بخشی از مقاله
خلاصه
تزریق درون سیتوپلاسمی اسپرم یا میکرواینجکشن - ICSI - ، یکی از تکنیکهای کمک باروری - ART - رایج در درمان بیماران با مشکلات نازایی است. در هر یک از مراحل این سیکل درمانی، بسیاری از متغیرهای وابسته و مستقل، ممکن است در نتیجه کار تأثیر داشته باشند که بر اساس آن، برآورد دقت نرخ باروری برای پزشکان دشوار خواهد بود. در پژوهش حاضر، شبکه عصبی مصنوعی بهمنظور پیشبینی نتایج حاملگی در سیکلهای ICSI طراحی و ارزیابی گردید. این مطالعه بهصورت توصیفی انجام شد و در ابتدا ویژگیهای مؤثر در نتیجه درمان، با مطالعه متون تخصصی و منابع مربوط جمعآوری شد.
سپس در قالب چکلیست دستهبندی و توسط متخصصان ناباروری ارزیابی و اولویتبندی گردید. پایگاه داده با استفاده از پرونده بیمارانی که به بخش درمان ناباروری مرکز پزشکی، آموزشی و درمانی آیتاالله طالقانی تهران مراجعه کرده بودند، جمعآوری گردید. سپس معماریهای مختلف از شبکه عصبی مصنوعی پرسپترون چندلایه - MLP - و همچنین الگوریتمهای آموزشی پس انتشار پایه - SDBP - و پس انتشار مبتنی بر گرادیان مزدوج مدرج - SCGBP - جهت تعیین بهینهترین عملکرد تشخیصی در نرمافزارMATLAB پیادهسازی و مقایسه گردید.
برای ارزیابی شبکه نیز شاخصهای صحت پیشبینی و سطح زیر منحنی مشخصه عملکرد سیستم - AUC - مورد استفاده قرار گرفت. در مدلهای ارائه شده، بهینهترین خروجی مربوط به شبکه MLP دولایه با هفت نورون در لایه پنهان و الگوریتم بهینهسازی SCGBP به دست آمد که در این مدل مقادیر صحت پیشبینی و AUC به ترتیب برابر %98/4 و 0/9916 گزارش گردید. شبکه MLP طراحی شده میتواند عملکرد فرد متخصص را در پیشبینی نتایج درمان با دقت بسیار زیاد و قابلیت اطمینان بالایی مدلسازی کند.
.1 مقدمه
معمولاً اختلال در سیستم تولیدمثل بهعنوان یک بیماری شناخته میشود.[1] ناباروری مفهومی منفی در افسانهها و تمدنهای باستان بوده[2] و یکی از مهمترین مشکلات اجتماعی است که تأثیر ساختاری در جامعه مدرن ایجاد میکند.[3] طبق تعریف سازمان بهداشت جهانی - WHO - ، ازلحاظ بالینی نازایی یا ناباروری عبارت است از بیماری سیستم تولیدمثل که در آن زوجها پس از گذشت دوازده ماه یا بیشتر از رابطه جنسی منظم و بدون استفاده از روشهای پیشگیری، موفق به بچهدار شدن - باروری بالینی - نمیشوند.[4] بهطور میانگین از هر شش تا هفت زوج، یک زوج از مشکل ناباروری رنج میبرد.[5]
در حال حاضر بهطور تقریبی، بیش از 80 میلیون زوج در جهان و بیش از یک و نیم میلیون زوج ایرانی، نابارور هستند. این تخمین بر پایه گزارش سازمان بهداشت جهانی - WHO - است . طبق این گزارشها بهطور میانگین 10 الی 15درصد از زوجهای جهان با مشکل نازایی مواجه هستند[7 ,6]، اما این مقدار در ایران تا 22 درصد گزارش شده است که قابلتأمل است.[8] در کل، علل مختلف ناباروری را عوامل مردانه، زنانه و ناشناخته تشکیل میدهند.
