Ανάπτυξη Νευρωνικού Δικτύου με κλινικές, εργαστηριακές και εμβρυολογικές παραμέτρους ως μοντέλο πρόβλεψης της έκβασης των κύκλων Υποβοηθούμενης Αναπαραγωγής

Εισαγωγή: H Ιατρικώς Υποβοηθούμενη Αναπαραγωγή (Ι.Υ.Α.) αποτελεί επί τέσσερις δεκαετίες ένα ραγδαία εξελισσόμενο κλάδο για την πρόληψη και αντιμετώπιση της υπογονιμότητας, όμως με σταθερά χαμηλά ποσοστά επιτυχίας παγκοσμίως, σε σύγκριση με τα αναμενόμενα ως προς το βαθμό της ιατρικής παρέμβασης στη διαδικασία της ανθρώπινης αναπαραγωγής. Ακολουθώντας τις τεχνολογικές εξελίξεις σε άλλα ιατρικά πεδία, στο πεδίο της Ι.Υ.Α. τα μοντέλα πρόβλεψης έχουν αξιοποιηθεί ελάχιστα ως συμπληρωματικό εργαλείο λήψης ιατρικών αποφάσεων και εκτίμησης πιθανών παραγόντων που συμβάλλον στη θετική ή αρνητική έκβαση της Ι.Υ.Α. αλλά με διαφορετικά επίπεδα ακρίβειας και περιορισμούς που θέτουν όρια στην καθημερινή εφαρμογή τους. Τα πιο εξελιγμένα συστήματα, όπως τα Τεχνητά Νευρωνικά Δίκτυα (Τ.Ν.Δ.) που βασίζονται στη Τεχνητή Νοημοσύνη, επιδεικνύουν ευελιξία με τη δυνατότητα διαρκούς εκμάθησης και αναπροσαρμογής, επιδεικνύοντας παράλληλα σταθερότητα και υψηλή απόδοση, χαρακτηριστικά που υπερτερούν για τη βελτίωση των διαδικασιών των Μονάδων Υποβοηθούμενης Αναπαραγωγής, των αντίστοιχων ποσοστών επιτυχίας και υποστηρίζοντας τις ιατρικές αποφάσεις με στόχο την εξατομικευμένη διαχείριση των υπογόνιμων ασθενών. Σκοπός: H ανάπτυξη ενός καινοτόμου, αποδοτικού και αξιόπιστου Τ.Ν.Δ. με κλινικές, εργαστηριακές και εμβρυολογικές παραμέτρους για την πρόβλεψη της έκβασης των επερχόμενων κύκλων Ι.Υ.Α. και η στατιστικά τεκμηριωμένη ανάδειξη των μελετώμενων παραγόντων, ως προς τον ρόλο τους στη κλινική έκβαση της υποβοηθούμενης αναπαραγωγής, με τελικό αποτέλεσμα τη γέννηση ζώντος νεογνού. Υλικό και μέθοδος: Η παρούσα μελέτη πραγματοποιήθηκε μέσω της αναδρομικής και μη ιχνηλάσιμης καταγραφής 118 παραμέτρων σε ένα ομαλοποιημένο πληθυσμό 256 υπογονιμων ζευγαριων που υπεβλήθησαν σε 426 κύκλους εξωσωματικής γονιμοποίησης στην Μονάδα Υποβοηθούμενης Αναπαραγωγής του Π.Γ.Ν. «Αττικόν» (Ιούλιος 2010- Φεβρουάριος 2017), μετά από σχετικές εγκρίσεις από τους αρμόδιους φορείς της Επιτροπής Βιοηθικής και του Επιστημονικού Συμβουλίου του Νοσοκομείου και σύμφωνα με προκαθορισμένα κριτήρια επιλεξιμότητας και αποκλεισμού. Δημιουργήθηκε μια δυναμική βάση δεδομένων με δημογραφικά στοιχεία, χαρακτηριστικά κύκλων Ι.Υ.Α., κλινικές, εργαστηριακές και εμβρυολογικές παραμέτρους, περιλαμβάνοντας και τη κλινική έκβαση για το σύνολο των περιστατικών. Πραγματοποιήθηκε παραμετροποίηση των τιμών και κωδικοποίηση σε αριθμητικά και ποιοτικά δεδομένα, ενώ ακολούθησε στατιστική αξιολόγηση για το σύνολο των καταγεγραμμένων παραγόντων με προγραμματισμό στο λογισμικό SAS 9.4, επιλέγοντας τη κατάλληλη στατιστική δοκιμασία για τα μελετώμενα δεδομένα, ενώ εφαρμόστηκαν μοντέλα λογιστικής παλινδρόμησης για την ανάδειξη των συσχετισμών με τη κλινική έκβαση της Ι.Υ.Α. Με βάση τους παράγοντες που αναδείχθηκαν, αναπτύχθηκε καινοτόμο Τ.Ν.Δ. με προγραμματισμό στο λογισμικό MATLAB, το οποίο και επικυρώθηκε ως προς τη σταθερότητά του με την επανάληψη της διαδικασίας εκπαίδευσης και δοκιμής σε 10 ομάδες που περιλάμβαναν τυχαία δεδομένα. Η αποδοτικότητα και ακρίβεια του κατασκευασμένου Τ.Ν.Δ. αξιολογήθηκε με τον υπολογισμό της ευαισθησίας, της ειδικότητας, της Θετικής Προγνωστικής Αξίας (PPV), της Αρνητικής Προγνωστικής Αξίας (NPV), του Ποσοστού Ψευδώς Θετικών τιμών (FPR), του Ποσοστού Ψευδώς Αρνητικών τιμών (FNR), της Συνολικής Ακρίβειας (OA) και της Αναλογίας Πιθανότητας (OR) για το σύνολο των 10 ξεχωριστών που αναπτύχθηκαν για τις ανάγκες της μελέτης. Αποτελέσματα: Από το σύνολο των 118 παραμέτρων που μελετήθηκαν, η στατιστική ανάλυση ανέδειξε την ηλικία της γυναίκας, την ηλικιακή ομάδα, την ηλικία εμμηναρχής και ειδικότερα σε ένα υπολογισμένο κατώφλι των 12 ετών, τη συνολική δόση των γοναδοτροπινών κατά το κύκλο Ι.Υ.Α., την μέτρηση πάχους του ενδομητρίου, τον αριθμό εμβρύων άριστης ποιότητας κατά τη 3η ημέρα της εργαστηριακής τους ανάπτυξης και την αντίστοιχη αναλογία προς τον αριθμό των διαθέσιμων εμβρύων, τον λόγο του αριθμού των εμβρύων προς εμβρυομεταφορά προς το συνολικό αριθμό των εμβρύων του κύκλου και τη διενέργεια εμβρυομεταφοράς σε «φρέσκο» ή σε επερχόμενο κύκλο μετά από κρυοσυντήρηση, ως παράγοντες που επέδειξαν στατιστική σημασία για την επιρροή τους στο κλινικό αποτέλεσμα της Ι.Υ.