预测受试者卵巢刺激过程中获得的卵母细胞数量的系统
技术领域
本发明涉及一种用于预测接受标准GnRH拮抗剂方案促排卵治疗的受试者在卵巢刺激过程中获得的卵母细胞数量的系统和方法。
背景技术
对于经受控制性卵巢刺激(Controlled ovarian stimulation,COS)和IVF/ICSI周期的女性,获取的卵母细胞数量(The number of retrieved oocytes,NROs)被认为是成功怀孕的强有力的替代预后标志物。最佳NROs有助于提高活产率(Live-birth-rate,LBR)。
在进行控制性卵巢刺激(COS)之前预测NROs是进行有效和安全治疗的唯一方法。多种标志物已被用于评估卵巢反应,这些标志物包括例如,年龄,基础卵泡刺激素(FSH),窦卵泡计数(AFC)和抗苗勒管激素(AMH),这些标志物已被广泛应用于预测卵巢反应性。迄今为止,没有单一的卵巢储备标记物可以完全取代其他指标。临床医生通常根据女性先前卵巢反应史、年龄、AMH、AFC、基础FSH、体重指数(BMI)等临床经验选择重组FSH(rFSH)的起始剂量。
发明内容
综上所述,由于预测NROs的必要性,本发明的目的在于提供一种有效的系统,其可以用于预测如果一个受试者接受标准GnRH拮抗剂促排卵,其获得的卵母细胞的数量,未来可以结合其他系统来更好的指导促排卵方案和重组FSH剂量的选择。本发明探索可靠的系统来预测接受了促性腺激素释放激素(GnRH)拮抗剂方案中的NROs。进一步,由于GnRH拮抗剂方案中的激素水平实际上是任何人的基本激素水平,因此本发明的系统在一般人群中对于COS前评估和卵巢刺激期间的临床咨询可能具有重要意义。利用本发明的系统或方法对NROs和接受辅助生殖技术(ART)治疗的女性的妊娠结果有益。
在卵巢刺激期间预测卵母细胞(Number of retrieved oocytes,NROs)的数量是进行有效和安全治疗的唯一方法。逻辑回归分析已广泛用于预测卵巢反应的不良与否。但是,将NROs分为两类(即低反应与否)对个体来说不够具体和充分。目前,针对预测特定NROs的研究还非常少,这妨碍了辅助生殖技术中个体化治疗的发展。
综上,本发明涉及如下内容:
一种用于预测受试者卵巢刺激过程中获得的卵母细胞数量的系统,其包括:数据采集模块,其用于获取受试者的抗缪勒氏管激素(AMH)水平、基础卵泡刺激素(FSH)水平、窦卵泡计数(AFC)的数据;以及预测卵巢刺激过程中获得的卵母细胞数量的模块,其用于对数据采集模块中的获取的上述数据进行计算,从而计算出受试者的获取的卵母细胞数量(NROs)。
在本发明的一个具体的实施方式中,所述受试者是将要接受标准GnRH拮抗剂方案促排卵治疗的受试者。
在本发明另一个具体的实施方式中,在预测卵巢刺激过程中获得的卵母细胞数量的模块中,预先存储有基于现有数据库中接受过标准GnRH拮抗剂方案促排卵治疗患者的抗缪勒氏管激素(AMH)水平、基础卵泡刺激素(FSH)水平、窦卵泡计数(AFC)的数据转换成的分类数据,以及基于所述预存的患者的分类数据和负二项分布拟合而成的用于预测受试者在接受标准GnRH拮抗剂方案促排卵治疗时,在卵巢刺激过程中获得的卵母细胞数量(NROs)的公式。
在本文中,患者是指接受了标准GnRH拮抗剂方案促排卵治疗,并在治疗过程中,对其抗缪勒氏管激素(AMH)水平、基础卵泡刺激素(FSH)水平、窦卵泡计数(AFC)的数据进行采集,用于构建计算NROs模型的受试者。
在本文中,受试者是指其将要接受标准GnRH拮抗剂方案促排卵治疗,通过检测其抗缪勒氏管激素(AMH)水平、基础卵泡刺激素(FSH)水平、窦卵泡计数(AFC)的数据,从而利用本发明的系统和方法可以预测其在卵巢刺激过程中获得的卵母细胞数量(NROs)。
在本发明另一个具体的实施方式中,在数据采集模块中,收集的所述抗缪勒氏管激素(AMH)水平是指女性受试者在月经期任意时间点静脉血中的抗缪勒氏管激素浓度,所述基础卵泡刺激素(FSH)水平是指女性受试者月经2-4天的静脉血中的卵泡刺激素浓度,所述窦卵泡计数(AFC)是指阴道B超计数女性受试者月经2-4天时的两个卵巢中直径为2-10mm的所有可见卵泡的个数。
在本发明另一个具体的实施方式中,在预测卵巢刺激过程中获得的卵母细胞数量的模块中,在利用所述公式进行计算时,利用数据采集模块采集的受试者抗缪勒氏管激素(AMH)水平转换而成的AMH的分类数据来进行计算,
AMH的分类数据来是将数据采集模块采集的受试者抗缪勒氏管激素(AMH)水平分为五组,并如下分别赋予不同的分类数据而得到的,
AMH小于0.5ng/ml时,AMH的分类数据为0;
AMH在0.5ng/ml及以上且小于1ng/ml时,AMH的分类数据为1;
AMH在1ng/ml及以上且小于2ng/ml时,AMH的分类数据为2;
AMH在2ng/ml及以上且小于4ng/ml时,AMH的分类数据为3;以及
AMH在4ng/ml及以上时,AMH的分类数据为4。
在本发明的另一个具体的实施方式中,在预测卵巢刺激过程中获得的卵母细胞数量的模块中,在利用所述公式进行计算时,利用数据采集模块采集的受试者基础卵泡刺激素(FSH)水平转换而成的基础FSH的分类数据来进行计算,
基础FSH的分类数据是将数据采集模块采集的受试者卵泡刺激素(FSH)水平分为四组,并如下分别赋予不同的分类数据而得到的,
基础FSH小于3IU/L时,基础FSH的分类数据为0;
基础FSH在3IU/L及以上且小于5IU/L时,基础FSH的分类数据为1;
基础FSH在5IU/L及以上且小于8IU/L时,基础FSH的分类数据为2;
基础FSH在8IU/L及以上时,基础FSH的分类数据为3。
