BR102012031953A2 - method for determining the viability and quality of embryos - Google Patents

method for determining the viability and quality of embryos Download PDF

Info

Publication number
BR102012031953A2
BR102012031953A2 BR102012031953A BR102012031953A BR102012031953A2 BR 102012031953 A2 BR102012031953 A2 BR 102012031953A2 BR 102012031953 A BR102012031953 A BR 102012031953A BR 102012031953 A BR102012031953 A BR 102012031953A BR 102012031953 A2 BR102012031953 A2 BR 102012031953A2
Authority
BR
Brazil
Prior art keywords
embryo
diameter
quality
zona pellucida
area
Prior art date
Application number
BR102012031953A
Other languages
Portuguese (pt)
Other versions
BR102012031953B1 (en
Inventor
Felipe Delestro Matos
José Celso Rocha
Marcelo Fabio Gouveia Nogueira
Original Assignee
Univ Estadual Paulista Julio D
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Univ Estadual Paulista Julio D filed Critical Univ Estadual Paulista Julio D
Priority to BR102012031953A priority Critical patent/BR102012031953B1/en
Priority to PCT/BR2013/000506 priority patent/WO2014089647A1/en
Publication of BR102012031953A2 publication Critical patent/BR102012031953A2/en
Publication of BR102012031953B1 publication Critical patent/BR102012031953B1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N5/00Undifferentiated human, animal or plant cells, e.g. cell lines; Tissues; Cultivation or maintenance thereof; Culture media therefor
    • C12N5/06Animal cells or tissues; Human cells or tissues
    • C12N5/0602Vertebrate cells
    • C12N5/0603Embryonic cells ; Embryoid bodies
    • C12N5/0604Whole embryos; Culture medium therefor
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00Image analysis
    • G06T7/0002Inspection of images, e.g. flaw detection
    • G06T7/0012Biomedical image inspection
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06VIMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V10/00Arrangements for image or video recognition or understanding
    • G06V10/98Detection or correction of errors, e.g. by rescanning the pattern or by human intervention; Evaluation of the quality of the acquired patterns
    • G06V10/993Evaluation of the quality of the acquired pattern
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06VIMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V20/00Scenes; Scene-specific elements
    • G06V20/60Type of objects
    • G06V20/69Microscopic objects, e.g. biological cells or cellular parts
    • G06V20/698Matching; Classification
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/20Special algorithmic details
    • G06T2207/20084Artificial neural networks [ANN]
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/30Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30004Biomedical image processing
    • G06T2207/30044Fetus; Embryo

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Developmental Biology & Embryology (AREA)
  • Gynecology & Obstetrics (AREA)
  • Reproductive Health (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Abstract

método para determinaçao da viabilidade e qualidade de embriões. e descrita a invenção de um método para determinação da viabilidade e qualidade de embriões que permite uma avaliação rápida e com mínima interferência no desenvolvimento embrionário, utilizando um sistema de microscopia associado à captura digital de imagens, provendo um conjunto de valores para cada embrião que representa o quanto q embrião está apto a ser considerado em cada um dos quatro graus possíveis, utilizando a técnica de redes neurais artificiais, provendo objetividade e reprodutibilidade.method for determining the viability and quality of embryos. The invention is described for a method for determining embryo viability and quality that allows rapid evaluation with minimal interference with embryonic development using a microscopy system associated with digital image capture, providing a set of values for each embryo it represents. how much the embryo can be considered in each of the four possible degrees, using the technique of artificial neural networks, providing objectivity and reproducibility.

Description

MÉTODO PARA DETERMINAÇÃO DA VIABILIDADE E QUALIDADE DE EMBRIÕES CAMPO DA INVENÇÃO A presente invenção descreve um método para determinação da viabilidade e qualidade de embriões. Mais especificamente compreende um método que permite determinar a qualidade de embriões a partir da analise morfológica de uma figura bidimensional, utilizando a técnica de redes neurais artificiais (RNA), provendo um índice de qualidade objetivo e reprodutível.FIELD OF THE INVENTION The present invention describes a method for determining the viability and quality of embryos. More specifically, it comprises a method for determining the quality of embryos by morphologically analyzing a two-dimensional figure using the artificial neural network (RNA) technique, providing an objective and reproducible quality index.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃOBACKGROUND OF THE INVENTION

Desde o desenvolvimento das primeiras técnicas bem sucedidas de fertilização artificial e transferência embrionária em embriões de mamíferos, tornou-se visível uma relação direta da qualidade embrionária com a taxa de sucesso das transferências destes embriões em fêmeas receptoras, sendo que embriões morfologicamente classificados como de qualidade alta possuem uma maior taxa de sucesso (H.R. Tervit, M.W. Cooper, Pamela G. Goold, G.M. Haszard, Non-surgicalembryotransfer in cattle, Theriogenology, Volume 13, Issue 1, January 1980, Pages 63-71, ISSN 0093-691X, 10.1016/0093-691X(80)90015-1) e (H.J. Schneider Jr., R.S. Castleberry, J.L. Griffin, Commercial aspects of bovine embryo transfer, Theriogenology, Volume 13, Issue 1, January 1980, Pages 73-85, ISSN 0093-691X, 10.1016/0093-691 X(80)90016-3). A classificação morfológica embrionária possui grande importância para inúmeras técnicas laboratoriais, de pesquisa básica a aplicadas na reprodução assistida. É a partir dela que podem ser inferidas taxas de sucesso (gestação), de utilização de biotécnicas associadas (criopreservação, biópsia, bipartição, microinjeção etc.) ou mesmo de padronização dos embriões utilizados em experimentos científicos.Since the development of the first successful techniques of artificial fertilization and embryo transfer in mammalian embryos, a direct relationship of embryonic quality with the success rate of embryo transfer in recipient females has become visible, and morphologically classified embryos of quality. have a higher success rate (HR Tervit, MW Cooper, Pamela G. Goold, GM Haszard, Non-surgicalembryotransfer in cattle, Theriogenology, Volume 13, Issue 1, January 1980, Pages 63-71, ISSN 0093-691X, 10.1016 (0093-691X (80) 90015-1) and (HJ Schneider Jr., Castleberry RS, JL Griffin, Commercial Aspects of Bovine Embryo Transfer, Theriogenology, Volume 13, Issue 1, January 1980, Pages 73-85, ISSN 0093- 691X, 101016 / 0093-691X (80) 90016-3). Embryonic morphological classification is of great importance for many laboratory techniques, from basic research to applied in assisted reproduction. It is from this that success rates (pregnancy), the use of associated biotechniques (cryopreservation, biopsy, bipartition, microinjection, etc.) or even the standardization of embryos used in scientific experiments can be inferred.

