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胚胎着床

胚胎着床
胚胎着床是指胚胎在定位、黏附和侵入的过程中植入子宫内膜。在体外受精和卵胞浆内单精子注射后进行的胚胎移植(IVF/ICSI-ET)周期中,胚胎着床率约为30%。而反复着床失败(RIF)的发生率则在12%至34%之间。导致胚胎着床失败的因素包括胚胎本身因素、子宫环境及母体免疫异常等。在临床上,胚胎着床成功的标志是超声检查下可见妊娠囊的出现。

目前,RIF尚未有统一的定义。最近的一篇系统性回顾根据现有研究和专家意见提出,RIF可以定义为连续进行两次优质胚胎移植,累计转移不少于4枚第三天胚胎和2枚囊胚,但仍未能成功怀孕。

胚胎的质量和发育潜力是决定胚胎能否成功着床的关键因素。染色体异常、透明带变硬以及不良的体外培养环境都会导致胚胎着床失败。本文将系统性地探讨影响胚胎着床的各种胚胎因素及其研究进展,以期为提高着床率提供新的思路。

染色体异常
染色体异常是影响胚胎发育能力并导致着床失败的主要因素,自然流产中胚胎非整倍体的发生率高达70%。配子异常和胚胎卵裂异常都可能导致染色体的异常。Kort等人对有不良妊娠史(如反复流产、非整倍体妊娠和IVF失败)及因非医学因素进行性别鉴定的IVF患者进行了回顾性分析,结果显示,这些有不良妊娠史的患者中非整倍体的出现频率较高,并且这种现象与年龄并无直接关系。

女性在35岁以后怀孕的几率和胚胎着床率显著降低,主要原因是非整倍体卵子的增加,以及胚胎染色体异常率的升高。Harton等人的一项多中心回顾性分析中,对不同年龄组的IVF/ICSI-ET周期进行了微阵列比较基因组杂交(CGH)研究,筛选出整倍体胚胎进行移植。结果显示,非整倍体的发生率与年龄呈正相关,35岁以下的发生率为53.1%,而43岁及以上的发生率高达92.6%。在42岁以下的患者中,胚胎着床率并未因年龄变化而有所不同,而在43岁及以上的患者中则显著下降。移植整倍体胚胎能够提高高龄患者的着床率,这表明胚胎的非整倍体性是导致高龄女性着床失败的重要因素之一。

染色体嵌合体是指一个个体的细胞体系中同时含有两种或更多不同的染色体核型。这种现象在胚胎发育过程中相当普遍,着床前的胚胎发生率在15%到90%之间。嵌合体对胚胎的发育和着床能力有影响,其程度与染色体异常发生的时间、数量、位置以及后续的发展等因素密切相关。

在小鼠的嵌合体胚胎模型中,发现嵌合体的存在会引起不良结果。然而,随着胚胎的发育,非整倍体细胞的比例会逐渐降低,同时如果嵌合体胚胎中正常细胞的数量足够,它们可以发育成健康的胚胎。这表明胚胎在发育过程中具备一定的自我选择和修复能力,嵌合体的存在不一定会改变胚胎的最终结果,还需考虑嵌合体的数量和发生的位置等因素。Spinella等人在一项前瞻性研究中,对77名患者进行了嵌合体囊胚的移植,按照嵌合体中非整倍体的比例,将其分为低比例嵌合体(低于50%)和高比例嵌合体(高于50%)。研究发现,低比例嵌合体的胚胎在种植率、临床妊娠率和活产率方面明显高于高比例嵌合体(分别为48.9%对24.2%,40.9%对15.2%,42.2%对15.2%)。与移植整倍体囊胚的患者相比,高比例嵌合体患者的胚胎种植率、临床妊娠率和活产率均降低(分别为24.4%对54.6%、15.2%对46.4%、15.2%对46.6%),而低嵌合体患者则没有显著差异。

透明带因素
透明带在防止多精受精和保持胚胎完整性方面发挥着重要作用,其异常可能会影响胚胎的发育,进而导致着床失败。暗色透明带(dark zona pellucida,DZP)是指在光学显微镜下显示出折射率低、透光性差且颜色较暗的特征。DZP会导致优质胚胎的形成率、着床率和临床妊娠率降低。过去认为透明带厚度(zona pellucida thickness,ZPT)及其变化(zona pellucida thickness variation,ZPTV)会影响胚胎的着床率。然而,Lewis等人对768例第三天新鲜移植胚胎的ZPTV与胚胎着床之间的关系进行了分析,发现ZPTV与胚胎着床之间并没有统计学上的显著关联。胚胎孵化是着床过程中一个关键步骤。如果透明带发生硬化,胚胎将无法孵化,从而导致着床失败。

