《Frontiers in Endocrinology》：Higher TSH within the normal range is independently associated with reduced IVF clinical pregnancy odds: a K-means cluster analysis challenging the binary cutoff paradigm
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背景： 正常参考范围内促甲状腺激素（TSH）水平的变化对体外受精（IVF）结局的影响仍存在争议，既往研究结果相互矛盾。
方法： 研究人员开展了一项回顾性队列研究，纳入878名甲状腺功能正常（TSH 0.25–4.0 μIU/mL）的女性，她们在伊拉克Al-
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背景： 正常参考范围内促甲状腺激素（TSH）水平的变化对体外受精（IVF）结局的影响仍存在争议，既往研究结果相互矛盾。
方法： 研究人员开展了一项回顾性队列研究，纳入878名甲状腺功能正常（TSH 0.25–4.0 μIU/mL）的女性，她们在伊拉克Al-Hayat医院接受了新鲜IVF/卵胞浆内单精子注射（ICSI）周期治疗（2022–2024年）。研究人员采用血清TSH值的K-means聚类分析将患者分为四组：聚类1（2.9–4.0 μIU/mL）、聚类2（2.2–2.8 μIU/mL）、聚类3（1.4–2.0 μIU/mL）和聚类4（0.25–1.3 μIU/mL）。研究人员比较了各聚类间的临床、激素和胚胎学参数，并采用逐步逻辑回归校正混杂因素。
结果： 878名女性中有474名（54%）获得临床妊娠。如预期所示，妊娠女性更年轻（30.1 ± 5.1 vs. 31.2 ± 5.5岁，p = 0.003），且平均TSH水平更低（1.95 ± 0.85 vs. 2.08 ± 0.96 μIU/mL，p = 0.030）。妊娠组的卵巢储备和反应标志物更高，包括窦卵泡计数（AFC）（11.3 ± 4.2 vs. 10.4 ± 4.2，p = 0.001）、排卵前卵泡计数（PFC）（11.9 ± 4.2 vs. 11.0 ± 4.2，p = 0.003）和获卵数（10.4 ± 5.0 vs. 9.6 ± 4.8，p = 0.010）。卵母细胞成熟率（80.5 ± 15.5% vs. 76.9 ± 17.1%，p = 0.003）和受精率（88.0 ± 14.0% vs. 84.2 ± 16.9%，p = 0.003）也显著更高，而未妊娠女性需要更多促性腺激素安瓿（41.2 ± 18.8 vs. 36.6 ± 16.5，p < 0.001）。逐步回归分析确定年龄（OR = 0.97，p = 0.059）、安瓿数（OR = 0.99，p = 0.024）、获卵数（OR = 1.04，p = 0.014）、成熟率（OR = 1.10，p = 0.002）、受精率（OR = 1.06，p = 0.015）和TSH聚类为独立预测因子。聚类3（TSH 1.4–2.0 μIU/mL）的妊娠率最高（58.2%），而聚类1（TSH 2.9–4.0 μIU/mL）的妊娠率最低（42.7%），且与妊娠几率降低独立相关（OR = 0.53，95% CI 0.35–0.80，p = 0.0024）。亚组分析显示，不明原因和卵巢因素不孕对甲状腺功能变化最为敏感，而男性因素不孕保持稳定，多囊卵巢（PCO）病例则出现分化。
结论： K-means聚类分析显示，与聚类3（1.4–2.0 μIU/mL）相比，正常高值TSH女性（聚类1：2.9–4.0 μIU/mL）的临床妊娠几率独立降低（OR = 0.53，95% CI 0.35–0.80，p = 0.002），这一发现挑战了单一二元切点的充分性，支持在IVF中采用个体化、数据驱动的甲状腺评估。
论文解读
一、研究背景与问题