Para tanto, foram desenvolvidos métodos de padronização dos elementos que categorizam os embriões em diferentes graus de acordo com sua qualidade (e, portanto, também segundo sua viabilidade), sendo atualmente amplamente utilizado o sistema de quatro graus: Excelente (Excellent), Bom (Good), Regular (Fair) e Ruim ou Pobre (Poor) (Gary M. Lindner, Raymond W. Wright Jr., Bovineembryomorphologyandevaluation, Theriogenology, Volume 20, Issue4, October 1983, Pages 407-416, ISSN 0093-691X, 10.1016/0093-691 X(83)90201 -7) e (R.W. Wright Jr., J. Ellington, Morphological and physiological diferences between in vivo- and in vitro- produced pre implantatio nembryos from live stock species, Theriogenology, Volume 44, Issue 8, December 1995, Pages 1167-1189, ISSN 0093-691X, 10.1016/0093-691 X(95)00327-5). Esse sistema se baseia na análise qualitativa morfológica visual do embrião, comumente feita por meio de microscopia óptica (estereomicroscópio). A técnica depende da experiência e acurácia do embriologista em analisar e categorizar desde os evidentes fatores até as nuances que tornam um embrião mais ou menos apto ao desenvolvimento. Nessa análise morfológica clássica, tais fatores não são objetivamente mensurados, de forma que se torna subjetiva e de baixa repetibilidade (BalázsBényei, IstvánKomlósi, Anna Pécsi, GeoffryPollott, Cruvinel Heraldo Marcos, Alexandre de Oliveira Campos, Maida Paula Lemes, The effect of internai and externai factors on bovine embryo transfer results in a tropical environment, Animal Reproduction Science, Volume 93, Issues 3—4, July 2006, Pages 268-279, ISSN 0378-4320, 10.1016/j.anireprosci.2005.07.012).Therefore, methods of standardization of the elements that categorize the embryos in different degrees according to their quality (and therefore also viability) have been developed, and the four-degree system is currently widely used: Excellent, Good ( Good), Fair and Poor (Gary M. Lindner, Raymond W. Wright Jr., Bovineembryomorphologyandevaluation, Theriogenology, Volume 20, Issue4, October 1983, Pages 407-416, ISSN 0093-691X, 10.1016 / 0093-691 X (83) 90201 -7) and (RW Wright Jr., J. Ellington, Morphological and physiological differences between in vivo- and in vitro-produced preemplantation from live stock species, Theriogenology, Volume 44, Issue 8, December 1995, Pages 1167-1189, ISSN 0093-691X, 10.1016 / 0093-691X (95) 00327-5). This system is based on the visual morphological qualitative analysis of the embryo, commonly performed by optical microscopy (stereomicroscope). The technique depends on the embryologist's experience and accuracy in analyzing and categorizing from the obvious factors to the nuances that make an embryo more or less fit for development. In this classical morphological analysis, such factors are not objectively measured, so that they become subjective and of low repeatability (BalázsBényei, IstvánKomlósi, Anna Pécsi, GeoffryPollott, Cruvinel Heraldo Marcos, Maida Paula Lemes, The effect of internai and external factors on bovine embryo transfer results in a tropical environment, Animal Reproduction Science, Volume 93, Issues 3-4, July 2006, Pages 268-279, ISSN 0378-4320, 10.1016 / j.anireprosci.2005.07.012).

Disso resulta que um mesmo embrião mensurado por diferentes especialistas pode obter diferentes graus de classificação. Tal discordância ocorre principalmente entre graus próximos, como entre embriões bons e excelentes (P.W. Farin, J.H. Britt, D.W. Shaw, B.D. Slenning, Agreement among evaluators of bovine embryos produced in vivo or in vitro, Theriogenology, Volume 44, Issue3, August 1995, Pages 339-349, ISSN 0093-691X, 10.1016/0093-691X(95)00189-F).As a result, the same embryo measured by different experts can obtain different degrees of classification. Such disagreement occurs mainly between close grades, such as between good and excellent embryos (PW Farin, JH Britt, DW Shaw, BD Slenning, Theriogenology, Volume 44, Issue3, August 1995, Pages 339-349, ISSN 0093-691X, 10.1016 / 0093-691X (95) 00189-F).

Buscando soluções para a questão da subjetividade da análise morfológica, diversos métodos alternativos foram desenvolvidos. Dentre eles podem ser destacados o cultivo in vitro de embriões, integridade da membrana blastomérica, análise do metabolismo embrionário (Eric W. Overstrõm, In vitro assessment of embryo viability, Theriogenology, Volume 45, Issue 1, 1 January 1996, Pages 3-16, ISSN 0093-691X, 10.1016/0093-691 X(96)84625-5.), mensuração da respiração celular (HiroyoshiHoshi, In vitro production of bovine embryos and their application for embryo transfer, Theriogenology, Volume 59, Issue 2, 15 January 2003, Pages 675-685, ISSN 0093-691X, 10.1016/S0093-691X(02)01247-5), análise com microscopia eletrônica (López-Damián E. P, Galina C. S., Merchant H., Cedillo-Peláez C., Aspron M., Assessment of Bostaurus embryos comparing stereoscopic microscopy and transmission electron microscopy. Journal of Cell and Animal Biology Vol. 2 (3), pp. 072-078, March 2008, ISSN 1996-0867© 2008 AcademicJournals) e uso de índices de birrefringência da zona pelúcida (Held, Eva, Mertens, Eva-Maria, Mohammadi-Sangcheshmeh, Abdollah, Salilew-Wondim, Dessie,Besenfelder, Urban, Havlicek, Vitezslav, Herrler, Andreas, Tesfaye, Dawit, Schellander, Karl, andHõlker,Michael (2011). Zonapellucida birefringence correlates with developmental capacity of bovine oocytes classified by maturational environment, COC morphology and G6PDH activity. Reprod. Fértil. Dev. 24, 568-579).Seeking solutions to the subjectivity issue of morphological analysis, several alternative methods were developed. These include in vitro embryo culture, blastomeric membrane integrity, embryonic metabolism analysis (Eric W. Overström, In vitro assessment of embryo viability, Theriogenology, Volume 45, Issue 1, 1 January 1996, Pages 3-16 , ISSN 0093-691X, 10.1016 / 0093-691 X (96) 84625-5.), Measurement of cellular respiration (HiroyoshiHoshi, In vitro production of bovine embryos and their application for embryo transfer, Theriogenology, Volume 59, Issue 2, 15 January 2003, Pages 675-685, ISSN 0093-691X, 10.1016 / S0093-691X (02) 01247-5), Electron Microscopic Analysis (López-Damián E. P, Galina CS, Merchant H., Cedillo-Peláez C. , Aspron M., Assessment of Bostaurus embryos comparing stereoscopic microscopy and transmission electron microscopy Journal of Cell and Animal Biology Vol. 2 (3), pp. 072-078, March 2008, ISSN 1996-0867 © 2008 AcademicJournals) and use of birefringence indices of the zona pellucida (Held, Eva, Mertens, Eva-Maria, Mohammadi-S angcheshmeh, Abdollah, Salilew-Wondim, Dessie, Besenfelder, Urban, Havlicek, Vitezslav, Herrler, Andreas, Tesfaye, Dawit, Schellander, Karl, and Holker, Michael (2011). Zonapellucida birefringence correlates with developmental capacity of bovine oocytes classified by maturational environment, COC morphology and G6PDH activity. Playback Fertile. Dev. 24, 568-579).

Entretanto, nenhum método até o momento apresentou uma solução definitiva para a mensuração de qualidade e viabilidade, sendo ainda necessário o desenvolvimento de métodos que sejam rápidos, não invasivos e objetivos.However, no method has so far presented a definitive solution for measuring quality and viability, and it is still necessary to develop methods that are fast, non-invasive and objective.

Outro fator a ser analisado é o alto custo de alguns métodos, o que impede sua ampla utilização. Assim, apesar da subjetividade e baixa repetibilidade, a análise morfológica visual continua sendo amplamente utilizada para a determinação da qualidade embrionária.Another factor to be analyzed is the high cost of some methods, which prevents their wide use. Thus, despite subjectivity and low repeatability, visual morphological analysis is still widely used to determine embryonic quality.

