学会・論文発表一覧

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    2021年

  • Evaluation of artificial intelligence using time-lapse images of IVF embryos to predict live birth(2021年5月 Reprod Biomed Online)

    澤田祐季1  佐藤剛1  長屋雅士2  齋藤知恵子1  吉原紘行1  伴野千尋1  松本洋介1

    松田有希野3  吉貝香里3  澤田富夫3  浮田宗伯2  杉浦真弓1

    1名古屋市立大学大学院医学研究科 産科婦人科学

    2豊田工業大学大学院工学研究科 知能情報メディア研究室

    3さわだウイメンズクリニック

    【目的】

    近年、形態学的な評価に加えてタイムラプスシネマトグラフィ(TLC)を用いた動態学的評価も用いられているが、現状、生児獲得に至る胚を十分には予測できていない。PGT-Aに関しては、胚生検により胚にダメージを与えてしまう可能性も示唆されている。そこで我々はTLCにより得られた胚画像を、人工知能:AIによって解析することで、生児獲得に至る可能性の高い胚を非侵襲的に選択する方法の確立を目指した。

     

    【方法】

    名古屋市立大学病院及びさわだウイメンズクリニックで生殖補助医療を受け、本研究に同意を得た患者から得た胚を対象とした。AIによる解析は豊田工業大学にて行った。TLC解析にて10~15分間隔で撮影された移植胚470個から、1つの胚あたり約70~700枚、計140000枚の画像を用い、それぞれの画像に生児獲得成功または不成功の正解のみを与えたうえで、ディープラーニングさせた。そして作成されたAIが算出した各画像の成功予測値を加重平均した最終的な各胚の成功予測値で、生児獲得を予測できるかを後方視的に検討した。(AIにおける従来の機械学習は人間が特徴を指定するのに対して、ディープラーニングではAIがデータから自動的に特徴を抽出することができる。)

    ディープラーニングによって作成されたAIの画像認識能力は非常に高いが、どのような特徴を根拠に判断したのかは不明である。そこで我々は判断根拠を可視化できるAttention Branch Networkというネットワークを用い、生児獲得可否に関連する胚の特徴を見出すことも試みた。また良好胚、不良胚に分類し、形態学的な胚評価とAIによる胚評価の関連についても検討した。

     

    【結果】

    生児獲得成功胚群の方が不成功胚群よりも、採卵時の年齢が有意に低いものの、その他は生児獲得の有無で差はなかった。

    また生児獲得成功胚群の方が不成功胚群よりも、成功予測値が有意に高い結果となった。

    さらに成功予測値の生児獲得を予測する性能を評価するためROC曲線を作成し、算出したカットオフ値よりも成功予測値が高い胚は、低い胚よりも生児獲得胚の割合が有意に高く、さらに成功予測値が上昇するとその割合が増加する傾向も認められた。

    AIが算出した成功予測値による評価と形態学的評価の関連については、一致度を表すkappa係数が低く、二つの評価はほぼ不一致と考えられた。またAIによる評価と形態学的胚評価を併用した場合、それぞれ単独で評価をした場合よりも、陽性的中率、陰性的中率が共に高くなった。

    AIによる評価、形態学的評価がともに良好であった胚を優先的に移植し、形態学的評価が不良でもAIによる評価が良好である胚を移植した方が、生児獲得に至る確率が上昇する傾向にあった。

    AIの判断根拠を可視化したが、AIが生児獲得成功や不成功を予測できた胚に共通する特徴を我々が認識できるまでには至らず、生児獲得の予測に有用な胚の特徴を見出すことはできなかった。しかし、全体を通して透明帯周辺にAIの注目が集まっている画像を多く認めたため、透明帯の厚みを計測し、生児獲得の有無やAIによる胚評価の違いで比較したが、有意差は認めなかった。

     

    【結論】

    これらの結果により、我々が作成したAIが算出した成功予測値は生児獲得の予測に有用であると考えられる。しかしその予測性能は、現在までに報告されているTLC解析によって得られるパラメーターによる生児獲得予測と同程度であり、現時点ではAIと形態学的評価を併用した胚選択法が最も精度が高いと示唆された。また本研究では、生児獲得可否に関連する胚の特徴を見出すことはできなかったものの、AIの評価と従来の形態学的評価の一致度が低かったことから、AIは従来の形態学的評価とは異なる観点で胚評価を行っている可能性が示唆された。

     

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  • Significance of the phenomenon of blastomere exclusion from compaction: Its relation to irregular cleavage, blastocyst development rate, and pregnancy rate(第37回ヨーロッパ生殖医学会(ESHRE))

    Shinichi Watanabe, Mari Tomida, Shigenori Suzuki, Yukino Matsuda, Kaori Yoshikai,

    Eiko Nakano, Tomio Sawada

    Sawada Women’s Clinic, Nagoya, Japan

     

    Study question:

    When does blastomere exclusion from compaction increase and what effect does it have on the embryo?

