不孕症女性患者首次胚胎移植失败风险预测模型的构建与验证

冯金燕 陈美莲 汤 敏

不孕症是严重影响育龄期夫妇身心健康的疾病,体外受精-胚胎移植(in vitro fertilization and embryotransfer,IVF-ET) 是临床治疗不孕症的辅助生育技术,为不孕症提供新的生育途径[1]。据报道[2],IVF-ET技术的成功率为20%～40%,部分患者伴有反复种植失败的概率,成为限制辅助生殖技术发展的重要瓶颈问题。且胚胎移植的失败对不孕症女性的心理冲击也是巨大的,因此早期明确胚胎种植失败的相关因素,为临床早期病因筛查和治疗具有重要意义。研究表明[3],胚胎移植失败的影响因素复杂,其中母体自身因素与医源性因素均能对胚胎移植结局造成直接影响。本研究采用多因素Logistic回归分析明确不孕症女性患者首次胚胎移植失败的影响因素,构建风险预测模型,并验证模型预测价值,为临床预防胚胎移植失败提供可靠依据,增强早期风险识别与治疗的针对性,现报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2021年1月-2023年1月我院146例确诊为不孕症且首次行胚胎移植的女性患者为研究对象。纳入标准:(1)年龄>18岁;(2)符合《妇产科学(第9版)》[4]中不孕症诊断标准且均为首次行胚胎移植技术;(3)无子宫器质性病变;(4)均行新鲜周期胚胎移植;(5)意识清晰能够配合调查;(6)均自愿参与研究且签署知情同意书。排除标准:(1)男方因素导致的不孕;(2)伴有自身免疫性疾病;(3)合并慢性疾病如高血压、糖尿病等;(4)中途退出或拒绝配合。

1.2 方法

1.2.1资料收集 (1)临床基本资料:包括年龄、不孕类型、不孕年限、体质量指数 (BMI )、人工流产次数、抗缪勒管激素(AMH)、血清25(OH)D、基础卵泡刺激素(FSH)、外周血CD4+、CD4/CD8、血清促甲状腺激素(TSH),血清游离四碘甲状腺原氨酸浓度(FT4)。(2)医源性因素:染色体核型、宫腔深度、移植日子宫内膜厚度、获卵数、可利用胚胎数、促性腺激素(GN)用量、GN使用天数、移植胚胎数目、移植胚胎天数。基本信息通过医院电子病历系统进行收集,疾病相关资料通过实验室检查结果等方式收集。一般资料均由经过专业培训和考核合格的研究人员收集,采用双人法录入数据,并进行核查、统计分析。

1.2.2胚胎移植结局判定 患者经胚胎移植后14d进行血清β-HCG测定,β-HCG<10 IU/L判定为妊娠失败,≥10 IU/L且2周后经B超探及宫内妊娠囊及胎心搏动则判定为临床妊娠成功[5]。

1.3 统计学方法

2 结果

2.1 不孕症女性患者首次胚胎移植结局

146例首次行胚胎移植患者胚胎移植失败61例(41.78%),设为失败组;胚胎移植成功85例(58.22%),设为成功组。

2.2 不孕症女性患者首次胚胎移植失败影响因素的单因素分析,表1

表1 不孕症女性患者首次胚胎移植失败影响因素的单因素分析

单因素结果显示,年龄、不孕类型、不孕年限、人工流产次数、AMH、血清25(OH)D、FSH、CD4+、CD4/CD8、TSH、FT4水平、移植日子宫内膜厚度、GN用量是不孕症女性患者首次胚胎移植失败的影响因素(P<0.05)。

2.3 不孕症女性患者首次胚胎移植失败影响因素的多因素Logistic回归分析,表2～3

表2 变量赋值

表3 不孕症女性患者首次胚胎移植失败影响因素的多因素Logistic回归分析(n=146)

以首次胚胎移植是否失败为因变量,以单因素分析中相关因素(P<0.05)为自变量,进行多因素Logistic回归分析,结果显示,年龄、不孕年限、AMH、血清25(OH)D、FSH、CD4+、TSH、FT4水平为不孕症女性患者首次胚胎移植失败的独立影响因素(P<0.05)。

