超重/肥胖型PCOS 患者IVF/ICSI-ET 妊娠失败危险因素分析及预测列线图构建

赵冉冉，孙桂丽

广西医科大学第三附属医院（南宁市第二人民医院）临床营养科，南宁 530031

排卵功能障碍是多囊卵巢综合症（PCOS）患者不孕的主要原因［1-2］。PCOS 患者约占排卵性不孕女性的80%［3］。PCOS 是一种具有多种临床表型的异质性综合征，包括高雄激素血症、月经紊乱和多囊卵巢形态学改变。PCOS 可能是一种复杂的多基因疾病，具有强烈的表观遗传和环境因素的影响［2］。PCOS常与肥胖、胰岛素抵抗、肥胖、代谢紊乱和心血管危险因素相关［4］。改变生活方式和个体化饮食干预被认为是肥胖型PCOS 患者一线治疗方式［4］。体外受精—胚胎移植（in vitro fertilization and embryo transfer，IVF-ET）是治疗无排卵性不孕和提高PCOS患者妊娠率的重要方法。PCOS 患者在调整母体特征因素的差异后，不良妊娠结局（包括流产和早产）的风险较高［5］，但其具体作用机制尚不明确。基于此，我们收集了131 例超重/肥胖型PCOS 患者体成分特征变量、实验室检查特征变量及临床病例变量资料，构建超重/肥胖型PCOS 患者IVF/ICSI-ET 妊娠失败风险列线图（列线图模型），并评估该该列线图模型的性能，旨在为临床医生为行IVF/ICSI-ET助孕的PCOS患者选择最佳的治疗方案提供帮助。

1 资料与方法

1.1 临床资料 选择2018 年1 月至2022 年9 月在南宁市第二人民医院临床营养科就诊并在生殖中心首次行IVF/ICSI-ET 助孕的PCOS 患者261 例，年龄21～46 岁。排除标准：处于妊娠期或哺乳期者；患有严重的肝、肾、消化道、心脑血管疾病及糖尿病等内分泌代谢性疾病患者；患有传染性疾病、精神性疾病和恶性肿瘤等慢性消耗性疾病患者；患有传染性疾病、精神性疾病和恶性肿瘤等慢性消耗性疾病患者。261 例患者中优质胚胎率为51.12%，冻结所有循环率、周期取消率、植入率、hCG + 率、临床妊娠率、异位妊娠率、早期流产率和活产率分别为44.83%、49.80%、29.64%、46.56、45.04%、1.53% 、6.87%和35.88%。最终完成胚胎移植周期患者为131 例，将其纳入后续分析。本研究已获得南宁市第二人民医院伦理委员会批准。

1.2 超重/肥胖型PCOS 患者IVF/ICSI-ET 妊娠失败的危险因素分析

1.2.1 资料收集方法 收集131 例患者的体成分特征变量、实验室检查特征变量及临床病例资料变量等83个特征变量和1个结局变量。体成分特征变量基础体格部分为：身高、体重、身体质量指数、体脂率、基础代谢率、腰臀比、上臂肌围、全身相位角、颈围、胸围、腹围、臀围、右臂围、左臂围、右大腿围和左大腿围。体成分特征变量身体水分部分为身体总水分、躯干细胞内水分含量、全身细胞外水分含量、躯干水分含量、右上肢细胞内水分含量、左上肢细胞内水分含量、躯干细胞内水分含量、右下肢细胞内水分含量、左下肢细胞内水分含量、右上肢细胞外水分含量、左上肢细胞外水分含量、躯干细胞外水分含量、右下肢细胞外水分含量、左下肢细胞外水分含量、细胞外水分/全身总水分、右上肢细胞外水分率、左上肢细胞外水分率 躯干细胞外水分率、右下肢细胞外水分率、左下肢细胞外水分率、右上肢水分含量、左上肢水分含量、右下肢水分含量、左下肢水分含量和水合率。体成分特征变量蛋白质、无机盐和体脂部分为：身体总蛋白含量、身体总矿物质、全身脂肪含量、全身肌肉量、去脂体重、骨骼肌、右上肢去脂体重、左上肢去脂体重、躯干去脂体重、右下肢去脂体重、左下肢去脂体重、右上肢脂肪含量、左上肢脂肪含量、躯干脂肪含量、右下肢脂肪含量、左下肢脂肪含量、内脏脂肪面积、全身细胞量和骨矿物质含量。实验室检查特征变量肝肾功能为：总胆红素（TBIL）、直接胆红素（DBIL）、间接胆红素（IBIL）、总蛋白（TP）、白蛋白（Alb）、谷丙转氨酶（ALT）、谷草转氨酶（AST）、尿素（Urea）、肌酐（Cre）和尿酸（UA）。实验室检查特征变量生殖指标为：雌二醇（E2）、卵泡刺激素（FSH）、促黄体生成素（LH）、孕酮（P）、抗缪勒管激素（AMH）、Gn 启动剂量、Gn 总剂量、Gn 使用时间和不孕年限。诊断特征变量：胰岛素抵抗和地中海贫血。还包括年龄特征变量。肝功能、肾功能和体成分指标选择患者进行胚胎移植之前最后一次检测数据。结局变量是一个二分类变量，临床妊娠失败和临床妊娠成功。

