5 oocytes suitable for fertilization is 13.0%, from 6 to 19 oocytes - 80.4% , 20 or more oocytes - 6.6%. The prognosis is considered favorable.
Стимуляция суперовуляции продлилась 7 дней. В качестве триггера финального созревания ооцитов был использован хорионический гонадотропин человека (ХГЧ). Перед пункцией зафиксированы следующие показатели: концентрация эстрадиола (Е2) - 6977 пмоль/мл; концентрация прогестерона - 0,4 нг/мл; количество фолликулов и комплексов по данным УЗИ - 11. В результате успешной трансвагинальной пункции было получено 10 ооцитов, 8 из которых были зрелыми на стадии М2. Для оплодотворения ооцитов, источником спермы являлся муж, метод получения спермы - мастурбация, сперма криоконсервации не подвергалась. Зафиксированы следующие характеристики качества спермы: количество сперматозоидов после обработки - не менее 2 млн. шт.; процент подвижных сперматозоидов категории А + В - 90%; процент морфологически нормальных сперматозоидов - 5%. Эмбриологом принято решение при оплодотворении ооцита использовать процедуру ИКСИ, и последовательные среды на этапах оплодотворения, дробления и культивирования. После проведения оплодотворения было получено 7 зигот с двумя пронуклеусами (2PN).Stimulation of superovulation lasted 7 days. Human chorionic gonadotropin (hCG) was used as a trigger for the final maturation of oocytes. Before the puncture, the following indicators were recorded: estradiol concentration (E2) - 6977 pmol/ml; progesterone concentration - 0.4 ng/ml; the number of follicles and complexes according to ultrasound data is 11. As a result of successful transvaginal puncture, 10 oocytes were obtained, 8 of which were mature at the M2 stage. For oocyte fertilization, the source of sperm was the husband, the method of obtaining sperm was masturbation, the sperm was not cryopreserved. The following characteristics of sperm quality were recorded: the number of sperm after treatment - at least 2 million; percentage of motile sperm of category A + B - 90%; the percentage of morphologically normal sperm is 5%. The embryologist decided to use the ICSI procedure when fertilizing an oocyte, and sequential media at the stages of fertilization, crushing and cultivation. After fertilization, 7 zygotes with two pronuclei (2PN) were obtained.
В результате математической обработки, с помощью искусственной нейронной сети, всех имеющихся к этому моменты данных, был вычислен следующий прогноз результатов оплодотворения и культивирования эмбрионов: вероятность не получить на 5-е сутки эмбрионы, пригодные для переноса в полость матки или криоконсервации - 0,1%, вероятность получить от 1 до 2 эмбрионов - 10,9%, от 3 и более эмбрионов - 89,0%. Прогноз признан благоприятным. В результате культивирования на 5-е сутки было получено 5 эмбрионов, пригодных для переноса в полость матки или криоконсервации. As a result of mathematical processing, using an artificial neural network, of all available data points, the following forecast of the results of fertilization and embryo cultivation was calculated: the probability of not obtaining embryos suitable for transfer into the uterine cavity or cryopreservation on the 5th day is 0.1 %, the probability of getting from 1 to 2 embryos is 10.9%, from 3 or more embryos - 89.0%. The prognosis is considered favorable. As a result of cultivation on the 5th day, 5 embryos were obtained, suitable for transfer into the uterine cavity or cryopreservation.
На момент переноса толщина эндометрия составляла 10,1 мм. Было принято решение дополнительно использовать аналог природного гонадотропин-рилизинг гормона трипторелин ацетат, а именно диферелин в дозе 0,1 мг, подкожно. Вероятность наступления беременности, предварительно рассчитанная в результате обработки всех данных с помощью искусственной нейронной сети, при условии, что процедура переноса пройдет без осложнений, составила 75,1%. Таким образом, был дан благоприятный прогноз. Перенос эмбриона состоялся благополучно и на 14-е сутки после переноса была диагностирована клиническая беременность.At the time of transfer, the thickness of the endometrium was 10.1 mm. It was decided to additionally use an analogue of the natural gonadotropin-releasing hormone triptorelin acetate, namely diferelin at a dose of 0.1 mg, subcutaneously. The probability of pregnancy, previously calculated as a result of processing all data using an artificial neural network, provided that the transfer procedure goes without complications, was 75.1%. Thus, a favorable prognosis was given. The embryo transfer took place safely and clinical pregnancy was diagnosed on the 14th day after the transfer.
