Прогнозирование исходов программ экстракорпорального оплодотворения на основе нейронных сетей

Актуальность. Цель проведения цикла лечения любым методом ВРТ – рождение здорового ребенка. В этой связи особое значение приобретают разработка и использование математических моделей на основе искусственных нейронных сетей в репродуктологии, позволяющие прогнозировать исходы программ.
Цель. Повышение эффективности программ экстракорпорального оплодотворения (ЭКО) путем использования данных прогноза на основе нейронных сетей.
Материалы и методы. Были объединены три связанные прогнозные математические модели, 
описывающие основные этапы протокола ЭКО: проведение контролируемой стимуляции овуляции и пункции фолликулов, оплодотворение и культивирование эмбрионов, перенос эмбрионов в полость матки. Каждая из них реализована в виде искусственной нейронной сети заданной архитектуры и предварительно обученной на подготовленном наборе данных, куда вошли данные из 5200 протоколов ЭКО. Обучение нейронных сетей реализовано с помощью языка программирования Python и стандартных библиотек в виде программы для персонального компьютера. 
Результаты. Анализ эффективности контролируемой стимуляции овуляции выявил статистически значимое увеличение количества циклов с получением от 6 до 19 ооцитов при использовании прогнозной модели (114/152 (75,0%) циклов по сравнению с группой сравнения (93/152 (61,19%) циклов, p=0,033). Анализ критериальной переменной второго этапа выявил различия между группами при сравнении количества циклов как 1-го ранга (получение 0 эмбрионов), так 2-го (от 1 до 2 эмбрионов хорошего качества) и 3-го ранга (получение от 3 и более эмбрионов хорошего качества). Различия между группами по количеству эмбрионов, пригодных для переноса в полость матки, были статистически значимы, p=0,032. При анализе критериальной переменной 3-го этапа было установлено наступление беременности в 70/152 (46,05%) по сравнению с группой сравнения – 53/ 152 (34,76%), р=0,047. В качестве примера использования разработанной математической модели на основе нейронных сетей приведен клинический случай лечения бесплодия с применением ВРТ, показавший достаточно высокую точность прогноза исходов каждого из этапов протокола ЭКО: 85,6; 82,9 и 71,2% соответственно. 
Заключение. Выбор протокола каждого этапа программы ЭКО с учетом прогноза их исходов на основе использования искусственных нейронных сетей позволяет проводить коррекцию лечения в процессе проведения программы или своевременный отказ от ее дальнейшего выполнения. 

Вклад авторов. Портнов И.Г., Резайкин А.В. – общая концепция; Лисовская Т.В., Резайкин А.В. – дизайн исследования; Иванов А.В., Маясина Е.Н., Гзгзян А.М. – сбор и обработка материала; Резайкин А.В. – создание модели на основе нейронных сетей; Салимов Д.Ф., Резайкин А.В. – статистическая обработка данных; Лисовская Т.В. – написание текста; Левин В.А. – редактирование. 
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов
Финансирование. При подготовке статьи не использовались финансовые средства сторонних организаций или бюджетные средства.
Одобрение этического комитета. Клинический протокол исследования одобрен локальным комитетом по этике
ООО «Клинический институт репродуктивной медицины» (протокол № 09 от 15.12.2024).
Генеративный искусственный интеллект. При подготовке и подаче рукописи ИИ не использовался.
Обмен исследовательскими данными. Данные, подтверждающие выводы этого исследования, доступны по запросу у автора, ответственного за переписку, после одобрения ведущим исследователем.
Для цитирования: Портнов И.Г., Лисовская Т.В., Резайкин А.В., Маясина Е.Н., Салимов Д.Ф., 
Иванов А.В., Гзгзян А.М., Левин В.А. Прогнозирование исходов программ 
экстракорпорального оплодотворения на основе нейронных сетей.
Акушерство и гинекология. 2026; 7: 160-169
https://dx.doi.org/10.18565/aig.2026.198

