JP7000379B2 - Embryo selection system - Google Patents
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Description
本発明は、胚選抜システムに関する。 The present invention relates to an embryo selection system.
不妊治療分野において、受胎率の向上および患者のQOLの観点から、培養中の胚を評価することによって、移植に適した良好胚を選別することが行われている。胚を非侵襲的に評価する方法として、顕微鏡による形態観察から胚の発育状況を評価する方法がある。 In the field of infertility treatment, good embryos suitable for transplantation are selected by evaluating embryos in culture from the viewpoint of improving conception rate and QOL of patients. As a method for evaluating embryos non-invasively, there is a method for evaluating the developmental status of embryos by morphological observation with a microscope.
特許文献1の胚選別システムでは、特定の卵割の段階に対応する胚の割球数を1つの指標として、胚を選別している。しかし、特許文献1の胚選別システムでは、予め記憶されている卵割の段階に対応する時間帯情報を用いて胚の選別に用いられる画像を抽出しているため、その時間帯情報から外れたタイミングで卵割が進行した胚は、良好胚として選別されない虞がある。また、記憶された時間帯情報に基づいて特定の卵割の段階を示す画像であるとして抽出された画像から、特定の卵割の段階における胚の割球数が選別基準を満たしているように見えたとしても、その卵割の段階より前の段階において胚の割球のうち少なくとも一部が融合(リバース)したことによって選別基準を満たすようになった胚が良好胚として選別される虞がある。このような課題を解決するために、良好胚を選抜するシステムの選抜精度をより高めることができる技術が望まれていた。
In the embryo selection system of
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。第1の態様は、胚選抜システムとしての態様である。この胚培養システムは、培養容器に設けられた複数のウェルに収容され培養されている胚を、設定された時間間隔で撮像した前記ウェル毎の画像を、時系列的に格納する画像格納部と、前記画像格納部に格納された前記画像を読み出して、前記画像における前記胚の割球数の経時的な変化を解析することによって前記胚の状態を判定する判定部と、を備え、前記判定部は、受精処理されてから開始される最初の卵割において、前記胚の割球数が2個の状態に直接移行したことを確認した場合と、受精処理されてから開始される最初の卵割において、前記胚の割球数が2個の状態を経ることなく前記胚の割球数が3個以上の状態に直接移行した場合とで、前記胚について異なる判定を行なう。
また、第2の態様は、胚を選抜する方法としての態様である。この胚選抜方法は、培養容器に設けられた複数のウェルに収容され培養されている胚を、設定された時間間隔で撮像した前記ウェル毎の画像を、時系列的に格納する画像格納工程と、前記画像格納工程で格納された前記画像を読み出して、前記画像における前記胚の割球数の経時的な変化を解析することによって胚を選抜する選抜工程と、を備え、前記選抜工程において、受精処理されてから開始される最初の卵割において、前記胚の割球数が2個の状態に直接移行したことを確認したか、あるいは受精処理されてから開始される最初の卵割において、前記胚の割球数が2個の状態を経ることなく前記胚の割球数が3個以上の状態に直接移行したか、によって前記胚を選抜する。
The present invention has been made to solve at least a part of the above-mentioned problems, and can be realized as the following forms. The first aspect is an aspect as an embryo selection system. This embryo culture system includes an image storage unit that stores images of embryos housed and cultured in a plurality of wells provided in a culture vessel at set time intervals for each well in a time series. The determination unit is provided with a determination unit for determining the state of the embryo by reading the image stored in the image storage unit and analyzing the change in the number of blastomeres of the embryo in the image with time. The part confirmed that in the first egg splitting started after the fertilization process, the number of blastomeres of the embryo directly shifted to the two state, and the first egg started after the fertilization process. In the split, different determinations are made for the embryo depending on the case where the number of blastomeres of the embryo directly shifts to the state of 3 or more without going through the state of 2 blastomeres.
The second aspect is an aspect as a method for selecting embryos. This embryo selection method includes an image storage step of storing images for each well, which are images of embryos housed and cultured in a plurality of wells provided in a culture container at set time intervals, in chronological order. A selection step of reading out the image stored in the image storage step and selecting an embryo by analyzing a change in the number of blastomeres of the embryo in the image with time is provided. In the first cleavage started after fertilization, it was confirmed that the number of blastomere of the embryo directly shifted to the two state, or in the first cleavage started after fertilization. The embryo is selected depending on whether the number of blastomeres of the embryo directly shifts to the state of 3 or more without going through the state of 2 blastomeres.
