Как нормализовать овуляцию


Как стимулировать овуляцию в домашних условиях

В гинекологии часто встречаются такие ситуации, когда женщина не может зачать из-за отсутствия овуляторных периодов, т. е. из-за ановуляции. В подобных клинических случаях необходимо простимулировать созревание и выход яйцеклетки. Существует немало методик, как стимулировать овуляцию в домашних условиях. Но конкретный выбор обуславливается степенью ановуляции. В одних случаях можно справиться с проблемой самостоятельно, используя домашние методики, а в других не обойтись без врачебного вмешательства.

Когда необходима стимуляция овуляции

Если пациентка страдает ановуляцией, либо яйцеклетка достаточно редко созревает и выходит из фолликула, то показано стимулирование подобного процесса, благодаря чему тысячам пациенток уже удалось испытать счастье материнства.

  • Обычно показаниями для стимулирования служат такие ситуации, когда более года регулярных половых отношений при отсутствии предохранения не приводят к зачатию.
  • Если супруги старше 35-летнего возраста, то время, в течение которого не удается забеременеть, сокращается до полугода.
  • Стимуляция овуляции в домашних условиях и даже в клинике бессмысленна, если имеет место мужское бесплодие.
  • Если же пациентка страдает трубной непроходимостью, то стимулирование может спровоцировать внематочное закрепление эмбриона. Поэтому пациенткам рекомендуется предварительно пройти лапароскопию, только после процедуры при отсутствии непроходимости допускается проведение стимуляции.

Методы стимулирования выхода женской клетки

Многие женщины неоднократно задаются вопросом о том, как можно стимулировать овуляторные процессы и каким образом это можно сделать. Прежде всего, надо пройти тщательное обследование, чтобы при самостоятельной стимуляции не навредить собственному здоровью. Домашняя стимуляция – достаточно непростая задача, но при правильно продуманном подходе, вполне выполнимая.

Для стимулирования можно использовать медикаментозные препараты и витамины, травы и определенные программы питания, целебные грязи либо эфирная маслотерапия и пр. Совсем недавно диагноз «женское бесплодие» мог разрушить счастье и жизнь многих пациенток, но с помощью стимулирования созревания и выхода яйцеклетки у таких женщин появился реальный шанс.

Подобная мера идеальна в случае яичникового поликистоза, а также для пациенток с разнообразными менструальными нарушениями, ановуляцией и прочими отклонениями. Но проводить ее нужно только после нормализации щитовидных гормонов, андрогенов и пролактина, иначе стимуляция будет безрезультатной. В целом методов много, поэтому каждая сможет остановить выбор на наиболее удобном для себя варианте. Хотя любой выбор должен согласовываться с доктором, поскольку только он сможет подобрать наиболее подходящий вариант стимулирования в каждом индивидуальном случае.

Витамины для овуляции

Одной из эффективных методик, как простимулировать овуляцию, является витаминотерапия. Для успешного созревания и выхода яйцеклетки женщина должна иметь в организме достаточный запас микроэлементов и витаминных веществ. Чтобы этого добиться, нужно обеспечить рацион необходимым питанием, грамотно составив ежедневное меню. Для начала, стоит обогатить организм фолиевой кислотой, которая настолько важна, что при ее дефиците возникают разного рода внутриутробные патологии.

Кроме того, нужно восполнить необходимое содержание йодида калия, для чего в рацион включают йодированную соль. Если вы решили принимать комплексные витаминные препараты, то лучше выбирать из тех, которые рекомендованы для кормящих и беременных. В рацион обязательно нужно включить как можно больше овощей, ягод, зелени и фруктов. Эти продукты – важный стимулирующий фактор для овуляции. Также рекомендуется кушать больше рыбы, а от черного кофе и чая лучше отказаться или пить подобные напитки очень редко. Надо обязательно отказаться от нездоровых привычек вроде спиртного или сигарет, которые крайне отрицательно влияют на созревание и выход клеток.

Медикаменты

Достаточно эффективной симулирующей методикой является применение медикаментов. Стимулировать фолликулярный рост могут препараты вроде:

  • Меногона. Препарат влияет на лютеинизирующий или фолликулостимулирующий гормоны, которые влияют на активность эстрогенового производства, в результате чего начинается активное созревание фолликулов и нарастание эндометриального слоя. Принимают препарат, начиная со второго дня цикла. Прием длится 10 суток.
  • Пурегона. Это гонадотропный препарат, также провоцирующий активное производство ЛГ и ФСГ. Препарат оказывает помощь яичникам в выращивании фолликулов, что обеспечивает наступление овуляторного периода в положенный срок, т. е. примерно в середине цикла. Подобный препарат используется одинаково часто в процедурах по экстракорпоральному оплодотворению и при естественных попытках зачатия.
  • Клостилбегита. Действие препарата также основано на активации лютеинизирующего и фолликулостимулирующего гормонов, участвующих в овуляторном процессе. Препарат нужно принимать строго по врачебным назначениям и в рекомендованной доктором дозировке, иначе велик риск, что произойдет яичниковое истощение. Обычно стимулирование данным медикаментом осуществляется в период 5-9 день цикла. Прием проводится по одной пилюле в сутки. Но на рост эндометриального слоя данный препарат оказывает негативное воздействие, поэтому при толщине эндометрия менее 0,8 см используются другие препараты. Это необходимое условие, иначе клетка после оплодотворения не сможет закрепиться в матке.