Portanto, a presente invenção descreve um método para determinação da viabilidade e qualidade de embriões que permite uma avaliação rápida e com mínima interferência no desenvolvimento embrionário, pois é necessário um sistema de microscopia associado à captura digital de imagens, provendo um conjunto de valores para cada embrião que representa o quanto o embrião está apto a ser considerado em cada um dos quatro graus possíveis, utilizando a técnica de Redes Neurais Artificiais, provendo objetividade e reprodutibilidade.Therefore, the present invention describes a method for determining the viability and quality of embryos that allows rapid evaluation and minimal interference with embryonic development, as a microscopy system associated with digital image capture is required, providing a set of values for each embryo. embryo that represents how well the embryo can be considered in each of the four possible degrees, using the Artificial Neural Networks technique, providing objectivity and reproducibility.

SUMÁRIO É característica da invenção um método para determinação da viabilidade e qualidade de embriões a partir da análise morfológica de uma figura bidimensional, utilizando a técnica de Redes Neurais Artificiais (RNA). É característica da invenção um método para determinação da viabilidade e qualidade de embriões que fornece como resultado um índice de qualidade embrionária de modo objetivo e reprodutível. É característica da invenção um método para determinação da viabilidade e qualidade de embriões com potencial aplicação em pesquisa científicas envolvendo embriões de camundongos/ratos, na classificação da qualidade de embriões bovinos produzidos para o uso comercial (produção in vitro), bem como para a avaliação da qualidade embrionária de embriões humanos em clínicas de reprodução assistida. É característica da invenção um método para determinação da viabilidade e qualidade de embriões baseada na objetividade da análise e que independe da qualidade do microscópio, da experiência do embriologista e da capacidade restrita dos graus de qualidade embrionária, classicamente utilizados para a avaliação. É característica da invenção um método para determinação da viabilidade e qualidade de embriões que não danifica os embriões, não é invasiva e pode ser realizada em pouco tempo, permitindo que o avaliador "interprete" a resposta, de modo que a experiência clínica individual pode maximizar o resultado obtido pelo método.It is characteristic of the invention a method for determining embryo viability and quality from the morphological analysis of a two-dimensional figure using the Artificial Neural Networks (RNA) technique. A method for determining embryo viability and quality that provides an objective and reproducible embryonic quality index is a feature of the invention. A method for determining the viability and quality of embryos with potential application in scientific research involving mouse / rat embryos, in the classification of quality of bovine embryos produced for commercial use (in vitro production), as well as for the evaluation of the invention is characteristic of the invention. of embryonic quality of human embryos in assisted reproduction clinics. A method for determining the viability and quality of embryos based on the objectivity of the analysis is independent of the microscope quality, the embryologist's experience, and the restricted capacity of the embryonic quality grades used for evaluation. It is a feature of the invention that a method for determining embryo viability and quality that is non-invasive, non-invasive and can be performed in a short time, allowing the evaluator to "interpret" the response, so that individual clinical experience can maximize the result obtained by the method.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS A figura 1 apresenta a representação da marcação da medida do primeiro diâmetro do embrião (DE1). A figura 2 apresenta a representação da marcação da medida do segundo diâmetro do embrião (DE2). A figura 3 apresenta a representação da marcação do Primeiro diâmetro da zona pelúcida (DZP1). A figura 4 apresenta a representação da marcação do Segundo diâmetro da zona pelúcida (DZP2). A figura 5 apresenta a representação da marcação da área do embrião (AE). A figura 6 apresenta a representação da marcação da Área da zona pelúcida (AZP). A figura 7 apresenta a representação da marcação da Área de células mortas (ACM). A figura 8 apresenta a marcação da Densidade de cor da zona pelúcida (DCZP). A figura 9 apresenta o fluxograma do método utilizado para avaliação da arquitetura de RNA.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 shows the representation of the measurement marking of the first embryo diameter (DE1). Figure 2 shows the representation of the measurement marking of the second diameter of the embryo (DE2). Figure 3 shows the representation of the marking of the first zone of the zona pellucida (DZP1). Figure 4 shows the representation of the marking of the second diameter of the zona pellucida (DZP2). Figure 5 shows the representation of the embryo area marking (AE). Figure 6 shows the representation of the zona pellucida area (AZP) marking. Figure 7 shows the representation of dead cell area (ACM) marking. Figure 8 shows the Pellucid Zone Color Density (DCZP) marking. Figure 9 shows the flowchart of the method used to evaluate RNA architecture.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO O método para determinação da viabilidade e qualidade de embriões, objeto da presente invenção, permite a avaliação morfológica de embriões de forma objetiva, mediante a extração de informações a partir de imagens dos embriões e sua posterior análise através de um programa de computador baseado em Redes Neurais Artificiais (RNA), uma técnica de Inteligência Artificial indicada para a resolução de problemas não lineares e com variáveis interconectadas (Guoqiang Zhang, B. EddyPatuwo, Michael Y. Hu, Forecastingwith artificial neural networks: The State of the art, International Journal of Forecasting, Volume 14, Issue 1, 1 March 1998, Pages 35-62, ISSN 0169-2070, 10.1016/S0169-2070(97)00044-7) e (Eidon Y. Li, Artificial neural networks andtheir business applications, Information& Management, Volume 27, Issue 5, November 1994, Pages 303-313, ISSN 0378-7206, 10.1016/0378-7206(94)90024-8).DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The method for determining the viability and quality of embryos, object of the present invention, allows the objective morphological evaluation of embryos by extracting information from embryo images and further analyzing them by means of a computer program. computer based on Artificial Neural Networks (RNA), an Artificial Intelligence technique indicated for solving nonlinear problems with interconnected variables (Guoqiang Zhang, B. EddyPatuwo, Michael Y. Hu, Forecastingwith artificial neural networks: The State of the Art , International Journal of Forecasting, Volume 14, Issue 1, March 1, 1998, Pages 35-62, ISSN 0169-2070, 10.1016 / S0169-2070 (97) 00044-7) and (Eidon Y. Li, Artificial neural networks and their business applications, Information & Management, Volume 27, Issue 5, November 1994, Pages 303-313, ISSN 0378-7206, 10.1016 / 0378-7206 (94) 90024-8).

Basicamente, uma Rede Neural Artificial é um sistema que atua na resolução de problemas, simulando o funcionamento de um conjunto de neurônios biológicos. Tais neurônios da RNA (também chamados de perceptrons) precisam ser expostos a dados de treinamento, de forma a aprenderem a generalizar uma saída a partir de um conjunto de dados de entrada. Uma vez devidamente treinada, a RNA é capaz de realizar predições, sem os dados de saída (Guoqiang Zhang, B. Eddy Patuwo, Michae! Y. Hu, Forecasting with artificial neural networks: The State of the art, International Journal of Forecasting, Volume 14, Issue 1, 1 March 1998, Pages 35-62, ISSN 0169-2070, 10.1016/S0169-2070(97)00044-7) e (Haykin, S. , Neural Networks: A Comprehensive Foundation, 2nd edition, Prentice Hall, 1999 ISBN: 0132733501).Basically, an Artificial Neural Network is a system that acts in solving problems, simulating the functioning of a set of biological neurons. Such RNA neurons (also called perceptrons) need to be exposed to training data in order to learn how to generalize an output from an input data set. Once properly trained, RNA is able to make predictions without output data (Guoqiang Zhang, B. Eddy Patuwo, Michae! Y. Hu, Forecasting with artificial neural networks: The State of the Art, International Journal of Forecasting, Volume 14, Issue 1, March 1, 1998, Pages 35-62, ISSN 0169-2070, 10.1016 / SO169-2070 (97) 00044-7) and (Haykin, S., Neural Networks: The Comprehensive Foundation, 2nd edition, Prentice Hall, 1999 ISBN: 0132733501).

