子宮內膜腺體圖像識別技術與胞飲突檢測在子宮內膜容受性評價中的一致性比較

朱閩波，陳良，施政，陳麗萍，胡敏

目前，體外授精-胚胎移植（IVF-ET）已經成為治療不孕癥的重要手段。其中胚胎質量以及子宮內膜容受性是決定IVF-ET 成功與否的關鍵。近年來，眾多研究提出，胞飲突是一項敏感性非常高的用于評價子宮內膜容受性的標志，豐富并處于成熟期的胞飲突提示子宮內膜容受性良好，其功能可能與囊胚定位附著、著床的啟動有關。胞飲突是由腫脹的微絨毛融合而成，其發育過程包括發育中、成熟、退化三個階段，一般認為胞飲突出現于分泌中期（排卵后第6 ～9 天），表達持續時間不超過48 h，與子宮內膜“種植窗”期一致[1]。本研究利用已發表的專用圖像識別軟件，采集宮腔鏡下子宮內膜腺體圖像，進行腺體密度及開口大小的識別。同時在術中采集子宮內膜組織標本，通過掃描電鏡觀察子宮內膜胞飲突的數量及形態。通過以上兩種技術手段評估子宮內膜容受性，并追蹤患者妊娠結局，評價子宮內膜腺體圖像識別技術及胞飲突檢測對于子宮內膜容受性的評估價值，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2020 年1—12 月在寧波市婦女兒童醫院生殖醫學中心接受IVF-ET治療的不孕癥患者67 例，年齡23 ～34 歲；不孕年限1 ～8 年；其中原發不孕30 例，繼發不孕37 例。平時月經周期規律，無子宮及卵巢手術史，無內分泌相關疾病，無子宮腺肌病、子宮內膜異位癥等疾病。所有患者均在手術前1 ～3 個月經周期內行控制性超促排卵治療，未行胚胎移植術。宮腔鏡手術當月行排卵監測，于排卵后3 ～5 d行宮腔鏡檢查，術中探查無子宮內膜息肉、子宮內粘連等異常發現，并于宮腔鏡手術后3 個月經周期內進行胚胎移植。所有患者中確診臨床宮內妊娠45 例（妊娠組），即早孕期B 超檢查提示宮內妊娠，見孕囊發育（孕囊三徑線平均值＞10mm），妊娠結局包含足月分娩、早產、中期引產及早期人工流產、稽留流產。未宮內妊娠22 例（未妊娠組），包括HCG 陰性、生化妊娠（HCG 陽性，B 超未見妊娠，月經自然來潮）以及異位妊娠（非宮腔內妊娠，不包括宮角妊娠）。

1.2 方法

1.2.1 宮腔鏡手術 宮腔鏡手術均由寧波市婦女兒童醫院北婦一科完成，采用丙泊酚靜脈麻醉+喉罩輔助通氣。手術時間選擇經排卵監測證實排卵后第3 ～5 天（種植窗口期前后2 d 內）進行。手術儀器為德國Storze 宮腔檢查鏡，手術開始前用白平衡卡進行白平衡校正。手術中置入宮腔鏡探查整個宮腔，明確無宮腔粘連、畸形、宮腔及宮頸管異常占位后，經宮腔鏡操作孔置入帶刻度的硬膜外導管，以宮腔底部居中處為宮腔鏡屏幕中心，以帶有刻度的硬膜外導管垂直達到宮腔底部后實測距離鏡頭1cm為基準，調整焦距后縮回硬膜外導管，采集子宮內膜圖像，圖像分辨率統一為1 920×1 080 像素，圖像采集完成后，經宮腔鏡操作孔置入微型抓鉗，抓取圖像采集處子宮內膜標本。

1.2.2 子宮內膜腺體圖像識別 使用計算機圖像識別軟件[EM-eye識別系統2.0（內測版）]對采集的子宮內膜圖像（裁為正方形后為1080×1080 像素）進行子宮內膜腺體識別、計數及開口大小計算。子宮內膜腺體開口大小計算方法為圖像識別所有腺體后，計算所有腺體所占據像素點（picture point，PP）后求取平均值。

1.2.3 子宮內膜胞飲突檢測 手術中所取得子宮內膜標本經0.9%氯化鈉注射液漂洗3 次，投入至少10倍于標本體積的2.5%戊二醛固定液（pH 值7.2 ～7.4），于4 ℃保存待制片。制成電鏡標本后即采用掃描電子顯微鏡觀察胞飲突數量、形態及覆蓋面積。其中，胞飲突形態主要依據其發育狀態的分級情況進行判定，分為4 級，分別為發育前（封三彩圖2）、發育中（封三彩圖3）、發育完全（封三彩圖4）、退化中（封三彩圖5）。覆蓋面積即胞飲突占子宮內膜表面面積的百分比，每份樣本隨機選取8 個區域，放大3000倍進行胞飲突計數，計算每份樣本放大3000 倍下單張圖片胞飲突平均數量，并依據胞飲突覆蓋面積進行分級，完全未覆蓋（0%）計0 分，少量覆蓋（≤20%）計1 分，中等覆蓋（21%～50%）計2 分，大量覆蓋（＞50%）計3 分，最后根據妊娠結局對胞飲突分級進行比較。