Α., με τη περεταίρω ανάδειξη του συσχετισμού τους μέσω μοντέλων λογιστικής παλινδρόμησης. Πραγματοποιήθηκε επιπρόσθετα και ανάλυση του συσχετισμού φύλλου και ηλικίας εμμηναρχής στο δείγμα που αφορούσε θετική κλινική έκβαση, επιβεβαιώνοντας μια τάση για θηλυκούς απογόνους σε γυναίκες με νεαρότερη ηλικία εμμηναρχής. Οι στατιστικά σημαντικές παράμετροι χρησιμοποιήθηκαν ως εισροές στο ανεπτυγμένο Τ.Ν.Δ., το οποίο παρουσίασε ευαισθησία 77,68%, ειδικότητα 74,55% και συνολική ακρίβεια 76,12% για το σετ εκπαίδευσης και ευαισθησία 71,05%, με ειδικότητα 70,91% και συνολική ακρίβεια 70,95% για σετ δοκιμών. Το σύστημα επέδειξε μικρή τυπική απόκλιση και διαφορά στους δείκτες απόδοσης, μεταξύ των σετ εκπαίδευσης και δοκιμών. Μετά την εκπαίδευση και δοκιμή του συστήματος με δέκα διαφορετικά σύνολα τυχαίων δεδομένων η ευαισθησία ήταν 69,2% ± 2,36%, η ειδικότητα ήταν 69,19% ± 2,8% (αναλογίες πιθανότητας 5,21 ± 1,27) με θετική προγνωστική αξία 36,96 ± 3,44 και αρνητική προγνωστική αξία 89,61 ± 1,09, ενώ επέδειξε συνολική ακρίβεια 69,19% ± 2,69%. Συμπεράσματα: Τα ευρήματα της μελέτης συγκλίνουν στην επανειλημμένη ανάδειξη του ρόλου ορισμένων παραμέτρων για τις οποίες υπήρχε τεκμηριωμένη βιβλιογραφία ως προς την επιρροή τους στο κλινικό αποτέλεσμα της Ι.Υ.Α. Για άλλες παράμετρους τα αποτελέσματα που παρουσιαστήκαν ήρθαν να προσθέσουν κλινική αξία και να «βαρύνουν» την επιστημονική άποψη σε ένα αντιφατικό περιβάλλον δεδομένων. Σημαντικότερα όμως, κάποιες παράμετροι δεν είχαν ποτέ πριν αναδειχθεί όπως για παράδειγμα ο ρόλος της εμμηναρχής στη κλινική έκβαση της Ι.Υ.Α. Στη τελική φάση της μελέτης και όπως είχε οριστεί από τον αρχικό της σχεδιασμό, κατασκευάστηκε ένα καινοτόμο Τ.Ν.Δ., βασισμένο στην έννοια της αξιοποίησης της τεχνητής νοημοσύνης στην υποβοηθούμενη αναπαραγωγή, επιδεικνύοντας αυξημένη απόδοση με υψηλή ευαισθησία και ειδικότητα ακόμη και μετά τη δοκιμή του και επικύρωση του με τη χρήση 10 τυχαίων συνόλων δεδομένων, επιδεικνύοντας αυξημένη σταθερότητα στη πρόβλεψη της γέννησης ζώντος νεογνού μετά από Ι.Υ.Α. Το παρόν σύστημα θα μπορούσε να αξιοποιηθεί στην υποστήριξη την εξατομικευμένης ιατρικής διαχείρισης του υπογόνιμου ζευγαριού, προσφέροντας επιπλέον τεκμηρίωση στις κλινικές αποφάσεις και μέσω της επιπρόσθετης εξωτερικής επικύρωσης και της συνεισφοράς με δεδομένα από άλλες Μ.Ι.Υ.Α. με τη ταυτόχρονη χρήση του, η απόδοσή του θα ενισχύονταν με τη προσαρμογή σε διαφορετικά περιβάλλοντα Μ.Ι.Υ.Α. και διαφορετικές τεχνικές προσεγγίσεις της υποβοηθούμενης αναπαραγωγής.Introduction: Medically Assisted Reproduction (MAR) has completed four decades of development and rapid evolution as a medical field, for the prevention and treatment of infertility, but with consistently low success rates worldwide, compared to the anticipated rate due to the level of medical intervention in the process of human reproduction. Following technological advances in other medical fields, in the MAR field, prediction models have been minimally utilized as a complementary tool for making medical decisions and for the assessment of possible factors that contribute to the positive or negative outcome of assisted reproduction, but with varying levels of precision and limitations that restrict their routine application. More sophisticated systems, such as Artificial Neural Networks (ANN) based on Artifical Intelligence, demonstrate flexibility with the ability to constantly learn from their surroundings and readapt, while demonstrating stability and efficiency, features that are superior in the context of improving the processes surrounding Assisted Reproduction Units, their respective success rates, and supporting medical decisions aimed at the individualized management of infertile patients. Objective: The development of an innovative, efficient and reliable ANN. with clinical, laboratory and embryological parameters to predict the outcome of forthcoming MAR cycles and the statistical assessment of the included parameters to signify their role in the positive or negative clinical outcome of assisted reproduction, with the end-point of livebirth. Participants and Methods: The present study was conducted through the retrospective and anonymous data recording on 118 parameters in a normalized population of 256 subfertile couples that underwent MAR 426 cycles in the Assisted Reproduction Unit of the