     

    Summary answer:

    More blastomere were excluded from compaction in embryos with irregular cleavage, resulting in lower blastocyst development rates, but no decrease in pregnancy rates at transfer.

     

    What is known already:

    It has been reported that many of the chromosome analysis results of blastomere excluded from compaction were aneuploid, and pointed out that this exclusion may be related to the repair of blastocyst euploidy, but the effect of the number of excluded blastomere has not been reported.

     

    Study design, size, duration:

    This is a retrospective study of 578 embryos that developed into morula with time-lapse monitoring by EmbryoScope (Vitrolife) in 2018-2019.

     

    Participants/materials, setting, methods:

    The target embryos were classified into two groups: embryos with normal first and second cleavage (normal cleavage group) and embryos with irregular cleavage (dynamics of one cell dividing into three or more cells), called “direct cleavage”, at either cleavage (DC group), and the number of blastomere excluded from compaction during morula formation was recorded and compared. The blastocyst development rate and single blastocyst transfer pregnancy rates of the two groups were compared.

     

    Main results and the role of chance:

    There are 286 in the normal cleavage group and 292 in the DC group. The mean number of excluded blastomere was 0.76 and 3.55, respectively, which was significantly higher in the DC group (P<0.01). Good blastocyst (Gardner classification 4 or higher) development rate was 84.5% (239/283) and 65.8% (181/275), respectively, and high grade blastocyst (Gardner classification BB or higher) development rate was 43.9% (105/239) and 14.9% (27/181) of them, both significantly higher in the normal cleavage group (P<0.01). The single blastocyst transfer pregnancy rates were 31.6% (25/79) and 32.4% (11/34), and the miscarriage rates were 24.0% (6/25) and 27.3% (3/11), respectively, neither was there a significant difference between the two groups. So, direct cleavage increased the number of blastomere excluded from compaction, decreased the rate of morula to good blastocyst development and reduced blastocyst grade, but did not affect blastocyst transfer pregnancy rate and miscarriage rate.

     

    Limitations, reasons for caution:

    Please note that all target embryos must have developed into morula or larger (embryos that did not develop into morula will not be included in the study).

     

    Wider implications of the findings:

    Severe chromosomal aberrant blastomeres formed by direct cleavage were excluded from compaction, and the blastocyst development rate decreased due to a decrease in the amount of viable cells, but it is suggested that this blastomere exclusion mechanism is not related to euploidy after blastocyst development.

     

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  • コンパクションからの割球除外によって胚盤胞の正倍数率が改善されることはない(第39回日本受精着床学会)

    渡辺 真一1 吉貝 香里1 冨田 麻莉1 鈴木 篤智1 松田 有希野1

    宮井 俊輔2 中野 英子1 倉橋 浩樹2 澤田 富夫1

     

    1 さわだウィメンズクリニック

    2 藤田医科大学総合医科学研究所分子遺伝学研究部門

     

    【目的】

    初期発生でDirect cleavage(1細胞が3細胞以上に分割する現象、以下DC)が見られた胚では染色体分配異常により胚盤胞発生率が低下するとの報告は多いが、我々の検討では、DC胚が胚盤胞に到達すれば正倍数率は非DC胚盤胞と同等であった(2020卵子学会)。その理由として、タイムラプスモニタリングで時折観察されるコンパクションからの割球除外による異数性細胞排除が指摘されている。本報告では、初期分割動態と割球除外との関連と、割球除外が正倍数率やモザイク率に及ぼす影響を検討した。

     

    【対象と方法】

    2013-18年に採卵されEmbryoScope(Vitrolife)で培養された胚のうち、患者同意を得た廃棄胚盤胞89個を対象として、タイムラプス撮影画像から第一・第二分割正常胚(正常分割群)と第一または第二分割でDCが見られた胚(DC群)に分類し、コンパクション時に除外された割球数を記録した。また対象胚にはTE生検・NGS解析を行った。

     

    【結果】

    正常分割群47個、DC群42個であった。平均除外割球数はそれぞれ0.68個、3.40個で、DC群で有意に多かった(P<0.01)。正常分割群のNGS解析結果は正倍数性16個(34.0%)、異数性22個(46.8%)、モザイク9個(19.1%)であった。平均除外割球数はそれぞれ0.69個, 0.5個, 1.11個であり有意差はなかった。DC群のNGS解析結果は正倍数性18個(42.9%)、異数性20個(47.6%)、モザイク4個(9.5%)であった。平均除外割球数はそれぞれ2.89個, 3.55個, 5.0個であり有意差はなかった。なお正常分割群とDC群の正倍数率、モザイク率に有意差はなかった。

     

    【結論】

    DCが見られた胚はコンパクションから除外される割球が増加したが、DCの有無に関わらず除外割球数と染色体解析結果は関連しなかったことから、割球除外は重度の染色体異常細胞が胚発生から排除される現象であり、これによる異数性の改善やモザイク率の低下は期待できないと考えられた。 閉じる

