子宫内膜腺体图像识别技术与胞饮突检测在子宫内膜容受性评价中的一致性比较

朱闽波，陈良，施政，陈丽萍，胡敏

目前，体外授精-胚胎移植（IVF-ET）已经成为治疗不孕症的重要手段。其中胚胎质量以及子宫内膜容受性是决定IVF-ET 成功与否的关键。近年来，众多研究提出，胞饮突是一项敏感性非常高的用于评价子宫内膜容受性的标志，丰富并处于成熟期的胞饮突提示子宫内膜容受性良好，其功能可能与囊胚定位附着、着床的启动有关。胞饮突是由肿胀的微绒毛融合而成，其发育过程包括发育中、成熟、退化三个阶段，一般认为胞饮突出现于分泌中期（排卵后第6 ～9 天），表达持续时间不超过48 h，与子宫内膜“种植窗”期一致[1]。本研究利用已发表的专用图像识别软件，采集宫腔镜下子宫内膜腺体图像，进行腺体密度及开口大小的识别。同时在术中采集子宫内膜组织标本，通过扫描电镜观察子宫内膜胞饮突的数量及形态。通过以上两种技术手段评估子宫内膜容受性，并追踪患者妊娠结局，评价子宫内膜腺体图像识别技术及胞饮突检测对于子宫内膜容受性的评估价值，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 收集2020 年1—12 月在宁波市妇女儿童医院生殖医学中心接受IVF-ET治疗的不孕症患者67 例，年龄23 ～34 岁；不孕年限1 ～8 年；其中原发不孕30 例，继发不孕37 例。平时月经周期规律，无子宫及卵巢手术史，无内分泌相关疾病，无子宫腺肌病、子宫内膜异位症等疾病。所有患者均在手术前1 ～3 个月经周期内行控制性超促排卵治疗，未行胚胎移植术。宫腔镜手术当月行排卵监测，于排卵后3 ～5 d行宫腔镜检查，术中探查无子宫内膜息肉、子宫内粘连等异常发现，并于宫腔镜手术后3 个月经周期内进行胚胎移植。所有患者中确诊临床宫内妊娠45 例（妊娠组），即早孕期B 超检查提示宫内妊娠，见孕囊发育（孕囊三径线平均值＞10mm），妊娠结局包含足月分娩、早产、中期引产及早期人工流产、稽留流产。未宫内妊娠22 例（未妊娠组），包括HCG 阴性、生化妊娠（HCG 阳性，B 超未见妊娠，月经自然来潮）以及异位妊娠（非宫腔内妊娠，不包括宫角妊娠）。

1.2 方法

1.2.1 宫腔镜手术 宫腔镜手术均由宁波市妇女儿童医院北妇一科完成，采用丙泊酚静脉麻醉+喉罩辅助通气。手术时间选择经排卵监测证实排卵后第3 ～5 天（种植窗口期前后2 d 内）进行。手术仪器为德国Storze 宫腔检查镜，手术开始前用白平衡卡进行白平衡校正。手术中置入宫腔镜探查整个宫腔，明确无宫腔粘连、畸形、宫腔及宫颈管异常占位后，经宫腔镜操作孔置入带刻度的硬膜外导管，以宫腔底部居中处为宫腔镜屏幕中心，以带有刻度的硬膜外导管垂直达到宫腔底部后实测距离镜头1cm为基准，调整焦距后缩回硬膜外导管，采集子宫内膜图像，图像分辨率统一为1 920×1 080 像素，图像采集完成后，经宫腔镜操作孔置入微型抓钳，抓取图像采集处子宫内膜标本。

1.2.2 子宫内膜腺体图像识别 使用计算机图像识别软件[EM-eye识别系统2.0（内测版）]对采集的子宫内膜图像（裁为正方形后为1080×1080 像素）进行子宫内膜腺体识别、计数及开口大小计算。子宫内膜腺体开口大小计算方法为图像识别所有腺体后，计算所有腺体所占据像素点（picture point，PP）后求取平均值。

1.2.3 子宫内膜胞饮突检测 手术中所取得子宫内膜标本经0.9%氯化钠注射液漂洗3 次，投入至少10倍于标本体积的2.5%戊二醛固定液（pH 值7.2 ～7.4），于4 ℃保存待制片。制成电镜标本后即采用扫描电子显微镜观察胞饮突数量、形态及覆盖面积。其中，胞饮突形态主要依据其发育状态的分级情况进行判定，分为4 级，分别为发育前（封三彩图2）、发育中（封三彩图3）、发育完全（封三彩图4）、退化中（封三彩图5）。覆盖面积即胞饮突占子宫内膜表面面积的百分比，每份样本随机选取8 个区域，放大3000倍进行胞饮突计数，计算每份样本放大3000 倍下单张图片胞饮突平均数量，并依据胞饮突覆盖面积进行分级，完全未覆盖（0%）计0 分，少量覆盖（≤20%）计1 分，中等覆盖（21%～50%）计2 分，大量覆盖（＞50%）计3 分，最后根据妊娠结局对胞饮突分级进行比较。