Attikon University Hospital (July 2010 - February 2017), after relevant approvals by the Bioethics Committee and the Scientific Council of the Hospital and according to predefined eligibility and exclusion criteria. A dynamic database with demographic data, MAR cycle characteristics, clinical, laboratory and embryological parameters was created, including the clinical outcome for all included cycles. Data was re-adjusted and recorded according to its nature as numerical and qualitative data, followed by a statistical evaluation for the total of parameters included through SAS 9.4 software, by selecting the appropriate statistical test for the type of data, while logistic regression models were applied to highlight non-linear correlations with clinical outcome of MAR. On the basis of the statistically emerging factors, an innovative ANN was developed. Through programming in MATLAB software, which was validated for its stability by repeating the training and testing process in 10 groups of randomly divided data. The efficiency and accuracy of the developed ANN was assessed through the calculation of sensitivity and specificity values, Positive Predictive Value (PPV), Negative Predictive Value (NPV), False Positive Rate (FPR), False Negative Rate (FNR), Overall Accuracy(OA) and Odds Ratio (OR) for all 10 separate ANNs that descended for the originally developed system. Results: Of the 118 parameters studied, the statistical analysis revealed that age of the woman, age group, age at menarche and particularly in a calculated threshold of 12 years, the total dose of gonadotropins in a single MAR cycle, endometrial thickness, top quality embryos on Day 3 of laboratory development and the corresponding ratio to the number of embryos available, the ratio of the number of embryos transferred to the total number of embryos of the cycle and “fresh” or “frozen” cycle, as evaluated parameters demonstrated statistical significance for their effect on the clinical outcome of MAR, with a further establishment of their relationship through the applied logistic regression models. In addition, an assessment of the correlation of sex ratio with age at menarche was performed in cycles with a positive clinical outcome, confirming a tendency for female offspring in women with earlier menarche. The statistically significant parameters were used as inputs to the developed ANN which was assigned a sensitivity of 77.68%, a specificity of 74.55% and total accuracy of 76.12% for the training set and a sensitivity of 71.05%, with a specificity 70.91% and a total accuracy of 70.95% for the test set. The system demonstrated a minimal standard deviation and difference in performance indicators between the training and test set. Following the training and testing of the system with ten different sets of random data, the sensitivity was 69.2% ± 2.36%, the specificity was 69.19% ± 2.8% (OR 5.21 ± 1.27) with a PPV of 36.96 ± 3.44 and a NPV of 89.61 ± 1.09, while exhibiting an OA of 69.19% ± 2.69%. Conclusions: The findings of the study converge on repeatedly highlighting the role of certain parameters for which there is documented literature on their influence on the clinical outcome of MAR cycles, For others parameters the results presented here, came to add clinical value to previously presented data, sometimes with conflicting views and results. Furthermore and importantly, other parameters are genuinely documented and reported here for the first time in the scientific community, such as the role of age at menarche in the clinical outcome of MAR. In the final phase of the study and as defined by its initial design, an innovative ANN was developed, based on the concept of the use of artificial intelligence in assisted reproduction, demonstrating quality performance with high sensitivity and specificity values, even after testing and validating it with 10 random data sets and demonstrating increased stability in predicting livebirth following MAR. The presented system could act as a surrogate tool for infertility management by providing additional evidence on clinical decisions and through additional external validation and contribution with data from other IVF Units. with its simultaneous use, its performance could be enhanced by adapting to different MAR environments with differing practices