Если фолликулы вырастают до нужного размера, то пациентке могут назначить инъекции хорионического человеческого гонадотропина. Их вводят через сутки после приема последней таблетки из вышеуказанного списка. Самыми распространенными уколами ХГЧ являются Хорагон, Профази или Гонакор. Через сутки должен начаться овуляторный период.

Стимуляция травами

Довольно эффективно стимулируют овуляторные процессы лекарственные травы. Стимуляция лекарственными растениями осуществляется в несколько стадий: Сначала принимают шалфей, который стимулирует фолликулярное формирование, затем бузины цвет, способствующий созреванию фолликул, а затем розмарин с подорожником, провоцирующие активность овуляторного периода.

В составе шалфея присутствует масса фитоэстрогеновых компонентов, являющихся аналогами женских половых гормональных веществ. Но чтобы добиться нужного результата, необходимо соблюдать правила применения и дозировки. Траву шалфея заливают в термосе стаканом кипятка, плотно закрывают и выдерживают порядка получаса. Настой трижды в день употребляют по большой ложке. Прием начинают с пятого дня цикла и осуществляют в течение 1,5-2 недель, после чего прекращают до следующего цикла, снова начиная прием после окончания месячных. Таких курсов нужно повторить не менее 3-4 или до зачатия, если оно наступит раньше. Для усиления эффекта можно добавить к шалфею липовый цвет (большую ложку), который тоже содержит эстрогеноподобные фитогормоны.

Подорожниковое семя тоже относится к высокоэффективным стимуляторам овуляции. Отвар готовят из 200 мл воды и 20 г семечек. Смесь ставят на медленный огонь и, доведя до кипения, томят еще минут пять. Затем отвар выдерживают еще около 40 минут, фильтруют и пьют по 30 г до пищеприема. Курс терапии длится 3 недели, начинаясь с первым днем цикла. Нелишне будет поить этим отваром и будущего отца, особенно при возможных репродуктивных проблемах у мужчины. Также эффективно купание женщины в ванной с подорожником, которую готовят, добавив в воду отвар из 100 г смеси корней и листьев подорожника, залитых кипятком. Такие ванны нужно принимать каждодневно в течение минимум 14 дней.

Также неплохо помогают в стимулировании овуляторного периода розовые лепестки, богатые токоферолом, который активирует яичниковую деятельность. Поэтому прием отвара из лепестков только поможет стимулировать овуляцию. Свежие лепестки (20 г) + кипяток (200 мл) ставят на баню на 20 мин, потом выдерживают еще час. Настойку принимают каждодневно на ночь. Длительность терапии составляет порядка 4-8 недель.

Диетотерапия

Отлично способствует овуляторной стимуляции специальная диета. Чтобы яичники начали активно работать, а организм усиленно вырабатывал эстрогеновые гормоны, нужно основательно подойти к составлению ежедневного рациона. В меня обязательно должны присутствовать продукты питания вроде:

  • Сои и фасоли;
  • Твердых сортов сыра;
  • Домашнего коровьего молока и куриных яиц;
  • Перепелиных яиц;
  • Пророщенных зерен пшеницы;
  • Моркови и яблок;
  • Томатов и огурцов;
  • Фиников и граната;
  • Льняных, кунжутных и тыквенных семечек.

Но есть и ряд продуктов, которые для употребления женщинам, желающим забеременеть, не рекомендуются. К подобным продуктам относят рис и капусту, груши, инжир и пр.

Эфирные масла для овуляции

Неплохой стимулирующий эффект оказывают эфирные масла. Их можно вдыхать, втирать, главное, использовать регулярно. Вдыхая приятные ароматы базилика или аниса, шалфея либо кипариса, женщина запускает интенсивную гормональную выработку. Для удобства можно использовать аромамедальон. Положительно сказываются на гормональном фоне пациенток ванны с добавлением лавандового масла.

Также помочь забеременеть может розовое масло, которое применяется в сидячих ваннах. В таз с теплой водой добавляют 13 капелек масла. Можно употреблять его и внутрь, капнув капельку на ч. л. меда и либо воды. Подобные приемы производят четырежды в сутки.

Грязевые процедуры

Довольно эффективным и достаточно распространенным способом стимуляции овуляции считается целебная грязь, которая способствует усилению активности женских гормонов, устраняет всевозможные воспаления и помогает забеременеть. Особенно рекомендуется подобная процедура при диагностированном яичниковом поликистозе. Для грязетерапии нужно взять аптечную грязь, лучше, если она будет из г. Саки, который славится наличием санаториев, избавляющих от женских репродуктивных проблем.

Производят целебную грязь в форме туб, которые нужно нагревать до требуемой температуры, а затем небольшими мазками наносят на область яичников, где оставляют на полчаса. Но перед применением подобного способа стимуляции требуется гинекологическая консультация.