В различных странах увеличивается число детей, рожденных в результате использования экстракорпорального оплодотворения (ЭКО), и в 2023 г. данный показатель достиг более 9 млн [1]. В России ежегодно 2% от всех новорожденных составляют дети, рожденные в результате использования ЭКО [2]. При наличии критериев эффективности каждого из этапов программы ЭКО, наступление беременности и рождение здорового ребенка, так называемый параметр «take home baby», лежит в основе конечной оценки исходов лечения с использованием различных протоколов ЭКО [3, 4]. Наряду с появлением новых гормональных препаратов для стимуляции овуляции, использованием современных сред для культивирования эмбрионов и высокотехнологичного оборудования на эмбриологическом этапе ЭКО продолжается поиск дополнительных путей повышения эффективности программ вспомогательных репродуктивных технологий (ВРТ).

В этой связи особое значение приобретают различные электронные прикладные программы и сервисы, помогающие репродуктологу и эмбриологу выбрать оптимальные протоколы процедур на этапах программы ЭКО и повысить их эффективность. За последние десять лет значительно увеличилось число публикаций, посвященных использованию математических моделей на основе искусственных нейронных сетей (ИНС) в репродуктологии. ИНС обладают полезными характеристиками комплексного анализа и автономного обучения, благодаря чему они могут применяться как для прогнозирования исходов программ ЭКО, исходов беременности, так и для оценки качества гамет и эмбрионов [5, 6]. Большее количество опубликованных работ касается использования моделей искусственного интеллекта для объективной оценки качества эмбрионов в программах ЭКО. Так, искусственный интеллект, а именно нейронные сети, лежат в основе работы современных инкубаторов с возможностью мониторинга культивирования эмбрионов в режиме time-lapse с последующей объективизацией оценки их качества и селекцией для переноса в полость матки [7]. Однако некоторые авторы скептически оценивают клиническую значимость использования моделей искусственного интеллекта в репродуктивной медицине, прежде всего прогнозного моделирования, подчеркивая недостаточную стандартизацию исходных данных при машинном обучении [8, 9].

Целью настоящего исследования явилось повышение эффективности программ ЭКО при использовании на этапах программы ЭКО не только клинических рекомендаций, но и данных прогноза на основе нейронных сетей.

Материалы и методы

На первом этапе исследования были объединены три связанные прогнозные математические модели, описывающие основные этапы протокола ЭКО: проведение стимуляции овуляции и пункции фолликулов, оплодотворение и культивирование эмбрионов, перенос эмбрионов в полость матки. При этом каждая математическая модель включала в качестве предикторов все данные, доступные на момент реализации выбранного этапа протокола, и содержала 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 [10].

Первоначально в разрабатываемые прогнозные математические модели в качестве предикторов были включены все признаки, предусмотренные стандартом обследования пациенток и клиническими рекомендациями [11]. 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 [12–17].

На этапе контролируемой стимуляции овуляции основной задачей было прогнозирование количества зрелых ооцитов, полученных в результате проведения стимуляции овуляции и пункции фолликулов, пригодных для оплодотворения. 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. При получении от 6 до 19 ооцитов, пригодных к оплодотворению, первый этап протокола ЭКО считался эффективным. Данный ранговый диапазон выбран на основании многочисленных клинических исследований, свидетельствующих о низкой вероятности получения эмбрионов, пригодных для переноса и криоконсервации, при получении менее 5 ооцитов [18, 19], а получение более 19 ооцитов при стимуляции суперовуляции является достоверным прогностическим признаком развития синдрома гиперстимуляции яичников (СГЯ) [20, 21].

На данном этапе в качестве предикторов выступают все переменные, известные на момент начала протокола стимуляции овуляции (данные анамнеза, о...

Портнов И.Г., Лисовская Т.В., Резайкин А.В., Маясина Е.Н., Салимов Д.Ф., Иванов А.В., Гзгзян А.М., Левин В.А.