How does the human RUNX3 gene induce apoptosis in gastric cancer? Latest data, reflections and reactions.

RUNX3 is the oldest known gene in the RUNX family. Data have demonstrated its function to be thoroughly involved the neurogenesis of the dorsal root ganglia, T-cell differentiation and tumorigenesis of gastric epithelium. As a TGF-beta target, RUNX3 protein is believed to be involved in TGF-beta-mediated tumor suppressor pathway; however, little is known about its role in apoptosis. According to recent data reported by Yamamura et al., (J Biol Chem 2006; 281:5267-76), RUNX3 interacts with FoxO3a/FKHRL1 expressed in gastric cancer cells to activate Bim and induce apoptosis. The cooperation between RUNX3 and the PI3K/Akt signaling pathway component FoxO3a/FKHRL1 suggests the putative role of RUNX3 in the homoeostasis of gastric cells and in stomach cancer control. Here we discuss recent breakthroughs in our understanding of the mechanisms of RUNX3 in gastric malignancy and comment on possible future trends and perspectives

Pharmacologic suppression of JAK1/2 by JAK1/2 inhibitor AZD1480 potently inhibits IL-6-induced experimental prostate cancer metastases formation.

Metastatic prostate cancer is lethal and lacks effective strategies for prevention or treatment, requiring novel therapeutic approaches. Interleukin-6 (IL-6) is a cytokine that has been linked with prostate cancer pathogenesis by multiple studies. However, the direct functional roles of IL-6 in prostate cancer growth and progression have been unclear. In the present study, we show that IL-6 is produced in distant metastases of clinical prostate cancers. IL-6-activated signaling pathways in prostate cancer cells induced a robust 7-fold increase in metastases formation in nude mice. We further show that IL-6 promoted migratory prostate cancer cell phenotype, including increased prostate cancer cell migration, microtubule reorganization, and heterotypic adhesion of prostate cancer cells to endothelial cells. IL-6-driven metastasis was predominantly mediated by Stat3 and to lesser extent by ERK1/2. Most importantly, pharmacologic inhibition of Jak1/2 by AZD1480 suppressed IL-6-induced signaling, migratory prostate cancer cell phenotypes, and metastatic dissemination of prostate cancer in vivo in nude mice. In conclusion, we demonstrate that the cytokine IL-6 directly promotes prostate cancer metastasis in vitro and in vivo via Jak-Stat3 signaling pathway, and that IL-6-driven metastasis can be effectively suppressed by pharmacologic targeting of Jak1/2 using Jak1/2 inhibitor AZD1480. Our results therefore provide a strong rationale for further development of Jak1/2 inhibitors as therapy for metastatic prostate cancer

A Web-Based Global Educational Model for Training in Semen Analysis during the COVID-19 Pandemic

Infertility affects between 2.5% and 12% of couples worldwide, with male factor infertility solely accounting for 20% to 30% and contributing to 50% of the overall infertility cases [1]. In the United States alone, infertility affects 9.5% of men [2]. The clinical evaluation of male infertility is based on the semen analysis where the results can significantly influence the diagnostic interpretation and management. While many clinicians rely on semen parameters as a surrogate marker of a man’s ability to father a child, the results of semen analysis should, however, be interpreted with caution considering its inherent limitations [3,4]. A properly performed semen analysis and an adequate clinical examination of the male along with questions regarding current medical conditions and lifestyle circumstances that could affect sample quality, can provide valuable information related to a man’s fertility potential. This information facilitates a better understanding of the physiology of the reproductive organs and the underlying causes of dysfunction [5- 7]. However, manual semen analysis has its inherent challenges associated with high subjectivity, lack of standardization, inadequate quality control and quality assurance, as well as inadequate assessment of competency, and training of laboratory personnel performing the test [7,8]. Unlike sperm concentration and motility, sperm morphology has even more subjectivity in reporting the results, with increased intra- and intervariability [8-10]. Therefore, quality control is imminent in preventing such variations and retaining uniformity in all assessments by all operators. This includes preanalytical (test requisition, correct sample collection, delivery of sample), analytical (mixing and loading of sample, correct preparation of smears or calculation of results), and post-analytical (correct reporting of results to the clinician) indicators. To minimize errors, daily, weekly, or monthly quality control of reagents and equipment is imperative

Post-vasectomy semen analysis: Optimizing laboratory procedures and test interpretation through a clinical audit and global survey of practices

Purpose: The success of vasectomy is determined by the outcome of a post-vasectomy semen analysis (PVSA). This article describes a step-by-step procedure to perform PVSA accurately, report data from patients who underwent post vasectomy semen analysis between 2015 and 2021 experience, along with results from an international online survey on clinical practice. Materials and Methods: We present a detailed step-by-step protocol for performing and interpretating PVSA testing, along with recommendations for proficiency testing, competency assessment for performing PVSA, and clinical and laboratory scenarios. Moreover, we conducted an analysis of 1,114 PVSA performed at the Cleveland Clinic’s Andrology Laboratory and an online survey to understand clinician responses to the PVSA results in various countries. Results: Results from our clinical experience showed that 92.1% of patients passed PVSA, with 7.9% being further tested. A total of 78 experts from 19 countries participated in the survey, and the majority reported to use time from vasectomy rather than the number of ejaculations as criterion to request PVSA. A high percentage of responders reported permitting unprotected intercourse only if PVSA samples show azoospermia while, in the presence of few non-motile sperm, the majority of responders suggested using alternative contraception, followed by another PVSA. In the presence of motile sperm, the majority of participants asked for further PVSA testing. Repeat vasectomy was mainly recommended if motile sperm were observed after multiple PVSA’s. A large percentage reported to recommend a second PVSA due to the possibility of legal actions. Conclusions: Our results highlighted varying clinical practices around the globe, with controversy over the significance of non-motile sperm in the PVSA sample. Our data suggest that less stringent AUA guidelines would help improve test compliance. A large longitudinal multi-center study would clarify various doubts related to timing and interpretation of PVSA and would also help us to understand, and perhaps predict, recanalization and the potential for future failure of a vasectomy.American Center for Reproductive Medicin

Technical Aspects and Clinical Limitations of Sperm DNA Fragmentation Testing in Male Infertility: A Global Survey, Current Guidelines, and Expert Recommendations