在本发明的另一个具体的实施方式中,在预测卵巢刺激过程中获得的卵母细胞数量的模块中,在利用所述公式进行计算时,利用数据采集模块采集的受试者窦卵泡计数(AFC)转换的AFC的分类数据来进行计算,
AFC的分类数据是将数据采集模块采集的受试者窦卵泡计数(AFC)数据分为四组,并如下分别赋予不同的分类数据而得到的,
AFC小于4个时,AFC的分类数据为0;
AFC为4个及以上且小于8个时,AFC的分类数据为1;
AFC为8个及以上且小于12个时,AFC的分类数据为2;
AFC为12个及以上时,AFC的分类数据为3。
在本发明的另一个具体的实施方式中,所述用于计算在卵巢刺激过程中获得的卵母细胞数量(NROs)的公式是利用所述数据采集模块采集的受试者的AMH水平确定的AMH的分类数据、受试者的基础FSH水平确定的FSH分类数据和受试者的AFC确定的AFC的分类数据来计算获得卵母细胞数量(NROs)的公式。
在本发明的另一个具体的实施方式中,上述公式为如下公式一:
Log(NROs)=m+n*AMH分类数据+j*基础FSH分类数据+k*AFC分类数据(公式一);
其中n,j和k基于所述AMH、基础FSH和AFC的分类数据来确定取值;其中m选自0.7435~1.2111中的任意数值,m优选为0.9733;
在进行所述计算时,预测卵巢刺激过程中获得的卵母细胞数量的模块基于所述数据采集模块采集的受试者的抗缪勒氏管激素(AMH)水平、基础卵泡刺激素(FSH)水平、窦卵泡计数(AFC)的数据进行判断,根据以下标准来确认所述n、j和k的取值;
当所述受试者的AMH水平小于0.5ng/ml时,n=0;
当所述受试者的AMH水平在0.5ng/ml及以上且小于1ng/ml时,n选自0.1994~0.5153中的任意数值;n优选为0.3574;
当所述受试者的AMH水平在1ng/ml及以上且小于2ng/ml时,n选自0.5007~0.7984中的任意数值;n优选为0.6496;
当所述受试者AMH水平在2ng/ml及以上且小于4ng/ml时,n选自0.6883~0.9896中的任意数值;n优选为0.8390;
当所述受试者AMH水平在4ng/ml及以上时,n选自0.8385~1.1557中的任意数值;n优选为0.9971;
当所述受试者的基础FSH小于3IU/L时,j选自0.0443~0.4112中的任意数值;j优选为0.2278;
当所述受试者的基础FSH在3IU/L及以上且小于5IU/L时,j选自-0.0972~0.2526中的任意数值;j优选为0.0777;
当所述受试者的基础FSH在5IU/L及以上且小于8IU/L时,j选自-0.2618~0.0947中的任意数值;j优选为-0.0835;
当所述受试者的AFC小于4个时,k=0;
当所述受试者的AFC为4个及以上且小于8个时,k选自0.1599~0.4629中的任意数值;k优选为0.3114;
当所述受试者的AFC为8个及以上且小于12个时,k选自0.3553~0.6735中的任意数值;k优选为0.5144;
当所述受试者的AFC为12个及以上时,k选自0.5027~0.8264中的任意数值;k优选为0.6645。
本发明还涉及一种用于预测受试者卵巢刺激过程中获得的卵母细胞数量的方法,其包括:数据采集步骤,其获取受试者的抗缪勒氏管激素(AMH)水平、基础卵泡刺激素(FSH)水平、窦卵泡计数(AFC)的数据;以及预测卵巢刺激过程中获得的卵母细胞数量的步骤,其对数据采集模块中的获取的上述数据进行计算,从而计算出受试者的获取的卵母细胞数量(NROs)。
在上述方法中,所述受试者是将要接受标准GnRH拮抗剂方案促排卵治疗的受试者。
在上述方法中,在预测卵巢刺激过程中获得的卵母细胞数量的步骤中,利用预先存储有基于现有数据库中接受过标准GnRH拮抗剂方案促排卵治疗患者的抗缪勒氏管激素(AMH)水平、基础卵泡刺激素(FSH)水平、窦卵泡计数(AFC)的数据转换成的分类数据,以及基于所述预存的患者的分类数据和负二项分布拟合而成的用于预测受试者在接受标准GnRH拮抗剂方案促排卵治疗时,在卵巢刺激过程中获得的卵母细胞数量(NROs)的公式来进行计算。
在上述方法中,在数据采集步骤中,收集的所述抗缪勒氏管激素(AMH)水平是指女性受试者在月经期任意时间点静脉血中的抗缪勒氏管激素浓度,所述基础卵泡刺激素(FSH)水平是指女性受试者月经2-4天的静脉血中的卵泡刺激素浓度,所述窦卵泡计数(AFC)是指阴道B超计数女性受试者月经2-4天时的两个卵巢中直径为2-10mm的所有可见卵泡的个数。
在上述方法中,在预测卵巢刺激过程中获得的卵母细胞数量的步骤中,在利用所述公式进行计算时,利用数据采集模块采集的受试者抗缪勒氏管激素(AMH)水平转换而成的AMH的分类数据来进行计算,
AMH的分类数据来是将数据采集模块采集的受试者抗缪勒氏管激素(AMH)水平分为五组,并如下分别赋予不同的分类数据而得到的,
AMH小于0.5ng/ml时,AMH的分类数据为0;
AMH在0.5ng/ml及以上且小于1ng/ml时,AMH的分类数据为1;
AMH在1ng/ml及以上且小于2ng/ml时,AMH的分类数据为2;
AMH在2ng/ml及以上且小于4ng/ml时,AMH的分类数据为3;以及
AMH在4ng/ml及以上时,AMH的分类数据为4。
在上述方法中,在预测卵巢刺激过程中获得的卵母细胞数量的步骤中,在利用所述公式进行计算时,利用数据采集模块采集的受试者基础卵泡刺激素(FSH)水平转换而成的基础FSH的分类数据来进行计算,
基础FSH的分类数据是将数据采集模块采集的受试者卵泡刺激素(FSH)水平分为四组,并如下分别赋予不同的分类数据而得到的,
基础FSH小于3IU/L时,基础FSH的分类数据为0;