No presente método para determinação da viabilidade e qualidade de embriões, as informações são extraídas da imagem do embrião mediante um protocolo, sendo em seguida processadas por um programa de computador que trabalha os dados recebidos, transformando-os em variáveis de entrada para a RNA e realiza o processamento, fornecendo como resultado um índice de qualidade embrionária nos mesmos padrões que um embriologista fornecería (graus "Excelente", "Bom", "Regular" e "Ruim").In the present method to determine the viability and quality of embryos, the information is extracted from the embryo image by means of a protocol, and then processed by a computer program that works the received data, transforming them into input variables for RNA and performs the processing, resulting in an embryonic quality score in the same standards as an embryologist would provide ("Excellent", "Good", "Regular" and "Bad" grades).

Em uma primeira etapa do método para determinação da viabilidade e qualidade de embriões, são obtidas imagens do embrião, sendo preferentemente selecionadas imagens de blastocistos, desde a fase de blastocisto inicial até blastocisto expandido.In a first step of the method to determine embryo viability and quality, embryo images are obtained, and preferably images of blastocysts are selected, from the initial blastocyst to expanded blastocyst phase.

Necessariamente, a imagem deve apresentar integralmente o embrião, com nitidez da zona pelúcida e a delimitação da blastocele devendo estar visível.Necessarily, the image must have the embryo in its entirety, with clearness of the zona pellucida and the delimitation of the blastocele should be visible.

Em uma segunda etapa, a imagem do embrião é processada por um software de processamento de imagens, sendo obtidas mensurações a partir da seleção de pontos da imagem.In a second step, the embryo's image is processed by an image processing software, and measurements are obtained from the selection of image points.

As variáveis obtidas utilizando o programa de computador de processamento de imagens compreendem: a) Primeiro diâmetro do embrião (DE1), que compreende a medida de diâmetro do embrião obtida através de uma linha que une os pontos mais extremos do embrião, não levando em consideração o diâmetro da zona pelúcida (Figura 1); b) Segundo diâmetro do embrião (DE2), que compreende a medida de diâmetro do embrião obtida através de uma linha aproximadamente perpendicular à linha DE1, que liga os pontos mais extremos do embrião, não levando em consideração o diâmetro da zona pelúcida (Figura 2); c) Primeiro diâmetro da zona pelúcida (DZP1), que compreende a medida de diâmetro do embrião obtida através de uma linha que liga os pontos mais extremos do embrião, levando em consideração o diâmetro da zona pelúcida (Figura 3); d) Segundo diâmetro da zona pelúcida (DZP2), que compreende a medida de diâmetro do embrião obtida através de uma linha perpendicular à DZP1, ligando os pontos mais extremos do embrião e levando em consideração o diâmetro da zona pelúcida (Figura 4); e) Área do embrião (AE), sendo feito um contorno que envolve toda a área do embrião (sem ser considerada a área da zona pelúcida). A precisão dessa seleção é importante, pois várias informações são extraídas da mensuração de área (Área do embrião, densidade de cor do embrião, circularidade do embrião) (Figura 5); f) Área da zona pelúcida (AZP), sendo feito um contorno que envolve toda a área do embrião, sendo considerada a área da zona pelúcida. A precisão dessa seleção é importante, pois várias informações são extraídas da mensuração de área (Área da zona pelúcida, densidade de cor total, circularidade da zona pelúcida) (Figura 6); g) Área de células mortas (ACM), sendo feito um contorno que envolve toda a área de células mortas, devendo ser incluídas tanto células mortas que se apresentem ainda aderidas como soltas do embrião (Figura 7); h) Densidade de cor da zona pelúcida (DCZP), sendo feito um contorno que envolve somente a área da zona pelúcida, sem incluir a área do embrião. Esta variável não precisa ser obtida se o espaço perivitelino for ausente, pois nesse caso específico pode ser calculada através de AE (área do embrião) e AZP (área da zona pelúcida) (Figura 8).The variables obtained using the computer image processing program include: a) First embryo diameter (DE1), which comprises the measurement of the diameter of the embryo obtained through a line joining the most extreme points of the embryo, disregarding the diameter of the zona pellucida (Figure 1); (b) Second Embryo Diameter (DE2), which comprises the measurement of the diameter of the embryo obtained through a line approximately perpendicular to the DE1 line, which connects the most extreme points of the embryo, disregarding the diameter of the zona pellucida (Figure 2 ); (c) first zone of the zona pellucida (DZP1), comprising the measurement of the diameter of the embryo obtained through a line connecting the most extreme points of the embryo, taking into account the diameter of the zona pellucida (Figure 3); (d) Second Pellucid Zone Diameter (DZP2), which comprises the measurement of the diameter of the embryo obtained through a line perpendicular to DZP1, connecting the most extreme points of the embryo and taking into account the diameter of the pellucid zone (Figure 4); e) Area of the embryo (AE), being a contour that surrounds the whole area of the embryo (not considering the area of the zona pellucida). The accuracy of this selection is important because various information is extracted from the area measurement (embryo area, embryo color density, embryo circularity) (Figure 5); f) Area of the zona pellucida (AZP), being made a contour that involves the whole area of the embryo, being considered the area of the zona pellucida. The accuracy of this selection is important because various information is extracted from the area measurement (Pellucid Zone Area, Total Color Density, Pellucid Zone Roundness) (Figure 6); g) Dead cell area (MCA), with a contour that surrounds the entire dead cell area, including both dead cells that are still attached and loose from the embryo (Figure 7); (h) Color Density of the zona pellucida (DCZP), a contour being drawn that involves only the area of the zona pellucida, not including the area of the embryo. This variable need not be obtained if the perivitelline space is absent, as in this particular case it can be calculated by AE (embryo area) and AZP (zona pellucida area) (Figure 8).