PURPOSE: Sperm DNA fragmentation (SDF) is a functional sperm abnormality that can impact reproductive potential, for which four assays have been described in the recently published sixth edition of the WHO laboratory manual for the examination and processing of human semen. The purpose of this study was to examine the global practices related to the use of SDF assays and investigate the barriers and limitations that clinicians face in incorporating these tests into their practice. MATERIALS AND METHODS: Clinicians managing male infertility were invited to complete an online survey on practices related to SDF diagnostic and treatment approaches. Their responses related to the technical aspects of SDF testing, current professional society guidelines, and the literature were used to generate expert recommendations via the Delphi method. Finally, challenges related to SDF that the clinicians encounter in their daily practice were captured. RESULTS: The survey was completed by 436 reproductive clinicians. Overall, terminal deoxynucleotidyl transferase deoxyuridine triphosphate Nick-End Labeling (TUNEL) is the most commonly used assay chosen by 28.6%, followed by the sperm chromatin structure assay (24.1%), and the sperm chromatin dispersion (19.1%). The choice of the assay was largely influenced by availability (70% of respondents). A threshold of 30% was the most selected cut-off value for elevated SDF by 33.7% of clinicians. Of respondents, 53.6% recommend SDF testing after 3 to 5 days of abstinence. Although 75.3% believe SDF testing can provide an explanation for many unknown causes of infertility, the main limiting factors selected by respondents are a lack of professional society guideline recommendations (62.7%) and an absence of globally accepted references for SDF interpretation (50.3%). CONCLUSIONS: This study represents the largest global survey on the technical aspects of SDF testing as well as the barriers encountered by clinicians. Unified global recommendations regarding clinician implementation and standard laboratory interpretation of SDF testing are crucial

Technical aspects and clinical limitations of sperm DNA fragmentation testing in male infertility: A global survey, current guidelines, and expert recommendations

Purpose Sperm DNA fragmentation (SDF) is a functional sperm abnormality that can impact reproductive potential, for which four assays have been described in the recently published sixth edition of the WHO laboratory manual for the examination and processing of human semen. The purpose of this study was to examine the global practices related to the use of SDF assays and investigate the barriers and limitations that clinicians face in incorporating these tests into their practice. Materials and Methods Clinicians managing male infertility were invited to complete an online survey on practices related to SDF diagnostic and treatment approaches. Their responses related to the technical aspects of SDF testing, current professional society guidelines, and the literature were used to generate expert recommendations via the Delphi method. Finally, challenges related to SDF that the clinicians encounter in their daily practice were captured. Results The survey was completed by 436 reproductive clinicians. Overall, terminal deoxynucleotidyl transferase deoxyuridine triphosphate Nick-End Labeling (TUNEL) is the most commonly used assay chosen by 28.6%, followed by the sperm chromatin structure assay (24.1%), and the sperm chromatin dispersion (19.1%). The choice of the assay was largely influenced by availability (70% of respondents). A threshold of 30% was the most selected cut-off value for elevated SDF by 33.7% of clinicians. Of respondents, 53.6% recommend SDF testing after 3 to 5 days of abstinence. Although 75.3% believe SDF testing can provide an explanation for many unknown causes of infertility, the main limiting factors selected by respondents are a lack of professional society guideline recommendations (62.7%) and an absence of globally accepted references for SDF interpretation (50.3%). Conclusions This study represents the largest global survey on the technical aspects of SDF testing as well as the barriers encountered by clinicians. Unified global recommendations regarding clinician implementation and standard laboratory interpretation of SDF testing are crucial

Controversy and Consensus on Indications for Sperm DNA Fragmentation Testing in Male Infertility: A Global Survey, Current Guidelines, and Expert Recommendations

Purpose: Sperm DNA fragmentation (SDF) testing was recently added to the sixth edition of the World Health Organization laboratory manual for the examination and processing of human semen. Many conditions and risk factors have been associated with elevated SDF; therefore, it is important to identify the population of infertile men who might benefit from this test. The purpose of this study was to investigate global practices related to indications for SDF testing, compare the relevant professional society guideline recommendations, and provide expert recommendations. Materials and Methods: Clinicians managing male infertility were invited to take part in a global online survey on SDF clinical practices. This was conducted following the CHERRIES checklist criteria. The responses were compared to professional society guideline recommendations related to SDF and the appropriate available evidence. Expert recommendations on indications for SDF testing were then formulated, and the Delphi method was used to reach consensus. Results: The survey was completed by 436 experts from 55 countries. Almost 75% of respondents test for SDF in all or some men with unexplained or idiopathic infertility, 39% order it routinely in the work-up of recurrent pregnancy loss (RPL), and 62.2% investigate SDF in smokers. While 47% of reproductive urologists test SDF to support the decision for varicocele repair surgery when conventional semen parameters are normal, significantly fewer general urologists (23%; p=0.008) do the same. Nearly 70% would assess SDF before assisted reproductive technologies (ART), either always or for certain conditions. Recurrent ART failure is a common indication for SDF testing. Very few society recommendations were found regarding SDF testing. Conclusions: This article presents the largest global survey on the indications for SDF testing in infertile men, and demonstrates diverse practices. Furthermore, it highlights the paucity of professional society guideline recommendations. Expert recommendations are proposed to help guide clinicians

Controversy and consensus on the management of elevated sperm DNA fragmentation in male infertility: A global survey, current guidelines, and expert recommendations