Пример 2. Больная Н., 38 лет, проходила обследование и лечение в клинике ООО «Клинический институт репродуктивной медицины» г. Екатеринбург, по поводу бесплодия с диагнозом по МКБ10 - №97.4 "Женское бесплодие, связанное с мужскими факторами". До проведения стимуляции суперовуляции были собраны следующие данные анамнеза, объективного обследования и результаты клинических лабораторных исследований: попытка ЭКО - первая; рост пациентки - 163 см.; вес - 51 кг.; ВИЧ статус женщины и партнера - отрицательные; хронические гепатиты В и С у женщины и партнера не обнаружены; ВПЧ инфекция у женщины - не обнаружена; в анамнезе женщины нет сведений об артериальной гипертензии и сахарном диабете; гемоглобин - 130 г/л; эритроциты - 4,55 * 10 12 /л.; лейкоциты - 6,36 * 10 9 /л.; лимфоциты - 34,7%; тромбоциты - 226 * 10 9 /л; глюкоза натощак - 5,5 ммоль/л; АЛТ - 12,0 Ед/л; АСТ - 20,0 Ед/л; креатинин - 72 мкмоль/л; холестерин - 5,3 ммоль/л; билирубин - 5,9 мкмоль/л; ФСГ - 5,87 мМЕ/мл; АМГ - 3,2 нг/мл; число антральных фолликулов справа - 4; число антральных фолликулов слева - 4; стаж работы врача на момент проведения пункции - 14 лет. Врачом было принято решение проводить стимуляцию суперовуляции по короткому протоколу (стартовая доза ФСГ - 225 МЕ/сут; суммарная доза ФСГ за весь протокол - 1875 МЕ) с использованием препаратов, содержащих ЛГ.Example 2. Patient N., 38 years old, was examined and treated at the clinic of the Clinical Institute of Reproductive Medicine LLC in Yekaterinburg for infertility with a diagnosis according to ICD10 - No. 97.4 "Female infertility associated with male factors." Before stimulation of superovulation, the following data were collected from anamnesis, objective examination and results of clinical laboratory tests: IVF attempt - first; The patient’s height is 163 cm; weight - 51 kg; HIV status of the woman and partner is negative; chronic hepatitis B and C were not detected in the woman and partner; HPV infection in a woman was not detected; the woman has no history of arterial hypertension and diabetes mellitus; hemoglobin - 130 g/l; erythrocytes - 4.55 * 10 12 /l.; leukocytes - 6.36 * 10 9 /l.; lymphocytes - 34.7%; platelets - 226 * 10 9 /l; fasting glucose - 5.5 mmol/l; ALT - 12.0 U/l; AST - 20.0 U/l; creatinine - 72 µmol/l; cholesterol - 5.3 mmol/l; bilirubin - 5.9 µmol/l; FSH - 5.87 mIU/ml; AMH - 3.2 ng/ml; number of antral follicles on the right - 4; number of antral follicles on the left - 4; The doctor’s work experience at the time of the puncture was 14 years. The doctor decided to stimulate superovulation using a short protocol (starting dose of FSH - 225 IU/day; total dose of FSH for the entire protocol - 1875 IU) using drugs containing LH.
В результате математической обработки имеющихся данных, с помощью искусственной нейронной сети, был вычислен следующий прогноз результатов стимуляции суперовуляции и пункции фолликулов: вероятность получить от 0 до 5 пригодных для оплодотворения ооцитов - 11,8%, от 6 до 19 ооцитов - 87,5%, 20 и более ооцитов - 0,7%. Прогноз признан благоприятным.As a result of mathematical processing of the available data, using an artificial neural network, the following forecast of the results of stimulation of superovulation and follicle puncture was calculated: the probability of obtaining from 0 to 5 oocytes suitable for fertilization is 11.8%, from 6 to 19 oocytes - 87.5% , 20 or more oocytes - 0.7%. The prognosis is considered favorable.