(1)本発明の一形態によれば、胚選抜システムが提供される。この胚選抜システムは、培養されている胚の状態を、設定された時間間隔で撮影した画像を格納する画像格納部と、前記画像における前記胚の割球数の経時的な変化を解析することによって前記胚が良好胚であるか判定する判定部と、を備える。このような態様とすれば、胚の状態が撮影された画像を用いて、胚の割球数の経時的な変化を解析することによって、胚が良好胚であるか判定部が判定できる。このため、良好胚を選抜できるシステムについて、良好胚の選抜精度をより高めることができる。 (1) According to one embodiment of the present invention, an embryo selection system is provided. This embryo selection system analyzes the state of the cultured embryo in an image storage unit that stores images taken at set time intervals and changes in the number of blastomeres of the embryo in the image over time. A determination unit for determining whether the embryo is a good embryo is provided. In such an embodiment, the determination unit can determine whether the embryo is a good embryo by analyzing the change over time in the number of blastomeres of the embryo using the image in which the state of the embryo is photographed. Therefore, for a system that can select good embryos, the accuracy of selecting good embryos can be further improved.
(2)上記形態における胚選抜システムにおいて、前記判定部は、教師あり学習によって前記画像に写った前記胚の特徴について学習し、前記学習に基づいて前記胚が良好胚であるか判定してもよい。このような態様とすれば、判定部が教師あり学習によって学習した基準に基づいて、胚が良好胚であるか判定できる。 (2) In the embryo selection system in the above form, even if the determination unit learns about the characteristics of the embryo captured in the image by supervised learning and determines whether the embryo is a good embryo based on the learning. good. In such an embodiment, it is possible to determine whether the embryo is a good embryo based on the criteria learned by the supervised learning by the determination unit.
(3)上記形態における胚選抜システムにおいて、前記判定部は、多層のニューラルネットワークを用いたディープラーニングによって前記画像に写った前記胚の特徴について学習し、前記学習に基づいて前記胚が良好胚であるか判定してもよい。このような態様とすれば、判定部がディープラーニングによって学習した基準に基づいて、胚が良好胚であるか判定できる。 (3) In the embryo selection system in the above embodiment, the determination unit learns about the characteristics of the embryo captured in the image by deep learning using a multi-layer neural network, and the embryo is a good embryo based on the learning. It may be determined whether or not there is. With such an embodiment, it is possible to determine whether the embryo is a good embryo based on the criteria learned by the determination unit by deep learning.
(4)上記形態における胚選抜システムにおいて、さらに、前記画像のうち判定に用いられた判定画像を報知する報知部を備えてもよい。このような態様とすれば、胚選抜システムを使用するユーザーが、判定部がどの画像を用いて良好胚の判定を行ったかを知ることができる。 (4) The embryo selection system in the above embodiment may further include a notification unit for notifying the determination image used for determination among the images. In such an embodiment, the user using the embryo selection system can know which image the determination unit used to determine the good embryo.
(5)上記形態における胚選抜システムにおいて、前記報知部は、前記判定画像を報知するとともに前記判定画像において前記判定部が判定の根拠とした情報を報知してもよい。このような態様とすれば、胚選抜システムを使用するユーザーが、判定部がどの画像を用いて良好胚の判定を行ったかを知ることができるとともに、判定部が判定の根拠とした情報を知ることができる。 (5) In the embryo selection system in the above embodiment, the notification unit may notify the determination image and also notify the information on which the determination unit is based in the determination image. In such an embodiment, the user using the embryo selection system can know which image the determination unit used to determine a good embryo, and the determination unit knows the information on which the determination is based. be able to.
(6)本発明の一形態によれば、良好胚でない胚を選抜する方法が提供される。この良好胚でない胚を選抜する方法は、培養されている胚の状態を、設定された時間間隔で撮影した画像を格納する画像格納工程と、前記画像における前記胚の割球数の経時的な変化を解析することによって前記良好胚でない胚を選抜する選抜工程と、を備える。このような態様とすれば、胚の状態が撮影された画像を用いて、胚の割球数の経時的な変化を解析することによって、良好胚でない胚を選抜できる。 (6) According to one embodiment of the present invention, there is provided a method for selecting embryos that are not good embryos. The method for selecting embryos that are not good embryos is an image storage step of storing images of the cultured embryos taken at set time intervals, and a time course of the number of blastomeres of the embryos in the images. It comprises a selection step of selecting embryos that are not good embryos by analyzing changes. In such an embodiment, embryos that are not good embryos can be selected by analyzing changes in the number of blastomeres of the embryos over time using images of the embryo state.
本発明は、胚選抜システム以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、本発明は、胚選抜装置の形態で実現することができる。また、本発明は、前述の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において様々な形態で実施し得ることは勿論である。 The present invention can also be realized in various forms other than the embryo selection system. For example, the present invention can be realized in the form of an embryo selection device. Further, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and it is needless to say that the present invention can be carried out in various embodiments within a range not deviating from the gist of the present invention.
