• No results found

Questions and Answers EmbryoScope

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Share "Questions and Answers EmbryoScope"

Copied!
8
0
0

Loading.... (view fulltext now)

Full text

(1)

 

 

Questions and Answers ‐ EmbryoScope™ 

 

The

 

EmbryoScope™

 

is

 

a

 

time

lapse

 

system

 

developed

 

to

 

improve

 

IVF

 

treatments.

 

Recent

 

clinical

 

results

 

revealed

 

novel

 

embryo

 

selection

 

criteria

 

that

 

will

 

be

 

evaluated

 

in

 

prospective

 

trials.

 

The

 

instrument

 

is

 

based

 

on

 

more

 

than

 

7

 

years

 

of

 

research

 

and

 

uses

 

several

 

proprietary

 

technologies;

 

it

 

was

 

approved

 

for

 

clinical

 

use

 

in

 

EU

 

in

 

June

 

2009,

 

and

 

has

 

recently

 

been

 

cleared

 

by

 

FDA

 

(510k)

 

for

 

use

 

by

 

US

 

clinics.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2)

Contents

 

General ... 3 

What is the EmbryoScope™? ... 3 

What does it do? ... 3 

Who are using the EmbryoScope™? ... 3 

Improved embryo selection ... 3 

What is the clinical improvement potential?... 3 

Have you found novel selection parameters? ... 3 

How to proceed with the new selection parameters? ... 3 

How do you facilitate sharing of knowledge between users of time lapse systems? ... 3 

Safety and clinical results ... 4 

How many clinics use the EmbryoScope™ – Embryo Monitoring System? ... 4 

Is the EmbryoScope™ ‐ Embryo Monitoring System approved (CE mark, FDA)? ... 4 

How is the EmbryoScope™ tested prior to use? ... 4 

Do you have clinical evaluation trials? ... 4 

Do you have published papers? ... 5 

Clinical use of the system ... 5 

How is it to use the EmbryoScope™ in a clinical setting? ... 5 

How many patients can an EmbryoScope™ handle? ... 5 

How to load embryos in the EmbryoSlide®? ... 5 

Can you grow to blastocyst in the EmbryoScope™? ... 5 

How often do you need to change media? ... 5 

How do you handle media change? ... 6 

How to perform independent validation and QC of incubation conditions? ... 6 

Is pH measurement possible? ... 6 

Technical details ... 6 

What about incubation conditions? ... 6 

How about air quality and contamination? ... 6 

Why is this a non‐humid environment? ... 6 

What about light exposure? ... 6 

Detailed description of the illumination system used in the EmbryoScope™ ... 7 

What about the culture dish (EmbryoSlide®)? ... 7 

Support and service ... 7 

What about accidents and system failures? ... 7 

What about support and service? ... 8 

What happens in case of power failure? ... 8 

How fast does the temperature drop if you have a power failure? ... 8 

Embryo respiration ... 8 

Does the EmbryoScope™ measure respiration rate? ... 8 

Why did you not continue with respiration technology? ... 8 

Will you continue with respiration instruments? ... 8 

Unisense FertiliTech history ... 8 

How did it all start? ... 8   

(3)

General 

What is the EmbryoScope™? 

The EmbryoScope™ is an IVF incubator with a built‐in camera for automated time‐lapse imaging of fertilized  oocytes in a safe incubation environment from conception until the time of transfer.  

What does it do?  

Images of each embryo are automatically recorded at preset time intervals. Detailed information about timing of  cell divisions and other critical events provide extensive documentation that embryologists can use to select a  viable embryo for transfer in an IVF treatment. All observations are performed inside the incubator so the embryo  is never exposed to adverse growth conditions or temperatures. Images and detailed information about 

incubation conditions are stored in patient data files for future reference.  Who are using the EmbryoScope™? 

The EmbryoScope™ time‐lapse system is cleared for clinical use in Europe (CE) and in USA (FDA 510(k)). 58  EmbryoScope™ time lapse systems have been installed in IVF clinics in 18 countries (May 2011). They have been  used in more than 3500 IVF treatments and the first healthy babies have been born after incubation and imaging  in the EmbryoScope™. 

Improved embryo selection 

What is the clinical improvement potential? 