辅助孵化(Assisted Hatching,AH)包括机械方法(部分透明带切除)、化学方法和激光方法等。近年来,激光方法在临床中得到了广泛应用,但关于AH的效果仍存在争议。有研究表明,AH可以提高反复流产患者的着床率和临床妊娠率。然而,在年龄小于38岁且透明带厚度大于或等于13微米的女性中,AH并未能提升胚胎的着床率、临床妊娠率及活产率。最近的一项系统评估指出,透明带打薄AH对新鲜胚胎移植周期的临床结果改善效果有限,而透明带打孔AH则可以提高冻融胚胎移植周期的着床率和临床妊娠率。

胚胎培养
良好的培养环境和技术是确保胚胎正常发育的基础。培养环境会直接影响早期胚胎的质量,从而影响胚胎的着床。培养液是与胚胎直接接触的环境,也是胚胎在体外发育的唯一营养来源,其成分、比例、pH值和渗透压与胚胎的质量密切相关。目前市面上的培养液主要有序贯培养液和单一培养液。虽然单一培养液有助于囊胚的形成并提高囊胚质量,但从临床结果来看,两者之间并无显著差异。

一些学者认为,在胚胎发育过程中,可能会产生促进发育的因子。将胚胎进行成组培养能够提高囊胚的形成率和着床率。Ebner等对72名患者的936个原核期胚胎进行了随机分组,分为三组:单独培养、在同一微滴中单独培养和成组培养(每个微滴中3到5个胚胎),所有胚胎均培养至囊胚期。结果显示,成组培养的胚胎囊胚形成率更高(三组的形成率分别为40.8%、45.2%和55.8%),并且临床妊娠率也有所提升。

有研究将卵裂期的胚胎成组培养至第3天,结果显示,与单独培养的胚胎相比,着床率和妊娠率没有显著差异,但在35岁以下的女性中,增加了可用囊胚的数量。目前,各项研究采用的培养方案不一致,因此还需要更多的重复实验来确认其效果。

在传统的培养体系中,需要将胚胎从培养箱中取出以评估其发育情况。长时间频繁观察会导致培养液的温度和pH值等参数发生变化,从而对胚胎的发育产生负面影响。时间推移实时观察系统无需移动胚胎即可进行观察和评估,避免了对培养环境的干扰,能够提升胚胎质量和着床率。Barrie等13根据患者的年龄、获得卵子的数量、治疗方案及取卵时间,对使用时效培养箱和标准培养箱的患者进行了配对分析。结果显示,两组在临床妊娠率和着床率方面存在统计学意义的差异(分别为44.8%对36.5%,39.3%对32.2%)。然而,近期的其他研究发现,时间延迟培养系统并没有提高 IVF/ICSI 新鲜周期的着床率。该研究没有追踪试验中冷冻胚胎的结果,因此是否能提高累计妊娠结局还有待进一步研究。

胚胎评估
选择发育潜力最高的胚胎进行移植是提高 IVF / ICSI-ET 成功率的关键,而传统的胚胎形态学评估依然是当前最普遍和经典的方法。胚胎的形态特征能够反映其质量,并且能够较准确地预测胚胎的发育潜力。卵裂期评估显示,低质量胚胎发展为囊胚的机会减小,其发育成囊胚后的着床率也降低了40%。囊胚期的胚胎评分能够反映其着床和持续妊娠的潜力。Irani等对417例冻融整倍体囊胚移植周期进行了回顾性分析,将胚胎根据冷冻前的评分分为极优、优质、标准和差四个组别。研究发现,极优组和优质组的妊娠率显著高于差组,分别为84.2%、61.8%和35.8%。同时,内细胞团(inner cell mass,ICM)评分为A的胚胎妊娠率也优于B和C组,妊娠率分别为76.2%、53.6%和13.5%。滋养层细胞(trophectoderm,TE)的评分对预测胚胎的发育潜力更为关键。当TE评分为A、B、C时,着床率分别为67%、51%和25%,活产率则为57%、40%和25%,三者之间的差异具有统计学意义。此外,ICM/TE评分中的BA着床率显著高于AB和BB,分别为80%、52%和44%17。