A.第1実施形態:
図1は、第1実施形態における胚選抜システム10の構成を示す説明図である。胚選抜システム10は、培養されている胚の中から移植に適した良好胚を選抜するシステムである。ここでいう胚とは、精子と卵子とを共培養したコンベンショナル法もしくは顕微授精法等の受精のための処理がなされた卵のことである。胚選抜システム10は、培養部110と、画像取得部130と、制御部140と、ユーザインタフェース150と、報知部160とを備える。
A. First Embodiment:
FIG. 1 is an explanatory diagram showing the configuration of the
培養部110は、胚を培養するいわゆるインキュベータである。培養部110内における温度、湿度、酸素濃度、二酸化炭素濃度および培養時間等の培養条件は、予めユーザインタフェース150を介してユーザーより入力された内容に基づいて、制御部140によって制御されている。培養部110は、胚を培養するための容器である培養容器200が培養部110内に固定された状態で、胚を培養する。
The
培養容器200は、3行4列の12個のウェルを備えたウェルプレートである。培養容器200の各ウェルの底にはウェル番号である1から12の番号が付されている。培養容器200は、各ウェルに1つの胚を入れて培養するための容器である。
The
培養部110は、容器搬送部115を有する。容器搬送部115は、水平方向に伸びた形状を有するとともに、培養部110における底面部分を構成している。容器搬送部115は、重力方向上側を向いた面上に、培養容器200を固定するための固定部(図示しない)を有する。培養部110は、培養容器200が固定部に固定された状態で、胚を培養する。
The
容器搬送部115は、固定部に固定された培養容器200を、培養部110の内側に一部が突出した画像取得部130の重力方向下側の位置に、固定部を移動させることによって搬送する。容器搬送部115は、画像取得部130による画像の取得が終了すると、培養容器200を初期位置に搬送する。図1において、培養容器200が図示されている位置が初期位置である。
The
容器搬送部115が培養容器200を搬送する頻度(時間間隔)は、予めユーザインタフェース150を介してユーザーより設定された内容に基づいて、制御部140によって制御されている。ここでいう時間間隔とは、経験的に求められる胚の割球数の経時的な変化を捉えることのできる時間間隔のことである。本実施形態では、容器搬送部115は、画像取得部130の重力方向下側の位置へ培養容器200を15分毎に搬送するよう制御されている。搬送の頻度は、15分毎ではない別の時間間隔に設定されてもよい。容器搬送部115は、画像取得部130の重力方向下側の位置へ培養容器200が搬送されてから、画像取得部130から見て培養容器200の位置を縦横の2次元的に調整することによって、画像取得部130が画像を取得できる位置に各ウェルを配置できる。容器搬送部115は、画像取得部130による画像の取得が終了すると、培養容器200を初期位置に搬送する。画像取得部130が培養容器200における各ウェルの画像を取得する工程については、後述する。
The frequency (time interval) of the
画像取得部130は、培養部110によって培養されている胚の状態を設定された時間間隔で撮影して画像を取得する。本実施形態では、画像取得部130は、容器搬送部115が培養容器200を搬送してくる度に胚の状態を撮影することによって、培養容器200における各ウェル毎の複数の画像を時系列的に取得する。他の実施形態では、画像取得部130は、制御部140から直接指示された時間間隔で撮影して画像を取得してもよい。培養容器200が有する12個のウェルのうち画像取得部130が画像を取得するウェルの位置は、予めユーザインタフェース150を介してユーザーより指定される。以下の説明では、ユーザーより指定されたウェルの位置を「指定位置」と呼ぶ。本実施形態では、画像取得部130は、CCDカメラである。
The
本実施形態では、画像取得部130は、搬送されてくる培養容器200を重力方向下側から照明した状態で、重力方向上側から撮影を行う。他の実施形態では、画像取得部130は、搬送されてくる培養容器200から見て重力方向下側に配置され、重力方向上側から照明した状態で撮影を行ってもよい。
In the present embodiment, the
制御部140は、中央処理装置と主記憶装置とを備えるマイクロコンピュータによって構成されている。制御部140は、胚選抜システム10の各部を制御する。また、制御部140は、予めユーザインタフェース150を介してユーザーより入力された内容に基づいて、培養部110、容器搬送部115、画像取得部130を制御する。
The
制御部140は、画像格納部142と、判定部144とを備える。
The
画像格納部142は、画像取得部130によって取得された画像を格納する。換言すれば、画像格納部142は、培養されている胚の状態を、設定された時間間隔で撮影した画像を格納する。画像格納部142は、取得された各ウェルの画像を判定部144に送る。
The
判定部144は、画像格納部142より送られてきた画像に写った胚の状態を解析することによって胚が良好胚であるか判定する。本実施形態では、判定部144は、培養部110が胚の培養を開始してから72時間の間に15分の時間間隔で画像取得部130によって取得された各ウェルの画像を用いて、胚が良好胚であるか判定する。
The
判定部144は、胚の割球数の経時的な変化を解析することによって、胚が良好胚であるか判定する。判定部144は、受精処理されてから開始される卵割が、2細胞期を経て進行していくか解析することによって、胚が良好胚であるか判定する。
The
判定部144は、異なる時間に取得された複数の画像のうち、卵割中の胚の割球数を認識できる画像を用いて判定を行う。判定部144は、受精処理されてから開始される最初の卵割において、胚の割球数が2個の状態に直接移行したことを確認した場合、その胚は良好胚であると判定する。換言すれば、判定部144は、胚(受精処理された卵)を1細胞としたとき、最初の卵割において、2細胞の状態に直接移行した場合、その胚は良好胚であると判定する。ここでいう「2個の状態に直接移行」もしくは「2細胞の状態に直接移行」とは、胚の割球数もしくは細胞数が2個より大きい状態を経ることなく1個から2個の状態に移行することをいう。