  • Direct cleavageと胚盤胞発生率および妊娠率との関連: コンパクションに着目した検討(第62回 日本卵子学会)

    渡辺 真一 冨田 麻莉 鈴木 篤智 松田 有希野 吉貝 香里 中野 英子 澤田 富夫

    さわだウィメンズクリニック

     

    【目的】

    初期発生でDirect cleavage(1細胞が3細胞以上に分割する現象、以下DC)が見られた胚は胚盤胞発生率が低下するが胚盤胞に到達すれば移植妊娠率は低下しないとの報告がある。この関連要因として我々はタイムラプス観察で時折見られるコンパクションから一部の割球が除外される現象に着目した。DCの有無と除外割球数、胚盤胞発生率および移植妊娠率の関連を検討した。

     

    【対象と方法】

    2018-19年にEmbryoScope(Vitrolife)で培養し、桑実胚以上に発育した胚578個を対象とした。Gardner分類4以上の胚盤胞を凍結した。対象胚を第一・第二分割のタイムラプス観察により正常分割群とDCが見られた胚(DC群)に分類し、桑実胚形成時にコンパクションから除外された割球数、培養成績、移植成績を比較した。

     

    【結果】

    正常分割群は286個、DC群は292個であった。平均除外割球数はそれぞれ0.76個, 3.55個で、DC群が有意に多かった(P<0.01)。

    胚盤胞発生率はそれぞれ95.8%(274/286), 86.3%(259/292)、凍結率は84.5%(239/283), 65.8%(181/275)でいずれも正常分割群が有意に高かった(P<0.01)。

    単一胚盤胞移植妊娠率はそれぞれ31.6%(25/79), 32.4%(11/34), 流産率は24.0%(6/25), 27.3%(3/11)でいずれも有意差を認めなかった。

     

    【結論と考察】

    DC胚では胚盤胞発育過程でコンパクションから除外される割球が増加した。これにより生存細胞量が減少して胚盤胞発生率が低下することが推測された。しかしDCの有無や除外割球の増加は移植妊娠率と流産率には影響しなかった。

    我々は過去にDCは胚盤胞到達後の正倍数率を低下させないことを報告した(2020卵子学会)。今回の結果もDCの有無は移植妊娠率に影響していない。割球の除外はDCで発生した重度の染色体異常割球の発育停止であり、胚盤胞到達後の正倍数性には関連していないことが推察された。

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  • タイムラプスモニタリングによる前核確認の有用性について(第62回 日本卵子学会)

    冨田 麻莉 , 渡辺 真一 , 鈴木 篤智 , 松田 有希野 , 吉貝 香里 , 中野 英子 ,

    澤田 富夫

     

    【目的】

    体外受精の受精確認は一般に媒精後20時間前後に行われるが前核が消失して見逃しが起き、移植対象から除外せざるを得ない場合もある。今回、前核消失時間と胚発生能及び妊孕能の関連を分析し前核確認の有用性を検討した。

     

    【対象と方法】

    2020年1-10月に採卵を行いC-IVF又はICSI後、EmbryoScope(Vitrolife)で培養を行った1103個の胚を対象とした。

    2PNと異常受精(1PN又は≧3PN)について、前核消失時間により<20h、≧20hに分類し、良好分割(媒精44時間で4分割,フラグメント≦10%)率、良好胚盤胞(ガードナー分類4以上でICMを認める)率、初期胚又は胚盤胞移植の妊娠率、流産率の比較を行った。

     

    【結果】

    前核消失時間は2PN胚のうち<20hは13.3%(136/1019),≧20hが86.7%(883/1019)、異常受精胚のうち<20hが1.2%(1/84),≧20hが98.8%(83/84)であった。

    良好分割率及び良好胚盤胞率は<20hが54.4%(74/136),64.8%(57/88)、≧20hが37.1%(328/883),37.2%(230/619)であり、共に<20hが有意に高かった(P<0.05)。

    単一初期胚移植妊娠率及び流産率は<20hが23.1%(3/13),66.7%(2/3)、≧20hが21.1%(20/95),20.0%(4/20)であり妊娠率、流産率共に有意差は認められなかった。単一胚盤胞移植妊娠率及び流産率は<20hが42.9%(3/7),0%(0/3)、≧20hが32.0%(8/25),25.0%(2/8)であり妊娠率、流産率共に有意差は認められなかった。

     

    【結論】

    2PN胚は13.3%で前核早期消失が見られた。良好分割率、良好胚盤胞率は、早期に前核消失する胚の発生能が高いことが示された。

    タイムラプスモニタリングによる前核観察は正確な受精評価及び早期に前核消失する良好胚の見逃しを防止し、それらの胚の移植機会逸失防止に寄与すると考えられた。 閉じる

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