We refer to the paper ”Morphokinetic Analysis of embryo development” for a more detailed overview of relevant  scientific literature. We can also provide a list of conference abstracts and published articles upon request. IVI  believes that planned software upgrades and decision algorithms will improve embryo selection further. Unisense  FertiliTech is actively working with IVI and several other clinics in Europe and US to develop new software to  facilitate and improve embryo selection with the EmbryoScope™ time‐lapse system.  

Have you found novel selection parameters? 

Based on a very large database of embryo images (> 20 million images of >16,000 embryos) and a detailed  analysis of the development pattern of embryos that successfully implanted and resulted in ongoing clinical  pregnancies compared to embryos that failed to implant, we have found novel selection procedures to improve  IVF treatments that will be used in a prospective trials. The novel procedures includes negative exclusion criteria  based on detailed observations of the cell nuclei as well as dimensions of ensuing daughter cells. The procedure  also includes positive selection criteria based on the duration, timing and synchrony of cell divisions as originally  envisioned and tested in automated image analysis of bovine embryos by Unisense FertiliTech A/S in 2006  (patents pending), and abstracts will be presented at ASRM 2011. 

How to proceed with the new selection parameters? 

New selection/deselection criteria will be tested in a prospective trial, which was initiated by IVI clinics in  November 2010. The clinical trial is expected to demonstrate an improvement in the clinical pregnancy rate by  using the EmbryoScope™.  The next prospective trial will be initiated by Unisense FertiliTech A/S in 2011. This  study will be a large multicenter study using elective single embryo transfer (eSET) and is expected to 

demonstrate even larger improvement. 

How do you facilitate sharing of knowledge between users of time lapse systems? 

Twice a year we arrange a two‐day interactive workshop for experienced users of the EmbryoScope™. We also  arrange numerous smaller workshops and symposia in different countries as well as company symposia with late  breaking news at the two large annual meetings, ESHRE in Europe and ASRM in the US. .  

(4)

Safety and clinical results 

How many clinics use the EmbryoScope™ – Embryo Monitoring System? 

Unisense FertiliTech have now (May 2011) 58 EmbryoScope™ time‐lapse systems, installed in 18 different 

countries (Spain, Sweden, Denmark, USA, Netherlands, Belgium, Germany, United Kingdom, Italy, Kuwait, France,  Finland, Slovakia, Austria, Turkey, Czech Republic, Greece, Norway). Forty clinics (43 instruments) currently use  the EmbryoScope® for human clinical treatments, a total of approximately 3760 human clinical cycles have been  performed using the EmbryoScope™ time‐lapse system, and the first babies after incubation in the 

EmbryoScope™ have been born. All customers and test sites have continued to use their EmbryoScope™, and  several have decided to purchase more instruments. Early 2011 the first clinic (Maigaard Fertility Clinic, DK)  decided to switch completely to incubation in the EmbryoScope™ for all their fertility treatments.  

 

Is the EmbryoScope™ ‐ Embryo Monitoring System approved (CE mark, FDA)? 

We received our ISO13486 and CE‐marking as a Class IIa Medical Device on June 29, 2009. We have also received  FDA 510(k) clearance for embryo cultivation in January 2011. 

How is the EmbryoScope™ tested prior to use? 

All individual instruments are subjected to a series of functional tests during assembly recording more >100  parameters that all have to perform within specifications. The final test is a mouse embryo assay using ≥60  thawed mouse zygotes in 6 EmbryoSlides® where we check development to fully expanded blastocysts in 96  hours with a minimum requirement of ≥80% expanded blastocysts. The complete test procedure of each  individual EmbryoScope™ is part of our CE mark approval. In 2010, we used 7240 1‐cell mouse embryos with an  average expanded blastocyst rate of 94% in all our QC experiments. We keep detailed records of the performance  of every single EmbryoScope™. All materials in contact with the internal gas flow are tested in mouse embryo  toxicity assays, assessing development from 1‐cell to expanded blastocysts in 96 hrs by incubating the embryos  with large amounts of the material in a small enclosure throughout the development. We have chosen quality  components for the instrument e.g. the use of German specialty motors developed for high‐energy physics  experiments where it is essential to use non‐volatile vacuum lubricants. 

Do you have clinical evaluation trials? 