Стимуляция суперовуляции продлилась 10 дней. В качестве триггера финального созревания ооцитов был использован ХГЧ. Перед пункцией зафиксированы следующие показатели: концентрация прогестерона - 1,3 нг/мл; количество фолликулов и комплексов по данным УЗИ - 8. В результате успешной трансвагинальной пункции было получено 7 ооцитов, 4 из которых были зрелыми на стадии М2. Для оплодотворения ооцитов, источником спермы являлся муж, метод получения спермы - мастурбация, сперма криоконсервации не подвергалась. Зафиксированы следующие характеристики качества спермы: количество сперматозоидов после обработки - не менее 408 млн. шт.; процент подвижных сперматозоидов категории А + В - 99%; процент морфологически нормальных сперматозоидов - 2%. Эмбриологом принято решение при оплодотворении ооцита использовать процедуру ИКСИ, и моношаговые среды на этапах оплодотворения, дробления и культивирования. После проведения оплодотворения было получено 3 зиготы с двумя пронуклеусами (2PN).Stimulation of superovulation lasted 10 days. HCG was used as a trigger for the final maturation of oocytes. Before the puncture, the following indicators were recorded: progesterone concentration - 1.3 ng/ml; the number of follicles and complexes according to ultrasound data is 8. As a result of successful transvaginal puncture, 7 oocytes were obtained, 4 of which were mature at the M2 stage. For oocyte fertilization, the source of sperm was the husband, the method of obtaining sperm was masturbation, the sperm was not cryopreserved. The following characteristics of sperm quality were recorded: the number of sperm after treatment - at least 408 million; percentage of motile sperm of category A + B - 99%; the percentage of morphologically normal sperm is 2%. The embryologist decided to use the ICSI procedure when fertilizing an oocyte, and mono-step media at the stages of fertilization, crushing and cultivation. After fertilization, 3 zygotes with two pronuclei (2PN) were obtained.
В результате математической обработки, с помощью искусственной нейронной сети, всех имеющихся к этому моменты данных, был вычислен следующий прогноз результатов оплодотворения и культивирования эмбрионов: вероятность не получить на 5-е сутки эмбрионы, пригодные для переноса в полость матки или криоконсервации - 0,2%, вероятность получить от 1 до 2 эмбрионов - 83,6%, от 3 и более эмбрионов - 16,2%. Прогноз признан условно благоприятным. В результате культивирования на 5-е сутки был получен 1 эмбрион, пригодный для переноса в полость матки или криоконсервации. As a result of mathematical processing, using an artificial neural network, of all available data points, the following forecast of the results of fertilization and cultivation of embryos was calculated: the probability of not obtaining embryos suitable for transfer into the uterine cavity or cryopreservation on the 5th day is 0.2 %, the probability of getting from 1 to 2 embryos is 83.6%, from 3 or more embryos - 16.2%. The prognosis is considered conditionally favorable. As a result of cultivation on the 5th day, 1 embryo was obtained, suitable for transfer into the uterine cavity or cryopreservation.
На момент переноса толщина эндометрия составила 13,6 мм. Было принято решение дополнительно использовать аналог природного гонадотропин-рилизинг гормона трипторелин ацетат, а именно диферелин в дозе 0,1 мг., подкожно. Вероятность наступления беременности, предварительно рассчитанная в результате обработки всех данных с помощью искусственной нейронной сети, при условии, что процедура переноса пройдет без осложнений, составила 36,7%. Таким образом, был дан неблагоприятный прогноз. Несмотря на низкую вероятность наступления беременности, но с учетом позднего репродуктивного возраста пациентки и получения единственного эмбриона, было принято решение о проведение его переноса в полость матки. Перенос состоялся без осложнений. На 14-е сутки после переноса эмбриона у пациентки было диагностировано отсутствие клинической беременности.At the time of transfer, the thickness of the endometrium was 13.6 mm. It was decided to additionally use an analogue of natural gonadotropin-releasing hormone triptorelin acetate, namely diferelin at a dose of 0.1 mg, subcutaneously. The probability of pregnancy, previously calculated as a result of processing all data using an artificial neural network, provided that the transfer procedure goes without complications, was 36.7%. Thus, an unfavorable prognosis was given. Despite the low probability of pregnancy, but taking into account the late reproductive age of the patient and the receipt of a single embryo, it was decided to transfer it into the uterine cavity. The transfer took place without complications. On the 14th day after embryo transfer, the patient was diagnosed with no clinical pregnancy.