形态学评分不可避免地受胚胎学家的主观因素影响,而且没有一种评分能够绝对代表胚胎的质量。在被评为优质的胚胎中,非整倍体的情况并不少见。Time-lapse实时观察系统能够动态、连续地监测胚胎的发育过程,提供诸如胚胎异常分裂、碎片出现时间、囊胚形成时间等传统评估方法无法获取的信息,从而提供更多客观准确的形态动力学参数,有助于全面评估胚胎的发育潜能,筛选出最佳胚胎,提高着床率。目前,该系统对于胚胎评估的价值以及对临床结果改善的作用仍存在争议。因此,寻找能够客观预测胚胎发育潜能的非侵入性指标,对于筛选优质胚胎、提高着床率和改善临床结果至关重要。

胚胎移植选择方案
胚胎移植是 IVF/ICSI-ET 过程中的最后一步,也是决定胚胎能否成功着床的重要因素。移植的时间、数量、技术以及选择新鲜胚胎或冻胚都会影响着床的成功率。在早期受精培养技术受到限制的情况下,通常会选择 D2 胚胎。D3胚胎移植。随着培养技术的不断改进,越来越多的人选择将培养时间延长至D5/D6进行囊胚移植。囊胚移植更符合人类的生理特点,并且延长培养时间可以筛选出发育较好的胚胎,从而提高胚胎着床的成功率。相关研究表明,囊胚移植确实能提升患者的着床率和妊娠率。近期,Levi-Setti等人在对年龄小于39岁、至少获得3个受精卵且过去经历少于4次IVF/ICSI-ET周期的患者进行研究时发现,在新鲜周期中,囊胚和卵裂期胚胎的移植着床率及妊娠率没有显著差异。然而,囊胚移植会导致可移植和冷冻胚胎数量的减少,因此其对累计活产率的影响尚需进一步研究。

胚胎冷冻保存技术取得了显著进展,显著提高了每个取卵周期的成功率和胚胎的利用率。在不孕症患者中,整倍体冷冻胚胎的移植成功率高于新鲜胚胎移植。虽然增加移植胚胎的数量可以提升着床率,但同时也增加了多胎妊娠的风险,从而提高了高危妊娠和孕产妇死亡的概率。我国规定每个移植周期最多只能移植 3 个胚胎,而对于 35 岁以下的女性,首次助孕时移植的胚胎数量不得超过 2 个。

其他因素
线粒体是细胞代谢中重要的能量来源。当胚胎发育出现异常时,其能量代谢会发生变化,线粒体DNA(mtDNA)的拷贝数量会呈现出补偿性增加。在高龄女性、非整倍体和妊娠失败的胚胎中,mtDNA的拷贝数量通常较高。当整倍体胚胎的mtDNA拷贝数超过某一阈值时,着床将受到影响。mtDNA的拷贝数量与胚胎的质量和种植潜力密切相关,因此其测量可以作为评估胚胎发育潜力的一个指标。然而,Victor等人的研究指出,mtDNA拷贝数与胚胎的整倍体情况、年龄及着床能力之间并没有显著相关性,因此其在预测胚胎发育潜力方面的价值尚需进一步探讨。

此外,胚胎在培养过程中产生的一些物质与其发育潜力和着床能力有关。通过检测培养液中的胚胎基质金属蛋白酶(MMP-9)和白细胞介素8(IL-8),可以预测着床率和妊娠率。紧缩现象指的是在囊胚形成期间,卵周间隙由于滋养层细胞的退缩而再次出现。一项研究发现,非整倍体胚胎中紧缩现象的发生率高于整倍体胚胎,并且这种现象会降低整倍体胚胎的着床能力。

结 语
辅助生殖技术的持续进步使许多不孕不育的夫妻得以实现成为父母的梦想,但胚胎着床失败依然是解决不孕问题的一大难题。目前,胚胎体外培养技术逐渐趋于成熟,冷冻技术的进步提升了胚胎的利用效率。选择最具发育潜力的胚胎进行移植是提高着床率的关键所在。植入前的遗传学检测可以识别染色体异常,而时间延迟实时监测系统则能够提供胚胎发育过程中的客观形态动力学指标。将两者结合应用于胚胎筛查,不仅可以检测染色体是否正常,还能从形态学角度对胚胎进行更全面和客观的评估,这有助于筛选出最具发育潜力的胚胎,从而提高着床率。由于价格较高以及证据不足,目前尚未得到广泛应用。同时,其对妊娠结果的影响仍存在许多争议,需要进一步研究。此外,还有多种动力学和代谢参数被提出用于评估胚胎质量,但其预测价值仍需进一步研究来证实。提高胚胎质量以及寻找客观的无创性胚胎发育潜能预测指标,是提升胚胎着床率的一个重要且亟待深入研究的课题。

2025.11.15 65

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