The
判定部144は、最初の卵割において、胚の割球数が2個の状態を経ることなく胚の割球数が3個以上の状態に直接移行したことを確認した場合、その胚は良好胚ではないと判定する。換言すれば、判定部144は、最初の卵割において、胚(受精処理された卵)が1細胞から2細胞の状態を経ることなく3つ以上の細胞の状態へと直接移行した場合には、その胚は良好胚ではないと判定する。また、判定部144は、最初の卵割において、胚(受精処理された卵)が1細胞から無秩序(chaotic)な状態に移行した場合には、その胚は良好胚ではないと判定する。
When the
細胞が分裂する際、通常、1つの母細胞から2つの娘細胞が分裂して生じる。このとき、1つの母細胞から3つ以上の娘細胞が分裂して生じる場合には、これらの娘細胞には染色体数に異常がある蓋然性が高い。このため、判定部144は、上述したように、胚(受精処理された卵)を1細胞としたとき、最初の卵割において、2細胞の状態に移行した場合に、その胚は良好胚であると判定する。
When a cell divides, it usually results from one mother cell dividing into two daughter cells. At this time, if three or more daughter cells are divided from one mother cell, it is highly probable that these daughter cells have an abnormal number of chromosomes. Therefore, as described above, when the embryo (fertilized egg) is one cell and the embryo is transferred to the state of two cells in the first cleavage, the
判定部144は、教師あり学習によって画像に写った胚の特徴について学習し、その学習に基づいて胚が良好胚であるか判定する。本実施形態では、判定部144は、画像に写った胚における割球の数の判定について学習し、その学習に基づいて胚が良好胚であるか判定する。このため、判定部144は、教師あり学習によって学習した割球の数の判定基準に基づいて、胚が良好胚であるか判定できる。
The
図2、図3、図4および図5は、判定部144が教師あり学習において使用される画像の例を示した説明図である。図2は、受精処理されてから卵割が開始されていない状態の胚であるとラベルされた画像の例である。図3は、受精処理されてから最初の卵割において、割球数が2個の状態に直接移行した胚であるとラベルされた画像の例である。図4は、受精処理されてから最初の卵割において、割球数が2個の状態を経ることなく割球数が3個の状態に直接移行した胚であるとラベルされた画像の例である。図5は、受精処理されてから最初の卵割において、無秩序(chaotic)な状態に移行した胚であるとラベルされた画像の例である。
2, FIG. 3, FIG. 4 and FIG. 5 are explanatory views showing an example of an image in which the
ユーザインタフェース150は、胚選抜システム10のユーザーとの間で情報をやり取りする。本実施形態では、ユーザインタフェース150は、画像を表示するとともに、その画像上で利用者から指示の入力を受け付けるタッチパネルである。他の実施形態では、ユーザインタフェース150は、利用者から指示の入力を受け付ける押しボタンを備えてもよい。
The user interface 150 exchanges information with the user of the
報知部160は、画像のうち判定に用いられた判定画像を報知する。報知部160は、ユーザインタフェース150であるタッチパネルの画面上において、ユーザーが判定部144による判定結果を閲覧している際に、判定画像を報知する。ここで判定画像として報知される画像は、卵割中の胚の割球数を認識できる画像であるとして、判定部144が判定に用いた画像である。画像の例としては、受精処理されてから最初の卵割において、割球数が2個の状態に直接移行した胚の画像が挙げられる。報知の形式の一例としては、判定画像とされた画像に対するタグ付けが挙げられる。このため、胚選抜システム10を使用するユーザーが、判定部144がどの画像を用いて良好胚を判定したか知ることができる。本実施形態では、取得された各画像について取得された時間が画像に付されていることから、ユーザーは判定画像に付された時間を確認することによって、受精処理されてからの経過時間と割球数との対応関係を知ることができる。
The
また、報知部160は、判定画像において判定部144が判定の根拠とした情報を報知する。報知部160は、ユーザインタフェース150であるタッチパネルの画面上において、報知された判定画像をユーザーが閲覧している際に、判定部144が判定の根拠とした情報を報知する。本実施形態では、報知部160は、判定画像において判定部144が割球数のカウントに用いた画像内の領域部分についての位置情報を報知する。換言すれば、報知部160は、画像のうちどの部分を1個の割球としてカウントしたかの情報を報知する。
Further, the
図6は、制御部140が実行する画像取得処理を示すフローである。制御部140は、画像取得部130の重力方向下側の位置に培養容器200が搬送された際に、画像取得処理を実行する。
FIG. 6 is a flow showing an image acquisition process executed by the
画像取得処理が開始されると、制御部140は、ユーザーより指定されたウェルの数を表す変数Aを算出する(ステップS100)。指定されたウェルの数を表す変数Aを算出したのち(ステップS100)、制御部140は、指定されたウェルであって撮影を終えていないウェルのうち、最も番号が小さいウェルの画像を、画像取得部130に撮影させる(ステップS110)。番号とは、各ウェルの底に付された1から12のウェル番号のことである。このとき撮影された画像は、画像格納部142に格納される。画像格納部142には、同じ番号のウェルを異なる時間に撮影した画像が時系列的に格納される。