Em uma terceira etapa, as variáveis obtidas pelo programa de computador para análise de imagens dão processadas para servirem de entrada na RNA, sendo armazenadas em um banco de dados. O dado referente ao diâmetro do embrião (DE) é obtido pela fórmula 1. Fórmula 1: diâmetro do embrião (DE) O dado referente ao diâmetro da zona pelúcida (DZP) é obtido pela fórmula 2. Fórmula 2: diâmetro da zona pelúcida (DZP) O dado referente à área de células vivas (ACV) é obtido pela fórmula 3. Fórmula 3: ACV (Área de células vivas) ACV = AE -ACM O dado referente à densidade de cor do embrião (DCE) é obtido pelo primeiro programa de computador juntamente com a área do que o embrião está (EDE) e o estágio ideal para o tempo decorrido desde a fertilização. O dado referente à Relação com a Média do Grupo (RMG) compreende a relação entre a fase de desenvolvimento (EDE) e a Média do Grupo, determinada pela fórmula 5. Dessa forma, valores maiores que 1 indicarão que o embrião está adiantado em relação ao seu grupo, enquanto que valores menores do que 1 indicarão que o embrião está atrasado em relação ao seu grupo. Fórmula 5: relação com a média do grupo (RMG): Onde: EDE grupo corresponde à média da fase embrionária de todos os outros embriões da mesma colheita. O grau de rugosidade ou de granulação dos embriões (EDG) é obtido através de um macro para o programa de computador, permitindo identificar as regiões de contraste no embrião e contar estas regiões, de forma a representar numericamente essa característica visual. O macro denominado de Sharp Edges (EDG) utiliza as operações básicas Sharpen e FindEdges de um software de análise de imagens, sendo constituído pelas operações: run("UnsharpMask...", "radius=10 mask=0.50"); run("FindEdges");In a third step, the variables obtained by the computer program for image analysis are processed to serve as input to the RNA, being stored in a database. Data on the diameter of the embryo (DE) is obtained by formula 1. Formula 1: diameter of the embryo (DE) Data on diameter of the zona pellucida (DZP) is obtained from formula 2. Formula 2: diameter of the zona pellucida ( DZP) Live cell area (ACV) data is obtained from formula 3. Formula 3: ACV (live cell area) ACV = AE -ACM Embryo color density (DCE) data is obtained from the first computer program along with the area of the embryo (EDE) and the ideal stage for the time elapsed since fertilization. The Group Mean Relationship (RMG) data comprises the relationship between the development phase (EDE) and the Group Average, determined by formula 5. Thus, values greater than 1 will indicate that the embryo is ahead of values of less than 1 will indicate that the embryo is behind its group. Formula 5: relationship to group mean (RMG): Where: EDE group corresponds to the average embryonic phase of all other embryos in the same collection. The degree of embryo roughness or granulation (EDG) is obtained through a macro for the computer program, allowing to identify the contrast regions in the embryo and to count these regions in order to numerically represent this visual characteristic. The Sharp Edges (EDG) macro uses the basic Sharpen and FindEdges operations of an image analysis software, consisting of the operations: run ("UnsharpMask ...", "radius = 10 mask = 0.50"); run ("FindEdges");

Após, deve ser utilizada a opção FindMaxima (Noise:100 ; Sem light background). O dado de relação de diâmetro médio (RDM) do embrião é obtido pela fórmula 6, onde DE (diâmetro do embrião) e DZP (diâmetro da zona pelúcida) são obtidos por meio da média entre o maior e o menor diâmetro, respectivamente para o embrião e a zona pelúcida, favorecido pela grande constância do diâmetro da zona pelúcida, quando comparada com a do embrião propriamente dito. Fórmula 6: relação de diâmetro médio (RDM) O dado referente à relação de células vivas (RCV) é obtido pela fórmula 7. Fórmula 7: relação de células vivas (RCV) O dado referente à Relação de Células Mortas (RCM) é obtido através da fórmula 8. Quanto maior o valor de RCM, maior será a proporção de células mortas no embrião, o que terá um impacto negativo em sua qualidade. Fórmula 8: relação de células mortas (RCM) O dado referente à relação de densidade de cor do embrião (RDC) é obtido através da fórmula 9. A cor do embrião é um fator importante a ser analisado, pois é diretamente influenciado pela sua densidade de células e como está a viabilidade destas. Esta variável é altamente dependente das condições nas quais foi obtida a imagem. Entretanto, estas variações são compensadas quando é estabelecida uma relação da cor do embrião (DCE) com a da zona pelúcida (DCZP). Fórmula 9: relação de densidade de cor do embrião (RDC) Valores de RDC menores que 1 indicam um embrião mais claro que a sua zona pelúcida, enquanto que valores maiores do que 1 um embrião mais escuro. A intensidade de cor (DCE e DCZP) é medida pela média dos valores de brilho de cada pixel da área em questão. Este valor varia de 0 para completamente escuro até 255 para completamente branco. O dado referente à Relação de circularidade ao quadrado (RCE2) é obtido pela fórmula 10. Fórmula 10: relação de circularidade (RCE) Um círculo ideal terá um valor igual a 1. Quanto mais próximo de zero, menos a forma mensurada se assemelha a um círculo. A circularidade é definida como RCE= CE/CZP, onde CE é a circularidade do embrião e CZP é a circularidade da zona pelúcida.Then the FindMaxima option (Noise: 100; No light background) should be used. The average diameter ratio (RDM) data of the embryo is obtained by formula 6, where DE (embryo diameter) and DZP (pellucid zone diameter) are obtained by averaging the largest and smallest diameters, respectively. embryo and the zona pellucida, favored by the large constancy of the diameter of the zona pellucida when compared with that of the embryo itself. Formula 6: Average Diameter Ratio (RDM) Data on Living Cell Ratio (RCV) is obtained from Formula 7. Formula 7: Living Cell Ratio (RCV) Data on Dead Cell Ratio (RCM) is obtained. using formula 8. The higher the SPC value, the higher the proportion of dead cells in the embryo, which will have a negative impact on its quality. Formula 8: Dead Cell Ratio (SPC) Data on the embryo color density ratio (RDC) is obtained from formula 9. Embryo color is an important factor to analyze because it is directly influenced by its density. cells and how viable they are. This variable is highly dependent on the conditions under which the image was obtained. However, these variations are compensated when an embryo color (DCE) to pellucid zone (DCZP) relationship is established. Formula 9: Embryo Color Density Ratio (RDC) RDC values less than 1 indicate an embryo lighter than its pellucid zone, while values greater than 1 indicate a darker embryo. Color intensity (DCE and DCZP) is measured by averaging the brightness values of each pixel in the area in question. This value ranges from 0 for completely dark to 255 for completely white. The circularity squared ratio (RCE2) data is obtained from formula 10. Formula 10: circularity ratio (RCE) An ideal circle will have a value of 1. The closer to zero, the less the measured shape resembles a circle. The circularity is defined as RCE = CE / CZP, where CE is the circularity of the embryo and CZP is the circularity of the zona pellucida.

Como a zona pelúcida é constante e muito circular, valores próximos a 1 indicam uma circularidade alta do embrião, enquanto valores próximos a 0 indicam uma circularidade muito baixa.Since the zona pellucida is constant and very circular, values close to 1 indicate high circularity of the embryo, while values close to 0 indicate very low circularity.

No entanto, para fins de atribuição de características diferentes a embriões circulares ou pouco circulares por parte da RNA, tendo em vista que os valores são sempre muito próximos de 1, é utilizada a RCE2 (razão de circularidade elevada ao quadrado) de modo a ressaltar as diferenças numericamente pequenas de circularidade, onde os embriões mais circulares continuam tendendo a 1. O dado referente à qualidade embrionária (Q) varia em uma escala de Excelente, Bom, Regular e Ruim, sendo utilizado como gabarito para o treinamento da Rede Neural Artificial. A RNA possui 4 neurônios em sua camada de saída, cada um representando uma das possíveis classes de qualidade (Neurônios com valores 0 ou 1).However, for the purpose of attributing different characteristics to circular or non-circular embryos by RNA, given that the values are always very close to 1, the RCE2 (squared circularity ratio) is used to highlight the numerically small differences in circularity, where the most circular embryos continue tending to 1. The data on embryonic quality (Q) varies on an Excellent, Good, Regular and Bad scale, being used as a template for the training of the Artificial Neural Network. . RNA has 4 neurons in its output layer, each representing one of the possible quality classes (neurons with values 0 or 1).

