体外培养胚胎的自动化监控制造技术

一种用于自动化检测体外培养胚胎的发育条件的变化和/或异常的计算机实施方法，所述方法包含以下步骤：a)获得包含与第一组胚胎的发育相关的形态动力学参数的第一数据集，b)获得包含与第二组胚胎的发育相关的形态动力学参数的第二数据集，c)通过从所述第一数据集和或第二数据集中剔除形态动力学参数异常值修正第一及第二数据集，d)计算修正的第一数据集的特定形态动力学参数与修正的第二数据集的对应的形态动力学参数之间的差异，以及监测所述的形态动力学差异，进而检测出第一及第二组胚胎的发育条件的变化。

Automatic monitoring of embryo culture in vitro

【技术实现步骤摘要】
体外培养胚胎的自动化监控本申请是申请日为2013年8月29日、申请人为尤尼森斯繁殖技术公司、专利技术名称为“体外培养胚胎的自动化监控”的中国专利申请201380055588.4的分案申请。
本专利技术涉及一种用于自动化调查体外培养胚胎的发育条件的系统及方法。本专利技术可应用于与IVF相关的胚胎处理的质量控制以确保维持所移植胚胎的质量。因此，本专利技术可为一种用于生育诊所的工具以调查并维持体外培养胚胎的高植入潜力。
技术介绍
不孕症影响着全球八千万以上的人。据估计，所有夫妻中10％经历了原发性或次发性不孕症。体外受精(IVF)是一种选择性医学治疗，其可向原本不能怀孕的夫妻提供一个怀孕的机会。这是一个将卵(卵母细胞)从女性卵巢中取出并随后在实验室中由精子受精的过程。然后，将在此过程中产生的胚胎放入子宫中以进行潜在的着床。质量控制(QC)是IVF诊所的一个重要问题，以监测影响胚胎的发育条件的诊所的处理及不同过程的品质。质量控制可通过监测结果变量的运行平均值(runningaverage)的变化来进行，比如·生化妊娠率(每次移植胚胎的HCG阳性数)·胎儿心搏率(每次移植胚胎的胎儿心搏数)·流产率(每次着床胚胎的流产数)·KID比率(每已知结果的已知着床数(定义为胎儿心搏或HCG阳性))这种监测的价值是不容置疑的，但由于在特定诊所中有限数量的移植胚胎及甚至更低数量的已知着床胚胎，所以监测反应缓慢。另一个问题是由于等待HCG测试结果、扫描结果及流产信息时的延迟导致的时滞。由于该方法具有离散二元结果(怀孕/未怀孕、流产/未流产、着床/未着床)灵敏度有限，这意味着需要大群体以评价是否出现显著变化。这导致质量控制监测再次延迟。
技术实现思路
如果质量控制要关注例如未能遵循最佳操作(例如，胚胎处理中的错误)、实验室用器具或消费品有毒(例如，有毒的油或介质)或环境变化(实验室空气的污染)，那么需要反应精准、快速且灵敏。精准，以使当某处确实不当时只采取改正措施，快速，以使修正尽可能快地进行，以及灵敏，以使操作中即使小的变化可检测出并改正。因此，需要一种监测诊所操作的灵敏并快速的反应工具。因此，本专利技术的一个实施方案涉及一种用于自动化检测体外培养胚胎的发育条件的变化和/或异常的计算机实施方法，该方法包含以下步骤：a)获得包含与第一组胚胎的发育相关的形态动力学参数的第一数据集，b)获得包含与第二组胚胎的发育相关的形态动力学参数的第二数据集，c)通过从所述数据集中剔除形态动力学参数异常值修正第一及第二数据集，d)计算来自经修正的第一数据集的特定形态动力学参数与来自经修正的第二数据集的对应的形态动力学参数之间的差异，e)监测所述的形态动力学差异，进而检测所述第一组胚胎及所述第二组胚胎的发育条件的变化。已知形态动力学变量是胚胎着床成功率的重要指标。在本专利技术中，将形态动力学参数用作质量控制指标，进而形成一个监测妊娠率或肯定被延迟的相关变量的替代物。使用形态动力学参数的大优势是诊所中胚胎数比移植的胚胎数约高出一个数量级并且变量在培养结束(受精2-5天后)时就可得到。而且，可得到的形态动力学参数的数量比胚胎数约高出一个数量级，因为每个胚胎在不同的发育阶段期间“产生”多个形态动力学参数。所以通过监测形态动力学参数而非妊娠率，可增加速度及精准度。