When the image acquisition process is started, the
ステップS110において、画像取得部130は、以下の(1)(2)の工程で、ウェルの画像を取得する。(1)制御部140は、容器搬送部115に培養容器200の位置を2次元的に調整させて、ウェルの位置を画像取得部130が撮影を行うことができる位置に移動させる。(2)制御部140は、画像取得部130が撮影を行うことができる位置にウェルを移動させてから、画像取得部130に撮影を行わせる。
In step S110, the
指定されたウェルであって撮影を終えていないウェルのうち、最も番号が小さいウェルの画像が撮影されたのち(ステップS110)、制御部140は、撮影を終えたウェルの番号を記憶する(ステップS120)。撮影を終えたウェルの番号を記憶したのち(ステップS120)、制御部140は、変数Aをデクリメントする。(ステップS130)。
After the image of the well with the smallest number among the designated wells and the wells that have not finished shooting is taken (step S110), the
変数Aがデクリメントされたあと(ステップS130)、制御部140は、変数Aが0になったか判定する(ステップS140)。変数Aが0になった場合(ステップS140:YES)、制御部140は、図6の画像取得処理を終了する。
After the variable A is decremented (step S130), the
変数Aが0でない場合(ステップS140:NO)、制御部140は、ステップS110に戻って、ステップS110~ステップS140の処理を変数Aが0になるまで繰り返す。変数Aが0になった場合(ステップS140:YES)、制御部140は、図6の画像取得処理を終了する。
If the variable A is not 0 (step S140: NO), the
図7は、制御部140が実行する良好胚判定処理を示すフローである。制御部140は、胚の培養が開始されてから72時間を経過したとき、良好胚判定処理を実行する。
FIG. 7 is a flow showing a good embryo determination process executed by the
良好胚判定処理が開始されると、制御部140は、ユーザーより指定されたウェルの数を表す変数Aを算出する(ステップS200)。指定されたウェルの数を表す変数Aを算出したのち(ステップS200)、制御部140は、指定されたウェルであって判定を終えていないウェルのうち、最も番号が小さいウェルの画像を抽出する(ステップS210)。本実施形態では、例えば、胚の培養が開始されてから72時間を経過したときに実行される良好胚判定処理では、指定されたウェルの画像は、培養部110が胚の培養を開始してから72時間の間に、15分の時間間隔で画像取得部130によって取得されていることから、指定されたウェルごとに288枚ある。すなわち、胚の培養が開始されてから72時間を経過したときに実行される良好胚判定処理においては、ステップS210において、制御部140は、指定されたウェルのうちの1つのウェルについて、288枚の画像を抽出する。換言すれば、制御部140は、画像格納部142に時系列的に格納された、同じ番号のウェルを異なる時間に撮影した画像を、画像格納部142から抽出する。
When the good embryo determination process is started, the
指定されたウェルであって判定を終えていないウェルのうち、最も番号が小さいウェルの画像を抽出したのち(ステップS210)、制御部140は、抽出された画像の中で、卵割中の胚の割球数を認識できる画像を選択する(ステップS220)。
After extracting the image of the well with the smallest number among the designated wells and the wells for which the determination has not been completed (step S210), the
受精処理された卵割中の胚の割球数を認識できる画像を選択したのち(ステップS220)、制御部140における判定部144は、胚の割球数の経時的な変化を解析することによって、胚が受精処理されてから最初の卵割において、割球数が2個である状態に直接移行したか否かに基づいて、胚が良好胚であるか否か判定する。(ステップS230)。
After selecting an image that can recognize the number of blastomere of the embryo in the fertilized cleavage (step S220), the
胚が良好胚であるか判定したのち(ステップS230)、制御部140は、判定を終えたウェルの番号を記憶する(ステップS240)。判定を終えたウェルを記憶したのち(ステップS240)、制御部140は、変数Aをデクリメントする。(ステップS250)。
After determining whether the embryo is a good embryo (step S230), the
変数Aがデクリメントされたあと(ステップS250)、制御部140は、変数Aが0になったか判定する(ステップS260)。変数Aが0になった場合(ステップS260:YES)、制御部140は、図7の良好胚判定処理を終了する。
After the variable A is decremented (step S250), the
変数Aが0でない場合(ステップS260:NO)、制御部140は、ステップS210に戻って、ステップS210~ステップS260の処理を変数Aが0になるまで繰り返す。変数Aが0になった場合(ステップS260:YES)、制御部140は、図7の良好胚判定処理を終了する。
