分裂期胚胎的形态学评估方法

六、分裂期胚胎的形态学评估方法

自从体外受精技术使用以来,配子和胚胎的形态评估就被用于评估胚胎发育的状态。后来形态学评估作为一种工具,选择最佳的移植胚胎,这些胚胎具有最高的种植潜能。选择最好的移植胚胎的主要依据大量来自临床经验,少量来自循证医学证据。循证医学研究的首选是前瞻性随机对照试验。然而,这样的试验在面对人类胚胎时面临一些困难,主要有以下原因:移植的胚胎数目超过种植数目,难以追踪记录单个胚胎的结局;而单胚胎移植没有被广泛使用在大多数IVF中心,来自单胚胎移植结局的大多数研究中胚胎的数目较少;不同的IVF中心在患者的选择和胚胎分级系统上又存在差异,使得比较不同的评估系统较为困难。因此,形态学评估中的大多数研究是回顾性,或者样本较小。由于人类胚胎的发育经历一段特定的、连续的事件,形态学特征评估的是受精后特定时期的发育状态。各个评估方法中包括在早期发育的几个阶段连续观察,或者在移植前的一次观察。

(一)常用的胚胎评估系统

辅助生殖技术学会(SART)、Alpha Executive 和ESHRE胚胎学专业组均发布了胚胎卵裂阶段的评分方法,提出了两个卵裂期胚胎的评分系统。

第一个评分系统来自SART的胚胎评分系统(2010年),是一个简单的分级方法。分裂期胚胎根据整体外观,从细胞数量、碎片比例、对称性三个指标来评价胚胎优劣。具体而言,分裂速度分为好、中、差,对应的细胞数从1到大于8细胞;碎片比例分为四级,分别为0、<10%、11%~25%、>25%;均一度即对称性分为三级,即均一、中度不均、严重不均。

第二个分级系统来自 Alpha Executive和ESHRE胚胎学专业学组(2011年),其中包括了详细的分级和观测时间的标准化。对于卵裂期胚胎,几个阶段的发展根据特定的时间轴,胚胎第2天应该有4个细胞,第3天应该有8个细胞。碎片分为三级:轻度(<10%)、中度(10%~25%)和重度(>25%)。碎片的位置没有纳入评估。一致的意见是在2细胞、4细胞和8细胞胚胎,卵裂球应该大小均一。多核评估在第2天进行,观察单个卵裂球中的核数目,超过1个核被视为多核。总体而言,胚胎分为三级:一级好、二级中、三级差。一级胚胎的碎片在10%以内,细胞大小均匀,无多核;二级胚胎的碎片在10%~25%,大多数细胞呈现胚胎发育阶段性大小,没有多核的证据;三级胚胎的碎片较多,碎片比例>25%,细胞严重不均一,存在多核现象。

需要重点提出的是这两种专业的胚胎评分标准中提到的胚胎特征和分级依据,代表着目前胚胎学家对于卵裂期胚胎形态学评估的共识。但这些标准仅代表胚胎分级的最低标准,不限制实验室进行额外的评估。

(二)其他的胚胎评估系统

卵裂期胚胎的形态学特征评估早有报道,分级标准众多,使用各种不同形态特征的组合,结合胚胎发育天数进行评估,已被用于评定胚胎的质量。事实上,大量的人类胚胎并不完全按照预期的时间节点发育,需要更复杂的系统,建立公式,使用连续评分系统而不是单一时段的评分以特定时间点的胚胎特征预测妊娠的可能性。已经发表的复杂的胚胎评分类型中,提出各种多次评分的组合评估系统。然而,没有达成共识,形成最佳的评估系统。缺乏共识可能是由于患者的异质性、患者的年龄影响、卵胞质内单精子注射、培养液差异等。评估的时间差异也会影响结论。(https://www.daowen.com)