Purpose Sperm DNA fragmentation (SDF) has been associated with male infertility and poor outcomes of assisted reproductive technology (ART). The purpose of this study was to investigate global practices related to the management of elevated SDF in infertile men, summarize the relevant professional society recommendations, and provide expert recommendations for managing this condition. Materials and Methods An online global survey on clinical practices related to SDF was disseminated to reproductive clinicians, according to the CHERRIES checklist criteria. Management protocols for various conditions associated with SDF were captured and compared to the relevant recommendations in professional society guidelines and the appropriate available evidence. Expert recommendations and consensus on the management of infertile men with elevated SDF were then formulated and adapted using the Delphi method. Results A total of 436 experts from 55 different countries submitted responses. As an initial approach, 79.1% of reproductive experts recommend lifestyle modifications for infertile men with elevated SDF, and 76.9% prescribe empiric antioxidants. Regarding antioxidant duration, 39.3% recommend 4–6 months and 38.1% recommend 3 months. For men with unexplained or idiopathic infertility, and couples experiencing recurrent miscarriages associated with elevated SDF, most respondents refer to ART 6 months after failure of conservative and empiric medical management. Infertile men with clinical varicocele, normal conventional semen parameters, and elevated SDF are offered varicocele repair immediately after diagnosis by 31.4%, and after failure of antioxidants and conservative measures by 40.9%. Sperm selection techniques and testicular sperm extraction are also management options for couples undergoing ART. For most questions, heterogenous practices were demonstrated. Conclusions This paper presents the results of a large global survey on the management of infertile men with elevated SDF and reveals a lack of consensus among clinicians. Furthermore, it demonstrates the scarcity of professional society guidelines in this regard and attempts to highlight the relevant evidence. Expert recommendations are proposed to help guide clinicians

Development of an artificial neural network with clinical, laboratory and embryological parameters as a prediction model of the clinical outcome of cycles following assisted reproduction