1.2.2 超重/肥胖型PCOS 患者IVF/ICSI-ET 妊娠失败的危险因素分析方法 将131 例患者按7：3 的比例切分为训练集91 例和验证集40 例。基于最小绝对收缩和选择算子（LASSO）Logistic 回归，使用训练集筛选临床妊娠失败的独立危险因素，LASSO 回归模型中最佳惩罚系数（λ）的识别通过10倍交叉验证选择非零系数。

1.3 列线图模型构建及效能评价

1.3.1 列线图模型构建方法 将“1.2.2 中”危险因素纳入后，构建列线图模型。交叉验证误差最小时拟合的模型是正则化最准确模型，因此选择交叉验证误差最小时的预测因子构建列线图列线图模型。应用rms 包绘制列线图，将每个变量的数值对应列线图的评分栏（Points）进行评分，再将所有变量的分数相加即可得出总得分（Total points），总分越高表明妊娠失败的风险越高。

1.3.2 列线图模型的效能评价 绘制受试者工作特征曲线（ROC），以曲线下面积（AUC）评估列线图模型对超重、肥胖型PCOS 患者妊娠失败的预测能力。AUC＜0.5 为模型无预测能力、0.5～0.7 为模型预测能力较低、＞0.7 为模型预测能力较高。通过比较预测概率和实际概率的校准曲线来评估列线图模型的校准度。采用Hosmer-Lemeshow 拟合优度检验进行模型拟合，P＞0.05表示预测值与真实值之间并无非常明显的差异，模型拟合效果好。对模型进行1000 次bootstrap 重采样，内部验证并绘制校准曲线，以评估模型的预测准确性。建立决策曲线，在临床合理的阈值概率范围（妊娠失败的阈值范围50%～80%）内评估列线图模型的临床应用价值。