Основные этапы стимуляции

Если в качестве стимулятора избран препарат Клостилбегит, то его прием приходится на 5-9 сутки цикла, а Пурегон или Меногон начинают пить уже со 2 до 10 дня. Точные сроки должны устанавливаться врачом в зависимости от ситуации. Когда начинать стимуляцию и сколько продолжать процедуры или курсы, зависит от здоровья матки и яичников, которое определяется посредством ультразвукового обследования. Врач периодически назначает женщине контрольные УЗИ, пока фолликулы не дорастут до 21-25-миллиметрового размера. А чтобы избежать формирования фолликулярных кистозных образований или фолликулярной регрессии, пациенткам назначаются ХГЧ инъекции. Подобная процедура способствует запуску овуляторных процессов.

Если все складывается благоприятно, то уже через 1-1,5 суток после хорионической инъекции фолликул лопнет и начнется выход женской клетки. Если ультразвуковая диагностика показывает овуляцию, то пациентке назначают инъекции Утрожестана или Прогестерона, чтобы дополнительно поддержать желтое яичниковое тело. При применении Клостилбегита, как говорят пациентки, чаще всего удается добиться зачатия.

Важно! Доктор берет в расчет и мужской фактор, поэтому уточняет конкретные сроки и частоту половой близости в процессе стимулирования. При хороших показателях спермограммы после ХГЧ инъекции сексуальные контакты должны осуществляться каждодневно либо через сутки до конца овуляторного периода.

Если после трехразового применения Клостилбегита положительного результата достичь не получается, то рекомендуется пройти более тщательную диагностику и использовать другие терапевтические методы. Перед проведением стимуляции пациентка должна обязательно сдать лабораторные анализы на сифилис, ВИЧ и гепатиты, мазок на микрофлору и онкоцитологию, ультразвуковую диагностику молочных желез, проверить проходимость фаллопиевых труб и пр. Терапевт должен сделать заключение, что пациентка способна выносить ребенка.

Стимуляция для экстракорпорального оплодотворения

Если у женщины имеются патологии труб или овуляторные проблемы, либо у супруга недостаточно качественные для зачатия сперматозоиды, то шансом на родительство становится экстракорпоральное оплодотворение. При данной процедуре женская клетка оплодотворяется в лабораторных условиях, а не внутри организма, а затем эмбрион подселяют в матку. Метод дорогостоящий, но эффективный.

Для его выполнения пациентке в период 19-23 дня цикла вводят гормональный стимулятор. Под ультразвуковым контролем проводится фолликулярная стимуляция, а когда фолликул дорастет до требуемых размеров, то проводится пункция и клетку отправляют на оплодотворение. Через несколько суток эмбрион подселяют в матку, а через пару недель проверяют, свершилось ли зачатие, т. е. закрепилась ли клетка в маточной стенке. Чаще всего для стимуляции используется Клостилбегит, который эффективно стимулирует яичниковую деятельность.

Противопоказания стимуляции

Далеко не всем пациенткам можно провести овуляцию. К примеру, если в женском организме присутствуют патологические процессы, которые препятствуют зачатию и полноценному вынашиванию, то стимуляцию не проводят. К подобным патологиям относят спайки в трубах, опухоли репродуктивных структур и пр. Кроме того, не проводят стимуляцию, если до этого 6 раз подобная процедура не дала никакой положительной динамики.

К относительным противопоказаниям для проведения стимулирующей процедуры относят возраст, превышающий 35-летний рубеж. Подобное ограничение связано с тем фактором, что в такой клинической ситуации вероятность рождения нездорового ребенка с инвалидностью либо аномалиями развития серьезно возрастает.

Признаки и симптомы овуляции

Время овуляции - неотъемлемая часть менструального цикла женщины. Если вы хотите завести ребенка или не забеременеть, запись даты овуляции поможет вам в обоих случаях.

Хотя мы можем угадывать дни овуляции каждый месяц, возможно, мы не можем быть уверены в них. Однако, если вы в течение нескольких месяцев постоянно будете следить за симптомами овуляции, то будет легко узнать, когда у вас овуляция.

В этом посте MomJunction расскажет вам о симптомах, которые могут сигнализировать об овуляции, а также о признаках, указывающих на отсутствие овуляции, лечении проблем с овуляцией и многом другом.

Что такое овуляция?

Овуляция - это выход зрелой яйцеклетки из одного из яичников. Затем яйцеклетка перемещается по маточной трубе, где она может оплодотворяться при встрече со спермой. Это самый плодородный период менструального цикла.

Гормон, отвечающий за овуляцию, - эстроген. Уровни эстрогена, которые являются низкими в начале менструального цикла, в конечном итоге повышаются, пока не достигнут порогового значения и активируют лютеинизирующий гормон. Этот гормон ЛГ стимулирует высвобождение яйцеклетки из яичников (1).

Когда у женщин обычно происходит овуляция?

Вероятность овуляции у женщин наступает на 14-й день, если у них 28-дневный менструальный цикл. Время может варьироваться от женщины к женщине и от цикла к циклу. Поэтому вам следует ознакомиться со своим менструальным циклом, следя за датами не менее трех месяцев. Это может помочь вам оценить фазу овуляции (2).