Introduction: Medically Assisted Reproduction (MAR) has completed four decades of development and rapid evolution as a medical field, for the prevention and treatment of infertility, but with consistently low success rates worldwide, compared to the anticipated rate due to the level of medical intervention in the process of human reproduction. Following technological advances in other medical fields, in the MAR field, prediction models have been minimally utilized as a complementary tool for making medical decisions and for the assessment of possible factors that contribute to the positive or negative outcome of assisted reproduction, but with varying levels of precision and limitations that restrict their routine application. More sophisticated systems, such as Artificial Neural Networks (ANN) based on Artifical Intelligence, demonstrate flexibility with the ability to constantly learn from their surroundings and readapt, while demonstrating stability and efficiency, features that are superior in the context of improving the processes surrounding Assisted Reproduction Units, their respective success rates, and supporting medical decisions aimed at the individualized management of infertile patients.Objective: The development of an innovative, efficient and reliable ANN. with clinical, laboratory and embryological parameters to predict the outcome of forthcoming MAR cycles and the statistical assessment of the included parameters to signify their role in the positive or negative clinical outcome of assisted reproduction, with the end-point of livebirth.Participants and Methods: The present study was conducted through the retrospective and anonymous data recording on 118 parameters in a normalized population of 256 subfertile couples that underwent MAR 426 cycles in the Assisted Reproduction Unit of the Attikon University Hospital (July 2010 - February 2017), after relevant approvals by the Bioethics Committee and the Scientific Council of the Hospital and according to predefined eligibility and exclusion criteria. A dynamic database with demographic data, MAR cycle characteristics, clinical, laboratory and embryological parameters was created, including the clinical outcome for all included cycles. Data was re-adjusted and recorded according to its nature as numerical and qualitative data, followed by a statistical evaluation for the total of parameters included through SAS 9.4 software, by selecting the appropriate statistical test for the type of data, while logistic regression models were applied to highlight non-linear correlations with clinical outcome of MAR. On the basis of the statistically emerging factors, an innovative ANN was developed. Through programming in MATLAB software, which was validated for its stability by repeating the training and testing process in 10 groups of randomly divided data. The efficiency and accuracy of the developed ANN was assessed through the calculation of sensitivity and specificity values, Positive Predictive Value (PPV), Negative Predictive Value (NPV), False Positive Rate (FPR), False Negative Rate (FNR), Overall Accuracy(OA) and Odds Ratio (OR) for all 10 separate ANNs that descended for the originally developed system.Results: Of the 118 parameters studied, the statistical analysis revealed that age of the woman, age group, age at menarche and particularly in a calculated threshold of 12 years, the total dose of gonadotropins in a single MAR cycle, endometrial thickness, top quality embryos on Day 3 of laboratory development and the corresponding ratio to the number of embryos available, the ratio of the number of embryos transferred to the total number of embryos of the cycle and “fresh” or “frozen” cycle, as evaluated parameters demonstrated statistical significance for their effect on the clinical outcome of MAR, with a further establishment of their relationship through the applied logistic regression models. In addition, an assessment of the correlation of sex ratio with age at menarche was performed in cycles with a positive clinical outcome, confirming a tendency for female offspring in women with earlier menarche. The statistically significant parameters were used as inputs to the developed ANN which was assigned a sensitivity of 77.68%, a specificity of 74.55% and total accuracy of 76.12% for the training set and a sensitivity of 71.05%, with a specificity 70.91% and a total accuracy of 70.95% for the test set. The system demonstrated a minimal standard deviation and difference in performance indicators between the training and test set. Following the training and testing of the system with ten different sets of random data, the sensitivity was 69.2% ± 2.36%, the specificity was 69.19% ± 2.8% (OR 5.21 ± 1.27) with a PPV of 36.96 ± 3.44 and a NPV of 89.61 ± 1.09, while exhibiting an OA of 69.19% ± 2.69%.Conclusions: The findings of the study converge on repeatedly highlighting the role of certain parameters for which there is documented literature on their influence on the clinical outcome of MAR cycles, For others parameters the results presented here, came to add clinical value to previously presented data, sometimes with conflicting views and results. Furthermore and importantly, other parameters are genuinely documented and reported here for the first time in the scientific community, such as the role of age at menarche in the clinical outcome of MAR. In the final phase of the study and as defined by its initial design, an innovative ANN was developed, based on the concept of the use of artificial intelligence in assisted reproduction, demonstrating quality performance with high sensitivity and specificity values, even after testing and validating it with 10 random data sets and demonstrating increased stability in predicting livebirth following MAR. The presented system could act as a surrogate tool for infertility management by providing additional evidence on clinical decisions and through additional external validation and contribution with data from other IVF Units. with its simultaneous use, its performance could be enhanced by adapting to different MAR environments with differing practices.Εισαγωγή: H Ιατρικώς Υποβοηθούμενη Αναπαραγωγή (Ι.Υ.Α.) αποτελεί επί τέσσερις δεκαετίες ένα ραγδαία εξελισσόμενο κλάδο για την πρόληψη και αντιμετώπιση της υπογονιμότητας, όμως με σταθερά χαμηλά ποσοστά επιτυχίας παγκοσμίως, σε σύγκριση με τα αναμενόμενα ως προς το βαθμό της ιατρικής παρέμβασης στη διαδικασία της ανθρώπινης αναπαραγωγής. Ακολουθώντας τις τεχνολογικές εξελίξεις σε άλλα ιατρικά πεδία, στο πεδίο της Ι.