The EmbryoScope™ has been evaluated clinically since June 2009 at IVI Valencia and Alicante (IVI is Europe’s  largest chain of fertility clinics with more than 22,000 IVF treatments per year). Their initial outcome evaluation  included 403 IVF treatments resulting in 203 clinical pregnancies (confirmed by presence of gestational sac in  ultra sound scan on week 6).  The resulting pregnancy rate of 50% was obtained without using any time‐lapse  parameters for embryo selection but using only standard evaluation protocols based on images at four discrete  time‐points). The purposes of this evaluation were; i) to evaluate the EmbryoScope™ as an embryo incubator and  make sure that embryo development was similar to standard incubators, ii) to generate image data on embryo  development to derive novel selection parameters for upcoming prospective studies.  

 

A clinical trial has been completed May 2011 (Clinical Trials gov. identifier: NCT01138631) comparing the embryo  development in the EmbryoScope™ time‐lapse system with embryo development in a conventional IVF incubator.  Two Danish clinics (Rigshospitalet and Skejby Sygehus) were enrolled in the study. Embryos were randomized by  block randomization and evenly distributed in either the standard incubator or the EmbryoScope™ (split cycles).  Embryo evaluation was based on discrete time points, thus time‐lapse information was not utilized for embryo  selection. Embryo scoring, selection for transfer and freeze was blinded for the laboratory technician. Results  from this study will be presented at the ESHRE Conference 2011, Stockholm. 

A retrospective study comparing embryo development in the EmbryoScope™ and in a standard incubator was  presented at the annual meeting of the ASRM 2010. The clinical pregnancy rate after incubation in the  EmbryoScopeTM was 54% (66 out of 123) compared favorably to the matched control group where it was 47%  (228 out of 481) but the difference was not significant. It should be noted that the time‐lapse information was  NOT used to select embryos incubated in the EmbryoScope™, as the purpose of the study was to evaluate embryo  development.  

(5)

5   

A validation study has been conducted at the Erasmus MC, University Medical Center, to validate the 

performance of the EmbryoScope™, by comparing the development of surplus embryos in the EmbryoScope™ to  development in a conventional incubator. Surplus embryos were collected from patients undergoing normal IVF  treatments. Embryos not selected for transfer or freezing on day 3 and 4, respectively, were pooled and randomly  divided into two groups at a low magnification to avoid a selection bias. It was estimated, based on previous data  that approximately 5% of these poor quality embryos would develop to an expanding blastocyst. As a secondary  parameter, survival rate of embryos were assessed. Survival rate was defined as a continued increase in cell  number and limited fragmentation evaluated at defined time points, i.e. 120 h, 144 h and 168 h after 

insemination. Results from this study will be presented at the ESHRE Conference 2011, Stockholm. The abstract is  pre‐selected for the ART Laboratory Award.  

Do you have published papers? 

The first peer reviewed paper on embryo quality, blastocyst and ongoing pregnancy rates from embryos 

incubated in the EmbryoScope™ are now available online in J Assist Reprod Genet (Cruz et al. 2011). A manuscript  on the use of morphokinetics as a predictor of embryo implantation is recently accepted with minor changes in  Human Reproduction. In 2010 there were 6 abstracts presented to ESHRE, Rome, and 8 presented to ASRM,  Denver, showing results from research projects involving the EmbryoScope™. This year to ESHRE, Stockholm, 11  abstracts based on data from the EmbryoScope™ will be presented. Furthermore, there are at least 10 abstracts  submitted to ASRM 2011, Orlando, where 3 abstracts presents different aspects of automated image analysis. In  addition, we can provide a list of peer reviewed publications describing correlations between morphokinetic  parameters such as e.g. early cleavage, divisional timings, synchrony, fragmentation and ongoing pregnancy  rate. All morphokinetic parameters can easily be followed using the time‐lapse image series acquired by the  EmbryoScope™, please contact us for our reference list and material about morphokinetic analysis of embryo  development.  

Clinical use of the system 

How is it to use the EmbryoScope™ in a clinical setting?  

Users at IVI’s fertility clinics find that the technology ultimately provides valuable flexibility in the daily work of  the clinic because the embryologists freely can choose when to evaluate embryo development, and can easily  consult other specialists if necessary.  

