מחקר שפורסם לאחרונה ב דוחות מדעיים חוקר את הדיוק של שיטת סקר חדשנית של אינטליגנציה מלאכותית (AI) לאי פוריות גברית המבוססת על רמות ההורמונים בסרום.
לימוד: מודל חדש לקביעת הסיכון לאי פוריות גבר מרמות הורמונים בסרום, ללא ניתוח זרע. קרדיט תמונה: Lightspring / Shutterstock.com
ניתוח זרע
אי פוריות פוגעת בכ-9% מאוכלוסיית העולם, המסתכמת בכ-72.4 מיליון גברים ונשים. אי פוריות גברית, האחראית ל-50% מכלל מקרי הפוריות, מאובחנת באמצעות ניתוח זרע עם מבחנים הורמונליים.
ניתוח הזרע מספק מידע חשוב על ייצור והבשלה של זרע באשכים, על סבלנות מעברי הזרע ופרופיל ההפרשה של תאי הבלוטה באשכים. מדריך המעבדה לבדיקה ועיבוד של זרע אנושי של ארגון הבריאות העולמי (WHO) מגדיר תקנים לניתוח פרמטרים של זרע.
קיימות מספר מגבלות הקשורות לגישות ניתוח זרע קונבנציונליות. איסוף דגימות, למשל, נותר אתגר, מכיוון שגברים רבים ברחבי העולם אינם מוכנים להיבדק עקב סטיגמה חברתית. יתר על כן, היבט הבדיקה הידנית של ניתוח זרע הוא עתיר עבודה ודורש אנשים מיומנים. לפיכך, יש צורך בדחיפות בשיטות סקר חלופיות לאי פוריות גברית.
ייצור הורמונים וייצור זרע
זרע תקין תלוי בתפקוד האשכים והאנדוקריניים, החל מציר ההיפותלמו-יותרת המוח-אשך. מספר הורמונים מעורבים בייצור זרע, כולל הורמון luteinizing (LH), הורמון מגרה זקיקים (FSH), פרולקטין (PRL), טסטוסטרון ואסטרדיול (E2).
FSH ו-LH משתחררים מבלוטת יותרת המוח הקדמית בתגובה להפרשת הורמון משחרר גונדוטרופין (GnRH) מההיפותלמוס. FSH מפעיל spermatogenesis באמצעות השפעתו על תאי Sertoli באשכים.
תאי Sertoli ו-Leydig מפרישים את ההורמונים inhibin B וטסטוסטרון, בהתאמה. טסטוסטרון הופך ל-E2 באמצעות ארומטאז. גם inhibin B וגם E2 מעכבים שיפור נוסף של הלולאה על ידי דיכוי פעילות ההיפותלמוס וההיפופיזה.
עם הפרעות של spermatogenesis, רמות FSH גבוהות עשויות להופיע ללא שינויים מתאימים ברמות LH וטסטוסטרון. גם FSH וגם טסטוסטרון חיוניים ליצירת spermatogenesis.
מחקר קודם מצביע על קשר חזק בין רמות הורמונים בסרום ופרופילי ניתוח זרע. המחקר הנוכחי השתמש בלמידת מכונה (ML), טכנולוגיית עיבוד נתונים תואמת בינה מלאכותית, כדי לאפיין אי פוריות גברית בהתבסס על רמות הורמונים בסרום בלבד.
מה הראה המחקר?
המחקר כלל 3,662 חולים שעברו בעבר ניתוח זרע ומדידות הורמונים בסרום כחלק מהערכתם לאי פוריות גברית. הגיל הממוצע של קבוצת המחקר היה 36 שנים.
כ-44% מהמטופלים במחקר סבלו מ-oligozoospermia או asthenozoospermia, מה שמשקף ריבוי נמוך יותר של זרע וזרע נמוך בתנועתיות, בהתאמה. אזוספרמיה מוגדרת כהיעדר מוחלט של זרע וניתן לסווג אותה כאזוספרמיה לא חסימתית (NOA) או אזוספרמיה חסימתית (OA). NOA ו-OA השפיעו על 12.2% ו-5.7% מקבוצת המחקר, בהתאמה.
Cryptozoospermia, המשקפת ספירת זרע נמוכה במיוחד, הייתה קיימת ב-46 אנשים. רק שישה חולים סבלו מהפרעת שפיכה.
גיל המטופל ומספר הורמונים, כולל LH, FSH, PRL, E2, והיחס בין טסטוסטרון ל-E2 (T/E2), שימשו לאימון מודלים של AI ולחזות את הסבירות לאי פוריות גברית. הגבול התחתון לרמות זרע תקינות הוגדר כספירת זרע תנועתית כוללת של 9.408 × 106 (1.4 מ"ל × 16 × 106/ml × 42%).
מודל ה-AI המבוסס על Prediction One הראה ערך שטח מתחת לעקומה (AUC) של 74.4%. באופן כללי, ערכי AUC גדולים יותר משקפים ביצועי ML מעולים. באמצעות טבלאות AutoML, מודל הבינה המלאכותית היה משויך למאפיין תפעול של מקלט AUC (AUC ROC) של 74%, בעוד שה-AUC Precision-Recall (AUC PR) היה 77%.
עקומת ה-ROC מתקבלת על ידי עלילת רגישות לעומת סגוליות, כאשר ערך גבוה יותר מצביע על ביצועי בדיקה טובים יותר. לעומת זאת, עקומת ה-PR מאזנת בין דיוק לבין מקיפות, ובכך מייעלת את יכולת המודל לזהות תוצאות חריגות באמינות רבה יותר.
עבור שני דגמי הבינה המלאכותית, FSH דורג כהורמון הטוב ביותר מבחינת ערכו הניבוי, ואחריו T/E2 ו-LH.
התחזיות הנוכחיות של הניתוח לגבי אי פוריות גבר הצביעו על התאמה של 100% ל-NOA ו-MHH, עם תוצאות בפועל הן ב-2021 והן ב-2022. עבור OA, ההתאמה הייתה 70%.
מסקנות
מחקרים קודמים דיווחו על האפשרות להשתמש בבינה מלאכותית כדי לחזות את המצב האנדוקריני. יישומים מסוימים כללו חיזוי תוצאות לאחר ניתוח לאחר ניתוח יותרת המוח לאדנומות לא מתפקדות של יותרת המוח או מצב מוגבר של הורמון פארתירואיד (PTH) במבוגרים אמריקאים.
המודלים המבוססים על בינה מלאכותית שפותחו במחקר הנוכחי השיגו תחזיות מדויקות ועקביות ביותר לגבי אי פוריות גבר. יתרה מכך, כלי הדירוג המבוסס על תכונה הצביע על כך ש-FSH הוא ההורמון השימושי ביותר לניבוי פוריות גברית. גם חשיבותו של T/E2 ניתנת לחיזוי, שכן מעכבי ארומטאז שימשו בעבר לטיפול בחולים עם יחס T/E2 גבוה.
ברצוננו למקם את מודל הבינה המלאכותית שלנו כאמצעי נוח לבדיקת אי פוריות גברית לפני ניתוח זרע."
גברים לא פוריים נוטים יותר לסבול ממספר רב יותר של מצבים רפואיים או מחלות נלוות מאשר גברים פוריים. לכן, ניתן להשתמש בגישת סקר מסוג זה כדי לחזות הן את אי פוריות הגבר והן את הבריאות הכללית. למרות שמודל הבינה המלאכותית לא צפוי להחליף מיד את ניתוח הזרע, הוא יכול לשמש חלופה לערכות אבחון ביתיות.