基础FSH在3IU/L及以上且小于5IU/L时,基础FSH的分类数据为1;
基础FSH在5IU/L及以上且小于8IU/L时,基础FSH的分类数据为2;
基础FSH在8IU/L及以上时,基础FSH的分类数据为3。
在上述方法中,在预测卵巢刺激过程中获得的卵母细胞数量的步骤中,在利用所述公式进行计算时,利用数据采集模块采集的受试者窦卵泡计数(AFC)转换的AFC的分类数据来进行计算,
AFC的分类数据是将数据采集模块采集的受试者窦卵泡计数(AFC)数据分为四组,并如下分别赋予不同的分类数据而得到的,
AFC小于4个时,AFC的分类数据为0;
AFC为4个及以上且小于8个时,AFC的分类数据为1;
AFC为8个及以上且小于12个时,AFC的分类数据为2;
AFC为12个及以上时,AFC的分类数据为3。
在上述方法中,所述用于计算在卵巢刺激过程中获得的卵母细胞数量(NROs)的公式是利用所述数据采集模块采集的受试者的AMH水平确定的AMH的分类数据、受试者的基础FSH水平确定的FSH分类数据和受试者的AFC确定的AFC的分类数据来计算获得卵母细胞数量(NROs)的公式。
在上述方法中,上述公式为如下公式一:
Log(NROs)=m+n*AMH分类数据+j*基础FSH分类数据+k*AFC分类数据(公式一);
其中n,j和k基于所述AMH、基础FSH和AFC的分类数据来确定取值;
其中m选自0.7435~1.2111中的任意数值,m优选为0.9733;
在进行所述计算时,在预测卵巢刺激过程中获得的卵母细胞数量的步骤中,基于所述数据采集模块采集的受试者的抗缪勒氏管激素(AMH)水平、基础卵泡刺激素(FSH)水平、窦卵泡计数(AFC)的数据进行判断,根据以下标准来确认所述n、j和k的取值;
当所述受试者的AMH水平小于0.5ng/ml时,n=0;
当所述受试者的AMH水平在0.5ng/ml及以上且小于1ng/ml时,n选自0.1994~0.5153中的任意数值;n优选为0.3574;
当所述受试者的AMH水平在1ng/ml及以上且小于2ng/ml时,n选自0.5007~0.7984中的任意数值;n优选为0.6496;
当所述受试者AMH水平在2ng/ml及以上且小于4ng/ml时,n选自0.6883~0.9896中的任意数值;n优选为0.8390;
当所述受试者AMH水平在4ng/ml及以上时,n选自0.8385~1.1557中的任意数值;n优选为0.9971;
当所述受试者的基础FSH小于3IU/L时,j选自0.0443~0.4112中的任意数值;j优选为0.2278;
当所述受试者的基础FSH在3IU/L及以上且小于5IU/L时,j选自-0.0972~0.2526中的任意数值;j优选为0.0777;
当所述受试者的基础FSH在5IU/L及以上且小于8IU/L时,j选自-0.2618~0.0947中的任意数值;j优选为-0.0835;
当所述受试者的AFC小于4个时,k=0;
当所述受试者的AFC为4个及以上且小于8个时,k选自0.1599~0.4629中的任意数值;k优选为0.3114;
当所述受试者的AFC为8个及以上且小于12个时,k选自0.3553~0.6735中的任意数值;k优选为0.5144;
当所述受试者的AFC为12个及以上时,k选自0.5027~0.8264中的任意数值;k优选为0.6645。
发明的效果
一般来说如果能够准确地预测受试者获卵数时,当预测的获卵数越多,促排卵治疗过程中需要的促性腺激素使用量越低,反之,则促排卵过程中需要的促性腺激素使用量越多。利用本发明的系统和方法可以更为准确地预测如果受试者接受标准GnRH拮抗剂方案促排卵治疗,其卵巢刺激过程中获得的卵母细胞数量。并且,其可以结合其他系统来更好的指导促排卵方案和重组FSH剂量的选择,以更好的实现个体化治疗。
附图说明
通过阅读下文优选的具体实施方式中的详细描述,本申请各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。说明书附图仅用于示出优选实施方式的目的,而并不认为是对本申请的限制。显而易见地,下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。而且在整个附图中,用相同的附图标记表示相同的部件。
图1分别显示了Poisson分布和负二项分布的拟合获取的卵母细胞数量情况。
图2显示了修剪的前进法的变量筛选过程。
图3预测模型在训练集和验证集中的预测效果。
图4预测模型在训练集和验证集中的残差分布图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的具体实施例。虽然附图中显示了本发明的具体实施例,然而应当理解,可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反,提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明,并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
需要说明的是,在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解,技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式,而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语,故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式,然所述描述乃以说明书的一般原则为目的,并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