Пример 3. Больная К., 36 лет, проходила обследование и лечение в клинике ООО «Клинический институт репродуктивной медицины» г. Екатеринбург, по поводу бесплодия с диагнозом по МКБ10 - № 97.1 "Женское бесплодие трубного происхождения". До проведения стимуляции суперовуляции были собраны следующие данные анамнеза, объективного обследования и результаты клинических лабораторных исследований: попытка ЭКО - первая; рост пациентки - 158 см.; вес пациентки - 55 кг.; ВИЧ статус женщины и партнера - отрицательные; хронические гепатиты С и В у женщины и партнера не обнаружены; ВПЧ инфекция у женщины - не обнаружена; в анамнезе женщины нет сведений об артериальной гипертензии и сахарном диабете; гемоглобин - 133 г/л; эритроциты - 4,68 * 10 12 /л.; лейкоциты - 7,4 * 10 9 /л.; лимфоциты - 31,0%; тромбоциты - 249 * 10 9 /л; глюкоза натощак - 4,9 ммоль/л; АЛТ - 15,7 Ед/л; АСТ - 20,6 Ед/л; креатинин - 72,4 мкмоль/л; холестерин - 4,2 ммоль/л; билирубин - 5,3 мкмоль/л; ФСГ - 14,28 мМЕ/мл; АМГ - 4,56 нг/мл; число антральных фолликулов справа - 3; число антральных фолликулов слева - 2; стаж работы врача на момент проведения пункции - 13 лет. Врачом было принято решение проводить стимуляцию суперовуляции по короткому протоколу, стартовая доза ФСГ - 200 МЕ/сут; суммарная доза ФСГ за весь протокол - 1400 МЕ, с использованием препаратов, содержащих ЛГ.Example 3. Patient K., 36 years old, was examined and treated at the clinic of the Clinical Institute of Reproductive Medicine LLC in Yekaterinburg for infertility with a diagnosis according to ICD10 - No. 97.1 "Female infertility of tubal origin." Before stimulation of superovulation, the following data were collected from anamnesis, objective examination and results of clinical laboratory tests: IVF attempt - first; The patient’s height is 158 cm; patient weight - 55 kg; HIV status of the woman and partner is negative; chronic hepatitis C and B were not detected in the woman and partner; HPV infection in a woman was not detected; the woman has no history of arterial hypertension and diabetes mellitus; hemoglobin - 133 g/l; erythrocytes - 4.68 * 10 12 /l.; leukocytes - 7.4 * 10 9 /l.; lymphocytes - 31.0%; platelets - 249 * 10 9 /l; fasting glucose - 4.9 mmol/l; ALT - 15.7 U/l; AST - 20.6 U/l; creatinine - 72.4 µmol/l; cholesterol - 4.2 mmol/l; bilirubin - 5.3 µmol/l; FSH - 14.28 mIU/ml; AMH - 4.56 ng/ml; number of antral follicles on the right - 3; number of antral follicles on the left - 2; The doctor’s work experience at the time of the puncture was 13 years. The doctor decided to stimulate superovulation using a short protocol, the starting dose of FSH was 200 IU/day; the total dose of FSH for the entire protocol is 1400 IU, using drugs containing LH.
В результате математической обработки имеющихся данных, с помощью искусственной нейронной сети, был вычислен следующий прогноз результатов стимуляции суперовуляции и пункции фолликулов: вероятность получить от 0 до 5 пригодных для оплодотворения ооцитов - 96,2%, от 6 до 19 ооцитов - 3,7%, 20 и более ооцитов - 0,1%. Прогноз признан неблагоприятным.As a result of mathematical processing of the available data, using an artificial neural network, the following forecast of the results of stimulation of superovulation and follicle puncture was calculated: the probability of obtaining from 0 to 5 oocytes suitable for fertilization is 96.2%, from 6 to 19 oocytes - 3.7% , 20 or more oocytes - 0.1%. The prognosis was considered unfavorable.