1.4 统计学方法 采用R语言（Version 4.0.3）软件包进行数据处理。呈正态分布的计量资料用±s表示，组间比较采用t检验；非正态分布的计量资料用M（P25， P75）表示，组间比较采用Wilcoxon 秩和检验；计数资料用绝对数表示，当T≥5且N≥40时，组间比较用χ2检验；当1＜T＜5 且N≥40 时，组间比较用矫正χ2检验；当T≤1 或N＜40 时，组间比较用Fisher确切概率法。P＜0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 超重/肥胖型PCOS 患者IVF/ICSI-ET 妊娠失败的独立危险因素 验证集和训练集的体成分特征变量、实验室检查特征变量和结局变量见表1～5，训练集和验证集患者身体质量指数分别为27.90（26.10， 30.10）、28.30（26.75， 29.92）kg/m2，基础代谢率分别为1 276（1 225， 1 358.50）、1 262（1 220.75，1 323.75）%，腰臀比分别为0.90（0.87，0.92）、0.89（0.87， 0.94）；训练集、验证集身体总水分分别为30.80（29.00， 33.55）、30.30（29.08，32.38）L，全身细胞外水分含量分别为11.90（11.10， 12.90）、11.65（10.97， 12.5）L，右上肢细胞内水分含量分别为1.06（0.98， 1.17）、1.05（0.98， 1.13）L，右上肢细胞外水分含量分别为0.64（0.59， 0.70）、0.65（0.59， 0.69），细胞外水分/全身总水分分别为0.38（0.38， 0.39）、0.38（0.38，0.38），右上肢细胞外水分率分别为0.38（0.38，0.38）、0.38（0.38， 0.38），右上肢水分含量分别为1.70（1.57， 1.87）、1.71（1.56， 1.81）L，水合率分别为73.4（73.2， 73.5）、73.4（73.3， 73.53）；训练集和验证集身体总矿物质分别为3.03（2.70，3.23）、2.91（2.66， 3.07）kg，全身肌肉量分别为39.50（37.25， 43.10）、38.90（37.17， 41.68）kg，右上肢去脂体重分别为2.18（2.02， 2.41）、2.20（2.01， 2.34）kg，右上肢脂肪含量分别为1.90（1.50， 2.30）、2.00（1.60， 2.22）kg，左上肢脂肪含量分别为1.90（1.50， 2.30）、2.00（1.60， 2.22）kg，躯干脂肪含量12.65（11.30， 14.17）、13.20（11.62， 14.78）kg，左下肢脂肪含量分别为3.80（3.30， 4.35）、4.00（3.48， 4.32）kg，骨矿物质含量2.50（2.26， 2.67）、2.41（2.16， 2.55）kg；训练集和验证集Gn 总剂量分别为（2 442.53 ± 747.87）、（2 440.62 ± 894.82）U；各指标间差异均无统计学意义验证集、训练集患者存在胰岛素抵抗分别为16、8 例，存在地中海贫血分别为18、5 例，妊娠失败分别为50、22 例（P均＞0.05）。当 LASSO 回归模型的交叉验证误差最小时，λ 为0.06 862 465，超重/肥胖型PCOS 患者IVF/ICSI-ET 妊娠失败的独立危险因素有年龄、身体质量指数、水合率和胰岛素抵抗（λ 分别为-0.186、-0.947、-0.064、-0.290）。

表1 训练集和验证集体成分（基础体格部分）特征变量（± s）

表1 训练集和验证集体成分（基础体格部分）特征变量（± s）

组别训练集验证集身高（cm）156.88± 4.05 155.35± 4.37体质量（kg）68.80 ±6.80 68.28 ±6.59体脂率（%）37.60 ±4.43 38.60 ±3.89上臂肌围（cm）26.92 ±1.52 27.08 ±1.66全身相位角（°）5.41 ±0.47 5.56 ±0.52颈围（cm）35.26 ±1.88 35.58 ±2.10胸围（cm）94.98 ±4.53 95.33 ±4.80腹围（cm）89.44 ±6.31 90.20 ±6.68臀围（cm）100.10± 4.11 100.19± 3.96颈围（cm）35.26 ±1.88 35.58 ±2.10胸围（cm）94.98 ±4.53 95.33 ±4.80腹围（cm）89.44 ±6.31 90.20 ±6.68臀围（cm）100.10± 4.11 100.19± 3.96

表2 训练集和验证集体成分（身体水分部分）特征变量（± s）

表2 训练集和验证集体成分（身体水分部分）特征变量（± s）

组别训练集验证集躯干细胞内水分含量（L）19.40 ±1.88 19.01 ±1.76躯干水分含量（L）15.04 ±1.40 14.86 ±1.35左上肢细胞内水分含量（L）1.05 ±0.14 1.04 ±0.14躯干细胞内水分含量（L）9.27 ±0.87 9.20 ±0.85右下肢细胞内水分含量（L）3.11 ±0.35 3.03 ±0.32左下肢细胞内水分含量（L）3.08 ±0.34 3.01 ±0.33左上肢细胞外水分含量（L）0.64 ±0.09 0.63 ±0.09躯干细胞外水分含量（L）5.77 ±0.54 5.66 ±0.52右下肢细胞外水分含量（L）1.92 ±0.23 1.85 ±0.21左下肢细胞外水分含量（L）1.92 ±0.23 1.86 ±0.22左上肢细胞外水分率0.38 ±0.00 0.38 ±0.00左上肢水分含量（L）1.70 ±0.23 1.68 ±0.23右下肢水分含量（L）5.03 ±0.57 4.87 ±0.53左下肢水分含量（L）5.00 ±0.57 4.86 ±0.54