在本申请中涉及的几种不孕的因素定义如下。在本文中不孕症的第一原因或第一因素是男性因素;第二原因或第二因素是子宫内膜异位;第三原因或第三因素是是输卵管因素;第四原因或第四因素是其它因素。
男性因素是指所有由于男性原因导致的不孕。
子宫内膜异位是指有活性的内膜细胞种植在子宫内膜以外的位置而形成的一种女性常见妇科疾病。内膜细胞本该生长在子宫腔内,但由于子宫腔通过输卵管与盆腔相通,因此使得内膜细胞可经由输卵管进入盆腔异位生长。子宫内膜异位的主要病理变化为异位内膜周期性出血及其周围组织纤维化,形成异位结节、痛经、慢性盆腔痛、月经异常和不孕是其主要症状。病变可以波及所有的盆腔组织和器官,以卵巢、子宫直肠陷凹、宫骶韧带等部位最常见,也可发生于腹腔、胸腔、四肢等处。
输卵管因素是指,由于输卵管具有运送精子、拾取卵子及把受精卵运送到子宫腔的重要作用,输卵管不通或功能障碍成为女性不孕症的主要原因。造成输卵管不通或功能障碍的原因是急、慢性输卵管炎症。
在本申请中,其他因素包括排除男性因素、子宫内膜因素、输卵管因素、以及不是以上三类病因的其他不孕因素。
变量类型:在统计学中,变量类型可分为定量变量与定性变量(也称分类变量)两种。
定量变量是用于描述事物数量和个数的变量,又可分为连续型和离散型。连续型变量是指在一定区间内可以任意取值的变量,其数值是连续不断的,可以有小数点。例如,血压值、血糖值,人体测量的身高、体重、胸围等为连续变量,其数值只能用测量或计量的方法取得。离散型变量是指其取值只能是自然数或整数单位的变量。例如,疼痛分值,病灶转移个数,获卵数等,只能是正数,不能取小数点,这种变量的数值一般用计数方法取得。
分类变量是用于描述事物类别的变量。分类变量可以分为无序分类变量和有序分类变量两大类。其中,无序分类变量(unordered categorical variable)是指所分类别或属性之间无程度和顺序的差别。其又可分为①二项分类,如性别(男、女),药物反应(阴性和阳性)等;②多项分类,如血型(O、A、B、AB),职业(工、农、商、学、兵)等。而有序分类变量(ordinal categorical variable)各类别之间有程度的差别。如尿糖化验结果按-、±、+、++、+++分类;疗效按治愈、显效、好转、无效分类。对于有序分类变量,应先按等级顺序分组,清点各组的观察单位个数,编制有序变量(各等级)的频数表,所得资料称为等级资料。
变量类型不是一成不变的,根据研究目的的需要,各类变量之间可以进行转化。例如血红蛋白量(g/L)原属数值变量,若按血红蛋白正常与偏低分为两类时,可按二项分类资料分析;若按重度贫血、中度贫血、轻度贫血、正常、血红蛋白增高分为五个等级时,可按等级资料分析。有时亦可将分类资料数量化,如可将病人的恶心反应以0、1、2、3表示,则可按数值变量资料(定量资料)分析。
泊松分布(Poisson distribution)是一种统计与概率学里常见到的离散概率分布(discrete probability distribution)。泊松分布适合于描述单位时间(或空间)内随机事件发生的次数。如某一固定空间和时间内出现的疾病例数,某疾病复发的次数,某病灶转移的部位数,某患者呕吐次数,等等。
负二项分布是统计学上一种离散概率分布。满足以下条件的称为负二项分布:实验包含一系列独立的实验,每个实验都有成功、失败两种结果,成功的概率是恒定的,实验持续到r次成功,r为正整数。负二项分布与Poisson分布类似,也可用于描述某单位时间、空间内某罕见事件的相对频率。其与Poisson分布不同之处在于,Poisson分布只能用于描述独立性事件,而负二项分布常用于描述聚集性事件,如钉螺在土壤中的分布、某传染病的分布等。通常如果计数资料发现其均值大于方差的现象,此时Poisson分布往往拟合效果不好,可考虑负二项分布。
在本申请中,抗缪勒氏管激素(AMH)是指一种由卵巢小卵泡的颗粒层细胞所分泌的荷尔蒙,胎儿时期的女宝宝便开始制造AMH,卵巢内的小卵泡数量越多,AMH的浓度便越高;反之,当卵泡随着年龄及各种因素逐渐消耗,AMH浓度也会随之降低,越接近更年期,AMH便渐趋于0。
在本申请中,卵泡刺激素(FSH)是指垂体前叶嗜碱性细胞分泌的一种激素,成分为糖蛋白,主要作用为促进卵泡成熟。FSH可促进卵泡颗粒层细胞增生分化,并促进整个卵巢长大。而其作用于睾丸曲细精管则可促进精子形成。FSH在人体内呈脉冲式分泌,女性随月经周期而改变。测定血清中FSH对了解垂体内分泌功能,间接了解卵巢的功能状态、评估卵巢储备及卵巢反应性、制定促排卵用药剂量等不孕和内分泌疾病的诊断治疗都有重要的意义。
在本申请中,窦卵泡计数(AFC)是指月经2-4天两个卵巢中直径为2-10mm的所有可见卵泡的个数。AFC可以通过超声波对卵泡测量和计数。
基础E2水平是指雌二醇水平,雌二醇是一种甾体雌激素。有α,β两种类型,α型生理作用强。它有很强的性激素作用,所以认为它或它的酯实际上是卵巢分泌的最重要的性激素。在本申请中检测基础雌二醇水平是女性受试者月经2-4天的静脉血血清样本中的雌二醇浓度。
BMI是国际上常用的衡量人体肥胖程度和是否健康的重要标准,主要用于统计分析。肥胖程度的判断不能采用体重的绝对值,它天然与身高有关。因此,BMI通过人体体重和身高两个数值获得相对客观的参数,并用这个参数所处范围衡量身体质量。BMI=体重/身高的平方(国际单位kg/㎡)