[Читать: Кровотечение во время овуляции ]

Когда вы плодородны?

В среднем 28-дневный менструальный цикл составляет около шести дней, которые называются фертильным окном, когда вы можете забеременеть.Это пять дней до овуляции и сам день овуляции (3).

Период фертильности отсчитывается от пяти дней до овуляции, поскольку сперматозоиды могут жить в теле женщины от трех до пяти дней. Если в эти шесть дней у вас будет половой акт, вероятность оплодотворения наиболее высока, поскольку сперматозоиды ждут в ваших фаллопиевых трубах выхода яйцеклетки.

Вы наиболее фертильны за два-три дня до овуляции, чем в день овуляции (4).

Узнать дни овуляции непросто, но вы можете отслеживать симптомы середины цикла, чтобы определить дни фертильности.

Каковы признаки и симптомы овуляции?

Если вы можете отслеживать симптомы в течение как минимум трех месяцев, вы, вероятно, определите закономерность. Ниже мы перечисляем некоторые симптомы, которые у большинства женщин возникают во время овуляции.

Общие признаки, встречающиеся у большинства женщин

Ниже приведены основные признаки, которые можно изучать и отслеживать, чтобы точно предсказать дни овуляции.

  1. Увеличение цервикальной слизи: Объем цервикальной слизи увеличивается за девять дней до овуляции и достигает пика за четыре дня до овуляции (5).Он напоминает яичный белок и за это время становится скользким.
  1. Повышение базальной температуры тела (БТТ): БТТ снижается непосредственно перед овуляцией и резко повышается после ее окончания из-за повышения уровня прогестерона. Повышение BBT подтверждает, что овуляция произошла. К тому времени, когда вы об этом узнаете, будет слишком поздно зачать ребенка в этом цикле. Но это поможет вам отслеживать дни овуляции и подготовиться к следующим месяцам (5).
  1. Изменения шейки матки: Относительно низкая шейка матки с небольшим отверстием поднимется выше, станет мягче и расширится (6).Чтобы нащупать шейку матки, вы можете ввести чистый палец во влагалище, пока не почувствуете небольшой выступ. Возможно, вам придется делать это каждый день, чтобы знать, когда он откроется.

Вторичные симптомы овуляции

Вторичные симптомы возникают не все время. Однако, когда вы наблюдаете какой-либо из трех основных симптомов, вы можете также проверить наличие вторичных симптомов. На самом деле вторичные симптомы обнаружить легче, чем первичные.

  1. Светлые пятна: У некоторых женщин в середине месяца появляются розоватые или коричневатые пятна, когда выработки гормона прогестерона недостаточно для сохранения целостности подкладки.Прогестерон обычно утолщает слизистую оболочку матки, которая выделяется во время менструации. Недостаточная секреция этого гормона может вызвать кровянистые выделения (7).
  1. Боль в тазу: У вас могут быть спазмы и боли внизу живота с одной стороны таза. Эта боль называется mittelschmerz (сочетание немецких слов, обозначающих среднюю боль). Однако это может произойти не сразу во время овуляции и не может рассматриваться как окончательный симптом овуляции (8).
  1. Боль в груди: Гормоны стимулируют грудь удерживать жидкость, что заставляет ее немного растягиваться.Это может привести к нежной, болезненной и тяжелой груди (9). Однако вы не можете быть уверены в овуляции на основании этого симптома, поскольку грудь может болеть даже во время ПМС и беременности.
  1. Вздутие живота: Так же, как грудь удерживает жидкость, живот может удерживать воду и вызывать вздутие живота. Однако задержка жидкости может достигать пика в первый день менструального цикла (10).
  1. Повышенное либидо: У вас может возникнуть усиление полового влечения из-за высокого уровня эстрогена, ведущего к овуляции.Однако это может произойти даже во время лютеиновой фазы после овуляции (11).
  1. Приятный запах тела: В исследовании мужчин просили почувствовать запах футболки, которую носили женщины во время фолликулярной (овуляторной) фазы и лютеиновой (неовуляторной) фазы. Мужчины находили запах футболок для фазы овуляции более приятным и сексуальным, чем те, которые носили женщины во время неовуляторной фазы (12).
  1. Увеличение частоты пульса: Частота пульса в состоянии покоя (RPR) увеличивается в дни, предшествующие овуляции.Он самый низкий во время менструации и увеличивается примерно за два-пять дней до овуляции примерно на два удара в минуту (13).

Эти симптомы не очевидны. Вам нужно внимательно наблюдать за ними, чтобы знать, если у вас овуляция. Более того, овуляция может стать нерегулярной, если вы (14):

  • Проходите фазу перименопаузы
  • Имеете определенные состояния, такие как преждевременная недостаточность яичников или синдром поликистозных яичников
  • Принимаете определенные лекарства, например, против тошноты таблетки, антидепрессанты или химиотерапия
  • Стресс, избыточный или недостаточный вес
  • В этих случаях отслеживание овуляции может стать затруднительным.

