Für Paare, die sich einer Kinderwunschbehandlung unterziehen, birgt jeder erzeugte Embryo die Hoffnung auf ein Kind. Die Auswahl der Embryonen für den Transfer in die Gebärmutter ist jedoch nicht immer einfach, insbesondere wenn viele Embryonen ähnliche morphologische Merkmale aufweisen oder die Anzahl der erzeugbaren Embryonen sehr begrenzt ist.
Bei der In-vitro-Fertilisation (IVF) ist die Embryonenmorphologie ein wichtiger Faktor, der Embryologen hilft, die Qualität zu beurteilen und die Reihenfolge für den Embryotransfer festzulegen. Die zu einem bestimmten Zeitpunkt beobachteten Merkmale spiegeln jedoch nicht vollständig den Entwicklungsfortschritt des Embryos während der gesamten Kultivierung wider.
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| MSc. Nguyen Thien Thuc und Embryologen beobachten die Embryonalentwicklung unter einem Mikroskop im IVF-Labor. |
Laut Dr. Nguyen Quoc Anh, Direktor des Vietnam-Amerika-Zentrums für Reproduktionsmedizin und Andrologie am Vietnam-Amerika-Krankenhaus, müssen die Beurteilung und Auswahl von Embryonen umfassend erfolgen, wobei die reproduktiven Merkmale und die Behandlungsgeschichte jedes Patienten berücksichtigt werden müssen.
Bei älteren Frauen sollte die Beurteilung nicht nur das äußere Erscheinungsbild berücksichtigen, sondern auch das Potenzial für die Embryonalentwicklung. Bei eingeschränkter Eierstockreserve kann die Anzahl der Eizellen und Embryonen begrenzt sein, wodurch die Auswahl noch wichtiger wird.
Auch bei Patientinnen, die mehrere erfolglose Embryotransfers erlebt haben, müssen Ärzte den gesamten Behandlungsprozess und die damit verbundenen Faktoren berücksichtigen, anstatt sich allein auf die Embryonenqualität zu konzentrieren. „Embryonen sollten nicht allein anhand eines schönen Fotos beurteilt werden“, betonte Dr. Nguyen Quoc Anh.
Bei traditionellen Embryokulturmethoden beobachten Embryologen die Embryonen üblicherweise zu bestimmten Zeitpunkten unter dem Mikroskop, um ihre Entwicklung zu beurteilen. Laut Dr. Nguyen Thien Thuc, Leiter des IVF-Labors am Vietnam-Amerikanischen Zentrum für Reproduktionsmedizin und Andrologie, können diese Beobachtungen etwa 16–18 Stunden nach der Befruchtung, also am 2., 3. oder 5. Tag, erfolgen.
Die Auswertung erfolgt zu jedem Messzeitpunkt primär anhand morphologischer Merkmale wie Zellzahl, Größe, Gleichmäßigkeit und Zellfragmentierungsrate. Diese Methode liefert die notwendigen Informationen für die Embryonenselektion, kann aber die Veränderungen zwischen den Beobachtungen nicht vollständig erfassen.
Mit dem Aufkommen der Zeitraffer-Technologie wurde eine weitere Überwachungsmethode eingeführt, die es ermöglicht, die embryonale Entwicklung während des gesamten Kulturprozesses durch ein System von Bildern aufzuzeichnen, die kontinuierlich in festgelegten Abständen aufgenommen werden.
Im Vietnam-Amerikanischen Zentrum für Reproduktionsmedizin und Andrologie integriert das GERI-Zeitraffer-System Kameras direkt in den Inkubator und zeichnet automatisch Bilder von Embryonen auf, ohne dass diese zur Beobachtung entnommen werden müssen. Die aufgenommenen Bilder werden anschließend zu einem Video zusammengefügt, sodass Embryologen die Veränderungen während der Entwicklung verfolgen können.
„Wenn die Beobachtung zu festen Zeitpunkten dem Betrachten einer Fotoserie gleicht, dann liefert uns die Zeitrafferaufnahme einen zusätzlichen Film über den embryonalen Entwicklungsprozess“, erklärte Dr. Quoc Anh.
Anhand dieser Bildserie können Embryologen den Zeitpunkt der Zellteilung, die Kompression des Embryos und die Blastozystenbildung überwachen. Diese zusätzlichen Daten bieten dem Behandlungsteam eine bessere Grundlage für die Beurteilung des Entwicklungspotenzials, insbesondere in Fällen, in denen Embryonen zwar eine ähnliche Morphologie, aber unterschiedliche Entwicklungsverläufe aufweisen.
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Der Hauptvorteil dieser Technologie liegt nicht im Ersatz traditioneller morphologischer Beurteilungsmethoden, sondern in ihrer Fähigkeit, zusätzliche Informationen über die Embryonalentwicklung zu liefern und Experten bei der Priorisierung von Embryotransfers im Einzelfall zu unterstützen.
Neben der Möglichkeit zur Zeitrafferaufnahme schafft der Einsatz künstlicher Intelligenz bei der Bilddatenanalyse zusätzliche Werkzeuge zur Unterstützung der Embryonenbeurteilung in Einrichtungen zur Behandlung von Unfruchtbarkeit.