圖2 胞飲突發育之前，體積較小，表面微絨毛可見

圖4 胞飲突發育完全，表面光滑，絨毛幾乎消失

圖5 退化中的胞飲突，表面再次出現皺褶及微絨毛，體積變大

1.3 統計方法 采用SPSS 19.0 統計軟件進行分析，計量資料以均數±標準差表示，采用獨立樣本t檢驗；計數資料采用檢驗；相關性分析采用Pearson相關分析。P ＜0.05 表示差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組一般資料比較 妊娠組與未妊娠組平均年齡、不孕年限、體質量指數（BMI）、胚胎移植當日子宮內膜厚度、胚胎移植數量及不孕情況差異均無統計學意義（均P ＞0.05），見表1。

表1 兩組一般資料比較

2.2 兩組子宮內膜腺體計數、胞飲突數量及發育狀態分級比較 妊娠組子宮內膜腺體計數、子宮內膜腺體開口大小均高于未妊娠組（均P ＜0.05），妊娠組單張圖片胞飲突平均計數高于未妊娠組（P ＜0.05），兩組發育狀態分級差異有統計學意義（P ＜0.05），見表2。

表2 兩組子宮內膜腺體計數、胞飲突數量及發育狀態分級比較

2.3 胞飲突計數與子宮內膜腺體計數、腺體開口大小的相關性 胞飲突計數與子宮內膜腺體計數、腺體開口大小均呈正相關（r=0.468、0.456，均P ＜0.05）。

3 討論

在IVF-ET治療的多個階段中，隨著促排卵治療方案的持續改進以及人工授精技術的逐步成熟，卵子的受精率已經達到了70%以上，優質胚胎率也逐步提升，同時隨著囊胚序貫培養技術的不斷成熟，已經能夠將胚胎在體外延伸培養到囊胚階段[2]。但是胚胎移植后的妊娠率卻始終無法得到明顯提升，臨床累計妊娠率均為55%～65%。其中獲胚率與妊娠率之間的差別體現了子宮內膜容受性以及胚胎移植后卵巢反應性在妊娠結局中所起到的重要作用，而其中子宮內膜容受性更是最主要的原因[3]。子宮內膜容受性是指子宮內膜允許胚胎黏附、侵入并誘導內膜間質發生一系列變化，最終使胚胎得以植入的一種能力，這一時期稱為“種植窗”[4]。目前，超聲檢查仍是臨床應用最普遍的子宮內膜容受性評價方法[5]。此外還有子宮內膜蛋白組學[6]、子宮內膜脂質介質[7]等多種方式，但均存在一定局限性。

胞飲突作為目前較為公認的子宮內膜容受性檢測的標志物，在本研究中得到了證實。本研究結果顯示妊娠組胞飲突計數及發育狀態分級得分均高于未妊娠組（均P＜0.05），這提示如果根據胞飲突檢測的結果制定胚胎移植時間，可獲得更高的臨床妊娠率。但受限于高分辨率掃描電鏡的設備普及率較低，檢測成本較高，時效性較差的緣故，使胞飲突檢測作為子宮內膜容受性評價的一種有效方法而無法廣泛應用。

Sakumoto 等[8]于1992 年即報道了通過宮腔鏡檢查分泌中期子宮內膜形態，并根據子宮內膜表面腺體開口大小及血管分布情況，將子宮內膜分為分為“good”和“poor”組，發現“good”組在IVF-ET時妊娠率高于“poor”組。但受限于宮腔鏡設備的清晰度及計算機圖像處理技術，僅依賴于手術醫師的經驗進行子宮內膜形態學評估，存在較大的主觀性。

目前高清宮腔鏡手術設備的廣泛使用，子宮內膜圖像的分辨率已經達到10m 級別，結合日益發展的計算機軟硬件技術，對子宮內膜圖像進行計算機軟件識別成為可能。2018 年，本課題組制作了一個針對性的子宮內膜腺體識別軟件[EM-eye 識別系統1.0（內測版）]，驗證了利用圖像識別技術獲得子宮內膜腺體密度以評價子宮內膜容受性的可行性[9]。

本研究再次受到課題組支持，對原有的子宮內膜腺體識別軟件進行進一步升級、迭代，增加了子宮內膜腺體開口大小的識別。同時本研究利用掃描電鏡對宮腔鏡術中獲取的子宮內膜組織進行胞飲突檢測及分級，驗證了胞飲突檢測在子宮內膜容受性的有效性[8]。本研究結果顯示子宮內膜腺體計數及子宮內膜腺體開口大小與胞飲突檢測結果存在相關性。。因此，利用圖像識別技術對子宮內膜容受性進行評價具有較高的可行性。同時，圖像識別技術具有實時性、經濟性的特點，具有較好的推廣價值。

本研究也存在有一定局限性，子宮內膜腺體圖像的采集視角目前依舊借助于帶有刻度的導管進行定位，仍缺少可投入使用的用于宮腔內精確計量的刻度工具。目前，激光測量工具正在逐步實現微型化，遠期如能借助激光測距原理實現在宮腔內的精確測量，必將有助于圖像識別準確度的進一步提升。

利益沖突 所有作者聲明無利益沖突

作者貢獻聲明 朱閩波：實驗操作、論文撰寫；施政、陳麗萍、胡敏：數據整理、統計學分析；陳良：研究指導、論文修改、經費支持