[Читать: Можно ли овулировать чаще, чем раз в месяц или цикл? ]

Признаки отсутствия овуляции (или проблем с овуляцией)

Если у вас нет овуляции, это с медицинской точки зрения называется ановуляцией, а если у вас нерегулярная овуляция, то это олиговуляция. В первом случае вы не можете зачать ребенка, а во втором вам может быть трудно.

Ниже приведены возможные признаки и симптомы проблем с овуляцией (15):

  1. Нерегулярные циклы: Если ваши циклы нерегулярны, у вас будут проблемы с овуляцией.Разница в месячных на пару дней является естественной, но это может быть неразумно, если разница составляет несколько дней.
  1. Короткие или длинные менструальные циклы: Нормальный период может варьироваться от 21 до 35 дней. Но если они короче или длиннее, у вас могут быть проблемы с овуляцией.
  1. Отсутствие менструации по месяцам: Если вы не ведете цикл в течение нескольких месяцев, особенно в детородном возрасте, это признак того, что у вас нет овуляции.
  1. Отрицательный результат теста на овуляцию: Набор для определения овуляции определяет уровень гормона ЛГ, который повышается до овуляции. Если они у вас отрицательные, это означает, что у вас нет овуляции. Кроме того, получение нескольких положительных результатов также указывает на проблему с овуляцией. Это может быть потому, что ваше тело пытается овулировать, но не может этого добиться.

Вы также можете пропустить овуляцию, если беременны. Поэтому не думайте, что у вас проблемы с овуляцией, если вы не наблюдаете некоторых симптомов.Но если вы наблюдаете за симптомами в течение нескольких месяцев, а затем обнаружите, что с овуляцией что-то не так, или если ваши периоды стали нерегулярными, тогда полезно обратиться к врачу.

Как врач проверяет овуляцию?

Врач задаст вам вопросы о вашем менструальном цикле и его регулярности. Они также могут предложить несколько тестов:

  • Анализ крови на прогестерон. Уровни ниже, если вы не овулируете должным образом (16).
  • Тесты проводятся для проверки фолликулостимулирующего гормона (ФСГ) и лютеинового гормона (ЛГ).
  • Тест уровня пролактина проводится для измерения уровня гормона. Высокий пролактин может нарушить овуляцию (17).
  • Трансвагинальное УЗИ для проверки состояния развития фолликулов в яичнике. Он может определить, сломался ли фолликул, чтобы выпустить яйцеклетку после овуляции (17).

Если анализы подтвердят наличие проблемы с овуляцией, врач предложит лечение для устранения основной причины.

Лечение проблем с овуляцией

Лечение может начинаться с приема пероральных препаратов, таких как цитрат кломифена (кломид, летрозол или серофен).Они улучшают уровни ФСГ и ЛГ, тем самым стимулируя яичники к овуляции.

Препарат обычно вводят в течение пяти дней, начиная со второго дня после начала менструации. Ваш врач может начать с дозы 50 мг (18).

Как увеличить ваши шансы на овуляцию?

В дополнение к лекарствам вы можете принять следующие меры, чтобы увеличить свои шансы на овуляцию:

  • Поддерживайте нормальный рост в соответствии с вашим возрастом и ростом. Избыточный или недостаточный вес может вызвать проблемы с овуляцией.
  • Слишком много упражнений может повлиять на овуляцию. Снова начните выполнять упражнения и получите совет специалиста о том, какие упражнения вы можете выполнять.
  • Резкие диеты, пропуск приемов пищи, голодание и другие нездоровые привычки питания могут повлиять на овуляцию. Проконсультируйтесь с экспертом по здоровью и перейдите на здоровое питание.
  • Эмоциональный стресс отрицательно влияет на цикл менструации. Научитесь справляться со стрессом и попробуйте расслабиться.

Наблюдайте за изменениями в своем теле для каждого цикла и записывайте их. В течение трех-четырех месяцев вы сможете заметить закономерность в симптомах. Это поможет вам узнать дни овуляции.

[Прочитано: Цервикальная слизь и овуляция ]

Если вы ведете половую жизнь, вам не обязательно знать точные дни овуляции, чтобы забеременеть. Даже приблизительной оценки вам будет достаточно, чтобы заняться с партнером незащищенным сексом. Еще лучше, если вы будете заниматься сексом в течение месяца.

Вы пробовали отслеживать овуляцию? Сообщите нам об этом в разделе комментариев ниже.

Ссылки:

Рекомендуемые статьи:

.

Боль при овуляции (Mittelschmerz): почему это происходит

Перейти к основному содержанию
  • Проверьте свои симптомы
  • Найти врача
  • Найти стоматолога
  • Подключиться к Care
  • Найдите самые низкие цены на лекарства
  • Здравоохранение
    А-Я Здоровье от А до Я Здоровье от А до Я Общие условия
    • ADD / ADHD
    • Аллергии
    • Артрит
    • Рак
    • Коронавирус (COVID-19)
    • Депрессия
    • Диабет
    • Здоровье глаз
    • Сердечное заболевание
    • Заболевание легких
    • Ортопедия
    • Контроль над болью
    • Сексуальные условия
    • Проблемы с кожей
    • Нарушения сна
    • Посмотреть все
    Ресурсы
    • Проверка симптомов
    • Мы
.