种植前胚胎的体外发育过程中,经常观察到碎片的出现和卵裂球不均一的现象。最常用的分级标准是依据卵裂球均等性与碎片数量将胚胎分为4级或5级。

上述评估系统通常只考虑胚胎的形态,没有将细胞分裂的数目纳入整体评分系统。妊娠最有可能发生在依据形态和发育速度评分得到高分的胚胎。胚胎形态与胚胎发育速度显著相关。随着胚胎评估方法的发展,新的评估系统结合了细胞数与胚胎碎片、卵裂球均一度等诸多特征以避免以往单一的评估方法的缺陷。考虑到细胞数是胚胎发育最重要的指标,胚胎评估方法做了改进,将细胞数整合到分裂期胚胎的评估系统中,并将观察指标量化。依据卵裂球数目,1个细胞数目计为1分;有碎片(碎片小,且局限在卵周隙)时减2分;其他的观察指标有:细胞均匀度,卵裂球扩张度即卵周隙大小,胞质有无空泡,细胞有无斑点,有无致密化等征象,上述5个观察项目每项0.4分。只移植2个优质胚胎时该系统预测妊娠的敏感度高达83%,特异度达到40%。另有评估系统同样将细胞数纳入整体评分标准,将细胞数、碎片、卵裂球均一度三个指标整合在一个胚胎的评分系统中,从评分上就可以直观了解到胚胎的细胞数、碎片量和均一度。细胞数依据卵裂球数目,标为1~14;碎片分为5级标记:无碎片评为0,碎片1%~9%评为1,10%~25%评为2,26%~50%评为3,碎片在50%以上评为4;卵裂球均一度分为3个标记:均一的评为0,部分不均评为1,严重不均评为2。举例说明,如胚胎被评为“801”,表明胚胎的卵裂球数目为8细胞、碎片为0即无碎片、均一度中等即部分不均,胚胎的信息被直观地反映出来。

WIH评分系统提出“胚胎分数”的概念,胚胎分数=卵裂球数目、碎片、对称性评分之和。第3天的卵裂球数目8~10个评为4分,>10个或6~7个评为3分,4~5个评为2分,2~3个评为1分,1细胞评为0分。同样的,第2天的卵裂球数目4~6个评为4分,>6个或3个评为3分,2细胞评为2分,1细胞评为1分,没有卵裂评为0分。碎片的评级标准为5级:没有碎片评为4分,碎片<10%评为3分,碎片10%~25%评为2分,碎片26%~50%评为1分,>50%的碎片评为0分。卵裂球均一性的评级标准为2级:均一性评为1分,严重不均评为0分。

也有实验室应用累积胚胎评分的方法进行胚胎的选择。首先是对胚胎制定分级评分标准,具体定义为:1级胚胎卵裂球大小一致,无碎片,评为4分;2级胚胎卵裂球大小不均,碎片<10%,评为3分;3级胚胎卵裂球大小不均,碎片10%~50%,评为2分;4级胚胎卵裂球大小不均,碎片>50%,评为1分。然后将胚胎评分x卵裂球数。这种评分方法兼顾了细胞速度和胚胎形态,但胚胎的发育速度并不是越快,发育潜能越好,这种评分方法选择优质胚胎有其局限性。

在相同的患者中比较胚胎质量,规范胚胎学家之间的胚胎评级标准,建立以证据为基础的胚胎质量评估标准,是胚胎学家的共同理想。一项前瞻性研究建立了分级化的胚胎评估方法,参数有卵裂球数目、碎片的数量、卵裂球大小变化与对称性、卵裂球单核。回归分析发现,卵裂球数目、卵裂球大小变化和单核与胚胎着床的潜力高度相关,由此开发了排名计分法。采用类似的方式可以确定哪些形态特征用于评估并选择移植胚胎。使用多个Logistic回归和计算工作特性曲线下的面积,建立了植入胚胎的预测模型,排名计算胚胎的质量优劣。

胚胎的形态学评估是人类辅助生殖技术实验室工作的重要而核心的组成部分。评估种植前胚胎活力的重要指标就是分裂期胚胎的形态学特征,包括:胚胎中卵裂球数目、卵裂球的均一度、胚胎碎片数量与分布、胚胎的色泽与胞质形态、透明带与卵周隙状态等。细胞卵裂速度正常且质量良好的胚胎往往显现出阶段特异性细胞分裂,卵裂球大小均一,胞质内无碎片。尽管各种胚胎评估系统和胚胎选择方法各有优势,但评分系统是否真正提高胚胎选择的能力仍有待探索。胚胎选择技术具有挑战性,挑选出最有潜能胚胎,可使临床妊娠结局优化。综合评估多种形态学指标,更为精确地预测胚胎质量,指导选择应移植的胚胎,最终有望切实提高临床妊娠率和胚胎种植率。

(孙园园)