If the variable A is not 0 (step S260: NO), the
以上説明した実施形態によれば、胚の状態が撮影された画像を用いて、胚の割球数の経時的な変化を解析することによって、胚が良好胚であるか判定部144が判定できる。このため、良好胚を選抜できるシステムについて、良好胚の選抜精度をより高めることができる。
According to the embodiment described above, the
B.第2実施形態:
第2実施形態における胚選抜システムの構成は、第1実施形態における判定部144とは異なる学習を行う判定部を備える点を除き、第1実施形態における胚選抜システム10の構成と同様である。
B. Second embodiment:
The configuration of the embryo selection system in the second embodiment is the same as the configuration of the
第2実施形態における判定部は、多層のニューラルネットワークであるディープニューラルネットワーク400を用いたディープラーニングによって画像に写った胚の特徴(割球の数)について学習し、その学習に基づいて胚が良好胚であるか判定する。このため、判定部がディープラーニングによって学習した基準に基づいて、胚が良好胚であるか判定できる。ディープラーニングにより抽出された胚の割球数の特徴量が、人間が認識できていない特徴量であった場合には、胚が良好胚であるか否かの判定を、人間が行うよりも高い精度で行うことができる。
The determination unit in the second embodiment learns about the characteristics (number of blastomeres) of the embryo captured in the image by deep learning using the deep
図8は、ディープラーニングによる画像の学習について説明した説明図である。ディープニューラルネットワーク400は、人間の脳神経系における学習機構をモデルにしたネットワークである。ディープニューラルネットワーク400は、入力層410と、複数の中間層420と、出力層430とを備える。第2実施形態におけるディープニューラルネットワーク400は、4つの中間層420を備える。
FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating learning of an image by deep learning. The deep
入力層410は、情報を入力される層である。中間層420は、入力層410から伝達される情報に基づいて特徴量の算出を行う層である。出力層430は、中間層420から伝達される情報に基づいて結果を出力する層である。
The
図8における画像300は、胚が写った画像である。画像300の中には、受精処理されてから卵割が開始されていない状態の胚であるとラベルされた画像、受精処理されてから最初の卵割において割球数が2個である状態に直接移行した胚であるとラベルされた画像、胚が受精処理されてから最初の卵割において割球数が2個である状態を経ることなく割球数がN個(Nは3以上の整数)である状態に直接移行した胚であるとラベルされた画像、胚が受精処理されてから最初の卵割において無秩序(chaotic)な状態に移行した胚であるとラベルされた画像等が含まれる。
ディープニューラルネットワーク400による学習法について、説明する。入力層410は、胚の状態についてラベルされた画像300が入力されると、その情報を中間層420に伝達する。中間層420は、入力層410から伝達された情報に基づいて、胚の割球数の特徴量の算出を行う。出力層430は、中間層から伝達される情報に基づいて算出された胚の割球数の特徴量を出力する。第2実施形態における判定部は、出力された特徴量を基準として、胚が良好胚であるか判定する。
The learning method by the deep
C.第3実施形態:
第3実施形態では、良好胚でない胚を選抜する方法について説明する。この良好胚でない胚を選抜する方法は、培養工程と、画像取得工程と、選抜工程とを備える。
C. Third embodiment:
In the third embodiment, a method for selecting embryos that are not good embryos will be described. This method for selecting embryos that are not good embryos includes a culture step, an image acquisition step, and a selection step.
培養工程は、受精処理された胚を培養する工程である。画像取得工程は、培養工程において培養されている胚の状態を、設定された時間間隔で撮影して複数の画像を取得する工程である。選抜工程は、異なる時間に取得された画像における胚の割球数の経時的な変化を解析することによって良好胚でない胚を選抜する工程である。 The culturing step is a step of culturing the fertilized embryo. The image acquisition step is a step of acquiring a plurality of images by photographing the state of the embryos cultured in the culture step at set time intervals. The selection step is a step of selecting embryos that are not good embryos by analyzing changes in the number of blastomeres of embryos over time in images acquired at different times.