不孕症影响全球约4850万对夫妇，辅助生殖技术（ART）已成为其主要治疗手段，其中体外受精-胚胎移植（IVF-ET）应用广泛。促甲状腺激素（TSH）由垂体前叶分泌，与黄体生成素（LH）、卵泡刺激素（FSH）和人绒毛膜促性腺激素（HCG）共享相同的α亚基，均通过环磷酸腺苷（cAMP）第二信使系统发挥作用。甲状腺激素可能影响卵泡生成、雌激素和雄激素代谢、月经周期及子宫内膜容受性。血清TSH超过参考范围（0.25–4 μIU/mL）与不孕、流产、早产和先天缺陷等不良生殖结局相关。在ART女性中，TSH中度升高（2.5–4.5 μIU/mL）的患病率为20–26%，远高于普通人群的5%。然而，关于正常参考范围内TSH变异对IVF结局的影响，既往研究结论相互矛盾：部分研究显示TSH >2.5 μIU/mL时临床妊娠率显著降低，而另一些研究以2.5或4.5 μIU/mL为切点未发现差异。Zhao等人的荟萃分析（含18项研究）发现以2.5 μIU/mL为切点时临床妊娠率、活产率和流产率无差异，但以3.5–5.0 μIU/mL为切点时流产率显著升高1.91倍。现有研究几乎全部依赖任意的二元TSH切点（最常见为2.5 μIU/mL），这可能掩盖正常范围内的临床意义梯度。据研究人员所知，尚无研究将无监督机器学习分类（K-means聚类）直接应用于治疗前TSH值以推导数据驱动的甲状腺亚组并评估其与IVF妊娠结局的独立关联。本研究旨在通过基于聚类的方法对878名接受IVF/ICSI的甲状腺功能正常女性进行分层，以挑战二元切点范式。
二、研究设计与方法
研究人员在伊拉克Al-Hayat医院生殖医学中心开展了一项回顾性队列研究，纳入2022年1月1日至2024年12月31日期间接受新鲜IVF/ICSI胚胎移植的女性。纳入标准包括：年龄≤40岁、FSH ≤12.0 IU/L、TSH在0.25–4.0 μIU/mL之间、双卵巢无异常、仅移植A级胚胎、无内分泌疾病史。排除标准包括自身免疫性疾病、既往卵巢手术、放化疗史、既往激素治疗（包括左甲状腺素）、子宫异常、输卵管积水、未治疗的甲状腺功能障碍、糖尿病、高血压、良性甲状腺结节、慢性阻塞性肺疾病、肥胖和胚胎移植困难。最终878名患者符合纳入标准。研究人员采用K-means聚类算法对血清TSH值进行数学分类，而非使用任意切点，产生四个聚类：聚类1（平均TSH ≈ 3.47 ± 0.33 μIU/mL）、聚类2（平均TSH ≈ 2.50 ± 0.22 μIU/mL）、聚类3（平均TSH ≈ 1.73 ± 0.23 μIU/mL）和聚类4（平均TSH ≈ 0.92 ± 0.31 μIU/mL）。内部验证确认了聚类稳定性：轮廓系数为0.549，Calinski–Harabasz指数为3086.67，K-means与层次Ward连接解之间的一致性为100%。血清TSH浓度采用VIDAS TSH检测（生物梅里埃，法国），基于酶联荧光分析（ELFA）原理，参考范围为0.25–4.0 μIU/mL，批内和批间变异系数≤10%。样本量878例提供了>90%的统计功效（α = 0.05，双尾）以检测小效应量（Cohen's d = 0.15）。统计分析使用SPSS 16.0软件并在R 4.5.0中交叉验证，包括单因素方差分析（ANOVA）、独立样本t检验、Mann–Whitney U检验和二元逻辑回归分析。
三、研究结果
1. 妊娠组与非妊娠组的参数比较
878名患者中474名（54%）实现临床妊娠。妊娠组女性显著更年轻（30.1 ± 5.1 vs. 31.2 ± 5.5岁，p = 0.003），平均TSH水平更低（1.95 ± 0.85 vs. 2.08 ± 0.96 μIU/mL，p = 0.030）。卵巢储备和反应标志物在妊娠组中一致更高，包括窦卵泡计数（AFC）（p = 0.001）、排卵前卵泡计数（PFC）（p = 0.003）、获卵数（p = 0.010）和卵母细胞成熟率（80.5 ± 15.5% vs. 76.9 ± 17.1%，p = 0.003）。受精率也更高（88.0 ± 14.0% vs. 84.2 ± 16.9%，p = 0.003）。未妊娠女性需要显著更多的促性腺激素安瓿（41.2 ± 18.8 vs. 36.6 ± 16.5，p < 0.001）。效应量分析确认卵母细胞成熟、受精结局和卵巢储备标志物与妊娠的关联最强。
2. 多变量逻辑回归（连续TSH模型）
多变量逻辑回归校正已知混杂因素后确认：年龄（OR = 0.97，95% CI 0.95–1.00，p = 0.046）、TSH连续值（OR = 0.84，95% CI 0.72–0.98，p = 0.025）、安瓿数（OR = 0.99，p = 0.034）与妊娠几率降低相关；获卵数（OR = 1.04，p = 0.010）、成熟率（OR = 1.10，p = 0.002）和受精率（OR = 1.06，p = 0.015）与妊娠几率增加相关。TSH在校正所有已知因素后仍为临床妊娠的独立预测因子。