促黄体生成素(LH)由腺垂体细胞分泌的一种糖蛋白类促性腺激素,可促进胆固醇在性腺细胞内转化为性激素。对于女性来说,与促卵泡激素(FSH)共同作用促进卵泡成熟,分泌雌激素、排卵,以及黄体的生成和维持,分泌孕激素和雌激素。对于男性来说,促黄体生产素促成睾丸间质细胞合成和释放睾酮。LH水平是指女性受试者月经2-4天的静脉血血清样本中的LH浓度。
在本文中,rFSH是指重组人促卵泡激素。其中rFSH的起始剂量是指针对任何促排卵方案,在第一次注射时重组FSH的剂量。
在本申请中,抗缪勒氏管激素(AMH)水平是指女性受试者月经周期中任意时间点的静脉血血清样本中的抗缪勒氏管激素浓度,卵泡刺激素(FSH)水平是指女性受试者月经2-4天的静脉血血清样本中的卵泡刺激素浓度,窦卵泡计数(AFC)是指阴道B超计数女性受试者月经2-4天时的两个卵巢中直径为2-10mm的所有可见卵泡的个数。
本申请所述的标准GnRH拮抗剂卵巢刺激方案如下进行:人重组FSH(人rFSH)(例如,Gonal-F alfa[Merck Serono,Germany],Puregon beta[MSD,USA],Urofollitropin[Livzon Pharmaceutical Group Inc.,China]或Menotrophins[Livzon Pharmaceutical]Group Inc.,China])在月经周期第2天开始给药。基于年龄、AMH水平、基础FSH水平、AFC水平以及BMI等对人rFSH的起始剂量来进行选择。根据超声观察到的生长卵泡的大小和数量以及监测卵巢刺激期间的血清E2水平进一步进行rFSH剂量的调整。当生长的卵泡直径达到10-12mm时,开始GnRH拮抗剂治疗。当通过超声观察到至少两个优势卵泡直径超过18mm时,注射hCG(Choriogonadotropin alfa,Merck Serono)剂量为5000-10000IU以触发最终的卵母细胞成熟。在hCG施用后36-38小时进行卵母细胞回收。移植一至两个胚胎或进行胚胎冷冻保存。之后向受试者提供黄体期孕酮支持(孕酮阴道凝胶,Merck Serono)。
在本申请的具体的实施方案中,本申请涉及的系统和方法是针对受试者是接受如上所述标准GnRH拮抗剂方案促排卵治疗的受试者。
本申请涉及一种用于预测受试者卵巢刺激过程中获得的卵母细胞数量的系统,其包括:数据采集模块,其用于获取受试者的抗缪勒氏管激素(AMH)水平、基础卵泡刺激素(FSH)水平、窦卵泡计数(AFC)的数据;以及预测卵巢刺激过程中获得的卵母细胞数量的模块,其用于对数据采集模块中的获取的上述数据进行计算,从而计算出受试者的获取的卵母细胞数量(NROs)。
本领域技术人员知道通常影响受试者获取的卵母细胞数量的因素有很多,例如BMI指数、不孕症持续时间、先前体外受精/卵胞浆内单精子注射-胚胎移植(IVF/ICSI-ET)尝试次数、血清基础E2水平、FSH水平和LH水平、血清AMH水平、左右卵巢AFCs、不孕症的第一、第二、第三、第四和第五原因、传统或轻度卵巢刺激周期、卵巢刺激类型/COS方案、重组rFSH的起始剂量和总剂量、rFSH治疗的持续时间(天)、rFSH的名称、人绒毛膜促性腺激素(hCG)触发日的子宫内膜厚度等等,但在本申请中,本申请的发明人经过深入研究,最终确认了抗缪勒氏管激素(AMH)水平、基础卵泡刺激素(FSH)水平、窦卵泡计数(AFC)的数据这三个重要的参数,来确认受试者的NROs。
在本文中,对于数据采集模块没有任何限定,只要可以用于获取受试者的抗缪勒氏管激素(AMH)水平、基础卵泡刺激素(FSH)水平、窦卵泡计数(AFC)的数据,其中,具体来说,数据采集模块获取的抗缪勒氏管激素(AMH)水平是指女性受试者在月经期任意时间点静脉血中的抗缪勒氏管激素浓度,数据采集模块获取的所述基础卵泡刺激素(FSH)水平是指女性受试者月经2-4天的静脉血中的卵泡刺激素浓度,数据采集模块获取的所述窦卵泡计数(AFC)是指阴道B超计数女性受试者月经2-4天时的两个卵巢中直径为2-10mm的所有可见卵泡的个数。基于需要预测卵巢刺激过程中获得的卵母细胞数量的受试者,可以采取其上述给定期限内的数据,从而基于本申请的方法和系统来进行获卵数的预测。
在本文中,是利用预测卵巢刺激过程中获得的卵母细胞数量的模块对数据采集模块中的获取的上述数据进行计算,从而计算出受试者的获取的卵母细胞数量(NROs)。首先,应当理解,在该模块中预先存储有基于现有数据库中接受过标准GnRH拮抗剂方案促排卵治疗患者的抗缪勒氏管激素(AMH)水平、基础卵泡刺激素(FSH)水平、窦卵泡计数(AFC)的数据转换成的分类数据,以及基于所述预存的患者的分类数据和负二项分布拟合而成的用于预测受试者在接受标准GnRH拮抗剂方案促排卵治疗时,在卵巢刺激过程中获得的卵母细胞数量(NROs)的公式。利用这样预存好的公式,可以针对任意受试者进行计算。
具体来说,这个预存的公式是利用预先存储有基于现有数据库中接受过标准GnRH拮抗剂方案促排卵治疗患者的抗缪勒氏管激素(AMH)水平、基础卵泡刺激素(FSH)水平、窦卵泡计数(AFC)的数据转换成的分类数据拟合而成的。
在计算时,这个预存的公式是利用所述数据采集模块采集的受试者的AMH水平确定的AMH的分类数据、受试者的基础FSH水平确定的FSH分类数据和受试者的AFC确定的AFC的分类数据来计算获得卵母细胞数量(NROs)的公式。
如上所述,在将连续变量转变成分类变量时,本领域技术人员会有不同的转变方式,但是本申请的发明人,通过深入研究,确认了如下的转变方式。AMH的分类数据来是将数据采集模块采集的受试者抗缪勒氏管激素(AMH)水平分为五组,并如下分别赋予不同的分类数据而得到的,AMH小于0.5ng/ml时,AMH的分类数据为0;AMH在0.5ng/ml及以上且小于1ng/ml时,AMH的分类数据为1;AMH在1ng/ml及以上且小于2ng/ml时,AMH的分类数据为2;AMH在2ng/ml及以上且小于4ng/ml时,AMH的分类数据为3;以及AMH在4ng/ml及以上时,AMH的分类数据为4。