Стимуляция суперовуляции продлилась 7 дней. В качестве триггера финального созревания ооцитов был использован ХГЧ. Перед пункцией зафиксированы следующие показатели: концентрация Е2 - 6513 пмоль/мл; концентрация прогестерона - 1,07 нг/мл; количество фолликулов и комплексов по данным УЗИ - 3. В результате трансвагинальной пункции не было получено ооцитов, пригодных для дальнейшего оплодотворения.Stimulation of superovulation lasted 7 days. HCG was used as a trigger for the final maturation of oocytes. Before the puncture, the following indicators were recorded: E2 concentration - 6513 pmol/ml; progesterone concentration - 1.07 ng/ml; the number of follicles and complexes according to ultrasound data is 3. As a result of the transvaginal puncture, no oocytes suitable for further fertilization were obtained.
Для апробации способа из общего массива данных случайным образом были сформированы тестовые выборки, включающие по 520 реализованных протоколов ЭКО с разными исходами. Результаты апробации заявленного способа представлены в таблице 2.To test the method, test samples were randomly formed from the general data array, including 520 implemented IVF protocols with different outcomes. The results of testing the claimed method are presented in Table 2.
Результаты апробации способаtable 2
Method testing results
Преимущества заявляемого метода:Advantages of the proposed method:
1. Способ может быть использован для прогнозирования эффективность реализации каждого из этапов протокола ЭКО (стимуляция суперовуляции и пункция фолликулов, оплодотворение и культивирование эмбрионов, перенос эмбрионов в полость матки), что дает больше возможностей для внесения изменений в протокол с целью повышения общей эффективности;1. The method can be used to predict the effectiveness of each stage of the IVF protocol (stimulation of superovulation and puncture of follicles, fertilization and cultivation of embryos, transfer of embryos into the uterine cavity), which provides more opportunities for making changes to the protocol in order to increase overall efficiency;
2. Область применения способа не ограничена одним типом бесплодия;2. The scope of application of the method is not limited to one type of infertility;
3. В качестве предикторов используются параметры с высоким уровнем достоверности доказательств (1 или 2) их влияния на исходы лечения бесплодия и уровнем убедительности рекомендаций (А или В), многие из которых уже включены в существующие национальные и международные клинические рекомендации и протоколы ВРТ, что не приводит к излишнему удорожанию процедуры при внедрении способа;3. Parameters with a high level of evidence reliability (1 or 2) of their influence on the outcomes of infertility treatment and the level of confidence of recommendations (A or B) are used as predictors, many of which are already included in existing national and international clinical guidelines and ART protocols, which does not lead to unnecessary increase in the cost of the procedure when introducing the method;
4. Использование в качестве математического аппарата искусственных нейронных сетей позволяет эффективно учитывать большое количество разнородных предикторов и вычислять точное значение вероятности каждой категории прогнозируемого параметра;4. The use of artificial neural networks as a mathematical apparatus makes it possible to effectively take into account a large number of heterogeneous predictors and calculate the exact probability value of each category of the predicted parameter;
5. Высокая точность, специфичность и чувствительность способа.5. High accuracy, specificity and sensitivity of the method.
Источники информации, принятые во внимание:Sources of information taken into account:
1. Корсак В.С., Смирнова А.А., Шурыгина О.В. Регистр ВРТ Российской ассоциации репродукции человека. Отчет за 2019 год. Проблемы репродукции. 2021; 27(6):14-29. https://doi.org/10.17116/repro202127061141. Korsak V.S., Smirnova A.A., Shurygina O.V. ART register of the Russian Association of Human Reproduction. Report for 2019. Reproduction problems. 2021; 27(6):14-29. https://doi.org/10.17116/repro20212706114
2. Способ прогнозирования исходов программы ЭКО и ПЭ. патент РФ, RU2193777C2, заявлен 15.06.2000, опубликован 27.11.2002.2. A method for predicting the outcomes of an IVF and ET program. RF patent, RU2193777C2, declared 06/15/2000, published 11/27/2002.
3. Способ прогнозирования результатов лечения бесплодия методом экстракорпорального оплодотворения. патент РФ, RU2357673C1 заявлен 01.10.2007, опубликован 10.06.2009.3. A method for predicting the results of infertility treatment using in vitro fertilization. RF patent, RU2357673C1 declared 10/01/2007, published 06/10/2009.
