Uma Nova Abordagem Integrativa Não Invasiva de Seleção de Embriões para Fertilização In Vitro Baseada em Análise Morfocinética Aprimorada por Inteligência Artificial e Raman Spectra em Meio de Cultura Usado

Nosso estudo incluirá duas fases. Na Fase I (um estudo retrospectivo), os dados arquivados serão coletados para treinar o método MK com RS aprimorado pela CNN na seleção de embriões, levando à abordagem integrada (MK-RS). Na Fase II (um estudo prospectivo), o método MK-RS integrado estabelecido será usado para selecionar embriões, avaliar a taxa de gravidez clínica e avaliar a eficácia de nossa abordagem em um estudo controlado randomizado.

Na Fase I, as imagens do embrião serão capturadas a cada 10 minutos pelo microscópio embutido e câmera na incubadora de lapso de tempo. As imagens serão então avaliadas pelo algoritmo CNN para a segmentação do embrião humano no primeiro dia para identificar três características distintas: a zona pelúcida (ZP), citoplasma e pró-núcleo (PN). A morfodinâmica desses três recursos durante a fertilização para a primeira divisão será agrupada como dados de séries temporais para a integração. As alterações da morfologia após a primeira divisão serão anotadas de forma semi-automática, que serão analisadas pelo sistema comercial de pontuação MK (KID Score).

Após a retirada dos embriões/blastocistos da placa de cultura, o correspondente meio de cultura (SCM) gasto será coletado em tubos estéreis de reação em cadeia da polimerase (PCR). Meios de cultura em branco também serão coletados com o mesmo padrão operacional. Um amostrador especificamente projetado será usado para pipetar 7μL SCM de cada amostra, passando pela camada de óleo do SCM e, em seguida, soltá-lo em uma lâmina de vidro de quartzo descartável e iluminada pelo sistema RS (Basecare Raman 200, China). O sistema RS será calibrado para 520,5 cm-1 por wafer de silício antes do teste. Os parâmetros de excitação do laser são definidos da seguinte forma: comprimento de onda de 785 nm, potência de 320 mW e diâmetro do ponto do laser de 100 μm. Os sinais são capturados no modo padrão com uma câmera de dispositivo de carga acoplada (CCD) com um tempo de integração de 20 segundos. Três réplicas serão feitas para cada alíquota. A recalibração é essencial quando diferentes meios de cultura são testados, considerando que o meio G-1 é usado para embriões antes do dia 3 e o meio G-2 é usado para embriões após o dia 3. Todos os espectros obtidos serão pré-processados ​​subtraindo o sinal de fundo. Sinais de espectroscopia dentro da região do infravermelho próximo (600 cm-1-1800 cm-1) são analisados ​​para normalização vetorial usando o software Labspec 6 (Horiba, Japão). Nossas amostras anteriores de SCM com resultados conhecidos de ploidia de TE serão usadas como um conjunto de dados de treinamento para estabelecer padrões de classificação euploide-aneuploide. O algoritmo de classificação de empilhamento será adotado, considerando sua alta precisão geral (95,9%, dados não publicados).

Como as séries temporais segmentadas do algoritmo CNN, as anotações do KID Score e os resultados do perfil RS possuem centenas de subparâmetros, vamos montá-los junto com o ensemble learning, que considera cada subparâmetro como um classificador fraco e realocou seus pesos durante o treinamento. O índice primário para o treinamento é o resultado da gravidez clínica e, para a finalização das informações sob MK e RS aprimoradas pela CNN, os resultados da formação do blastocisto serão usados ​​como um índice secundário. A proporção do conjunto de treinamento e conjunto de teste será de 1:1 e no conjunto de treinamento será realizada uma validação cruzada de 5 vezes para monitorar o overfitting.

A Fase II compreenderá um estudo controlado randomizado, prospectivo, simples-cego, projetado para validar o método MK-RS treinado para seleção de embriões. O perfil metabolômico de SCM usando RS com análise MK aprimorada por CNN será usado para avaliar o potencial de desenvolvimento do embrião junto com as avaliações morfológicas tradicionais do embrião. Os resultados do potencial de desenvolvimento do embrião serão usados ​​para selecionar a melhor qualidade de embriões. A sensibilidade e a especificidade serão avaliadas usando a biópsia TE do paciente ou os resultados do teste pré-natal não invasivo (NIPT) confirmarão ainda mais a pontuação do método MK-RS, se disponível.

Randomização:

Na Fase II, os participantes que preencherem todos os critérios de inclusão e exclusão e consentirem em participar do estudo serão randomizados em grupo experimental e grupo de controle na proporção de 1 para 1 usando uma lista de randomização gerada por computador. Para o grupo experimental, a seleção de embriões será baseada no método MK-RS estabelecido na Fase I, enquanto a seleção de embriões para o grupo controle dependerá apenas dos resultados tradicionais de classificação da morfologia embrionária. Todos os participantes serão cegos neste estudo.