基础FSH的分类数据是将数据采集模块采集的受试者卵泡刺激素(FSH)水平分为四组,并如下分别赋予不同的分类数据而得到的,基础FSH小于3IU/L时,基础FSH的分类数据为0;基础FSH在3IU/L及以上且小于5IU/L时,基础FSH的分类数据为1;基础FSH在5IU/L及以上且小于8IU/L时,基础FSH的分类数据为2;基础FSH在8IU/L及以上时,基础FSH的分类数据为3。
AFC的分类数据是将数据采集模块采集的受试者窦卵泡计数(AFC)数据分为四组,并如下分别赋予不同的分类数据而得到的,AFC小于4个时,AFC的分类数据为0;AFC为4个及以上且小于8个时,AFC的分类数据为1;AFC为8个及以上且小于12个时,AFC的分类数据为2;AFC为12个及以上时,AFC的分类数据为3。
进一步,本申请的发明人构建了用于预测NROs的具体的公式,为如下公式一:Log(NROs)=m+n*AMH分类数据+j*基础FSH分类数据+k*AFC分类数据(公式一);
其中n,j和k基于所述AMH、基础FSH和AFC的分类数据来确定取值;其中m选自0.7435~1.2111中的任意数值,m优选为0.9733;在进行所述计算时,预测卵巢刺激过程中获得的卵母细胞数量的模块基于所述数据采集模块采集的受试者的抗缪勒氏管激素(AMH)水平、基础卵泡刺激素(FSH)水平、窦卵泡计数(AFC)的数据进行判断,根据以下标准来确认所述n、j和k的取值;当所述受试者的AMH水平小于0.5ng/ml时,n=0;当所述受试者的AMH水平在0.5ng/ml及以上且小于1ng/ml时,n选自0.1994~0.5153中的任意数值;n优选为0.3574;当所述受试者的AMH水平在1ng/ml及以上且小于2ng/ml时,n选自0.5007~0.7984中的任意数值;n优选为0.6496;当所述受试者AMH水平在2ng/ml及以上且小于4ng/ml时,n选自0.6883~0.9896中的任意数值;n优选为0.8390;当所述受试者AMH水平在4ng/ml及以上时,n选自0.8385~1.1557中的任意数值;n优选为0.9971;当所述受试者的基础FSH小于3IU/L时,j选自0.0443~0.4112中的任意数值;j优选为0.2278;当所述受试者的基础FSH在3IU/L及以上且小于5IU/L时,j选自-0.0972~0.2526中的任意数值;j优选为0.0777;当所述受试者的基础FSH在5IU/L及以上且小于8IU/L时,j选自-0.2618~0.0947中的任意数值;j优选为-0.0835;当所述受试者的AFC小于4个时,k=0;当所述受试者的AFC为4个及以上且小于8个时,k选自0.1599~0.4629中的任意数值;k优选为0.3114;当所述受试者的AFC为8个及以上且小于12个时,k选自0.3553~0.6735中的任意数值;k优选为0.5144;当所述受试者的AFC为12个及以上时,k选自0.5027~0.8264中的任意数值;k优选为0.6645。
实施例
实施例1选取初步用于构建模型的受试者
基于2017年1月至2017年12月之间在北京大学第三医院接受治疗的患者获取的数据,初步进行模型构建。针对用于初步进行模型构建的患者,收集该患者的基本和临床特征,包括姓氏、病历号、序列号、年龄、BMI指数、不孕症持续时间、先前体外受精/卵胞浆内单精子注射-胚胎移植(IVF/ICSI-ET)尝试次数、血清基础E2水平、FSH水平和LH水平、血清AMH水平、左右卵巢AFCs、不孕症的第一、第二、第三、第四和第五原因、传统或轻度卵巢刺激周期、卵巢刺激类型/COS方案、重组rFSH的起始剂量和总剂量、rFSH治疗的持续时间(天)、rFSH的名称、人绒毛膜促性腺激素(hCG)触发日的子宫内膜厚度、卵母细胞取出的日期和NROs。在2017年1月至2017年12月之间总共收集了17380个患者的初步数据,并基于以下标准来选择适合用于初步模型构建的患者,确认用于构建模型的患者群体。
纳入模型构建的标准为:
1)年龄在20至45岁之间的女性;
2)BMI≤30;
3)先前尝试的治疗周期≤2;
4)在北京大学第三医院的内分泌实验室测试所有激素水平;
5)该患者接受标准GnRH拮抗剂卵巢刺激方案。
将符合上述5个标准的患者的数据纳入用于构建模型的患者群体以用于后续的模型构建。
从模型构建群体中排除的标准是符合以下任意情况即将该患者排除:1)治疗或未治疗的卵巢囊肿;2)以前进行过卵巢手术;3)多囊卵巢综合征(PCOS)或在过去3个月内使用口服避孕;4)以前罹患过代谢或内分泌疾病;5)既往结核病;6)3个月内的妊娠史;7)既往放疗或化疗;8)接受过PGD(胚胎植入前遗传学筛查/PGS(胚胎植入前遗传学诊断技术)的夫妇。
基于以上排除和纳入标准,最终从17380个患者的数据中选择1523个患者的数据用于本发明的系统模型构建。其中在1523个患者中包括539个患者是由于男性因子诱导的不育,16个患者是由于子宫内膜异位症诱导的不育,454个患者是由于输卵管因子诱导的不育,以及514个患者存在不明原因或混合或其他类型的不育。下表1列出了基本特征的中位数和四分位数以及NVI。
COS治疗