图2 胞饮突发育之前，体积较小，表面微绒毛可见

图4 胞饮突发育完全，表面光滑，绒毛几乎消失

图5 退化中的胞饮突，表面再次出现皱褶及微绒毛，体积变大

1.3 统计方法 采用SPSS 19.0 统计软件进行分析，计量资料以均数±标准差表示，采用独立样本t检验；计数资料采用检验；相关性分析采用Pearson相关分析。P ＜0.05 表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组一般资料比较 妊娠组与未妊娠组平均年龄、不孕年限、体质量指数（BMI）、胚胎移植当日子宫内膜厚度、胚胎移植数量及不孕情况差异均无统计学意义（均P ＞0.05），见表1。

表1 两组一般资料比较

2.2 两组子宫内膜腺体计数、胞饮突数量及发育状态分级比较 妊娠组子宫内膜腺体计数、子宫内膜腺体开口大小均高于未妊娠组（均P ＜0.05），妊娠组单张图片胞饮突平均计数高于未妊娠组（P ＜0.05），两组发育状态分级差异有统计学意义（P ＜0.05），见表2。

表2 两组子宫内膜腺体计数、胞饮突数量及发育状态分级比较

2.3 胞饮突计数与子宫内膜腺体计数、腺体开口大小的相关性 胞饮突计数与子宫内膜腺体计数、腺体开口大小均呈正相关（r=0.468、0.456，均P ＜0.05）。

3 讨论

在IVF-ET治疗的多个阶段中，随着促排卵治疗方案的持续改进以及人工授精技术的逐步成熟，卵子的受精率已经达到了70%以上，优质胚胎率也逐步提升，同时随着囊胚序贯培养技术的不断成熟，已经能够将胚胎在体外延伸培养到囊胚阶段[2]。但是胚胎移植后的妊娠率却始终无法得到明显提升，临床累计妊娠率均为55%～65%。其中获胚率与妊娠率之间的差别体现了子宫内膜容受性以及胚胎移植后卵巢反应性在妊娠结局中所起到的重要作用，而其中子宫内膜容受性更是最主要的原因[3]。子宫内膜容受性是指子宫内膜允许胚胎黏附、侵入并诱导内膜间质发生一系列变化，最终使胚胎得以植入的一种能力，这一时期称为“种植窗”[4]。目前，超声检查仍是临床应用最普遍的子宫内膜容受性评价方法[5]。此外还有子宫内膜蛋白组学[6]、子宫内膜脂质介质[7]等多种方式，但均存在一定局限性。

胞饮突作为目前较为公认的子宫内膜容受性检测的标志物，在本研究中得到了证实。本研究结果显示妊娠组胞饮突计数及发育状态分级得分均高于未妊娠组（均P＜0.05），这提示如果根据胞饮突检测的结果制定胚胎移植时间，可获得更高的临床妊娠率。但受限于高分辨率扫描电镜的设备普及率较低，检测成本较高，时效性较差的缘故，使胞饮突检测作为子宫内膜容受性评价的一种有效方法而无法广泛应用。

Sakumoto 等[8]于1992 年即报道了通过宫腔镜检查分泌中期子宫内膜形态，并根据子宫内膜表面腺体开口大小及血管分布情况，将子宫内膜分为分为“good”和“poor”组，发现“good”组在IVF-ET时妊娠率高于“poor”组。但受限于宫腔镜设备的清晰度及计算机图像处理技术，仅依赖于手术医师的经验进行子宫内膜形态学评估，存在较大的主观性。

目前高清宫腔镜手术设备的广泛使用，子宫内膜图像的分辨率已经达到10m 级别，结合日益发展的计算机软硬件技术，对子宫内膜图像进行计算机软件识别成为可能。2018 年，本课题组制作了一个针对性的子宫内膜腺体识别软件[EM-eye 识别系统1.0（内测版）]，验证了利用图像识别技术获得子宫内膜腺体密度以评价子宫内膜容受性的可行性[9]。

本研究再次受到课题组支持，对原有的子宫内膜腺体识别软件进行进一步升级、迭代，增加了子宫内膜腺体开口大小的识别。同时本研究利用扫描电镜对宫腔镜术中获取的子宫内膜组织进行胞饮突检测及分级，验证了胞饮突检测在子宫内膜容受性的有效性[8]。本研究结果显示子宫内膜腺体计数及子宫内膜腺体开口大小与胞饮突检测结果存在相关性。。因此，利用图像识别技术对子宫内膜容受性进行评价具有较高的可行性。同时，图像识别技术具有实时性、经济性的特点，具有较好的推广价值。

本研究也存在有一定局限性，子宫内膜腺体图像的采集视角目前依旧借助于带有刻度的导管进行定位，仍缺少可投入使用的用于宫腔内精确计量的刻度工具。目前，激光测量工具正在逐步实现微型化，远期如能借助激光测距原理实现在宫腔内的精确测量，必将有助于图像识别准确度的进一步提升。

利益冲突 所有作者声明无利益冲突

作者贡献声明 朱闽波：实验操作、论文撰写；施政、陈丽萍、胡敏：数据整理、统计学分析；陈良：研究指导、论文修改、经费支持