3. K-means聚类分析
K-means聚类将血清TSH值分为四个不同组：聚类1（平均3.47 μIU/mL，范围2.9–4.0）、聚类2（平均2.50 μIU/mL，范围2.2–2.8）、聚类3（平均1.73 μIU/mL，范围1.4–2.0）和聚类4（平均0.92 μIU/mL，范围0.25–1.3）。ANOVA确认聚类间TSH分布差异高度显著（F = 3041，p < 0.001）。患者分布均衡：聚类1有146例、聚类2有225例、聚类3有283例、聚类4有224例。各聚类间年龄、BMI、促性腺激素水平和子宫内膜厚度无显著差异，TSH是聚类分离的主要决定因素。
4. 聚类间妊娠结局比较
妊娠结局在四个TSH聚类间显著不同（全局卡方p = 0.0268）。聚类1妊娠率最低（42.7%），聚类3最高（58.2%），聚类4为56.0%，聚类2为54.1%。聚类1与聚类3之间的差异显著（p = 0.024）。按不孕因素分层分析显示：男性因素不孕在各聚类间妊娠率相对稳定（约52–63%）；年龄相关不孕在聚类2最低（12.5%）；多囊卵巢（PCO）病例在聚类1妊娠率最高（66.7%）；不明原因不孕从聚类1（34.3%）到聚类3（65.6%）逐渐升高。
5. 逐步逻辑回归（分类TSH聚类模型）
以聚类3为参考组，聚类1（TSH 2.9–4.0 μIU/mL）与妊娠几率独立降低相关（OR = 0.53，95% CI 0.35–0.80，p = 0.0024），而聚类2（OR = 0.84，p = 0.353）和聚类4（OR = 0.88，p = 0.474）与参考组无显著差异。年龄（OR = 0.97，p = 0.059）、安瓿数（OR = 0.99，p = 0.024）、获卵数（OR = 1.04，p = 0.014）、成熟率（OR = 1.10，p = 0.002）和受精率（OR = 1.07，p = 0.014）的效应方向与连续模型一致。
四、讨论与结论
讨论部分指出，本研究发现正常参考范围内TSH的细微变异可能与IVF结局相关，尤其是在结合卵巢反应标志物时。逐步逻辑回归确认年龄、促性腺激素安瓿数、获卵数、成熟率、受精率和TSH均与妊娠独立相关。聚类3（TSH 1.4–2.0 μIU/mL）显示最有利的结局，而聚类1（TSH 2.9–4.0 μIU/mL）最不利，且聚类1独立关联于妊娠几率降低。亚组分析显示不明原因和卵巢因素不孕对甲状腺功能变化最敏感，男性因素不孕保持稳定，PCO病例出现分化。与文献比较，Zhou等人和Fazeli等人的研究支持TSH < 2.5 μIU/mL改善结局的观点；而Negreiros d'Assun??o等人（含超过13000名女性的大型回顾性队列和荟萃分析）发现TSH 0.5–2.49 mIU/L与2.5–4.5 mIU/L之间无显著差异，Nádasdi等人使用随机森林机器学习发现治疗前TSH对临床妊娠的预测重要性可忽略不计。研究人员认为，这些研究中的宽泛二分法、异质性人群合并以及缺乏对卵巢反应标志物的校正可能掩盖了临床相关关联。TABLET试验（N = 952，NEJM）显示甲状腺自身免疫女性补充左甲状腺素未改善活产率，提示仅优化TSH而不解决自身免疫机制可能无法改善结局。本研究的局限性包括：回顾性设计无法推断因果关系、主要终点为临床妊娠而非活产、甲状腺自身抗体数据不完整、研究人群限于TSH正常范围女性。临床意义方面，维持TSH在正常偏低至中间范围（约1.0–2.99 μIU/mL）与更有利的IVF结局相关，而≥3.0–4.0 μIU/mL与成功率降低相关。研究结论为：这项对878名接受IVF的甲状腺功能正常女性进行的回顾性队列研究表明，正常参考范围内血清TSH的变异与生殖结局差异相关。K-means聚类确定了四个不同组，其中聚类3（TSH 1.4–2.0 μIU/mL）与最有利的妊娠率相关，聚类1（2.9–4.0 μIU/mL）与成功率降低相关，即使在校正年龄、卵巢储备和刺激参数后仍如此。亚组分析进一步表明，不明原因和卵巢因素不孕对甲状腺功能变异最敏感，而男性因素不孕保持稳定，PCO病例出现分化。这些发现强调甲状腺状态是辅助生殖中的相关协变量，支持个体化甲状腺评估而非依赖通用切点。研究结果仅表明关联而非因果关系，提示维持TSH在正常偏低范围可能对特定不孕亚组有利。需要纳入全面甲状腺检测、碘状态和活产结局的前瞻性研究来确认这些关联并阐明潜在机制。