How many patients can an EmbryoScope™ handle?  

The EmbryoScope™ can hold up to 6 EmbryoSlides® with embryos from six different patients. Each slide can hold  up to 12 embryos; consequently the EmbryoScope™ can acquire time‐lapse images of up to 72 embryos 

sequentially within 20 min. We estimate that the EmbryoScope™ time‐lapse system can handle between 300  and 500 IVF treatment cycles per year per EmbryoScope™ instrument, depending how many days you culture.  How to load embryos in the EmbryoSlide®? 

Embryos are handled with normal fine tip pipette (e.g. Stripper tips) under a normal dissection microscope. You  can use whatever medium you are using today and the time to load a slide is comparable to the time it takes to  prepare a standard culture dish once you have passed the learning stage. However, as this is a new method, you  have to allow for some time in the beginning to learnto use the system. Two day ‐ on site ‐ training is provided by  Unisense FertiliTech as part of the installation procedure for new customers.  

Can you grow to blastocyst in the EmbryoScope™? 

Yes, you can grow the embryos for as long as you would in a standard incubator.  How often do you need to change media? 

You can change media as often as you like. In general, most IVF clinics change media at day 3 for culturing to day  5. However, always follow recommendations from the media manufacturer. 

(6)

How do you handle media change? 

Media change can be performed efficiently without moving embryos to a new slide. Each embryo resides in a  central inner microwell in an outer larger well. Media can be changed by using a fine tip pipette and removing  spent media from the outer well, while the embryo remains safely in the inner well. New media can then be  added to exchange 80 – 90% of the original media. 

How to perform independent validation and QC of incubation conditions? 

Operators are strongly encouraged to run independent validations of incubation conditions every week. The  EmbryoScope™ software is briefly interrupted to insert a QC temperature probe into the slide holder to measure  the core temperature. A gas valve allows sampling of the internal air from the embryo chamber. 

Is pH measurement possible?  

It is important to validate pH of the media at regular intervals. Precise calibration of CO2 and temperature will  result in a stable accurate media pH. Validation of media pH can be performed by placing a petri dish with a  media sample and oil cover inside the embryo chamber of the EmbryoScope™ and leave it for equilibration for 24  hours (see explanation in our FertiliTechNote: Carbon dioxide and pH validation for IVF media in the 

EmbryoScope™).   

Technical details 

What about incubation conditions? 

The EmbryoScope™ is a state of the art tri‐gas incubator, with continuous recycling of the internal gas volume  through filters to remove potentially harmful VOC and particles. Internal carbon dioxide concentration is 

measured with a high quality IR sensor, and the Oxygen with a state of the art amperometric sensor. Oxygen and  carbon dioxide concentration is regulated by mixing CO2 and N2 into the internal airstream. The tri‐gas mixer  ensures a stable gas composition and a low consumption. Proportional gas regulation ensures a fast response to  openings of the load door so incubation conditions are rapidly restored (< 5 min for CO2 and <15 min for O2  regulation). Direct thermal contact between the EmbryoSlide® and the slideholder that is made of a high heat  conductance aluminum alloy ensures that the temperature is stable and virtually unperturbed in case of load  door openings. All together this gives exceptionally stable incubation conditions with clean controlled gas and  constant temperature for the incubation. 

How about air quality and contamination? 

Internal circulation of the air inside the EmbryoScope™ through a volatile organic compound (VOC) filter, a high  efficiency particulate air (HEPA) filter and an ozone free 254 nm UV‐light illumination box (EU only) ensures a  highly controlled, clean and stable air‐supply. The internal air volume is approximately 20 L and the flow rate is  >120 L/hr, so all air passes through the cleaning filters several times per hour. The UV illumination 

decontaminates any microorganisms attached to airborne particles in the gas stream and the HEPA VOC filter  retains them. The growth environment is non‐humidified which eliminates the problems with fungal growth and  contamination that can arise in humidified environments.  

Why is this a non‐humid environment?  

The risk of fungal and bacterial contamination is greatly reduced in a non‐humid environment. The 

EmbryoSlides® are not permeable to water vapor. When working with oil cover it is not necessary to incubate in a  humid environment as evaporation is barely detectable (< 1% of volume per day). There is no need to replenish  water reservoirs and accidental condensation of water vapor within the instrument is eliminated.  