Как нормализовать одиночную ячейку. Сравнение стратегий нормализации для… | Николай Осколков

Сравнение стратегий нормализации для геномики единичных клеток

Из C. Hafemeister et al. 2019, источник изображения

Это девятая статья из колонки Математическая статистика и машинное обучение для наук о жизни , в которой я пытаюсь осветить аналитические методы, общие для биоинформатики, биомедицины, генетики, эволюционной науки и т. Д. Сегодня мы поговорим о задачи , удаляющие технических вариаций в захватывающей области геномики единичных клеток, путем сравнения самых популярных алгоритмов нормализации .

Широко признано, что массивные вариации экспрессии генов от клетки к клетке в экспериментах по секвенированию РНК одной клетки ( scRNAseq ) могут в значительной степени составлять технических и, таким образом, смешивать биологических вариаций , связанных с типы клеток. Источники технических вариаций варьируются от смещения амплификации ПЦР до эффективности обратной транскрипции (ОТ) и стохастичности молекулярного отбора проб на этапах подготовки и секвенирования.Поэтому должна применяться нормализация по клеткам, чтобы исключить технические вариации и сохранить биологическую. Однако общие методы bulk RNAseq , такие как TMM и DESeq , основаны на построении факторов размера для каждой ячейки, которые представляют соотношений , где каждая ячейка нормализована эталонной ячейкой , построенной каким-то , в среднем по всем остальным ячейкам.

Массовая нормализация (TMM, DESeq) создает контрольную выборку из учебного материала Mar Gonzalez-Porta

. Особенность данных scRNAseq заключается в том, что они содержат, в отличие от массовых RNAseq, большие количества стохастических нулей из-за низкого количества РНК на клетку и несовершенная эффективность захвата РНК ( выпадает ).Следовательно, коэффициент размера TMM и DESeq может стать ненадежным завышенным или равным нулю . Поэтому были разработаны новые методы нормализации, специфичные для отдельных клеток, с учетом большого количества нулей в данных scRNAseq.

Гены, экспрессируемые в одной клетке, отсутствуют в другой клетке из-за выпадения (слева), завышенных нулями данных scRNAseq (справа)

Очень элегантная попытка учета стохастических нулей в процедуре нормализации была сделана в лаборатории Мариони с помощью нормализации деконволюции метод.Идея алгоритма состоит в том, чтобы представить все ячейки в виде пулов ячеек, для каждого пула значения экспрессии из нескольких ячеек суммируются, что приводит к уменьшению на нулей и масштабируется с помощью среднего выражения по всем ячейкам . Построенные таким образом коэффициенты на размер пула можно деконволютировать в линейной системе уравнений , что дает коэффициентов на размер ячейки.

Объединение по ячейке от A.Lun et al., Genome Biology 2017

Недостатком такого «подхода с глобальным фактором размера» является то, что разные группы генов не следует нормализовать с помощью одной и той же константы на фактор размера клетки, а следует корректировать индивидуально для каждой группы генов , таких как высоко, умеренно и слабо экспрессируемые. Это было учтено в алгоритмах нормализации SCnorm и более поздних остатков Пирсона . Оба основаны на регрессии смещения глубины секвенирования для разных групп генов.

SCnorm строит на клетку на группу факторов размера генов, из Bacher et al., Nature Methods 2017

Ниже мы сравним различные популярные стратегии нормализации с использованием данных врожденных лимфоидных клеток (ILC) scRNAseq из Å. Björklund et al., Nature Immunology 17 , стр. 451–460 (2016)

Рабочий процесс анализа scRNAseq довольно сложен, здесь я сконцентрируюсь на результатах, но рекомендую вам проверить всю записную книжку в моем github.Прежде всего, набор данных ILC scRNAseq был получен с помощью технологии полноразмерного секвенирования транскриптов SmartSeq2 и включает очень удобные spike-ins (контрольные транскрипты с постоянной концентрацией в клетках) для оценки технологического фонового шума . Эти всплески можно использовать для обнаружения набора генов с вариацией выше уровня шума путем построения графика коэффициента вариации (CV = sd / mean) как функции средней экспрессии гена для каждого метода нормализации:

Обнаружение генов с вариацией над технологическим шумом с использованием всплесков

На этих графиках: одна точка соответствует одному гену, красная кривая представляет вариацию всплесков, гены над кривой всплеска демонстрируют вариацию выше технической вариации ( Высоко Вариабельные гены ).Можно заметить, что количество вариабельных генов варьируется в зависимости от метода нормализации. Нормализация RPKM демонстрирует наименьшее количество вариабельных генов , что, возможно, связано с короткой длиной шипов, которая используется для нормализации в RPKM. Далее мы рассмотрим, как график анализа главных компонентов (PCA) изменяется в зависимости от стратегии нормализации scRNAseq:

графики PCA для разных стратегий нормализации scRNAseq

Трудно увидеть разницу между методами нормализации, графики PCA выглядят почти идентичный , демонстрирующий, что ячейки из 4 кластера ILC сильно перекрываются.Далее, как и ожидалось, мы можем получить гораздо более четкую кластеризацию ячеек ILC, используя графики tSNE :

графики tSNE для различных стратегий нормализации scRNAseq

Однако способ нормализации , похоже, не сильно меняет 4 кластера ILC, они достаточно хорошо видны вне зависимости от метода нормализации. Наконец, мы можем вычислить факторы размера для различных стратегий нормализации и проверить их корреляцию:

Сравнение факторов размера в различных стратегиях нормализации

Здесь для простоты я усреднил факторы размера SCnorm по разным группам генов.Удивительно, но размерные факторы практически неотличимы от в разных методах нормализации, даже включая алгоритмы групповой RNAseq TMM и DEseq. Однако для других наборов данных scRNAseq это может выглядеть не так хорошо, как для ILC.