2.4 不孕症女性患者首次胚胎移植失败风险预测模型的构建

将多因素Logistic回归分析筛选的影响因素(年龄、不孕年限、AMH、血清25(OH)D、FSH、CD4+、TSH、FT4)依次编号为X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8,提取各预测因子的偏回归系数,拟合不孕症女性患者首次胚胎移植失败预测模型的回归方程:Logit(P)=ln[P/(1-P)]=24.112+0.584×X1+0.865×2-0.387×X3+0.356×X4+0.236×X5+0.874×X6+0.986×X7+0.778×X8。

2.5 检验风险预测模型

2.5.1区分准确度,图1 结果显示,预测模型的AUC为0.737(95%CI:0.697～0.777),约登指数为0.690,最佳截断值0.122,敏感度为94.4%,特异性为74.6%,表明模型具有良好区分准确度。

图1 预测模型的ROC曲线

2.5.2校准度检验,图2 C-index范围0.5-1.0,值越大表明区分度越好,结果显示,C-index范围为0.818,校准曲线斜率接近1,表明预测模型诊断不孕症女性患者首次胚胎移植失败的能力与实际发生的误差较小,一致性较高。Hosmer-Lemeshow拟合优度检验结果显示,χ2=12.203,P=0.336,表明预测模型具有良好校准能力。

图2 预测模型的校准曲线

2.6 验证风险预测模型

采用便利抽样法,选取2020年1月-12月确诊为不孕症且首次行胚胎移植的女性患者中符合纳入、排除标准的30例为验证集,计算模型预测准确率,结果显示,模型预测不孕症女性患者首次胚胎移植失败6例,实际失败4例,预测不孕症女性患者首次胚胎移植成功24例中实际成功21例,预测准确率为83.33%。

3 讨论

3.1 不孕症女性患者首次胚胎移植失败的影响因素分析

胚胎移植是一个复杂的生理过程,其成功的关键在于高质量胚胎与良好子宫内膜容受性之间的相互作用[6]。胚胎移植失败对不孕症女性患者和其家庭带来的身心压力与痛苦是巨大的。本研究146例首次行胚胎移植患者胚胎移植失败共61例(41.78%),与Bashiri等[7]研究一致。因此,分析和预测胚胎移植失败发生的相关因素可为临床提供及时有效的管理策略,对促进良好的妊娠结局具有重要意义。本研究结果显示,不孕症女性患者首次胚胎移植失败的重要影响因素为年龄、不孕年限、AMH、血清25(OH)D、FSH、CD4+、TSH、FT4水平(P<0.05)。

3.1.1年龄与不孕年限 本研究结果显示,年龄和不孕年限与胚胎移植失败密切关联,即年龄越大、不孕年限越长,患者行胚胎移植失败的可能性越大。分析原因:随年龄的增加,女性生理功能减退,卵巢储备功能下降,卵巢内存留的卵泡数量减少、质量降低,表现为女性生育潜能降低,导致子宫内膜容受性降低而诱发胚胎着床失败的风险,增加继发性不孕的比例[8]。与徐洁等[9]研究结果一致。此外,随年龄增长女性对GN的反应性、种植率均降低,自然流产率也明显升高,尤其对于年龄>35岁的女性,其妊娠并发症和分娩风险也显著提升,影响妊娠结局。同时,随不孕年限的延长,精子可出现顶体蛋白活性降低、核染色质不成熟等,提高不孕症夫妇精子和卵子结合障碍的可能性[10]。

3.1.2AMH、血清25(OH)D水平 血清25(OH)D 是维生素D在体内主要储存形式,维生素D可调节体内钙磷代谢,并参与机体各项生理活动。本研究结果显示,血清25(OH)D水平对不孕症胚胎移植是否成功具有显著影响。分析原因:维生素D能有效调节转化生长因子-β,促进细胞外基质的表达并抑制降解速度,使其参与细胞分化、增殖过程,有利于胚胎发育[11]。同时,维生素D还可直接参与性激素的释放过程,提高人体内性激素的水平,有助于改善妊娠结局。本研究结果显示,AMH水平为胚胎移植失败的重要保护因素,AMH是女性卵巢储备功能评价的重要指标,可反应卵巢内卵子数目,其水平越低表明卵巢内卵子数目越少,妊娠成功率越低[12]。张阳阳等[13]研究表明,AMH在调节细胞增殖、分化、凋亡和组织修复再生等过程中发挥重要作用,可抑制原始卵泡募集与窦卵泡的发育,延缓卵泡耗竭进程,提高妊娠成功率。AMH水平降低可促进子宫内膜细胞凋亡并影响其容受性,导致胚胎移植失败。