标准的GnRH拮抗剂卵巢刺激方案如下进行:人rFSH(例如,Gonal-F alfa[MerckSerono,Germany],Puregon beta[MSD,USA],Urofollitropin[Livzon PharmaceuticalGroup Inc.,China]或Menotrophins[Livzon Pharmaceutical]Group Inc.,China])在月经周期第2天开始给药。基于年龄、AMH水平、基础FSH水平、AFC水平以及BMI等对人rFSH的起始剂量来进行选择。根据超声观察到的生长卵泡的大小和数量以及监测卵巢刺激期间的血清E2水平进一步进行rFSH剂量的调整。当生长的卵泡直径达到10-12mm时,开始GnRH拮抗剂治疗。
当通过超声观察到至少两个优势卵泡直径超过18mm时,注射hCG(Choriogonadotropin alfa,Merck Serono)剂量为5000-10000IU以触发最终的卵母细胞成熟。在hCG施用后36-38小时进行卵母细胞回收。移植一至两个胚胎或进行胚胎冷冻保存。之后向患者或受试者提供黄体期孕酮支持(孕酮阴道凝胶,Merck Serono)。
窦卵泡计数测量,取样和内分泌测定
通过经阴道超声扫描在月经周期第2天测量两个卵巢中直径为2-10mm的卵泡,以计算AFC。在同一天,收集静脉血样以确定FSH、LH和E2在血清中的浓度。在月经周期的任一天抽取血液用于检测AMH。将收集的血液样品立即倒置五次,然后在离心和孵育30分钟后,评估这些标记物的血清浓度。
FSH、LH和E2的血清测量均使用Siemens Immulite 2000免疫测定系统(SiemensHealthcare Diagnostics,Shanghai,PR China)进行。FSH、LH和E2的三级质量控制由Bio-RAD实验室提供(Lyphochek Immunoassay Plus Control,Trilevel,目录号370,批号40340)。使用超灵敏ELISA(Ansh Labs,USA)试剂盒测量血清AMH浓度。质量控制的变异系数对于AMH、FSH和LH小于6%,对于E2小于10%。
表1选中的1523个患者的临床和基本特征的中位数
|
25%分位数 |
中位数 |
75%分位数 |
年龄 |
29 |
33 |
37 |
BMI(kg/m2) |
20.2 |
22 |
24.2 |
基础FSH(IU/L) |
5.5 |
6.9 |
8.8 |
基础LH(IU/L) |
2.4 |
3.5 |
4.9 |
基础E<sub>2</sub>(pmol/L) |
134.0 |
168.0 |
210.0 |
AMH(ng/ml) |
1.1 |
2.2 |
4.0 |
AFC |
6 |
9 |
13 |
hCG触发日子宫内膜厚度(mm) |
9 |
10 |
12 |
rFSH起始剂量(IU) |
150 |
225 |
300 |
获取的卵母细胞数量(NROs) |
5 |
9 |
12 |
实施例2模型构建因素选择
回归模型选择
针对上述1523个患者的数据,首先确定获取的卵母细胞数量的分布情况。由于获取的卵母细胞数量为计数数据(count data),通常可考虑Poisson分布或负二项分布。本实施例中利用JMP Pro v.14软件分别对数据进行Poisson分布和负二项分布的拟合优度检验,结果显示如图1所示,数据偏离Poisson分布(χ2=7026.46,P<0.001)服从负二项分布(χ2=1660.35,P=0.77)。图1分别显示了分别利用Poisson分布和负二项分布时的拟合情况,从图1的结果可以看出利用负二项分布可以更好地拟合获取的卵母细胞数量(NROs)。由于获取的卵母细胞数量的数据服从负二项分布,因此在本实施例中以下均采用基于负二项分布的负二项回归来处理数据。
影响因素的分类
考虑到如下原因,在本实施例中将检测到的连续变量分析指标转换为分类数据,这是因为由于构建模型中的多种指标之间存在明显的相关性,会导致共线性而降低模型的预测效能,进行分类划分可以更好地显示各指标与获取的卵母细胞数量的关系;(2)分类数据在实际中更容易解释,也更容易应用。各指标的赋值情况如表2所示,并按照表2赋值情况将下表中的影响因素相应的分成4组或者5组。其中,年龄分组为四组,分别是小于30岁,此时年龄的分类数据为0;30岁以上且小于35岁,此时年龄的分类数据为1;35岁以上且小于40岁,此时年龄的分类数据为2;40岁以上,此时年龄的分类数据为3。BMI指数分成四组,分别是小于18.5,此时BMI的分类数据为0;18.5以上且小于24,此时BMI的分类数据为1;24以上且小于27,此时BMI的分类数据为2;以及27以上,此时BMI的分类数据为3。AMH分为5组,分别是AMH小于0.5ng/ml,此时AMH的分类数据为0;AMH在0.5以上且小于1ng/ml,此时AMH的分类数据为1;AMH在1以上且小于2ng/ml,此时AMH的分类数据为2;AMH在2以上且小于4ng/ml,此时AMH的分类数据为3;以及AMH在4ng/ml以上,此时AMH的分类数据为4。AFC分为4组,分别是AFC小于4个,此时AFC的分类数据为0;AFC为4个以上且小于8个,此时AFC的分类数据为1;AFC为8个以上且小于12个,此时AFC的分类数据为2;AFC为12个以上,此时AFC的分类数据为3。基础FSH水平分为4组,分别是基础FSH小于3IU/L,此时基础FSH的分类数据为0;基础FSH在3IU/L以上且小于5IU/L,此时基础FSH的分类数据为1;基础FSH在5IU/L以上且小于8IU/L,此时基础FSH的分类数据为2;基础FSH在8IU/L以上,此时基础FSH的分类数据为3。基础LH水平分为4组,分别是基础LH水平小于2IU/L,此时基础LH水平的分类数据为0;基础LH在2IU/L以上且小于5IU/L,此时基础LH水平的分类数据为1;基础LH水平在5IU/L以上且小于8IU/L,此时基础LH水平的分类数据为2;以及基础LH水平在8IU/L以上,此时基础LH水平的分类数据为3。