Глядя на графики выше, кажется, что важность нормализации для scRNAseq немного переоценена, поскольку, по крайней мере, для набора данных SmartSeq2 разница в производительности была незначительной . Если популяции клеток достаточно различны, т.е.е. если в данных есть сигнал, не играет большой роли, какой метод нормализации scRNAseq выбрать. Более того, с широким использованием протоколов секвенирования на основе UMI потребность в сложном алгоритме нормализации становится даже на менее выраженным, чем на , поскольку эти протоколы в принципе способны устранить смещение глубины амплификации и секвенирования, поскольку несколько считываний объединяются в один счетчик UMI. .

Основные источники технических вариаций в scRNAseq, которые можно улучшить с помощью протоколов на основе UMI, источник изображений

В этом посте мы узнали, что из-за огромного количества стохастических нулей в наборах данных scRNAseq соотношение основано на традиционных массовых RNAseq алгоритмы нормализации не применяются .Деконволюция и SCnorm представляют собой элегантные методы нормализации, специфичные для scRNAseq. Однако сравнение методологий нормализации scRNAseq не демонстрирует явной разницы в их производительности , это может стать еще менее заметным с достижениями в протоколах scRNAseq на основе UMI.

В комментариях ниже дайте мне знать, какие анализы в Life Sciences кажутся вам особенно загадочными , и я постараюсь обратиться к ним в этой колонке.Проверьте коды из сообщения на моем гитхабе. Следуйте за мной на Medium Николая Осколкова, в Twitter @NikolayOskolkov и подключайтесь в Linkedin. В следующий раз мы расскажем о , как пакетно исправить данные одной ячейки , следите за обновлениями.

.

Batch Normalization Tensorflow Keras Пример | Кори Маклин

Машинное обучение - это такая активная область исследований, что вы часто увидите официальные документы, на которые есть ссылки в документации библиотек. В следующей статье мы рассмотрим пакетную нормализацию, которая была охарактеризована Лоффе и Сегеди. Если вы из тех, кто любит получать информацию прямо из источника, просмотрите ссылку на их официальный документ.

Пакетная нормализация используется для стабилизации и, возможно, ускорения процесса обучения.Это достигается путем применения преобразования, которое поддерживает среднее значение активации, близкое к 0, и стандартное отклонение активации, близкое к 1.

На высоком уровне обратное распространение изменяет веса, чтобы снизить значение функции затрат. Однако, прежде чем мы сможем понять причины пакетной нормализации, очень важно понять фактическую математику, лежащую в основе обратного распространения ошибки.

Чтобы упростить задачу, предположим, что у нас есть нейронная сеть, состоящая из двух слоев, каждый с одним нейроном.

Мы можем выразить выход каждого нейрона с помощью следующих формул:

Где:

  • L = слой в нейронной сети
  • w = вес, на который умножаются исходящие ребра нейрона
  • a = выход от нейрона в предыдущем слое (значение входящего фронта)
  • σ = функция активации
  • b = выход из нейрона смещения (значение входящего фронта)

Типичный пример функции стоимости составляет среднеквадратическая ошибка .Для отдельной выборки мы вычитаем фактическое значение (т.е. y) из предсказанного значения и возводим результат в квадрат, чтобы учесть случаи, когда предсказанное значение больше или меньше фактического значения.

Как мы упоминали ранее, мы модифицируем веса, чтобы минимизировать функцию стоимости. Если бы мы построили график зависимости стоимости от отдельного веса, она была бы самой низкой в ​​нижней части параболы.

Мы можем получить частную производную функции стоимости по весу, используя цепное правило в исчислении.

Частную производную каждого члена можно выразить следующим образом.

Обратите внимание, как мы используем производную функции активации.

Если мы используем сигмовидную функцию для нашей функции активации, то, если z (выход нейрона до функции активации) очень большой или очень маленький, производная будет приблизительно равна 0. Следовательно, когда мы переходим к вычислению градиента и обновлению весов, изменение будет настолько бесконечно малым, что модель не улучшится.Последняя известна как проблема исчезающего градиента t t.

Нормализуя выходной сигнал нейрона до того, как он войдет в функцию активации, мы можем гарантировать, что он останется близким к 0, где производная самая высокая.

Случайные процессы в природе имеют тенденцию следовать колоколообразной кривой, известной как нормальное распределение.