以上説明した第3実施形態によれば、胚の状態が撮影された画像を用いて、胚の割球数の経時的な変化を解析することによって、良好胚でない胚を選抜できる。 According to the third embodiment described above, embryos that are not good embryos can be selected by analyzing changes in the number of blastomeres of the embryos over time using images taken of the state of the embryos.
D.他の実施形態:
第1実施形態では、胚選抜システム10は、容器搬送部115を備えていたが、本発明はこれに限られない。例えば、他の実施形態における胚選抜システムは、容器搬送部115を備えていない形態であってもよい。この場合、画像取得部130は、固定部に固定された培養容器200の重力方向上側に備えられていてもよいし、画像取得部130が培養容器200の重力方向上側に移動可能に構成されていればよい。
D. Other embodiments:
In the first embodiment, the
第1実施形態では、画像取得部130によって取得された画像は、画像格納部142に格納されていたが、本発明はこれに限られない。例えば、画像取得部130によって取得された画像は、いわゆるクラウド上に格納されていてもよい。この場合、判定部144は、クラウドより画像を取得して判定を行う。
In the first embodiment, the image acquired by the
第1実施形態では、判定部144は、最初の卵割において、割球数が2個である状態を経ることなく割球数が3個以上の状態に直接移行したことを確認した場合、胚が良好胚ではない判定していたが、本発明はこれに限られない。例えば、判定部144は、胚が卵割を開始してから予め設定された時間を経過するまでに、ある1個の割球が2個である状態を経ることなく3個以上に分裂したことを確認した場合、その胚は良好胚ではないと判定してもよい。この場合に分裂して生じた細胞についても、染色体数に異常がある蓋然性が高いと考えられるからである。また、判定部144は、胚が卵割を開始してから予め設定された時間を経過するまでに、胚の割球のうち少なくとも一部が融合(リバース)したことを確認した場合、その胚は良好胚ではないと判定してもよい。
In the first embodiment, when the
第3実施形態では、入力される画像300は、胚の状態についてラベルされた画像であったが、本発明はこれに限られない。例えば、入力される画像は、移植後に着床が確認された胚の卵割中の状態を示した画像および移植後に着床が確認されなかった胚の卵割中の状態を示した画像であってもよい。
In the third embodiment, the
第1実施形態では、胚選抜システム10は、胚の培養が開始されてから72時間を経過したとき、良好胚判定処理を実行していたが、本発明はこれに限られない。例えば、胚選抜システムは、胚の培養が開始されてから72時間より短い時間もしくは長い時間を経過したとき、良好胚判定処理を実行してもよい。また、胚選抜システムは、胚の培養が開始されてから予め設定された時間間隔、例えば1時間毎に、良好胚判定処理を繰り返し実行してもよい。このとき判定に用いられる画像は、それまでの間に画像取得部130により取得された画像である。このような形態の胚選抜システムにおいて、胚が良好胚であると判定された場合、それ以降の良好胚判定処理の実行を繰り返さないようにしてもよい。
In the first embodiment, the
第1実施形態では、胚選抜システム10は、培養部110および画像取得部130を備えていたが、本発明はこれに限られない。例えば、他の実施形態では、胚選抜システムは、第1実施形態の胚選抜システム10と比べて、培養部110を備えていない形態であってもよい。このような形態の胚選抜システムでは、胚選抜システムの外部の培養装置内において培養されている胚が入った培養容器を、設定された時間間隔毎に、この胚選抜システムに持ち込んで画像取得部130に画像を取得させることにより、判定部144が良好胚の判定を行うことができる。また、他の実施形態では、胚選抜システムは、第1実施形態の胚選抜システム10と比べて、培養部110および画像取得部130を備えていない形態であってもよい。このような形態の胚選抜システムでは、培養されている胚の状態を設定された時間間隔で撮影した画像を、胚選抜システムの外部から記録媒体やインターネットを介してこの胚選抜システムに持ち込むことにより、判定部144が良好胚の判定を行うことができる。
In the first embodiment, the
第1実施形態では、判定部144は、教師あり学習によって画像に写った胚の特徴について学習し、第2実施形態では、判定部は、ディープニューラルネットワーク400を用いたディープラーニングによって画像に写った胚の特徴について学習し、その学習に基づいて胚が良好胚であるか判定していたが、本発明はこれに限られない。例えば、判定部は、移植後に着床が確認された胚の卵割中の状態を示した画像を用いたパターンマッチングによって胚が良好胚であるか判定してもよい。
In the first embodiment, the
第1実施形態では、培養容器200は、3行4列の12個のウェルを備えたウェルプレートであったが、本発明はこれに限られない。例えば、培養容器200は、5行5列の25個のウェルを備えたウェルプレートであってもよいし、任意の行と列で構成されたウェルプレートであってもよい。
In the first embodiment, the
第1実施形態では、画像取得部130は、搬送されてくる培養容器200を重力方向下側から照明した状態で、重力方向上側から撮影を行っていたが、本発明はこれに限られない。例えば、画像取得部130は、重力方向に限らず、任意の方向から照明した状態で、任意の方向から撮影を行ってもよい。
In the first embodiment, the
本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部または全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, examples, and modifications, and can be realized with various configurations within a range not deviating from the gist thereof. For example, the technical features in the embodiments, examples, and modifications corresponding to the technical features in each of the embodiments described in the column of the outline of the invention may be used to solve some or all of the above-mentioned problems. , Can be replaced or combined as appropriate to achieve some or all of the above effects. Further, if the technical feature is not described as essential in the present specification, it can be appropriately deleted.