What about light exposure? 

Low intensity light from a single LED is used to acquire images with very short exposure time (typically 0.015 sec.  per image) and only using low energy red light (635 nm) to eliminate any possible damage to the embryo due to  image acquisition. The total light dose to which the embryo is exposed has been measured with a light 

(7)

normal microscopes (see FertiliTechNote; Exposure to light during image acquisition in the EmbryoScope™ time  lapse system).  

Intensity measurements with a normal light sensor are inadequate because the sensor area is too large and thus  not able to discern between light systems whose lenses focus all light on a smaller or on a larger area. The  relevant intensity measurement (W/m2) must be made with a light sensor with the adequate spatial resolution.  When evaluating embryonic light exposure in IVF it is essential to use a scalar irradiance microsensor with the  same dimensions as an embryo. A scalar irradiance microsensor is a tapered optical fiber with a light diffusion  sphere at the tip, so that incident light from all angles are measured ‐ including reflected light etc. Only by using a  microsensor with the same dimensions as an embryo placed in the same spot as the embryo, is it possible to  obtain a true recording of the incident light hitting the embryo in different experimental setups.  

Detailed description of the illumination system used in the EmbryoScope™ 

The imaging system in the EmbryoScope™ uses low intensity red light (635 nm) from a single LED with short  illumination times of 40 ms per image or less (typically 15 ms) to minimize embryo exposure to light and to avoid  damaging short wavelength light (Takenaka et al. 2007; Oh et al. 2007; Ottosen et al. 2007). The optics use  modified Hoffmann modulation contrast with a 20x speciality Leica objective to provide optimal light sensitivity  and image resolution using the red wavelength.  Embryo exposure to light during incubation was measured with a  scalar irradiance microsensor with a tip diameter of 100 µm placed within the EmbryoScope™ at the position of  the embryo in the EmbryoSlide®. Similar measurements were made on standard microscopes used in fertility  clinics. The total exposure time in the time‐lapse system during 3 day culture and acquisition of 1420 images were  57 seconds, which compares favourably with the 167s microscope light exposure time reported for a standard IVF  treatment (Ottosen et al. 2007). As the light intensity measured within the EmbryoScope™ with the scalar 

irradiance microsensor was much lower than the light intensity in microscopes used in IVF clinics, we found the  total light dose during 3 day incubation in the time‐lapse system to be 20 J/m2 (i.e. 0.24 µJ/embryo) as opposed to  an exposure of 394 J/m2 during microscopy in normal IVF treatments (i.e. 4.8 µJ/embryo) based on average  illumination times from (Ottosen et al. 2007) and measured average intensities with the scalar irradiance  microsensor. Furthermore, the spectral composition of the light in the EmbryoScope™ was confined to a narrow  range centered around 635 nm, and thus devoid of low wavelength light below 550 nm, which has been shown to  be inhibitory to embryo development (Takenaka et al. 2007, Oh et al. 2007) and comprise about 15% of the light  encountered in a normal IVF microscope. 

The internal optics are very light sensitive and designed to work with illumination from a single red LED providing  light at 635nm. The discrete wavelength provided by the LED means that the wide spectral composition of light  used in a standard microscope, including damaging light shorter than 550nm is totally eliminated.  

What about the culture dish (EmbryoSlide®)?

 

The EmbryoSlide® is CE approved (Type IIa) and FDA cleared 510k for human clinical use. It is composed of 

medical grade polystyrene and tested by exactly the same tests as other IVF approved culture dishes like the Nunc  4 well dish for IVF. All production lots are QC tested by external companies according to approved practices for: i)  Sterility (ISO11137 with SAL 10‐6), ii) Cytotoxicity (USP method <87> and ISO 10993‐5); iii) Non‐pyrogenic (< 20  Endotoxin units/device) and iii) Embryo toxicity (Tested with mouse zygote development to fully expanded  blastocysts in 96 hrs.  The acceptance criterion is ≥80% expanded blastocysts). A certificate to this effect is  included with all shipments of the EmbryoSlide®.  

Support and service 

What about accidents and system failures? 