Среднее значение - это сумма всех точек данных, деленная на общее количество точек. Увеличение среднего значения смещает центр кривой формы колокола вправо, а уменьшение среднего значения смещает центр кривой формы колокола влево.С другой стороны, стандартное отклонение (квадратный корень из дисперсии) описывает, насколько далеко выборки отличаются от среднего. Увеличение стандартного отклонения расширяет кривую.

Чтобы нормализовать данные, мы вычитаем среднее значение и делим на стандартное отклонение.

Независимо от того, с какими данными мы работаем, после их нормализации среднее значение будет равно 0, а стандартное отклонение будет равно 1.

Примечание: это то же самое, что сказать, что это гарантирует, что дисперсия будет равно 1, поскольку стандартное отклонение равно квадратному корню из дисперсии.

Пакетная нормализация

Предположим, мы построили нейронную сеть с целью классификации изображений в оттенках серого. Интенсивность каждого пикселя изображения в градациях серого варьируется от 0 до 255. Перед вводом в нейронную сеть каждое изображение будет преобразовано в одномерный массив. Затем каждый пиксель входит в один нейрон из входного слоя. Если выходной сигнал каждого нейрона передается в сигмовидную функцию, то каждое значение, отличное от 0 (то есть от 1 до 255), будет уменьшено до числа, близкого к 1.Поэтому перед обучением принято нормализовать значения пикселей каждого изображения. С другой стороны, пакетная нормализация используется для применения нормализации к выходным данным скрытых слоев.

Давайте посмотрим, как мы можем реализовать пакетную нормализацию в Python.

 import matplotlib.pyplot as plt 
import matplotlib.image as mpimg
plt.style.use ('dark_background') из keras.models import Sequential
из keras.preprocessing.image импортировать ImageDataGenerator
из keras.Layers import BatchNormalization
из keras.layers import Conv2D, MaxPooling2D, Dense, Flatten
из keras.datasets import cifar10
from keras.utils import normalize, to_categorical

Набор данных cifar10 состоит из 60000 изображений размером 32 × 32 пикселей. 10 классов. Классы и соответствующие им стандартные целочисленные значения перечислены ниже.

  • 0: самолет
  • 1: автомобиль
  • 2: птица
  • 3: кошка
  • 4: олень
  • 5: собака
  • 6: лягушка
  • 7: лошадь
  • 8: корабль
  • 9: truck

Перед обучением нашей модели мы нормализуем входные данные по тем же причинам, перечисленным выше, и кодируем метки.

 (X_train, y_train), (X_test, y_test) = cifar10.load_data () X_train = normalize (X_train, axis = 1) 
X_test = normalize (X_test, axis = 1)
y_train = to_categorical (y_train)
y_test = to_categorical (y_test)

Чтобы улучшить способность нашей модели к обобщению, мы будем случайным образом сдвигать, переворачивать и увеличивать / уменьшать изображение.

 train_datagen = ImageDataGenerator (
shear_range = 0,2,
zoom_range = 0,2,
horizontal_flip = True
) train_datagen.fit (X_train) train_generator = train_datagen.flow (
X_train,
y_train,
batch_size = 32
)

Мы устанавливаем количество шагов, используя следующее уравнение, но мы могли бы использовать любое произвольное значение.

 steps = int (X_train.shape [0] / 64) 

Мы определяем функцию для построения моделей с и без использования пакетной нормализации, а также функцию активации по нашему выбору.

 def build_model (batch_normalization, активация): 
model = Sequential ()
model.add (Conv2D (32, 3, Activation = Activation, padding = 'same', input_shape = (32, 32, 3)))
если batch_normalization: model.add (BatchNormalization ())
model.add (Conv2D (32, 3, активация = активация, дополнение = 'то же', kernel_initializer = 'he_uniform'))
, если batch_normalization: model.add (BatchNormalization ())
model.add (MaxPooling2D ())
model.add (Conv2D (64, 3 , Activation = Activation, padding = 'same', kernel_initializer = 'he_uniform'))
, если batch_normalization: model.add (BatchNormalization ())
model.add (Conv2D (64, 3, Activation = Activation, padding = 'same', kernel_initializer = 'he_uniform'))
если batch_normalization: model.add (BatchNormalization ())
model.add (MaxPooling2D ())
model.add (Flatten ())
model.add (Dense (128, Activation = Activation, kernel_initializer = 'he_uniform'))
model.add (Dense (10, Activation = 'softmax')) return model

Чтобы подчеркнуть преимущества Используя пакетную нормализацию, мы собираемся обучить и сравнить производительность модели с и без использования пакетной нормализации.

 sig_model = build_model (batch_normalization = False, Activation = 'sigmoid') 

Мы используем rmsprop в качестве оптимизатора и категориальную кроссентропию в качестве функции потерь, поскольку мы пытаемся предсказать классы.

 sig_model.compile (
optimizer = 'rmsprop',
loss ='ategorical_crossentropy ',
metrics = [' precision ']
)

Затем мы обучаем нашу модель.

 sig_history = sig_model.fit_generator (
train_generator,
шагов_per_epoch = шаги,
эпох = 10,
validation_data = (X_test, y_test)
)
.

Смотрите также