U Poliklinici BetaPlus ove godine uvodimo neke od suvremenih metoda baziranih na razvoju umjetne inteligencije u IVF laboratoriju. Ove metode su web aplikacija koja će nam pomoći odabrati najbolju blastocistu iz kohorte, računalna analiza sjemena, i elektronski sustav kontrole i izbjegavanja grešaka u IVF laboratoriju (wittnessing).

Umjetna inteligencija (Artificial Intelligence, AI) u IVF laboratoriju

Umjetna inteligencija je područje računalne znanosti koja se bavi razvojem „inteligentnih“ alata. Takve alate odlikuju slijedeće funkcije: prikupljanje i obrada informacija, interakcija sa radnom okolinom, komunikacija s čovjekom ili s drugim inteligentnim sustavima, prikupljanje i obrada znanja, zaključivanje te planiranje. Računalne igre i simulacije, ekspertni sustavi, neuronske mreže, razumijevanje i obrada jezika, računalni vid, rješavanje problema, pretraživanje podataka i automatsko programiranje samo su neka od područja primjene umjetne inteligencije. Strojno učenje jedan je od podsustava umjetne inteligencije unutar kojeg računala pomoću „uče“ kako predvidjeti i prepoznati ishod događaja. Prednost uređaja je što u vrlo kratkom vremenskom roku mogu analizirati veliki broj podataka.

Budućnost primjena AI u laboratoriju za izvantjelesnu oplodnju je raznolika, bilo da se radi o postupanju sa spolnim stanicama ili sa zametcima, a sa ciljem postizanja trudnoće i rođenja zdravog djeteta u kraćem vremenskom periodu. Neki od sustava (procjenjivanje vjerojatnosti za ostvarivanjem trudnoće u IVF postupku prije nego što ciklus započne, analiza sjemena, procjenjivanje vijabilnosti embrija itd.), već su dostupni i primjenjuju se u kliničkoj praksi, dok su neki sustavi su još u razvoju (procjenjivanje optimalnog broja jajnih stanica kako bi se postigla trudnoća, vjerojatnost razvoja kriopohranjenih jajnih stanica u blastociste, vjerojatnost pojave komplikacija u postupku (OHSS) itd.).

Sustav Witnessing

je elektronski sustav za praćenje tijeka događaja i organizaciju radnog procesa u IVF klinikama, a sa ciljem dodatnog osiguranja u identifikaciji pacijenata, odnosno njihovih spolnih stanica i zametaka.

Sve klinike koje se bave s MPO imaju razrađen i implementiran sustav verbalne i vizualne provjere odobren od Ministarstva zdravstva. Uz navedeni sustav koji uključuje osoblje poliklinike, sa sustavom Witnessing dobivamo i dodatnu sigurnost koja na minimum smanjuje mogućnost ljudske pogreške. Elektronički sustav pruža dodatan osjećaj sigurnosti i pacijentima i osoblju klinike.

Konkretni sustav koji nabavljamo je baziran na barkodovima i fotodokumentaciji, pomoću kojih se bilježi tko je, gdje je i kad je obavio svaki pojedini korak radnog procesa. Sustav u praksi izgleda tako da par koji ulazi u postupak MPO pri dolasku u Polikliniku dobiva svoju iskaznice povezane sa jedinstvenom barkod šifrom. Pri svakom idućem dolasku u Polikliniku pacijente se identificira skeniranjem barkoda sa iskaznica. Identičan barkod nalazi se i na svim epruvetama i posudicama za staničnu kulturu spolnih stanica i zametaka koje se koriste tijekom postupka. Pri svakom vađenju iz inkubatora, posudice se skeniraju i identificiraju. Ukoliko se posudica sa gametama jednog pacijentice u isto vrijeme nađe u radnom prostoru sa epruvetama sa sjemenom nepripadajućeg partnera, sustav automatski zvučnim i vizualnim signalom alarmira pogrešku i ne dozvoljava daljnji nastavak radnog procesa. Kad sustav skenira barkod, on automatski i fotografira što je skenirao, a svi podaci i fotografije se šalju na računala sa kojima je sustav povezan. Važno je napomenuti da je ova tehnologija potpuno sigurna za rad sa spolnim stanicama i zamecima.

Sustav procjene kvalitete i vijabilnosti blastociste

Uvodimo i web aplikaciju baziranu na AI tehnologiji koja služi za procjenu vijabilnosti embrija. Aplikacija pomaže embriologu tijekom selekcije zametaka, bilo da se radi o izboru zametaka za embriotransfer ili za kriopohranu. Posebnost ovog alata je mogućnost prepoznavanja karakteristika unutar zametka koje ljudskom oku mogu promaknuti, tako da embriolog može odlučiti sa većom sigurnošću koji zametak ima najbolju šansu za implantaciju.