Dr. Nguyen Quoc Anh vergleicht KI mit einem „sehr fleißigen Filmassistenten“, der die Analyse großer Bildmengen unterstützt und dem Behandlungsteam zusätzliche Daten liefert. Die Auswertungsergebnisse der Software müssen jedoch im jeweiligen klinischen Kontext betrachtet werden und können nicht eigenständig zur Entscheidung über die Embryonenauswahl herangezogen werden.
Tatsächlich hängen die Qualität der Bilddaten und die Genauigkeit der Analyseergebnisse während des Kultivierungsprozesses von vielen Faktoren ab. Laut MSc. Nguyen Thien Thuc können die Embryoplatzierung, die Qualität des Kulturmediums und die Vorbereitung der Kulturplatte die aufgenommenen Bilder beeinflussen. Situationen wie überlappende Zellen, eine veränderte Blickrichtung der Embryonen oder eine abnorme Zellteilung können zu ungenauen Identifizierungsalgorithmen führen.
Daher müssen Embryologen die Daten regelmäßig überprüfen, die Analyseergebnisse durchgehen, gegebenenfalls Korrekturen vornehmen und sie mit Expertenmeinungen vergleichen, bevor sie Schlussfolgerungen ziehen.
Obwohl während des gesamten Kulturprozesses Bilddaten erfasst werden, können diese nicht alle Faktoren, die die Embryonenqualität bestimmen, vollständig abbilden. Spermieneigenschaften, Eizellenqualität und andere Behandlungsfaktoren müssen gleichzeitig berücksichtigt werden.
Weichen die Ergebnisse der KI-Analyse von der Beurteilung des Embryologen ab, muss das Team die Daten und relevanten Faktoren erneut prüfen, um zu einer abschließenden, angemessenen Bewertung zu gelangen. Dies zeigt, dass Technologie die fachliche Expertise unterstützt, Behandlungsentscheidungen aber weiterhin auf der Gesamtbeurteilung von Arzt und Embryologe basieren müssen.
Das KI-integrierte Zeitraffer-System wird derzeit im Vietnam-Amerika-Zentrum für Reproduktionsmedizin und Andrologie routinemäßig eingesetzt und dient der Kultivierung und Überwachung von Embryonen vom ersten bis zum fünften Tag.
Die während des Kultivierungsprozesses gesammelten Daten liefern dem Team zusätzliche Informationen, um die Embryonalentwicklung zu beurteilen und die Anzahl der zu transferierenden Embryonen sowie die Prioritätenreihenfolge für den Embryotransfer im jeweiligen Fall festzulegen.
Dr. Nguyen Quoc Anh erklärte, dass der Transfer eines einzelnen Embryos im Vergleich zum Transfer mehrerer Embryonen das Risiko von Mehrlingsschwangerschaften verringern und somit zu einer sichereren Schwangerschaft beitragen kann. Die Wahl der Reihenfolge des Embryotransfers hilft zudem bei der Entwicklung eines auf die Patientin abgestimmten Behandlungsplans.
Experten weisen jedoch darauf hin, dass ein gut beurteilter Embryo oder ein Embryo mit einem hohen AI-Score keine Garantie für eine erfolgreiche Schwangerschaft darstellt. Die Wirksamkeit der Behandlung sollte anhand klinischer Ergebnisse, insbesondere der Lebendgeburtenrate, und nicht allein anhand von Scores oder der Embryonenrangliste beurteilt werden.
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Derzeit gibt es nicht genügend wissenschaftliche Belege, um zu bestätigen, dass die Verwendung von Zeitrafferaufnahmen in Kombination mit KI die Lebendgeburtenrate in allen Patientengruppen erhöhen kann, insbesondere in Fällen mit schwierigen Behandlungen.
Der offensichtlichere Nutzen der Technologie liegt in der Bereitstellung zusätzlicher Daten zur Embryonalentwicklung, die es Ärzten und Embryologen ermöglichen, die Reihenfolge des Embryotransfers zu beurteilen und über Behandlungsoptionen zu beraten.
Dr. Quoc Anh wies zudem darauf hin, dass Embryonen mit guter Morphologie oder hohen AI-Werten nicht zwangsläufig chromosomal normal sind und auch nicht die Fähigkeit garantieren, sich zu lebenden Kindern zu entwickeln. Der Behandlungserfolg hängt von vielen Faktoren ab, darunter das Alter der Patientin und die biologischen Eigenschaften des Embryos.
„KI ist wie eine Navigationskarte; sie liefert zusätzliche Informationen zur Routenplanung, aber das bloße Einschalten der Karte garantiert nicht, dass man sein Ziel erreicht“, erklärte Dr. Quoc Anh.
Daher müssen Patientinnen und Patienten vor der Entscheidung für die Technologie umfassend über deren Nutzen, Grenzen und Kosten aufgeklärt werden. Die Behandlungspläne müssen individuell auf den reproduktiven Status, die Anzahl und Eigenschaften der Embryonen, die Behandlungshistorie und die Wünsche des jeweiligen Paares abgestimmt werden.