基础E2水平分为4组,分别是基础E2水平小于150pmol/L,此时基础E2水平的分类数据为0;基础E2水平在150以上且小于200pmol/L,此时基础E2水平的分类数据为1;基础E2水平在200以上且小于250pmol/L,此时基础E2水平的分类数据为2;基础E2水平在250pmol/L以上,此时基础E2水平的分类数据为3。rFSH起始剂量分为4组,分别是rFSH起始剂量小于150IU,此时rFSH起始剂量的分类数据为0;rFSH起始剂量在150IU以上且小于250IU,此时rFSH起始剂量的分类数据为1;rFSH起始剂量在250IU以上且小于300IU,此时rFSH起始剂量的分类数据为2;以及rFSH起始剂量在300IU以上,此时rFSH起始剂量的分类数据为3。
表2各指标赋值
单因素分析
使用软件JMP Pro v.14,应用负二项回归,分析单一因素对结局变量(获卵数,即NROs)的影响。可以看出,在单因素分析中,年龄、AMH、FSH、rFSH、AFC、BMI、LH、不孕因素均有统计学意义。基础E2水平则无统计学意义,且其RR值均十分接近1,因此在后续分析中,首先将基础E2水平从模型构建中剔除。
表3单因素分析结果
实施例3构建预测模型
如上所述,选择负二项回归来构建统计模型,预测指标的选择采用修剪的前进法和holdback验证,利用软件JMP Pro v.14,建立预测模型,将上述1523个患者组成的数据集随机分为两部分,一部分作为训练集(1066个数据,70%),另一部分作为验证集(457个数据,30%)。
首先,在训练集中构建建模,并在验证集中验证模型效果。预测模型的选择主要根据验证集中的负对数似然值,验证集中的负对数似然值越低,提示模型越优。
图2显示了修剪的前进法的变量筛选过程,具体来说,除了剔除的E2之外,其余上述单因素均纳入多因素负二项回归模型,经过修剪的前进法以及holdback验证,得到图2的模型,从图2中可以看出,在第三步的时候,此时验证集中的负对数似然值最低,因此以此时的模型作为最优模型。此时模型中包含的变量为AMH、FSH、AFC三个变量。此时该预测模型中各变量的参数估计结果如表4所示,表4中进一步显示了各参数的95%置信区间。
表4预测模型的参数估计结果
基于上述方法,在本实施例中确认了如下公式一。
Log(NROs)=m+n*AMH分类数据+j*基础FSH分类数据+k*AFC分类数据(公式一)
其中n,j和k基于所述AMH、基础FSH和AFC的分类数据来确定取值;其中m选自0.7435~1.2111中的任意数值,m优选为0.9733;
在进行所述计算时,预测卵巢刺激过程中获得的卵母细胞数量的模块基于所述数据采集模块采集的受试者的抗缪勒氏管激素(AMH)水平、基础卵泡刺激素(FSH)水平、窦卵泡计数(AFC)的数据进行判断,根据以下标准来确认所述n、j和k的取值;
当所述受试者的AMH水平小于0.5ng/ml时,n=0;
当所述受试者的AMH水平在0.5ng/ml及以上且小于1ng/ml时,n选自0.1994~0.5153中的任意数值;n优选为0.3574;
当所述受试者的AMH水平在1ng/ml及以上且小于2ng/ml时,n选自0.5007~0.7984中的任意数值;n优选为0.6496;
当所述受试者AMH水平在2ng/ml及以上且小于4ng/ml时,n选自0.6883~0.9896中的任意数值;n优选为0.8390;
当所述受试者AMH水平在4ng/ml及以上时,n选自0.8385~1.1557中的任意数值;n优选为0.9971;
当所述受试者的基础FSH小于3IU/L时,j选自0.0443~0.4112中的任意数值;j优选为0.2278;
当所述受试者的基础FSH在3IU/L及以上且小于5IU/L时,j选自-0.0972~0.2526中的任意数值;j优选为0.0777;
当所述受试者的基础FSH在5IU/L及以上且小于8IU/L时,j选自-0.2618~0.0947中的任意数值;j优选为-0.0835;
当所述受试者的AFC小于4个时,k=0;
当所述受试者的AFC为4个及以上且小于8个时,k选自0.1599~0.4629中的任意数值;k优选为0.3114;
当所述受试者的AFC为8个及以上且小于12个时,k选自0.3553~0.6735中的任意数值;k优选为0.5144;
当所述受试者的AFC为12个及以上时,k选自0.5027~0.8264中的任意数值;k优选为0.6645。
利用上述方法针对训练集和验证集构建的模型的预测效果如图3所示。图3中,横坐标显示利用模型预测的NROs,即预测的该受试者进行标准拮抗剂方案促排卵,其获得的卵母细胞数量,纵坐标显示该受试者的实际检测到的获取的卵母细胞数量,可见如图3所示,上述构建的模型在训练集和验证集中均获得良好的预测效果,预测的数据与实际检测的数吻合度高。进一步,训练集和验证集的残差分布如图4所示,可以看出,残差均呈正态分布。可见本实施例构建的系统可以用于对受试者的获取的卵母数量进行良好的预测。
尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述,但本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域,上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的,而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下,还可以做出很多种的形式,这些均属于本发明保护之列。