Aplikacija je trenirana na bazi podataka koju sačinjava nekoliko tisuća slika blastocisti sa poznatim ishodima glede ostvarivanja trudnoće. Najveću korist od ovog programa imaju parovi s puno nastalih zametaka u ciklusu. Program je testiran u različitim laboratorijima, a studije su pokazale da postoji značajno poboljšanje uspješnosti nego kad se koriste samo tradicionalne metode ocjenjivanja.

Tehnologija je neinvazivna. Dovoljno je slike blastocisti učitati u aplikaciju koja u nekoliko sekundi dodjeljuje ocjenu zametcima, te ih na temelju toga rangira po njihovoj kvaliteti. Sustav ocjenjivanja kreće se od 1 do 10. Ocjena 10 znači da je embrij visoke kvalitete s najvišim potencijalom za implantaciju.

Prednost koju ovaj sustav donosi pacijentima je skraćeno vrijeme potrebno za ostvarivanje trudnoće, što umanjuje emocionalni i financijski stres parova u postupku. Prednost u odnosu na Time Lapse inkubatore je znatno manja cijena i nepostojanje fizičkog uređaja. Mnoge klinike zbog visoke cijene Time lapse uređaja su primorane povisiti cijenu ciklusa.

Sustav analize kvalitete sjemena

Jedan od ključnih parametara koji utječu na neplodnost para je kvaliteta sjemena partnera. Iz tog je razloga analiza kvalitete sjemena (tzv. spermiogram) jedna od najčešće provedenih pretraga u laboratorijima koji se bave ljudskom reprodukcijom. Pri izradi spremiograma određuje se volumen ejakulata, koncentracija spermija, ukupan broj spermija, udio pokretnih spermija, te morfologija i vitalnost spermija. U zadnje se vrijeme se sklopu pretraga često rade i dodatne analize, kao što je određivanje indeksa fragmentacije DNA spermija.

Klasičan način izrade spermiograma podrazumijeva promatranje sjemena pod mikroskopom od specijaliziranog laboratorijskog tehničara ili embriologa. Postoji više različitih klasifikacijskih kriterija prema kojima se mogu određivati vrijednosti parametara spermiograma, a jedan od najpopularnijih kriterija je onaj izdan od strane Svjetske zdravstvene organizacije.

Jedan od najvećih problema kod analize sjemena je subjektivna vizualizacija prilikom promatranja sjemena pod mikroskopom te nestandardizacija rezultata između, ali i unutar laboratorija. Upravo su iz tog razloga razvijeni računalni sustavi koji imaju mogućnost analize fotografija pomoću AI.

Koristeći sustave koje mi uvodimo, problem gore spomenute varijacije nestaje. Takvi sustavi imaju osmišljene unutarnje i vanjske sustave kvalitete kako bi bili sigurni da ti uređaju rade bez značajnih odstupanja. Osim toga, odlikuje ih reproducibilnost rezultata, visoka brzina izvođenja analiza te jednostavno rukovanje.

Napredniji uređaju sa CASA sustavom su autonomni (samostalno se kalibriraju, prilagođavaju optički sustav, pronalaze najbolji fokus te provode analizu sjemena), te imaju u sebi ugrađenu AI koja može sugerirati koje analize treba provesti s obzirom na kvalitetu samog ispitivanog uzorka. Također, moguće je provoditi nekoliko analiza istovremeno.

SCA SCOPE je uređaj sa integriranim CASA sustavom tvrtke MICROPTIC, a u mogućnosti je analizirati sjedeće parametre: koncentracija, pokretljivost, morfologija, vitalnost i fragmentacija DNA spermija, volumen i pH ejakulata, prisutnost aglutinacije/agregacije spermija te okruglih stanica, akrosomsku reakciju spermija. Ovaj uređaj odlikuje integracija najmodernijih rješenja (software i hardware) s ciljem dobivanja što kvalitetnijih i točnijih rezultata analiza.

Uređaj posjeduje mogućnost automatskog prepoznavanja te kategorizacije spermija prema brzini i vrsti pokretljivosti do razine na kojoj nije moguće uočiti razliku ljudskim okom. Osim toga, automatski izračunava i vrijednosti vezane uz hiperaktivaciju spermija i penetraciju kroz mukus, koje su usko povezane sa fertilizacijskom sposobnošću spermija. Prednost ovakvog uređaja posebno dolazi do izražaja pri određivanju morfologije spermija, budući da je upravo taj parametar najkompleksniji za određivanje te su kod njega primijećene najveće varijacije između izvoditelja analize. CASA SCA može prepoznati i klasificirati nekoliko vrsta morfoloških defekata u aksosomskoj regiji, glavi, vratu i repu spermija. DNA fragmentaciju sustav određuje testom disperzacije kromatina, a rezultat upućuje na apoptozu koja se događa u stanicama.

Tekst su pripremili biolozi Poliklinike BetaPlus