表3 训练集和验证集体成分（蛋白质、无机盐和体脂部分）特征变量（± s）

表3 训练集和验证集体成分（蛋白质、无机盐和体脂部分）特征变量（± s）

组别训练集验证集身体总蛋白含量（kg）8.39 ±0.81 8.23 ±0.77全身脂肪含量（kg）25.99 ±4.66 26.46 ±4.35去脂体重（kg）42.81 ±4.17 41.82 ±3.91骨骼肌（kg）23.31 ±2.45 22.81 ±2.31左上肢去脂体重（kg）2.18 ±0.30 2.15 ±0.30躯干去脂体重（kg）19.30 ±1.79 19.08 ±1.74右下肢去脂体重（kg）6.46 ±0.73 6.26 ±0.68左下肢去脂体重（kg）6.42 ±0.73 6.24 ±0.69右下肢脂肪含量（kg）13.00 ±2.29 13.31 ±2.22内脏脂肪面积（cm2）125.51 ±28.52 129.41 ±26.57全身细胞量（kg）27.80 ±2.68 27.24 ±2.54

表4 训练集和验证集体成分肝、肾功能特征变量［M50（M25，M75）］

表5 训练集和验证集体成分生殖指标和年龄特征变量［M50（M25，M75）］

2.3 列线图模型构建及性能 将年龄、BMI、水合率和胰岛素抵抗纳入后构建的列线图模型见图1。在验证集中的ROC 曲线下面积为0.934（95%CI为0.855～1.00），表明该列线图模型的预测能力较好。校准曲线图显示列线图模型的预测校准度较好。Hosmer-Lemeshow 拟合优度检验表明预测值与真实值之间并无非常明显的差异，列线图模型拟合效果好（P＞0.05）。当妊娠失败的阈值概率50%～80%时，使用列线图预测妊娠失败的临床获益38%～62%。

图1 预测超重/肥胖型PCOS患者IVF/ICSI-ET妊娠失败的列线图模型图

3 讨论

本研究采用LASSO-Logistic 回归构建的列线图列线图模型具有良好的预测效能。在本研究构建的列线图列线图模型中，年龄、BMI、水合率和胰岛素抵抗是预测超重/肥胖型PCOS 患者IVF/ICSI-ET 妊娠失败风险的重要因子，可以帮助临床医生为行IVF/ICSI-ET 助孕的PCOS 患者选择治疗方案提供参考依据。

本研究发现，年龄越大妊娠失败的风险越大。随着年龄的增加，女性卵巢储备的功能下降、窦卵泡的数目减少、染色体畸变增加，不良妊娠的风险也会增加［6］。研究［7］发现，在冷冻—解冻胚胎移植中，随着年龄的增长，38 岁及以上女性的临床妊娠率和活产率逐渐下降，流产率逐渐上升，临床妊娠率和生产率均显著低于38 岁以下患者。本研究的列线图显示，当超重/肥胖PCOS 患者的年龄为38 岁时，其行IVF/ICSI-ET 助孕妊娠失败的风险增加约5%。DEVESA 等［8］研究发现年龄超过44 岁的女性在体外受精移植过程中，无论获卵数多少，其累计分娩率也不会有所改善。

BMI 是体成分指标，属于本研究列线图模型中的显著因素。列线图显示，BMI值越大，其妊娠失败的风险越高。PCOS 患者的肥胖率为50%～80%，肥胖严重影响女性的生殖功能，尤其是排卵障碍［9］。中心性肥胖（腹部脂肪堆积）也是育龄女性月经改变的独立危险因素，且似乎与高胰岛素血症和/或胰岛素抵抗无关［10］。研究发现减重不仅可以缓解胰岛素抵抗，还能提高接受IVF-ET 助孕的肥胖PCOS 不孕患者的临床妊娠率，降低其流产的发生风险［9］。一项关于BMI 与IVF/ICSI 助孕后妊娠结局的研究［10］表明，高BMI（BMI≥25 kg/m2）与不良妊娠结局相关（临床妊娠率和活产率降低，流产率升高）。在一篇纳入21 篇文献META 分析中，结果显示肥胖会导致IVF-ET 后出现不良临床结局，包括活产率降低［11］。除了PCOS 本身的卵巢功能异常外，肥胖女性的卵巢功能异常、卵母细胞质量欠佳、胚胎发育和子宫环境受损也是可导致IVF/ICSI-ET 后出现不良结局的原因，但是影响机制目前尚不明确［12］。也有研究［13］发现肥胖与IVF 的妊娠结局无关。虽然BMI 与PCOS患者妊娠结局的研究结论不尽相同，但是大部分研究支持BMI 影响PCOS 的妊娠结局，并与临床妊娠率呈负相关。

水合率也属于体成分指标。本研究发现水合率值越大，超重/肥胖PCOS 患者IVF/ICSI-ET 妊娠失败风险的越大。水合率是全身水分与瘦体重之比，常被用于评估运动员的无脂肪质量特征［14］。一般人的水合率在68.6%～80.8%，血液透析患者的水合率较高。本研究提示，或许可以通过降低水合率，即增加瘦体重质量或者减少水肿降低超重/肥胖型PCOS 患者的妊娠失败风险。在相同体质量的女性中，PCOS 患者的瘦体重较非PCOS 患者女性低，也是导致胰岛素敏感性受损的原因［15］。全身水分或许可以通过炎症介质影响PCOS 患者的妊娠结局。一项探讨PCOS 的炎症标志物与肥胖和IVF 结局关系的研究［10］发现PCOS 是独立于肥胖的慢性炎症过程，炎症可能会对IVF 的结局产生负面影响。GERONIKOLOU 等［16］将细胞外水分作为一种炎症标志物，对比了PCOS 青春期女性和对照组ECW 的差异。PCOS 患者炎症的起源可归因于腹部过度肥胖或单纯性肥胖［17］。全身水分和瘦体重作为水合率的相关变量，与PCOS 或PCOS 患者的妊娠结局存在一定关系。水合率是PCOS 未来值得深入研究的重要因子。BMI和水合率做为预测超重/肥胖PCOS患者妊娠失败风险的重要体成分变量，对临床医生为患者制定治疗方案有一定的参考依据。对于超重或者肥胖的PCOS 患者，临床医师应指导患者改善生活方式、饮食习惯，并进行适量的运动锻炼后再行IVF/ICSI-ET 治疗。

本研究发现PCOS 患者存在胰岛素抵抗，其妊娠失败的风险会增加。胰岛素抵抗是PCOS 的重要特征，而且还是其代谢紊乱的主要因素。另外，研究［18］发现血糖正常的PCOS 患者的胰岛素敏感性与糖尿病前期患者相似。研究［18］报道，胰岛素抵抗可以减少PCOS 患者MII卵母细胞数量，从而增加辅助生殖技术周期数。但是，也有研究［11］发现胰岛素抵抗对PCOS 患者IVF/ICSI 妊娠结局没有影响。目前胰岛素抵抗对PCOS 患者妊娠结局影响的结论尚不一致。

本研究采用了LASSO 回归进行重要变量筛选，考虑了变量间的显著相关性造成模型的过度拟合。构建的列线图列线图模型的效能较高，具有一定的临床应用价值。但是仍存在一定的局限性，本研究仅进行了内部验证，未进行外部验证，外推效果可能受限。后续可能需要多中心大样本的研究来进一步优化列线图模型。

综上所述，年龄、BMI、水合率和胰岛素抵抗是超重/肥胖型PCOS 患者IVF/ICSI-ET 临床妊娠失败的独立危险因素，成功构建列线图模型，该列线图模型的预测能力、校对度及拟合度均较好，临床应用价值较高，可作为临床个体化评估超重/肥胖型PCOS患者IVF/ICSI-ET临床妊娠失败风险的工具。