Em uma quarta etapa, é desenvolvida a arquitetura de RNA, com definição da quantidade de camadas, número de neurônios nas camadas, funções de transferência entre os neurônios e funções de treinamento. A estrutura de uma Rede Neural é composta de diversos elementos, como a quantidade de camadas de neurônios, a quantidade de neurônios em cada camada, suas funções de transferência e função de treinamento da rede. Embora a correta determinação desses fatores seja de suma importância para o melhor desenvolvimento da RNA, não há um protocolo fixo para a determinação da melhor arquitetura (Xin Yao, Yong Liu, Towards designing artificial neural networks by evolution, Applied Mathematics and Computation, Volume 91, Issuel, April 1998, Pages 83-90, ISSN 0096-3003, 10.1016/S0096-3003(97)10005-4). O programa foi executado, tendo como condição de parada 10.000 ciclos, intervalo de 5 a 20 neurônios na primeira e segunda camadas, sorteio de funções de transferência entre tansig, logsig e purelin e sorteio de funções de treinamento entre trainlm, trainscg e traingdx. O erro foi calculado com confusion matrix (porcentagem de classificações errôneas). A RNA desenvolvida utilizando-se o algoritmo de backpropagation.In a fourth step, the RNA architecture is developed, defining the number of layers, number of neurons in the layers, transfer functions between neurons and training functions. The structure of a Neural Network is composed of several elements, such as the number of neuron layers, the number of neurons in each layer, their transfer functions, and the training function of the network. Although the correct determination of these factors is of paramount importance for the better development of RNA, there is no fixed protocol for determining the best architecture (Xin Yao, Yong Liu, Applied Mathematics and Computation, Volume 91). , Issuel, April 1998, Pages 83-90, ISSN 0096-3003, 10.1016 / S0096-3003 (97) 10005-4). The program was executed with a stopping condition of 10,000 cycles, a range of 5 to 20 neurons in the first and second layers, a draw of transfer functions between tansig, logig and purelin and a draw of training functions between trainlm, trainscg and traingdx. The error was calculated with confusion matrix (percentage of misclassifications). The RNA was developed using the backpropagation algorithm.

Assim, foi obtida a melhor arquitetura de RNA para este caso específico, sendo uma rede com 18 neurônios na primeira camada e função de transferência purelin (função linear), 13 neurônios na segunda camada e função de transferência logsig (função logística). A função de treinamento, escolhida pelo algoritmo, foi trainscg (ScaledConjugateGradientAlgorithm).Thus, the best RNA architecture was obtained for this specific case, being a network with 18 neurons in the first layer and purelin transfer function (linear function), 13 neurons in the second layer and logsig transfer function (logistic function). The training function, chosen by the algorithm, was trainscg (ScaledConjugateGradientAlgorithm).

Conforme apresentado na figura 9, as entradas (inputs) compreendem variáveis utilizadas para criar as diferentes configurações da RNA. O programa de computador sorteia valores para todas as variáveis e cria uma RNA que é treinada com o banco de dados definido na terceira etapa do presente método contendo os dados relativos aos embriões, utilizando a divisão dos dados em treinamento, validação e teste de acordo com a escolha no início do programa. Tal processo ocorre ciclicamente, sendo que a cada ciclo o programa compara o erro da rede atual com as redes passadas, guardando a RNA com o menor erro. Uma vez atingida alguma das variáveis de parada, o programa encerra o ciclo e mostra o melhor resultado. A seguir, é utilizada uma interface gráfica dotada de campos para entrada das variáveis obtidas por meio do programa de análise de imagens, sendo realizada a padronização das variáveis e uma simulação com a RNA previamente treinada.As shown in figure 9, the inputs comprise variables used to create the different RNA configurations. The computer program draws values for all variables and creates an RNA that is trained with the database defined in the third step of this method containing the embryonic data, using the data split into training, validation and testing according to the choice at the beginning of the program. This process occurs cyclically, and at each cycle the program compares the error of the current network with the past networks, saving the RNA with the smallest error. Once any of the stop variables are reached, the program terminates the cycle and displays the best result. Next, a graphical interface with fields for inputting the variables obtained through the image analysis program is used, and the variables are standardized and a previously trained RNA simulation is performed.

As variáveis de entrada da RNA compreendem o EDE (Estágio do Desenvolvimento Embrionário), o DPC (Dias Pós Cópula), o RMG (Relação entre estágio de desenvolvimento e a Média do Grupo), o RDM (Relação entre Diâmetro Médio do embrião e da zona pelúcida), o RCV (Relação entre área de Células Vivas com a área total), o RCM (Relação entre área de Células Mortas com a área de células vivas), o RDC (Relação entre Densidade de Cor do embrião), o RCE2 (Relação entre Circularidade do Embrião e da zona pelúcida ao quadrado), o EDG (Macro Sharp EDGes), o RAB (Relação entre Área da Blastocele e área do embrião), o RDCB (Relação entre Densidade de Cor da Blastocele com a densidade de cor do embrião), o RCB2 (Relação entre Circularidade da Blastocele e circularidade do embrião ao quadrado). A avaliação da qualidade embrionária por RNA pode ser apresentada mediante um gráfico de barras, que representa cada uma das saídas da RNA (os 4 graus de qualidade), sendo a altura de cada barra determinada pela magnitude do valor da saída; e/ou através de um índice de qualidade, de acordo com o maior valor de saída da rede, sendo os resultados preferentemente apresentado como Excelente, Bom, Regular e Ruim; e/ou um vetor descritivo, que é o vetor real de saída da RNA, representando os valores dos quatro neurônios da camada de saída (“Excelente”, “Bom”, “Regular” e “Ruim”, respectivamente). A Tabela 1 apresenta os resultados da RNA para os dados de Teste. A coluna ID representa a identificação do embrião no banco de dados. A coluna erro foi calculada pela subtração da qualidade fornecida pela RNA em relação a qualidade fornecida como gabarito (avaliação do embriologista), de forma que 0 indica um acerto, +1 que a RNA atribuiu uma qualidade inferior à do gabarito e -1 que a RNA atribuiu uma qualidade superior à do gabarito. TABELA 1: Resultados da RNA para os dados de Teste. As quatro saídas da RNA representam os graus de qualidade do embrião analisado, sendo 1 (excelente), 2 (bom), 3 (regular) e 4 (ruim).RNA input variables include EDE (Embryonic Developmental Stage), CPD (Post-Copulation Days), RMG (Developmental Stage to Group Average), RDM (Mean Embryo-Diameter Ratio). zona pellucida), RCV (Ratio of Living Cell Area to Total Area), RCM (Ratio of Dead Cell Area to Living Cell Area), RDC (Embryo Color Density Ratio), RCE2 (Relationship between Embryo Circularity and Squared Area), EDG (Macro Sharp EDGes), RAB (Relationship between Blastocele Area and Embryo Area), RDCB (Relationship between Blastocele Color Density and embryo color), the RCB2 (Relationship between Blastocele Circularity and squared embryo circularity). The embryonic quality assessment by RNA can be presented by a bar graph, which represents each of the RNA outputs (the 4 degrees of quality), with the height of each bar determined by the magnitude of the output value; and / or through a quality score according to the highest output value of the network, the results being preferably presented as Excellent, Good, Fair and Bad; and / or a descriptive vector, which is the actual RNA output vector, representing the values of the four output layer neurons (“Excellent”, “Good”, “Regular” and “Bad”, respectively). Table 1 presents the RNA results for the Test data. The ID column represents the embryo ID in the database. The error column was calculated by subtracting the quality provided by RNA from the quality provided as a template (embryologist's assessment), so that 0 indicates a hit, +1 that the RNA gave a lower quality than the template and -1 that the RNA attributed a higher quality than the template. TABLE 1: RNA Results for Test Data. The four RNA outputs represent the quality grades of the analyzed embryo, being 1 (excellent), 2 (good), 3 (regular) and 4 (bad).