4. Способ прогнозирования исхода экстракорпорального оплодотворения и переноса эмбрионов. патент РФ, RU2474822C1, заявлен 26.09.2011, опубликован 10.02.2013.4. A method for predicting the outcome of in vitro fertilization and embryo transfer. RF patent, RU2474822C1, declared 09/26/2011, published 02/10/2013.
5. Способ прогнозирования исходов вспомогательных репродуктивных технологий при трубном бесплодии. Патент РФ, RU 2672267 C1,заявлен 13.11.2018, опубликован 13.11.2018.5. A method for predicting the outcomes of assisted reproductive technologies for tubal infertility. RF patent, RU 2672267 C1, declared 11/13/2018, published 11/13/2018.
6. Приказ Министерства здравоохранения РФ от 31 июля 2020 г. № 803 н «О порядке использования вспомогательных репродуктивных технологий, противопоказаниях и ограничениях к их применению». URL: http://zdravalt.ru/upload/iblock/114/803n.pdf6. Order of the Ministry of Health of the Russian Federation dated July 31, 2020 No. 803 n “On the procedure for using assisted reproductive technologies, contraindications and restrictions on their use.” URL: http://zdravalt.ru/upload/iblock/114/803n.pdf
7. Клинические рекомендации «Женское бесплодие», 2021 https://mz.mosreg.ru/dokumenty/informaciya/klinicheskie-rekomendacii/02-08-2021-11-12-30-zhenskoe-besplodie 7. Clinical recommendations “Female infertility”, 2021 https://mz.mosreg.ru/dokumenty/informaciya/klinicheskie-rekomendacii/02-08-2021-11-12-30-zhenskoe-besplodie
8. Смирнова А.А. Применение эстрогенов в программах ВРТ (обзор литературы). Проблемы репродукции. 2015; 21 (4): 48-59.8. Smirnova A.A. The use of estrogens in ART programs (literature review). Reproduction problems. 2015; 21 (4): 48-59.
9. Irene Kwanhttps://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33844275/ - affiliation-1, Siladitya Bhattacharya, Andrea Woolner. Monitoring of stimulated cycles in assisted reproduction (IVF and ICSI). Meta-Analysis. Cochrane Database Syst Rev. 2021; 12;4(4):CD005289. doi: 10.1002/14651858.CD005289.pub4. 9. Irene Kwan https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33844275/ - affiliation-1, Siladitya Bhattacharya, Andrea Woolner. Monitoring of stimulated cycles in assisted reproduction (IVF and ICSI). Meta-Analysis. Cochrane Database Syst Rev. 2021; 12;4(4):CD005289. doi: 10.1002/14651858.CD005289.pub4.
10. Marcel Zeelenberg ,Seger M Breugelmans. The good, bad and ugly of dispositional greed. Review. CurrOpinPsychol. 2022; 46:101323.doi: 10.1016/j.copsyc.2022.101323. 10. Marcel Zeelenberg, Seger M Breugelmans. The good, bad and ugly of dispositional greed. Review. CurrOpinPsychol. 2022; 46:101323.doi: 10.1016/j.copsyc.2022.101323.
11. The Vienna consensus: report of an expert meeting on the development of ART laboratory performance indicators. ESHRE Special Interest Group of Embryology and Alpha Scientists in Reproductive Medicine. Reprod Biomed Online. 2017 Nov; 35(5):494-510. doi: 10.1016/j.rbmo.2017.06.015. Epub 2017 Aug 4.11. The Vienna consensus: report of an expert meeting on the development of ART laboratory performance indicators. ESHRE Special Interest Group of Embryology and Alpha Scientists in Reproductive Medicine. Reprod Biomed Online. 2017 Nov; 35(5):494-510. doi: 10.1016/j.rbmo.2017.06.015. Epub 2017 Aug 4.