Υ.Α. τα μοντέλα πρόβλεψης έχουν αξιοποιηθεί ελάχιστα ως συμπληρωματικό εργαλείο λήψης ιατρικών αποφάσεων και εκτίμησης πιθανών παραγόντων που συμβάλλον στη θετική ή αρνητική έκβαση της Ι.Υ.Α. αλλά με διαφορετικά επίπεδα ακρίβειας και περιορισμούς που θέτουν όρια στην καθημερινή εφαρμογή τους. Τα πιο εξελιγμένα συστήματα, όπως τα Τεχνητά Νευρωνικά Δίκτυα (Τ.Ν.Δ.) που βασίζονται στη Τεχνητή Νοημοσύνη, επιδεικνύουν ευελιξία με τη δυνατότητα διαρκούς εκμάθησης και αναπροσαρμογής, επιδεικνύοντας παράλληλα σταθερότητα και υψηλή απόδοση, χαρακτηριστικά που υπερτερούν για τη βελτίωση των διαδικασιών των Μονάδων Υποβοηθούμενης Αναπαραγωγής, των αντίστοιχων ποσοστών επιτυχίας και υποστηρίζοντας τις ιατρικές αποφάσεις με στόχο την εξατομικευμένη διαχείριση των υπογόνιμων ασθενών.Σκοπός: H ανάπτυξη ενός καινοτόμου, αποδοτικού και αξιόπιστου Τ.Ν.Δ. με κλινικές, εργαστηριακές και εμβρυολογικές παραμέτρους για την πρόβλεψη της έκβασης των επερχόμενων κύκλων Ι.Υ.Α. και η στατιστικά τεκμηριωμένη ανάδειξη των μελετώμενων παραγόντων, ως προς τον ρόλο τους στη κλινική έκβαση της υποβοηθούμενης αναπαραγωγής, με τελικό αποτέλεσμα τη γέννηση ζώντος νεογνού.Υλικό και μέθοδος: Η παρούσα μελέτη πραγματοποιήθηκε μέσω της αναδρομικής και μη ιχνηλάσιμης καταγραφής 118 παραμέτρων σε ένα ομαλοποιημένο πληθυσμό 256 υπογονιμων ζευγαριων που υπεβλήθησαν σε 426 κύκλους εξωσωματικής γονιμοποίησης στην Μονάδα Υποβοηθούμενης Αναπαραγωγής του Π.Γ.Ν. «Αττικόν» (Ιούλιος 2010-Φεβρουάριος 2017), μετά από σχετικές εγκρίσεις από τους αρμόδιους φορείς της Επιτροπής Βιοηθικής και του Επιστημονικού Συμβουλίου του Νοσοκομείου και σύμφωνα με προκαθορισμένα κριτήρια επιλεξιμότητας και αποκλεισμού. Δημιουργήθηκε μια δυναμική βάση δεδομένων με δημογραφικά στοιχεία, χαρακτηριστικά κύκλων Ι.Υ.Α., κλινικές, εργαστηριακές και εμβρυολογικές παραμέτρους, περιλαμβάνοντας και τη κλινική έκβαση για το σύνολο των περιστατικών. Πραγματοποιήθηκε παραμετροποίηση των τιμών και κωδικοποίηση σε αριθμητικά και ποιοτικά δεδομένα, ενώ ακολούθησε στατιστική αξιολόγηση για το σύνολο των καταγεγραμμένων παραγόντων με προγραμματισμό στο λογισμικό SAS 9.4, επιλέγοντας τη κατάλληλη στατιστική δοκιμασία για τα μελετώμενα δεδομένα, ενώ εφαρμόστηκαν μοντέλα λογιστικής παλινδρόμησης για την ανάδειξη των συσχετισμών με τη κλινική έκβαση της Ι.Υ.Α. Με βάση τους παράγοντες που αναδείχθηκαν, αναπτύχθηκε καινοτόμο Τ.Ν.Δ. με προγραμματισμό στο λογισμικό MATLAB, το οποίο και επικυρώθηκε ως προς τη σταθερότητά του με την επανάληψη της διαδικασίας εκπαίδευσης και δοκιμής σε 10 ομάδες που περιλάμβαναν τυχαία δεδομένα. Η αποδοτικότητα και ακρίβεια του κατασκευασμένου Τ.Ν.Δ. αξιολογήθηκε με τον υπολογισμό της ευαισθησίας, της ειδικότητας, της Θετικής Προγνωστικής Αξίας (PPV), της Αρνητικής Προγνωστικής Αξίας (NPV), του Ποσοστού Ψευδώς Θετικών τιμών (FPR), του Ποσοστού Ψευδώς Αρνητικών τιμών (FNR), της Συνολικής Ακρίβειας (OA) και της Αναλογίας Πιθανότητας (OR) για το σύνολο των 10 ξεχωριστών που αναπτύχθηκαν για τις ανάγκες της μελέτης. Αποτελέσματα: Από το σύνολο των 118 παραμέτρων που μελετήθηκαν, η στατιστική ανάλυση ανέδειξε την ηλικία της γυναίκας, την ηλικιακή ομάδα, την ηλικία εμμηναρχής και ειδικότερα σε ένα υπολογισμένο κατώφλι των 12 ετών, τη συνολική δόση των γοναδοτροπινών κατά το κύκλο Ι.Υ.Α., την μέτρηση πάχους του ενδομητρίου, τον αριθμό εμβρύων άριστης ποιότητας κατά τη 3η ημέρα της εργαστηριακής τους ανάπτυξης και την αντίστοιχη αναλογία προς τον αριθμό των διαθέσιμων εμβρύων, τον λόγο του αριθμού των εμβρύων προς εμβρυομεταφορά προς το συνολικό αριθμό των εμβρύων του κύκλου και τη διενέργεια εμβρυομεταφοράς σε «φρέσκο» ή σε επερχόμενο κύκλο μετά από κρυοσυντήρηση, ως παράγοντες που επέδειξαν στατιστική σημασία για την επιρροή τους στο κλινικό αποτέλεσμα της Ι.Υ.Α., με τη περεταίρω ανάδειξη του συσχετισμού τους μέσω μοντέλων λογιστικής παλινδρόμησης. Πραγματοποιήθηκε επιπρόσθετα και ανάλυση του συσχετισμού φύλλου και ηλικίας εμμηναρχής στο δείγμα που αφορούσε θετική κλινική έκβαση, επιβεβαιώνοντας μια τάση για θηλυκούς απογόνους σε γυναίκες με νεαρότερη ηλικία εμμηναρχής. Οι στατιστικά σημαντικές παράμετροι χρησιμοποιήθηκαν ως εισροές στο ανεπτυγμένο Τ.Ν.Δ., το οποίο παρουσίασε ευαισθησία 77,68%, ειδικότητα 74,55% και συνολική ακρίβεια 76,12% για το σετ εκπαίδευσης και ευαισθησία 71,05%, με ειδικότητα 70,91% και συνολική ακρίβεια 70,95% για σετ δοκιμών. Το σύστημα επέδειξε μικρή τυπική απόκλιση και διαφορά στους δείκτες απόδοσης, μεταξύ των σετ εκπαίδευσης και δοκιμών. Μετά την εκπαίδευση και δοκιμή του συστήματος με δέκα διαφορετικά σύνολα τυχαίων δεδομένων η ευαισθησία ήταν 69,2% ± 2,36%, η ειδικότητα ήταν 69,19% ± 2,8% (αναλογίες πιθανότητας 5,21 ± 1,27) με θετική προγνωστική αξία 36,96 ± 3,44 και αρνητική προγνωστική αξία 89,61 ± 1,09, ενώ επέδειξε συνολική ακρίβεια 69,19% ± 2,69%.Συμπεράσματα: Τα ευρήματα της μελέτης συγκλίνουν στην επανειλημμένη ανάδειξη του ρόλου ορισμένων παραμέτρων για τις οποίες υπήρχε τεκμηριωμένη βιβλιογραφία ως προς την επιρροή τους στο κλινικό αποτέλεσμα της Ι.Υ.Α. Για άλλες παράμετρους τα αποτελέσματα που παρουσιαστήκαν ήρθαν να προσθέσουν κλινική αξία και να «βαρύνουν» την επιστημονική άποψη σε ένα αντιφατικό περιβάλλον δεδομένων. Σημαντικότερα όμως, κάποιες παράμετροι δεν είχαν ποτέ πριν αναδειχθεί όπως για παράδειγμα ο ρόλος της εμμηναρχής στη κλινική έκβαση της Ι.Υ.Α. Στη τελική φάση της μελέτης και όπως είχε οριστεί από τον αρχικό της σχεδιασμό, κατασκευάστηκε ένα καινοτόμο Τ.Ν.Δ., βασισμένο στην έννοια της αξιοποίησης της τεχνητής νοημοσύνης στην υποβοηθούμενη αναπαραγωγή, επιδεικνύοντας αυξημένη απόδοση με υψηλή ευαισθησία και ειδικότητα ακόμη και μετά τη δοκιμή του και επικύρωση του με τη χρήση 10 τυχαίων συνόλων δεδομένων, επιδεικνύοντας αυξημένη σταθερότητα στη πρόβλεψη της γέννησης ζώντος νεογνού μετά από Ι.Υ.Α. Το παρόν σύστημα θα μπορούσε να αξιοποιηθεί στην υποστήριξη την εξατομικευμένης ιατρικής διαχείρισης του υπογόνιμου ζευγαριού, προσφέροντας επιπλέον τεκμηρίωση στις κλινικές αποφάσεις και μέσω της επιπρόσθετης εξωτερικής επικύρωσης και της συνεισφοράς με δεδομένα από άλλες Μ.Ι.Υ.Α. με τη ταυτόχρονη χρήση του, η απόδοσή του θα ενισχύονταν με τη προσαρμογή σε διαφορετικά περιβάλλοντα Μ.Ι.Υ.Α. και διαφορετικές τεχνικές προσεγγίσεις της υποβοηθούμενης αναπαραγωγή