因为例如，卵裂的发生时间是连续变量，而非离散的，所以可用于测试两组是否显著不同的统计学试验的灵敏度大幅度增加。本专利技术最自然地用于人胚胎，但也可用于任何哺乳动物胚胎的监测。定义及胚胎质量参数卵裂时间被定义为最先观察到的当新形成的卵裂球被汇合细胞膜完全分隔时的时间点，因此卵裂时间是卵裂球卵裂完成的时间。在本专利技术上下文中，将时间表示成ICSI显微注射后或在IVF中混合精液和卵母细胞的时间(也就是，授精时间)后的小时数。这为将精子故意地引入卵细胞中的时间。但是，在本文中，术语受精也用于描述这个时间点。因此，卵裂时间如下：·t2：卵裂到2卵裂球胚胎的时间·t3：卵裂到3卵裂球胚胎的时间·t4：卵裂到4卵裂球胚胎的时间·t5：卵裂到5卵裂球胚胎的时间·t6：卵裂到6卵裂球胚胎的时间·t7：卵裂到7卵裂球胚胎的时间·t8：卵裂到8卵裂球胚胎的时间细胞周期的持续时间定义如下：·cc1＝t2：第一细胞周期。·cc2＝t3-t2：第二细胞周期，作为2卵裂球胚胎的持续时间。·cc2b＝t4-t2：两种卵裂球的第二细胞周期，作为2卵裂球胚胎及3卵裂球胚胎的持续时间。·cc3＝t5-t3：第三细胞周期，作为3卵裂球胚胎及4卵裂球胚胎的持续时间。·cc2_3＝t5-t2：第二细胞周期及第三细胞周期，作为2卵裂球胚胎、3卵裂球胚胎及4卵裂球胚胎的持续时间。·cc4＝t9-t5：第四细胞周期，作为5卵裂球胚胎、6卵裂球胚胎、7卵裂球胚胎及8卵裂球胚胎的持续时间。短细胞周期及长细胞周期在直接卵裂的胚胎中，细胞分裂之间的时间对于整个基因组的DNA复制似乎不足。对于前三个细胞周期：·细胞周期1，cc1，不是标准的细胞周期，因为其结合受精、原核形成及消失等过程——直至第一细胞分裂的发生，在这个时间点，母本等位基因和父本等位基因在胚胎基因组中组合。组合的基因组可能在从合子到2个细胞的细胞分裂前已经复制。cc1＝t2。·细胞周期2，cc2，从形成两个细胞的第一细胞分裂完成到形成三个细胞的下一细胞分裂的时间，也就是，cc2＝t3-t2。·细胞周期3，cc3，是第三轮DNA复制所需的时间。当4细胞胚胎分裂成5个细胞时，应具有基因组的5个完整拷贝并且在5细胞胚胎中的两个最新细胞应成功地完成了他们的第三轮DNA复制。因为分裂最快的细胞最可能是在2细胞胚胎第一次卵裂成3个细胞后首先出现的细胞，所以最快的细胞周期的最佳估计值是cc3＝t5-t3，卵裂到5个细胞的时间减去卵裂到3个细胞的时间。短细胞周期胚胎，SCC在短细胞周期胚胎中，可发现以下任意情况：·cc1＝t2<15hr，或·cc2＝t3-t2<5hr，或·cc3＝t5-t3<5hr长细胞周期胚胎，LCC一个可能同样有用的类似概念是“长细胞周期胚胎”。这些胚胎是其细胞周期具有异常长的持续时间的发育非常缓慢的胚胎。长细胞周期胚胎具有类似的不良预后，并与更正常的胚胎相比，明显不大可能着床(如下所示)。但是，“长细胞周期胚胎”这一种类不如短细胞周期定义明确，因为高端分布是连续的，且着床潜力逐渐地降低。因此，如何定义这个种类的界限不太明确。对长细胞周期胚胎种类的界限加以选择以使LCC种类与明显降低的着床潜力相关，这类似于在短细胞周期胚胎中所观察到的那样。因此，利用与胚胎的短细胞周期种类相当的尺寸定义长细胞周期种类：长细胞周期胚胎，LCC，意指：·cc1＝t2>32hr，或本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于自动化检测体外培养胚胎的发育条件的变化和/或异常的计算机实施方法，所述方法包含以下步骤：/na)获得包含与第一组胚胎的发育相关的形态动力学参数的第一数据集，/nb)获得包含与第二组胚胎的发育相关的形态动力学参数的第二数据集，/nc)通过从所述第一数据集和或第二数据集中剔除形态动力学参数异常值来修正所述第一数据集及所述第二数据集，/nd)计算来自所述修正的第一数据集的特定形态动力学参数与来自所述修正的第二数据集的对应的形态动力学参数之间的差异，/ne)监测所述的形态动力学差异，进而检测出所述第一组胚胎及所述第二组胚胎的发育条件的变化。/n