The EmbryoScope™ is equipped with two audible alarm systems and a CTS system that can convey the emergency  signal to any standard pre‐existing external alarm system. External alarm systems that can be configured to notify  personnel by phone, SMS or E‐mail according to the needs of the clinic must be purchased and installed 

separately. The error conditions that activate the alarm system comprise deviations in: temperature, CO2 

concentration, CO2 pressure, O2 concentration, O2 pressure, external power, prolonged opening of the load door,  software errors, etc. 

(8)

What about support and service? 

Under our service agreement, we provide free service telephone hotline 24/7 and software updates on a regular  basis. Each user can choose to upload anonymous data to our servers for free quality checks to detect deviations  in running parameters (e.g. readings from eight internal temperature sensors, current consumptions of 

subcomponents, fan operations). At installation we provide 2 days of extensive training on site. Service visits,  scheduled every 6 months, are performed by qualified technicians for validation and recalibration.  

What happens in case of power failure? 

The EmbryoScope™ must ALWAYS be connected to a battery operated uninterrupted power supply (UPS) to  ensure uninterrupted image acquisition and to allow IVF personnel time to re‐establish power if possible. In the  very rare case of both power failure and failure of the UPS the EmbryoScope™ will stop taking images and 

temperature and gas will equilibrate with the environment. In such a situation, the EmbryoScope™ can be opened  manually for retrieval of the EmbryoSlides®. The EmbryoScope™ is normally automatically locked to avoid 

accidental opening of the load door during motor movement.  How fast does the temperature drop if you have a power failure?  

The temperature drops by 2 degrees in 10 minutes and we therefore require that the EmbryoScope™ is  connected to an online battery operated by an uninterrupted power supply (UPS).  

Embryo respiration 

Does the EmbryoScope™ measure respiration rate? 

Measurement of embryo respiration rate is not a feature of this instrument. In a previous research only version  (The EmbryoScope C ) did measure respiration rates, and there is several abstracts presenting results from  research on embryo respiration rate. 

Why did you not continue with respiration technology? 

We recognized the untapped assessment potential that can be realized with repiration rate observations. The  developmental pattern of cell divisions appears to relate to embryo viability and we designed the current  instrument acknowledging that this was an easier instrument to certify and to use in a clinical setting.  Will you continue with respiration instruments? 

We will likely resume development of a clinical respiration rate measurement instrument in the future. 

Unisense FertiliTech history 

How did it all start? 

Unisense FertiliTech A/S is a small University spin‐off company that made advanced research systems based on  electrochemical microsensors. We initially made systems to quantify oxygen consumption of oocytes and pre‐ implantation embryos. For these instruments we developed time‐lapse image analysis systems to observe and  quantify cellular divisions in animal model systems. We developed the first fully automated time‐lapse systems  capable of predicting bovine blastocyst development based on time‐lapse images of early development. We  presented results that demonstrated that the accuracy of the developed algorithms were better that the  predictions made by trained embryologists with access to the same images. These results were presented at  ASRM in 2006 and 2007. The proprietary algorithms and original observation that novel parameters such as  duration of cell division and interval between cell divisions are indicative of embryo viability form the basis of the  selection criteria we will employ in the future prospective studies. 

References

Related documents

7, 2nd Floor Services

As a result of this, the data modeler captures most of the business rules directly in the data model and some of them (such as data source, transformation rules and frequency

Selecting the &#34;&lt;Back&#34; button causes a dialog box to be shown where you can select the interface used on your computer for the connection to the target system (e.g. COM2)

October 2009 Workshop National Institute of Standards and Technology National Library of Medicine Agency for Healthcare Research and Quality Computing Community

The top wine of the estate, the 2012 Vieux Télégraphe Châteauneuf-du-Pape (which is always a blend of 65% Grenache, 15% Syrah, 15% Mourvèdre and 5% Cinsault and other grapes,

Recently our group showed that administration of a single high dose of methylprednisolone (80 mg/kg, corresponding ~13 mg/kg in humans) during controlled mechanical

Ter voorbereiding van een opsporingsonderzoek kan een ‘verkennend onderzoek’ worden aangevangen (artikel 126gg Sv). Volgens artikel 126gg Sv kan de officier van justitie bevelen

106 Barrett forthcoming.. called “voodoo dolls”. 112 This catalogue remains the best reference for students of magic dolls, despite the fact that three decades have passed since