REIVINDICAÇÕES

Claims (4)

1. MÉTODO PARA DETERMINAÇÃO DA VIABILIDADE E QUALIDADE DE EMBRIÕES caracterizado por compreender as etapas de: a) obtenção da imagem digital do embrião; b) processamento da imagem digital do embrião em um programa de computador de processamento de imagens, com obtenção das mensurações a partir da seleção de pontos da imagem; c) obtenção das variáveis: c.1) primeiro diâmetro do embrião (DE1), que compreende a medida de diâmetro do embrião obtida através de uma linha que une os pontos mais extremos do embrião; c.2) segundo diâmetro do embrião (DE2), que compreende a medida de diâmetro do embrião obtida através de uma linha aproximadamente perpendicular à linha DE1, que liga os pontos mais extremos do embrião; c.3) primeiro diâmetro da zona pelúcida (DZP1), que compreende a medida de diâmetro do embrião obtida através de uma linha que liga os pontos mais extremos do embrião, levando em consideração o diâmetro da zona pelúcida; c.4) segundo diâmetro da zona pelúcida (DZP2), que compreende a medida de diâmetro do embrião obtida através de uma linha perpendicular à DZP1, ligando os pontos mais extremos do embrião e levando em consideração o diâmetro da zona pelúcida; c.5) área do embrião (AE), sem ser considerada a área da zona pelúcida; c.6) área da zona pelúcida (AZP), sendo considerada a área da zona pelúcida; o.7) área de células mortas (ACM); c. 8) densidade de cor da zona pelúcida (DCZP); d) processamento das variáveis obtidas, para servirem de entrada na Rede Neural Artificial, sendo: d. 1) diâmetro do embrião (DE) obtido pela fórmula d.2) diâmetro da zona pelúcida (DZP) obtido pela fórmula d.3) área de células vivas (ACV) obtida pela fórmula ACV = AE - ACM; d.4) densidade de cor do embrião (DCE) obtida juntamente com a área do embrião (AE); d.5) densidade de cor total (DCTotal) obtida juntamente com a área da zona pelúcida (AZP); d.6) densidade de cor da zona pelúcida (DCZP) obtida pela fórmula d.7) circularidade do embrião (CE) obtida juntamente com área do embrião (AE); d.8) circularidade da zona pelúcida (CZP) obtida juntamente com Área da Zona Pelúcida (AZP); d.9) fase do Desenvolvimento Embrionário (EDE) obtido pela análise morfológica visual do embrião, sendo EDE=0,0 no caso de blastocisto inicial, FDE=0,5 no caso de blasticito e EDE=1,0 no caso de blastócito expandido; d. 10) dias Pós-cópula (DPC) compreende o tempo (em dias) decorridos desde a cópula do mamífero gerador do embrião; d. 11) relação com a média do grupo (RMG) compreende a relação entre a fase de desenvolvimento (EDE) e a Média do Grupo, determinada pela fórmula d. 12) grau de rugosidade ou de granulação dos embriões (EDG) obtido por meio de um macro para o programa de computador de processamento de imagens; d. 13) relação de diâmetro médio (RDM) do embrião é obtida pela fórmula d.14) relação de células vivas (RCV) obtida pela fórmula d. 15) relação de Células Mortas (RCM) obtida através da fórmula d. 16) relação de densidade de cor do embrião (RDC) obtida através da fórmula d. 17) relação de circularidade ao quadrado (RCE2) obtido pela fórmula e) desenvolvimento da arquitetura de Rede Neural Artificial, com definição da quantidade de camadas, número de neurônios nas camadas, funções de transferência entre os neurônios e funções de treinamento; f) padronização das variáveis e simulação com a RNA previamente treinada, utilizando-se uma interface gráfica dotada de campos para entrada das variáveis obtidas através do programa de computador para análise de imagens; g) avaliação da qualidade embrionária por Rede Neural Artificial.Method for determining the viability and quality of embryos characterized by comprising the steps of: a) obtaining the digital image of the embryo; b) processing the digital image of the embryo in an image processing computer program, obtaining measurements from the selection of image points; c) obtaining the variables: c.1) first diameter of the embryo (DE1), which comprises the measurement of the diameter of the embryo obtained through a line joining the most extreme points of the embryo; c.2) second diameter of the embryo (DE2), comprising the measurement of the diameter of the embryo obtained through a line approximately perpendicular to the line DE1, which connects the most extreme points of the embryo; c.3) first zone of the zona pellucida (DZP1), which comprises the measurement of the diameter of the embryo obtained through a line connecting the most extreme points of the embryo, taking into account the diameter of the zona pellucida; c.4) second diameter of the zona pellucida (DZP2), comprising the measurement of the diameter of the embryo obtained through a line perpendicular to DZP1, connecting the most extreme points of the embryo and taking into account the diameter of the zona pellucida; c.5) area of the embryo (AE), without considering the area of the zona pellucida; c.6) area of the zona pellucida (AZP), being considered the area of the zona pellucida; o.7) dead cell area (ACM); ç. 8) color zone color density (DCZP); d) processing of the variables obtained to serve as input to the Artificial Neural Network, as follows: d. 1) diameter of the embryo (DE) obtained by the formula d.2) diameter of the zona pellucida (DZP) obtained by the formula d.3) area of living cells (ACV) obtained by the formula ACV = AE - ACM; d.4) embryo color density (DCE) obtained along with the embryo area (AE); d.5) total color density (DCTotal) obtained together with the area of the zona pellucida (AZP); d.6) color density of the zona pellucida (DCZP) obtained by the formula d.7) circularity of the embryo (EC) obtained together with area of the embryo (AE); d.8) pellucid zone circularity (CZP) obtained together with Pellucid Zone Area (AZP); d.9) Embryonic Development (EDE) phase obtained by the visual morphological analysis of the embryo, where EDE = 0.0 in the case of initial blastocyst, EDF = 0.5 in case of blasticite and EDE = 1.0 in case of blastocyte expanded; d. 10) Post-copulation (DPC) days comprises the time (in days) that has elapsed since the embryo-generating mammal's copulation; d. 11) Relationship with the group average (RMG) comprises the relationship between the development phase (EDE) and the group average, determined by the formula d. 12) degree of embryo roughness or granulation (EDG) obtained by means of a macro for the computer image processing program; d. 13) embryo mean diameter ratio (RDM) is obtained by formula d.14) living cell ratio (RCV) obtained by formula d. 15) Dead Cell ratio (SPC) obtained by the formula d. 16) embryo color density ratio (RDC) obtained by formula d. 17) squared circularity relation (RCE2) obtained by the formula e) development of the Artificial Neural Network architecture, defining the number of layers, number of neurons in the layers, transfer functions between neurons and training functions; f) standardization of variables and simulation with previously trained RNA, using a graphical interface with fields for input of variables obtained through the computer program for image analysis; g) embryonic quality assessment by Artificial Neural Network. 2. MÉTODO PARA DETERMINAÇÃO DA VIABILIDADE E QUALIDADE DE EMBRIÕES, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de preferentemente a imagem digital ser selecionada de blastocistos.Method for determining the viability and quality of embryos according to claim 1, characterized in that preferably the digital image is selected from blastocysts. 3. MÉTODO PARA DETERMINAÇÃO DA VIABILIDADE E QUALIDADE DE EMBRIÕES, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da imagem digital do embrião apresentar a zona pelúcida com nitidez e a delimitação da blastocele.Method for determining the viability and quality of embryos according to Claim 1, characterized in that the digital image of the embryo clearly shows the zona pellucida and the delimitation of the blastocele. 4. MÉTODO PARA DETERMINAÇÃO DA VIABILIDADE E QUALIDADE DE EMBRIÕES, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da avaliação da qualidade embrionária por Rede Neural Artificial ser apresentada mediante um gráfico de barras, que representa cada uma das saídas da RNA, sendo a altura de cada barra determinada pela magnitude do valor da saída; e/ou através de um índice de qualidade, de acordo com o maior valor de saída da rede, sendo os resultados preferentemente apresentado como Excelente, Bom, Regular e Ruim; e/ou um vetor descritivo, que é o vetor real de saída da RNA, representando os valores dos quatro neurônios da camada de saída (“Excelente”, “Bom”, “Regular” e “Ruim”, respectivamente).Method for determining the viability and quality of embryos according to claim 1, characterized in that the evaluation of embryonic quality by Artificial Neural Network is presented by means of a bar graph representing each of the RNA outputs. height of each bar determined by the magnitude of the output value; and / or through a quality score according to the highest output value of the network, the results being preferably presented as Excellent, Good, Fair and Bad; and / or a descriptive vector, which is the actual RNA output vector, representing the values of the four output layer neurons (“Excellent”, “Good”, “Regular” and “Bad”, respectively).
BR102012031953A 2012-12-14 2012-12-14 method for determining embryo viability and quality BR102012031953B1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BR102012031953A BR102012031953B1 (en) 2012-12-14 2012-12-14 method for determining embryo viability and quality
PCT/BR2013/000506 WO2014089647A1 (en) 2012-12-14 2013-11-22 Method for determining embryo viability and quality

