Система искусственного интеллекта для выявления редких сперматозоидов в режиме реального времени при микрохирургической экстракции сперматозоидов из яичка

Вопрос исследования: Как эффективно выявлять редкие сперматозоиды во время микрохирургической экстракции сперматозоидов из яичка (micro-TESE)?

Краткий ответ: Разработана система с искусственным интеллектом (ИИ), способная в режиме реального времени выделять потенциальные редкие сперматозоиды во время micro-TESE; она может использоваться эмбриологами как инструмент поддержки принятия решений.

Что уже известно: Пациенты с необструктивной азооспермией (НОА) могут получить сперматозоиды для оплодотворения с помощью micro-TESE. Во время этой процедуры поиск сперматозоидов в основном выполняют эмбриологи или лаборанты, визуально исследуя образцы под микроскопом. Такой подход не только трудоёмок и неизбежно субъективен, но и подвержен ошибкам. Хотя технологии ИИ уже применялись для выявления единичных сперматозоидов, существующим моделям недостаёт достаточной эффективности и полноценной работы в режиме реального времени.

Дизайн, объём и продолжительность исследования: Исследование включало разработку модели и последующую клиническую оценку в одном центре. На основе микроскопических данных 1165 пациентов, перенёсших операцию, была разработана усовершенствованная модель выявления редких сперматозоидов YOLO (You Only Look Once), получившая название YOLOv11-RSD. В набор вошли 1932 изображения, содержащие в общей сложности 5032 размеченных объекта — сперматозоида с подтверждённой идентификацией. Клиническую оценку проводили с мая 2024 года по июль 2025 года. Эффективность системы оценивали при различных порогах уверенности у пациентов с обструктивной азооспермией (ОА) и нормальным сперматогенезом, после чего применяли систему во время micro-TESE у пациентов с НОА и сравнивали её результаты с рутинной оценкой эмбриологами.

Участники, материалы, условия и методы: Модель разработали с использованием микроскопических изображений сперматозоидов из яичка, собранных в одной больнице. Возможность применения системы в режиме реального времени оценивали в 10 случаях ОА и 30 случаях НОА. Эталонным стандартом служила оценка эмбриолога. Эффективность оценивали по положительной прогностической ценности (ППЦ), чувствительности, F1-мере и 95% доверительным интервалам. Расхождения между результатами ИИ и оценкой эмбриолога пересматривали эмбриологи в режиме реального времени.

Основные результаты и роль случайности: YOLOv11-RSD выявляла потенциальные сперматозоиды на микроскопических изображениях в режиме реального времени, демонстрируя высокую чувствительность и приемлемую ППЦ при выбранном рабочем пороге. По сравнению с исходной YOLOv11 модель YOLOv11-RSD показала более высокую общую эффективность выявления в различных типичных условиях оценки. В случаях ОА чувствительность выявления сперматозоидов достигала 96,7% при различных оценённых порогах. Во время micro-TESE у пациентов с НОА при пороге уверенности 0,50 ППЦ, чувствительность и F1-мера составили соответственно 80,58, 96,11 и 87,66%. В шести случаях НОА система выделила потенциальные сперматозоиды, не обнаруженные при первоначальной ручной оценке, включая два случая, первоначально классифицированных как отрицательные по наличию сперматозоидов; эти результаты подтвердили при немедленном повторном просмотре. Данные о последующих репродуктивных исходах были доступны для шести случаев, в которых выявление с помощью ИИ способствовало поиску и подтверждению сперматозоидов: во всех шести случаях удалось добиться дробления эмбрионов, а в трёх в конечном итоге произошли живорождения. Примечательно, что в одном из двух случаев, первоначально классифицированных как отрицательный по наличию сперматозоидов, родился один ребёнок.

Данные крупномасштабного исследования: Неприменимо.

Ограничения и основания для осторожной интерпретации: Клиническая оценка проводилась в одном центре на ограниченной клинической выборке. Хотя вывод модели выполнялся быстро, эффективность на уровне всей процедуры ограничивалась особенностями получения изображений и организации сканирования; убедительного сокращения общей продолжительности процедуры не продемонстрировано. Необходима внешняя многоцентровая валидация.

Более широкое значение результатов: Выявление сперматозоидов с помощью ИИ может поддерживать работу эмбриологов во время micro-TESE, выделяя потенциальные редкие сперматозоиды для быстрой проверки. Для определения того, повышает ли такой подход эффективность процедуры в целом или улучшает клинические исходы, необходима дальнейшая проспективная многоцентровая валидация.

Финансирование: Работа выполнена при поддержке грантов Национального фонда естественных наук Китая (82301794), Шанхайского плана действий по научно-технологическим инновациям (24Y12800702), Фонда естественных наук Шанхая (25ZR1401300), Национальной ключевой программы исследований и разработок Китая (2022YFC270300), исследовательского гранта Китайского университета метрологии (№ H251120) и программы Шанхайской генеральной больницы по совместным фундаментальным и клиническим исследованиям (JC202612).

Раскрытие информации: Авторы заявляют об отсутствии конкурирующих интересов.