حدود 25 درصد علل ناباروریها مربوط به اختلالات تخمکگذاری، 20 درصد مربوط به آسیب در لولههای رحمی، 30 درصد مربوط به فاکتورهای ناباروری مرد، 10 درصد مربوط به اختلالات رحمی یا صفاقی و در حدود 25 درصد موارد، ناباروری با علل ناشناخته است. در حدود 40 درصد ناباروریها، اختلالات مربوط به هر دو مرد و زن میباشد - درصدها، شیوع تقریبی را نشان میدهند - . فاکتورهای رحم یا آندومتر، نقصهای گامت یا جنین و شرایط لگن همچون آندومتریوز نیز ممکن است از علل ناباروری باشند.[9]
در گذشته، ناباروری با استفاده از معالجه سیستم تولیدمثل در مرد و زن و مدیریت بیماریهای مزمن همچون دیابت یا تیروئید درمان میشد.[10] بر اساس تشخیص علل بیماری توسط پزشک،معمولاً سه نوع درمان برای ناباروری قابل تجویز است که عبارتاند از: درمان پزشکی برای بازگرداندن قابلیت باروری - بهعنوانمثال استفاده از داروها برای تحریک تخمکگذاری - ، درمان با استفاده از جراحی برای بازگرداندن توانایی باروری - بهعنوانمثال لاپاروسکوپی برای تخریب آندومتریوز - و تکنیکهای کمک باروری - ART - که اغلب شامل دستکاری گامت ها یا جنینها است.[9]
از سال 1970، معالجه با تکنیکهای کمک باروری چشمانداز جدیدی در درمان ناباروری ایجاد کرد، بطوریکه رویکرد متخصصان از تحقیق و پژوهش به عمل تغییر کرد و احتمال باروری افزایش یافت.[12 ,11 ,1] ناباروری علل مختلفی دارد که میتواند به هر دو یا یکی از زوجین نابارور مربوط باشد و گاهی اوقات نمیتوان هیچ دلیل مشخصی برای ناباروری بیمار پیدا کرد.[10]
در این موارد، معالجه مشکل بوده و باید از تکنیکهای کمک باروری استفاده گردد.[13] هدف روشهای ART غلبه بر مشکلات ناشناخته است.[14] بهکارگیری این تکنیکها، امید به حاملگی را در زوجینی که علیرغم درمانهای متعدد جراحی و دارویی، صاحب فرزند نشدهاند، افزایش میدهد . از تکنیکهای کمک باروری رایج میتوان به تلقیح داخل رحمی اسپرم - IUI - ، لقاح آزمایشگاهی - IVF - و تزریق درون سیتوپلاسمی اسپرم یا میکرواینجکشن - ICSI - اشاره کرد.
جراحی برای رفع مشکلات ساختمانی دستگاه تولیدمثل، استفاده از داروهای باروری برای تحریک تخمکگذاری و انتقال اسپرم متحرک و شسته شده به رحم یا تلقیح داخل رحمی اسپرم - IUI - ازجمله اقدامات اولیه درمانی برای زوجهای نابارور میباشند.[16 ,15] این اقدامات در 50 درصد از ناباروریها مؤثر است و از سالها قبل نیز متداول بوده است.[17]
در بقیه موارد، استفاده از روشهای درمانی پیشرفتهتر، نظیر لقاح آزمایشگاهی - IVF - و تزریق درون سیتوپلاسمی اسپرم یا میکرواینجکشن - ICSI - ، توصیه میشود. [18] در روش ICSI، یک اسپرم در محیط آزمایشگاه داخل یک تخمک تزریق میشود که به دنبال آن لقاح و تقسیم سلولی صورت میگیرد و جنین تشکیل میشود. این روش شامل چند مرحله تحریک تخمدان، تخمک گیری، تزریق اسپرم داخل تخمک و لقاح و انتقال جنین است.[19]
در دو دهه گذشته استفاده از دانش و مفاهیم نرمافزاری و تکنولوژیهای نوین در حوزه پزشکی رشد فراوانی یافته است. با رشد این فنآوریها، نسلی از سیستمهای کامپیوتری معرفی شدند که در حوزه بهداشت و درمان کاربردهای فراوانی پیدا کردهاند. امروزه استفاده از سیستمهای پشتیبان تصمیمگیری Decision Support System - یا - DSS بهعنوان ماحصل این پیشرفتها در زمینههای دانش نرمافزاری و محاسباتی در پزشکی بهمنظور کاهش زمان تشخیص و بهبود دقت تشخیصها، بهصورت یک امر ضروری و واجب درآمده است.[20]
سیستمهای پشتیبانی تصمیمگیری - تصمیمیار - بالینی برنامههای رایانهای تعاملی میباشند که بهمنظور یاری رساندن در تصمیمگیری به پزشکان و سایر متخصصین بهداشتی طراحی می شوند. به عبارتی این سیستمها ، منابع انسانی - آگاهیهای فردی - را با قابلیتهای کامپیوتری ترکیب میکنند تا باعث ارتقا کیفیت تصمیمگیری شوند. هدف اصلی سیستمهای پشتیبانی تصمیمگیری درواقع یاری رساندن به پزشکان در حین مراقبت - Point of Care - است، بدین معنا که یک پزشک میتواند با این سیستم تعامل داشته باشد و در تحلیل دادههای بیمار، تشخیص، پیشبینی نتایج درمان و سایر فعالیتهای بالینی از سیستم کمک بگیرد.