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BR102012031953A BR102012031953B1 (en) 2012-12-14 2012-12-14 method for determining embryo viability and quality

Publications (2)

Publication Number Publication Date
BR102012031953A2 true BR102012031953A2 (en) 2016-03-08
BR102012031953B1 BR102012031953B1 (en) 2020-04-07

Family

ID=50933608

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BR102012031953A BR102012031953B1 (en) 2012-12-14 2012-12-14 method for determining embryo viability and quality

Country Status (2)

Country Link
BR (1) BR102012031953B1 (en)
WO (1) WO2014089647A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108537323A (en) * 2018-03-30 2018-09-14 滁州学院 A kind of aluminium electrolutic capacitor core diameter calculation method based on artificial neural network

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017132674A1 (en) * 2016-01-28 2017-08-03 Letterie Gerard Automated image analysis to assess reproductive potential of human oocytes and pronuclear embryos
CN106408566B (en) * 2016-11-10 2019-09-10 深圳大学 A kind of fetal ultrasound image quality control method and system
US20190024030A1 (en) * 2017-04-12 2019-01-24 Embryotics Llc Method and system to evaluate embryos
US11321831B2 (en) * 2017-09-29 2022-05-03 The Brigham And Women's Hospital, Inc. Automated evaluation of human embryos
JP6414310B1 (en) * 2017-10-26 2018-10-31 ソニー株式会社 Fertilized egg quality evaluation method, program, and information processing apparatus
AU2018384082B2 (en) * 2017-12-15 2022-01-06 Vitrolife A/S Systems and methods for estimating embryo viability
CN110123484B (en) * 2019-05-31 2021-04-09 乐山知行智能科技有限公司 Livestock delivery detection method and device

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101331500B (en) * 2005-10-14 2015-04-29 尤尼森斯繁殖技术公司 Determination of a change in a cell population

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108537323A (en) * 2018-03-30 2018-09-14 滁州学院 A kind of aluminium electrolutic capacitor core diameter calculation method based on artificial neural network
CN108537323B (en) * 2018-03-30 2022-04-19 滁州学院 Aluminum electrolytic capacitor roll core diameter calculation method based on artificial neural network

Also Published As

Publication number Publication date
WO2014089647A1 (en) 2014-06-19
BR102012031953B1 (en) 2020-04-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
BR102012031953A2 (en) method for determining the viability and quality of embryos
Maroto-Morales et al. Current status and potential of morphometric sperm analysis
Rocha et al. Methods for assessing the quality of mammalian embryos: How far we are from the gold standard?
Amann et al. Computer-assisted sperm analysis (CASA): Capabilities and potential developments
Holt et al. Applications and interpretation of computer-assisted sperm analyses and sperm sorting methods in assisted breeding and comparative research
Gosálvez et al. Sperm deoxyribonucleic acid fragmentation dynamics in fertile donors
Ueno et al. Pregnancy prediction performance of an annotation-free embryo scoring system on the basis of deep learning after single vitrified-warmed blastocyst transfer: a single-center large cohort retrospective study
Zaninovic et al. A comparison of morphokinetic markers predicting blastocyst formation and implantation potential from two large clinical data sets
Matos et al. A method using artificial neural networks to morphologically assess mouse blastocyst quality
Kerns et al. Relationship between the length of sperm tail mitochondrial sheath and fertility traits in boars used for artificial insemination
Hoogewijs et al. Validation and usefulness of the Sperm Quality Analyzer V equine for equine semen analysis
Johnston et al. Reduced sperm DNA longevity is associated with an increased incidence of still born; evidence from a multi-ovulating sequential artificial insemination animal model
Anifandis et al. Bioethics in human embryology: the double-edged sword of embryo research
Morrell et al. Sperm yield after single layer centrifugation with Androcoll-E is related to the potential fertility of the original ejaculate
US20220367064A1 (en) Systems and Methods for Fertility Prediction and Increasing Culling Accuracy and Breeding Decisions
Kozłowska et al. The relationship between the testicular blood flow and the semen parameters of rams during the selected periods of the breeding and non-breeding seasons
Tsai et al. Application of microfluidic technologies to the quantification and manipulation of sperm
Cherouveim et al. Quality assurance (QA) for monitoring the performance of assisted reproductive technology (ART) staff using artificial intelligence (AI)
Jochems et al. Preimplantation Genetic Testing for Aneuploidy (PGT-A) Reveals High Levels of Chromosomal Errors in In Vivo-Derived Pig Embryos, with an Increased Incidence When Produced In Vitro
Mashiko et al. Mouse spermatozoa with higher fertilization rates have thinner nuclei
Soler et al. Foreword to Sperm morphometrics today and tomorrow special issue in Asian Journal of Andrology
El-Sherry et al. Rheotaxis of sperm in fertile and infertile men
WO2022257238A1 (en) Embryo development prediction method, apparatus and device, and storage medium
Vaidya et al. Time series prediction of viable embryo and automatic grading in IVF using deep learning
Collodel et al. Natural sperm birefringence can be used to estimate sperm viability and morphology

Legal Events

Date Code Title Description
B03A Publication of a patent application or of a certificate of addition of invention [chapter 3.1 patent gazette]
B06F Objections, documents and/or translations needed after an examination request according [chapter 6.6 patent gazette]
B06A Patent application procedure suspended [chapter 6.1 patent gazette]
B15V Prolongation of time limit allowed
B09A Decision: intention to grant [chapter 9.1 patent gazette]
B16A Patent or certificate of addition of invention granted [chapter 16.1 patent gazette]

Free format text: PRAZO DE VALIDADE: 20 (VINTE) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 14/12/2012, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS.