3DFollicleAI (Τ2ΕΔΚ-01429)

Νέες προσεγγίσεις στην χρήση τρισδιάστατης υπερηχογραφικής απεικόνισης των ωοθηκών και την βελτιστοποίηση των θεραπειών εξωσωματικής γονιμοποίησης

Το Έργο

Η αύξηση των ποσοστών επιτυχίας κυήσεων-γεννήσεων στα προγράμματα εξωσωματικής γονιμοποίησης, εξαρτάται εκτός των άλλων και από τον αριθμό των ληφθέντων ωαρίων. Η ανάκτηση των ωαρίων από τα ωοθυλάκια που έχουν αναπτυχθεί στις ωοθήκες, γίνεται με την μέθοδο της διακολπικής υπερηχογραφικά κατευθυνόμενης ωοληψίας, και ακολουθεί την ελεγχόμενη διέγερση των ωοθηκών της γυναίκας. H ελεγχόμενη διέγερση ωοθηκών (COS) με σκοπό την πολλαπλή ανάπτυξη ωοθυλακίων επιτυγχάνεται με τη χορήγηση γοναδοτροπινών σε συνδυασμό με τη χορήγηση ανάλογων της εκλυτικής ορμόνης των γοναδοτροπινών (GnRH αγωνιστές ή ανταγωνιστές).

Η παρακολούθηση της πολλαπλής ανάπτυξης ωοθυλακίων γίνεται με σειρά υπερηχογραφημάτων και ορμονικών προσδιορισμών, με τα οποία προσδιορίζονται η ημέρα επανελέγχου, η συνέχιση ή/ και τροποποίηση του θεραπευτικού σχήματος καθώς και η ημέρα ωοληψίας. Η επιτυχία αυτής της φάσης του προγράμματος εξαρτάται από την συχνή αλλά και ακριβή υπερηχογραφική παρακολούθηση της ανταπόκρισης των ωοθηκών στο θεραπευτικό σχήμα.

Το ευρέως αποδεκτό υπερηχογραφικό κριτήριο για την χορήγηση της τελευταίας ένεσης για την επαγωγή (triggering) είναι η παρουσία τριών ωοθυλακίων με διάμετρο >= 17mm. Παραδοσιακά, η ωοθυλακική παρακολούθηση γίνεται με κλασική δισδίαστατη (2D) υπερηχογραφική απεικόνιση των ωοθηκών, από ιατρόυπερηχογραφιστή. Γίνεται μέτρηση του αριθμού και των διαστάσεων των ωοθυλακίων που αναπτύσσονται σε κάθε ωοθήκη. Η μέθοδος αυτή εξαρτάται αρκετά από την ικανότητα και την εμπειρία του χειριστή, και έχει φανεί ότι υπάρχουν μεγάλες αποκλίσεις στις μετρήσεις που γίνονται από διαφορετικούς χειριστές (interobserver variability) αλλά και από τον ίδιο χειριστή (intra-observer variability). Η τεχνική δυσκολία της ορθής υπερηχογραφικής παρακολούθησης αυξάνεται όσο αυξάνεται και ο αριθμός των ωοθυλακίων που αναπτύσσονται.

Στόχοι

Η νέας γενιάς υπέρηχοι τρισδιάστατης (3D) απεικόνισης χρησιμοποιούν ένα σύστημα αυτόματης αναγνώρισης και μέτρησης των διαστάσεων των ωοθυλακίων (SonoAVC, General Electric). Χρησιμοποιείται λογισμικό που αναλύει τα δεδομένα που έχουν αποκτηθεί μέσω του 3D υπερηχογραφήματος, αναγνωρίζοντας και ποσοτικοποιώντας μεμονωμένα το μέγεθος οποιασδήποτε υπόηχης περιοχής, παρέχοντας έτσι μια αυτόματη εκτίμηση των απόλυτων διαστάσεων και όγκου τους. Προηγούμενες μελέτες έχουν δείξει ότι η μέθοδος 3D μειώνει σημαντικά τη χρονική διάρκεια της υπερηχογραφικής εξέτασης και ταυτόχρονα ενδεχομένως αυξάνει την ακρίβεια μέτρησης του αριθμού και μεγέθους των ωοθυλακίων. Παράλληλα, υπάρχει μία όλο και αυξημένη τάση να υιοθετούνται τεχνικές μηχανικής μάθησης και τεχνητής νοημοσύνης τόσο στο ενσωματωμένο στις μηχανές υπερήχων λογισμικό, όσο και για την ανάλυση των παρατηρήσεων. Οι λύσεις τεχνικές νοημοσύνης απαιτούν εξειδικευμένη παραμετροποίηση για κάθε περίπτωση εφαρμογής και συνεπώς η σχετική αγορά και περιοχή έρευνας αναμένεται να έχει χαρακτηριστικά μεγάλης ποικιλότητας.

Έτσι οι στόχοι του Έργου μας διαμορφώνονται ως εξής:

1) Την διερεύνηση των δυνατοτήτων που έχει η μέθοδος αυτόματης 3Dμέτρησης ωοθυλακίων.

2) Την εξέταση των εμβρυολογικών και κλινικών αποτελεσμάτων με τα οποία σχετίζεται η χρήση αυτόματης 3Dμέτρησης ωοθυλακίων, για την εξαγωγή συμπερασμάτων σχετικά με την ημέρα επαγωγής της τελικής ωρίμανσης των ωαρίων. Με τη χρήση του νέου συστήματος time lapse θα γίνει περαιτέρω ανάλυση των εμβρυολογικών παραμέτρων συμπληρωματικά με το πρωτεύον αποτέλεσμα έκβασης της μελέτης.

3) Την ενδεχόμενη αλλαγή των καθιερωμένων και διεθνώς αποδεκτών κριτηρίων (3 ωοθυλάκια διαμέτρου 17 mm) που χρησιμοποιούνται για την επαγωγή της τελικής ωρίμανσης των ωαρίων.

4) Τη σύγκριση του υπολογιζόμενου με την 3D υπερηχογραφική εκτίμηση με τον επιμετρούμενο όγκο του ωοθυλακικού υγρού που λαμβάνεται.

5) Την εφαρμογή τεχνικών μηχανικής μάθησης και τεχνητής νοημοσύνης για την υλοποίηση μίας μηχανής συστάσεων.

Αποτελέσματα

Καινοτομία της ερευνητικής πρότασης

Η πρωτοτυπία της ερευνητικής πρότασης έγκειται στο ότι η σύγκριση αυτή δεν έχει εξεταστεί ποτέ σε γυναίκες με υψηλό αριθμό ωοθηλακίων στις οποίες, όπως έχουμε προαναφέρει, η ακριβής μέτρηση είναι υψηλής σημασίας αλλά και σχετικά ανακριβής με τις σημερινές μεθόδους. Μέσω εξελιγμένων στατιστικών υπολογιστικών μεθόδων θα διευρευνηθεί για πρώτη φορά η πραγματική συσχέτιση μεταξύ των 3 διαστάσεων των ωοθυλακίων x, y, z που μετρώνται με την αυτοπατοποιημένη 3D σε σχέση με αυτές της χειροκίνητης 2D μεθόδου.

Μέχρι σήμερα έχουν αναφερθεί στη βιβλιογραφία λίγες μελέτες σχετικά με την αποτελεσματικότητα της αυτόματης 3D μέτρησης ωοθηλακίων και αυτές εστιάζουν μόνο σε γυναίκες με φυσιολογική ή χαμηλή απόκριση στην ελεγχόμενη διέγερση. Με τη παρούσα μελέτη θα εξεταστεί η επίδραση που έχει η επιλογή της ημέρας πρόκλησης τελικής ωρίμανσης με βάση κριτήρια που προέρχονται από αυτόματη 3D υπερηχογράφηση στον αριθμό ώριμων ωαρίων που συλλέγονται και δευτερευόντως στην μορφοκινητική ανάπτυξη των παραγόμενων εμβρύων. Επίσης θα διερευνηθεί η καθιέρωση νέων κριτηρίων για την επαγωγή της τελικής ωρίμανσης των ωαρίων με ακριβή και αντικειμενικά κριτήρια βασισμένα στην αυτόματη 3D υπερηχογράφηση με σκοπό τη μεγιστοποίηση της αποτελεσματικότητας της διαδικασίας της εξωσωματικής γονιμοποίησης.

Στον τομέα της μηχανικής μάθησης, αν και έχουν αρχίσει να αναπτύσσονται τεχνικές μηχανικής μάθησης για επεξεργασία εικόνας 2D υπερήχων, η επεξεργασία και αναγνώριση προτύπων σε 3D εικόνα, που θα απαιτηθεί στο πλαίσιο του έργου, θα αποτελέσει καινοτομία καθώς οι σχετικές περιπτώσεις χρήσης που έχουν αναφερθεί είναι ελάχιστες.

Συνεισφορά στη θεωρητική ή/και εφαρμοσμένη επιστημονική γνώση

Οι στόχοι της ερευνητικής πρότασης θα συνεισφέρουν σημαντικά στη βελτιστοποίηση της ελεγχόμενης διέγερσης ωοθηκών, ειδικά σε ασθενείς με υψηλή ωοθηκική ανταπόκριση και μεγάλο αριθμό αναπτυσσόμενων ωοθυλακίων. Αυτό θα επιτευχθεί κυρίως μέσω του προσδιορισμού της βέλτιστης χρονικής στιγμής για την επαγωγή της τελικής ωρίμανσης των ωαρίων σε πρωτόκολλο ανταγωνιστή, συμβάλλοντας στην επιπλέον μείωση του κινδύνου εμφάνισης του ΣΥΩ και την αύξηση της αθροιστικής πιθανότητας εγκυμοσύνης, μέσω της συλλογής περισσότερων ώριμων ωαρίων.

Οι τεχνικές νοημοσύνης ανάλυσης τρισδιάστατης εικόνας που θα αναπτυχθούν στο πλαίσιο του έργου αναμένεται επίσης να βρούνε εφαρμογή σε πληθώρα περιπτώσεων χρήσης στις οποίες γίνεται χρήση της 3D υπερηχογράφησης. Εξάλλου, για τη δημιουργία συνόλου δεδομένου εκπαίδευσης των αλγορίθμων θα απαιτηθεί η επισήμανση 3D εικόνων. Η επισήμανση αυτή αποτελεί ξεχωριστή επιστημονική συνεισφορά αφού μπορεί να χρησιμοποιηθεί από την επιστημονική κοινότητα για την περαιτέρω εξέλιξη των αλγορίθμων και τη διαδικασία εξαγωγής συμπερασμάτων από 3D υπερηχογραφήσεις.

Δημιουργία νέων θέσεων εργασίας και διατήρηση υφιστάμενων θέσεων

Το παρόν έργο θα απαχολήσει ένα μεγάλο αριθμό επιστημονικού προσωπικού διαφόρων ειδικοτήτων. Επομένως, θα δημιουργηθούν νέες θέσεις εργασίας και στους 2 συμμετέχοντες φορείς, ενώ παράλληλα θα διατηρηθούν υφιστάμενες θέσεις εργασίας.

Partners