با توجه به اینکه در دهههای اخیر درمان ناباروری در ایران انجام میگیرد، پزشکان و بیماران علاقهمند به پیشبینی موفقیت درمان میباشند.[21] دو رویداد مطلوب میتواند بهعنوان نتیجه ارائه یک پیشبینی قابلقبول از نرخ موفقیت درمان در زوجهای نابارور روی دهد. نخست اینکه زوجین یک برآورد هزینه و سود خواهند داشت و میتوانند طبق آن برای آینده خود تصمیمگیری نمایند . دوم اینکه پزشک میتواند بهترین و مقرون بهصرفهترین گزینه درمان را بسته به شرایط بیمار انتخاب کند.
برای پزشک بسیار مهم است که با تصمیمگیری صحیح، مدت زمان درمان را کاهش داده و از عوارضی که ممکن است از لحاظ جسمی و روحی به بیمار آسیب رساند، جلوگیری نماید.[22] معالجه برای داشتن فرزند از طریق تکنیکهای کمک باروری - ART - یک امر پرهزینه بوده و به علت اینکه فاکتورهای زیادی بر روی نتیجه یک درمان خاص تأثیرگذار است، روشی قابلاعتماد برای ارزیابی میزان موفقیت درمان وجود ندارد.[23]
متداولترین سؤالی که توسط بیماران مراجعهکننده جهت درمان نازایی با استفاده از روشهای کمک باروری پرسیده میشود این است که "شانس من برای بارور شدن چقدر است؟" پاسخ به این سؤال دشوار، مستلزم توجه به پارامترهای زیادی است.[5] در هر مرحله از این روشها، بسیاری از متغیرهای وابسته و مستقل، ممکن است درنتیجه کار تأثیر داشته باشند[24] که بر اساس آن، برآورد دقت نرخ باروری برای پزشک دشوار خواهد بود.
تصمیمگیری در مورد لقاح خارج از رحممعمولاً بر اساس ترکیبی از ویژگیهای خاص بیمار، دانش پزشک و تجربیات بالینی گرفته میشود.[5] برای بسیاری از پزشکان، سنتز تجربه قبلی با وضعیت فعلی، تقریباً بصری است که با گذشت زمان به دست میآید. این پدیدهمعمولاً بهعنوان "قضاوت بالینی" شناخته میشود. بااینحال، همچنان که تعداد متغیرها افزایش مییابد، سهولت و دقت این روش کاهش مییابد.[24]
یک راه جهت بهبود روشهای کمک باروری، ساخت یک مدل پیشبینی است که بتواند نتیجه روش را در سطح اطمینان قابلقبولی پیشبینی کرده و در نتیجه به متخصصان زنان/زایمان در درمان یک بیماری خاص کمک نماید.[3] سیستم تصمیمگیری هوشمند ممکن است بتواند پزشکان ناباروری را جهت مقابله با پیچیدگی حوزه در طول برنامهریزی درمان کمک کند و به کشف روابط و الگوهای بین متغیرها، که بهطور بالقوه برای بهبود نرخ بارداری میتواند مورد استفاده قرار گیرد، بپردازد.
لذا با توجه به اهمیت پیشبینی نتایج روشهای کمک باروری، به مدلی قابلاعتماد برای استخراج دانش و الگوهای موجود در دادهها، نیاز است.[24] با توجه به اینکه در پژوهشهای علوم پزشکی مسئله سلامت انسان مطرح است، مدلسازی و پیشبینی درست نتایج اهمیت بیشتری مییابد؛ بنابراین باید از روشهایی استفاده شود که پیشبینی بر اساس آنها دارای کمترین خطا و بیشترین اطمینان باشد.