10…胚選抜システム
110…培養部
115…容器搬送部
130…画像取得部
140…制御部
142…画像格納部
144…判定部
150…ユーザインタフェース
160…報知部
200…培養容器
300…画像
400…ディープニューラルネットワーク
410…入力層
420…中間層
430…出力層
10 ...
Claims (6)
培養容器に設けられた複数のウェルに収容され培養されている胚を、設定された時間間隔で撮像した前記ウェル毎の画像を、時系列的に格納する画像格納部と、
前記画像格納部に格納された前記画像を読み出して、前記画像における前記胚の割球数の経時的な変化を解析することによって前記胚の状態を判定する判定部と、
を備え、
前記判定部は、受精処理されてから開始される最初の卵割において、前記胚の割球数が2個の状態に直接移行したことを確認した場合と、受精処理されてから開始される最初の卵割において、前記胚の割球数が2個の状態を経ることなく前記胚の割球数が3個以上の状態に直接移行した場合とで、前記胚について異なる判定を行なう、胚選抜システム。 It ’s an embryo selection system.
An image storage unit that stores images of embryos housed and cultured in a plurality of wells provided in a culture container in a time-series manner at set time intervals.
A determination unit for determining the state of the embryo by reading out the image stored in the image storage unit and analyzing the change over time in the number of blastomeres of the embryo in the image.
Equipped with
In the first cleavage started after the fertilization process, the determination unit confirms that the number of blastomeres of the embryo has directly shifted to the two state, and the first cleavage process is started after the fertilization process. In cleavage, the embryo selection is performed differently depending on whether the embryo has a blastomere number of 3 or more without going through a state of 2 blastomeres. system.
前記判定部は、教師あり学習によって前記画像に写った前記胚の特徴について学習し、前記学習に基づいて前記胚の状態を判定する、胚選抜システム。 The embryo selection system according to claim 1.
The determination unit is an embryo selection system that learns about the characteristics of the embryo captured in the image by supervised learning and determines the state of the embryo based on the learning.
前記判定部は、多層のニューラルネットワークを用いたディープラーニングによって前記画像に写った前記胚の特徴について学習し、前記学習に基づいて前記胚の状態を判定する、胚選抜システム。 The embryo selection system according to claim 1.
The determination unit is an embryo selection system that learns about the characteristics of the embryo captured in the image by deep learning using a multi-layer neural network and determines the state of the embryo based on the learning.
前記画像のうち判定に用いられた判定画像を報知する報知部を備える、胚選抜システム。 The embryo selection system according to any one of claims 1 to 3, further comprising.
An embryo selection system including a notification unit for notifying a determination image used for determination among the images.
前記報知部は、前記判定画像を報知するとともに前記判定画像において前記判定部が判定の根拠とした情報を報知する、胚選抜システム。 The embryo selection system according to claim 4.
The notification unit is an embryo selection system that notifies the determination image and also notifies the information on which the determination unit is based in the determination image.
培養容器に設けられた複数のウェルに収容され培養されている胚を、設定された時間間隔で撮像した前記ウェル毎の画像を、時系列的に格納する画像格納工程と、
前記画像格納工程で格納された前記画像を読み出して、前記画像における前記胚の割球数の経時的な変化を解析することによって胚を選抜する選抜工程と、
を備え、
前記選抜工程において、受精処理されてから開始される最初の卵割において、前記胚の割球数が2個の状態に直接移行したことを確認したか、あるいは受精処理されてから開始される最初の卵割において、前記胚の割球数が2個の状態を経ることなく前記胚の割球数が3個以上の状態に直接移行したか、によって前記胚を選抜する、方法。 It ’s a method of selecting embryos .
An image storage step of chronologically storing images for each well , in which embryos housed and cultured in a plurality of wells provided in a culture container are imaged at set time intervals,
A selection step of selecting an embryo by reading out the image stored in the image storage step and analyzing a change over time in the number of blastomeres of the embryo in the image.
Equipped with
In the selection step, in the first cleavage started after fertilization, it was confirmed that the number of blastomeres of the embryo directly shifted to the two state, or the first started after fertilization. A method of selecting an embryo according to whether or not the number of blastomeres of the embryo directly shifts to the state of 3 or more without going through the state of 2 blastomeres in the cleavage .
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