3.1.3FSH、CD4+水平 FSH是腺垂体分泌的主要促性腺激素,能刺激卵泡生长和颗粒细胞増殖,诱导芳香化酶的活性。基础FSH是反映患者卵巢功能的重要指标,FSH10～15IU/L预示卵巢低反应,>15IU/L预示妊娠率明显降低,25IU/L预示无妊娠概率[14]。本研究结果显示,CD4+是影响胚胎移植失败的重要因素。分析原因:CD4+T细胞亚群具有免疫调节功能,在胚胎植入过程中可减轻母胎免疫系统排斥反应,并诱导容受植入的胚胎,有助于胚胎着床[15]。CD4+水平降低,可增加母体免疫排斥,导致耐受性弱,阻碍胚胎植入过程并导致植入失败。

3.1.4TSH、FT4水平 研究显示,患者基础TSH水平正常对胚胎移植的妊娠率无影响,TSH>2.7mmol/L可降低活产率并增加流产率,表明TSH越高胚胎移植失败风险越高[16]。本研究结果显示,失败组TSH水平明显高于成功组,可能与高水平TSH降低卵母细胞的质量并影响胚胎质量有关。魏梓雯等[17]研究表明,甲状腺功能与妊娠结局密切相关,其相关指标的异常可影响女性生殖功能,不利于排卵与胚胎发育。本研究结果显示,FT4水平与胚胎移植失败存在显著相关性。FT4是能直接反应甲状腺功能状态的指标之一,其水平过高或过低均会影响妊娠结局,FT4水平偏低可能诱发甲状腺功能减退症,导致女性血清甲状腺激素水平减退,并干扰正常卵巢功能,不利于排卵、胚胎发育[18]。

3.2 不孕症女性患者首次胚胎移植失败风险预测模型的效果验证

Huang等[19]研究表明,采用疾病预测模型以多种相关因素为基础,通过多因素的统计学分析方法预测或评估个体疾病发生现状或潜在发生风险,为临床提供预防和管理策略,有效降低疾病发生概率。本研究根据多因素Logistic回归分析结果构建不孕症女性患者首次胚胎移植失败的预测模型,并采用Hosmer-Lemeshow拟合优度检验、ROC曲线下面积、临床应用验证评价模型的预测能力。其中H-L检验结果显示,χ2=12.203,P=0.336,表明该模型具有良好校准能力;C-index范围为0.818,表明预测模型观察到的首次胚胎移植失败与实际发生情况符合度较高。同时,构建模型的AUC为0.737(95%CI:0.697～0.777),约登指数为0.690,最佳截断值0.122,敏感度为94.4%,特异性为74.6%,提示模型有较好的预测能力。最后以验证集样本计算模型预测准确率为83.33%,表明该模型预测准确率较高,能为医护人员提供更为便捷的评估方式及准确的风险评估依据。

4 小结

本研究构建的不孕症女性患者首次胚胎移植失败风险预测模型能有效识别高危患者,为临床制定前瞻性治疗和管理提供有效依据。但仍存在研究样本单一且样本量偏小,研究从同一医院取样,属于单一中心数据,难以保证所选样本的代表性,且易造成潜在偏倚,导致研究结论可靠性受到影响;同时研究结论应用受限,本研究拟合的预测模型虽能判定不孕症女性患者首次胚胎移植失败发生风险,但并未据此形成风险评估量表,且本研究收集数据时间有限、相关实验室检查指标的缺乏,可能影响研究结论的局限性,不利于结论推广应用。今后,应进一步优化研究取样,从多地区不同级别医院取样,继续开展研究,并纳入更多风险因素以核验研究结论,提高预测模型的准确度和可适度。