12. The Maribor consensus: report of an expert meeting on the development of performance indicators for clinical practice in ART. ESHRE Clinic PI Working Group; VeljkoVlaisavljevic , Susanna Apter, Antonio Capalbo, Arianna D'Angelo, Luca Gianaroli, Georg Griesinger, Efstratios M Kolibianakis, George Lainas , TonkoMardesic , TatjanaMotrenko, Sari Pelkonen, Daniela Romualdi, Nathalie Vermeulen, Kelly Tilleman. Hum Reprod Open. 2021 Jul 3;2021(3):hoab022.doi: 10.1093/hropen/hoab022. eCollection 2021.12. The Maribor consensus: report of an expert meeting on the development of performance indicators for clinical practice in ART. ESHRE Clinic PI Working Group; VeljkoVlaisavljevic, Susanna Apter, Antonio Capalbo, Arianna D'Angelo, Luca Gianaroli, Georg Griesinger, Efstratios M Kolibianakis, George Lainas, TonkoMardesic, TatjanaMotrenko, Sari Pelkonen, Daniela Romualdi, Nathalie Vermeulen, Kelly Tilleman. Hum Reprod Open. 2021 Jul 3;2021(3):hoab022.doi: 10.1093/hropen/hoab022. eCollection 2021.
13. TarínJJ, Pascual E, García-Pérez MA, Gómez R, Hidalgo-Mora JJ, Cano A. A predictive model for women's assisted fecundity before starting the first IVF / ICSI treatment cycle.13. Tarín JJ, Pascual E, García-Pérez MA, Gómez R, Hidalgo-Mora JJ, Cano A. A predictive model for women's assisted fecundity before starting the first IVF / ICSI treatment cycle.
J. Assist Reprod Genet. 2020;37(1):171-180. doi: 10.1007/s10815-019-01642-3. J. Assist Reprod Genet. 2020;37(1):171-180. doi:10.1007/s10815-019-01642-3.
14. Revised guidelines for good practice in IVF laboratories (2015).ESHRE Guideline Group on Good Practice in IVF Labs, De los Santos MJ, Apter S, Coticchio G, Debrock S, Lundin K, Plancha CE, Prados F, Rienzi L, Verheyen G, Woodward B, Vermeulen N. Hum Reprod. 2016;31(4):685-6. doi: 10.1093/humrep/dew016.14. Revised guidelines for good practice in IVF laboratories (2015).ESHRE Guideline Group on Good Practice in IVF Labs, De los Santos MJ, Apter S, Coticchio G, Debrock S, Lundin K, Plancha CE, Prados F, Rienzi L, Verheyen G, Woodward B, Vermeulen N. Hum Reprod. 2016;31(4):685-6. doi: 10.1093/humrep/dew016.
15. D. Salimov, I. Kazakova, E.Mayasina, Y.Buev, T, Lisovskaya. A retrospective study on combination of vitrification/warming protocols from different manufacturers. ESHRE 2022. Hybrid meeting 3-6 July 2022. Hum Reprod. 2022;37, Supp 1.P. 140.15. D. Salimov, I. Kazakova, E. Mayasina, Y. Buev, T, Lisovskaya. A retrospective study on combination of vitrification/warming protocols from different manufacturers. ESHRE 2022. Hybrid meeting 3-6 July 2022. Hum Reprod. 2022;37, Supp 1.P. 140.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2809429C1 true RU2809429C1 (en) | 2023-12-11 |
Family
ID=
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
UA101821C2 (en) * | 2010-06-24 | 2013-05-13 | Государственное Учреждение "Институт Педиатрии, Акушерства И Гинекологии Намн Украины" | Method for the prediction of in vitro fertilization results |
RU2587333C1 (en) * | 2014-12-18 | 2016-06-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Уральский научно-исследовательский институт охраны материнства и младенчества" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "НИИ ОММ" Минздрава России) | Method for prediction of pregnancy in vitro fertilisation and embryo transfer |
RU2783247C1 (en) * | 2021-08-05 | 2022-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБОУ ВО ЮУГМУ Минздрава России) | Method for prediction of live birth in ivf programs in women of late reproductive age with tubal-peritoneal infertility factor |
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
UA101821C2 (en) * | 2010-06-24 | 2013-05-13 | Государственное Учреждение "Институт Педиатрии, Акушерства И Гинекологии Намн Украины" | Method for the prediction of in vitro fertilization results |
RU2587333C1 (en) * | 2014-12-18 | 2016-06-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Уральский научно-исследовательский институт охраны материнства и младенчества" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "НИИ ОММ" Минздрава России) | Method for prediction of pregnancy in vitro fertilisation and embryo transfer |