【技术特征摘要】
20130625 EP PCT/EP2013/063240;20120830 US 61/694,91.一种用于自动化检测体外培养胚胎的发育条件的变化和/或异常的计算机实施方法，所述方法包含以下步骤：
a)获得包含与第一组胚胎的发育相关的形态动力学参数的第一数据集，
b)获得包含与第二组胚胎的发育相关的形态动力学参数的第二数据集，
c)通过从所述第一数据集和或第二数据集中剔除形态动力学参数异常值来修正所述第一数据集及所述第二数据集，
d)计算来自所述修正的第一数据集的特定形态动力学参数与来自所述修正的第二数据集的对应的形态动力学参数之间的差异，
e)监测所述的形态动力学差异，进而检测出所述第一组胚胎及所述第二组胚胎的发育条件的变化。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述的步骤c)是任选的。


3.根据权利要求1所述的方法，其中所述的步骤c)是非任选的。


4.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中所述第二数据集包含最新的胚胎数据。


5.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中重复所述步骤a)-d)并且连续地用最新的胚胎数据更新所述第二数据集。


6.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中所述第二数据集包含选自特定时间段或选自预定义数量的最新的胚胎的最新的胚胎数据。


7.根据以上权利要求中任一项所述的方法，还包含当形态动力学差异高出预定义水平时发出警告的步骤。


8.根据权利要求7所述的方法，其中所述预定义水平被确定为高出来自所述第一数据集的一个或多个形态动力学参数的标准偏差的预定义水平。


9.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中重复所述步骤a)-d)，从而连续地测量发育条件。


10.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中所述形态动力学参数异常值中至少一个被定义成相对异常值。


11.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中所述形态动力学参数异常值中至少一个被定义成绝对异常值。


12.根据以上权利要求中任一项所述的方法，还包含监测所剔除的异常值的数目的步骤。


13.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中将所述形态动力学参数异常值从所述数据集中排除。


14.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中将具有一个或多个形态动力学参数异常值的胚胎的所有形态动力学参数从所述数据集中排除。


15.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中所述第二组胚胎是所述第一组胚胎的子集以使所述第二数据集是所述第一数据集的子集。


16.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中将所述第二组胚胎选作最新的胚胎，例如预定义数量的胚胎作为最新的胚胎，例如来自预定义时间段例如预定义小时数、预定义天数、预定义周数或预定义月数的最新的胚胎。


17.根据权利要求16所述的方法，其中将所述预定义数量的胚胎或预定义时间段被确定为用户输入。


18.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中所述形态动力学参数选自以下的群组：
-卵裂到n卵裂球胚胎的时间，tn，其中n＝{1,…,8}，
-细胞周期的持续时间cc1、cc2、cc2b、cc3、cc2_3及cc4，
-同步性s2、s3、s3a、s3b及s3c，
-在特定的预定义时间点时的卵裂球数，
-细胞和/或细胞器移动的发生时间、程度或持续时间，
-这些形态动力学参数的任意组合。


19.根据以上权利要求中任一项所述的方法，还包含计算所述形态动力学参数的运行平均值或运行中值的步骤。


20.根据以上权利要求中任一项所述的方法，还包含计算所述形态动力学参数的平均(均)值、中值、方差值和/或标准差值的步骤。


21.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中以下是一个形态动力学参数：



其中i＝{1,2,3,4}，ccim是cci的平均值或中值，以及cciv是cci的方差。


22.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中胚胎的至少一个形态动力学参数通过以下步骤来建立：获得与观察期期间胚胎发育相关的多个特征的值和通过以预定义的方式组合所获得值与所述多个特征的对应参照值之间的差异来确定所述至少一个形态动力学参数的值。


23.根据权利要求22所述的方法，其中所述参照值是从针对至少一个参照胚胎所获得的所述多个特征的值确定的。


24.根据权利要求22或23所述的方法，其中组合所述所获得值与所述参照值之间的差异的所述步骤考虑到与每个所述参照值相关的加权值。


25.根据权利要求24所述的方法，其中所述加权值是从针对具有已知的发育潜力的多个参照胚胎所获得的所述多个特征的值...

【专利技术属性】
技术研发人员：尼尔斯·B·拉姆辛，梅特·莱格德斯曼德，延斯·K·冈德森，索伦·伯斯戈德，英吉·埃雷波·阿格霍姆，
申请(专利权)人：尤尼森斯繁殖技术公司，
类型：发明
国别省市：丹麦;DK