RU2783247C1 (en) * | 2021-08-05 | 2022-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБОУ ВО ЮУГМУ Минздрава России) | Method for prediction of live birth in ivf programs in women of late reproductive age with tubal-peritoneal infertility factor |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
САВЕЛЬЕВА Г.М. И ДР. Способ прогнозирования беременности у пациенток, включенных в программу экстракорпорального оплодотворения в стандартном длинном протоколе. Лечащий врач. 2013, 3. ALMQUIST L.D. et al. Endometrial BCL6 Testing for the Prediction of IVF Outcomes: a Cohort Study, Fertil Steril. 2017 Dec; 108(6): 1063-1069. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Garrido et al. | Cumulative newborn rates increase with the total number of transferred embryos according to an analysis of 15,792 ovum donation cycles | |
Pan et al. | Major factors affecting the live birth rate after frozen embryo transfer among young women | |
Kissin et al. | Assisted hatching: trends and pregnancy outcomes, United States, 2000–2010 | |
Xu et al. | A novel mathematical model of true ovarian reserve assessment based on predicted probability of poor ovarian response: a retrospective cohort study | |
Rehman et al. | Use of follicular output rate to predict intracytoplasmic sperm injection outcome | |
Bhatti et al. | The amniotic fluid cell-free transcriptome in spontaneous preterm labor | |
Guo et al. | Fresh versus frozen embryo transfer in women with thin endometrium: a retrospective cohort study | |
Wu et al. | Quality of life and pregnancy outcomes among women undergoing in vitro fertilization treatment: A longitudinal cohort study | |
Gong et al. | Development and validation of a live birth prediction model for expected poor ovarian response patients during IVF/ICSI | |
Liu et al. | Patients with higher anti-Müllerian hormone levels from POSEIDON group 4 benefit from GnRH-agonist long protocol: a retrospective study | |
Miller et al. | Follicle Stimulating Hormone (FSH) as a Predictor of Decreased Oocyte Yield in Patients with Normal Anti-Müllerian Hormone (AMH) and Antral Follicle Count (AFC) | |
RU2809429C1 (en) | Method of predicting effectiveness of assisted reproductive technology programs based on neural networks | |
Vijay et al. | Association between AMH levels and fertility/reproductive outcomes among women undergoing IVF: a retrospective study | |
Meng et al. | Thick endometrium is associated with hypertensive disorders of pregnancy in programmed frozen-thawed embryo transfers: a retrospective analysis of 2,275 singleton deliveries | |
Zhu et al. | Nomogram to predict the probability of clinical pregnancy in women with poor ovarian response undergoing in vitro fertilization/intracytoplasmic sperm injection cycles | |
Chen et al. | Predicting single-cycle cumulative live birth rate in POSEIDON Group 2 Patients: a prediction model based on machine learning | |
Blank et al. | External validation of a prediction model to select the best day-three embryo for transfer in in vitro fertilization or intracytoplasmatic sperm injection procedures | |
RU2593740C1 (en) | Method of controlling degree of zygosity of pregnancy in extracorporeal fertilisation and embryo transfer programs | |
Allahbadia | Embryo Transfer is the last Frontier for Deep Machine Learning & Artificial Intelligence in Medically Assisted Reproduction (MAR) | |
Mehrjerd et al. | Ensemble Machine Learning Models for Evaluation of Sperm Quality with Respect to Success Rate of Clinical Pregnancy in IVF, ICSI, and IUI Methods | |
Bedrick et al. | Physical activity is negatively associated with antral follicle count | |
Marleen | RISKS OF PRETERM BIRTH AND OTHER COMPLICATIONS IN TWIN PREGNANCIES: SYSTEMATIC REVIEWS AND META-ANALYSES | |
Liu et al. | Trophectoderm biopsy is associated with lower risks of moderate to extreme prematurity and low birthweights: a national registry cohort study of singleton livebirths from frozen-thawed blastocyst transfers | |
Chen et al. | P-685 An artificial intelligence based medication regimen recommendation model for optimizing the treatment outcomes of controlled ovarian stimulation | |
Saïs et al. | P-444 The battle between a machine learning model, a gynecologist and an embryologist to predict pregnancy outcomes after single day-5 embryo transfer |