这一阶段持续约10天左右，期间需定期监测卵泡发育情况，并调整用药剂量。当卵泡达到一定大小后，注射人绒毛膜促性腺激素或戈舍瑞林类似物促使卵子收尾阶段成熟。36小时后，在局部麻醉下通过经阴道穿刺术取出卵子。医生使用超声引导下的细针穿刺至卵巢内的卵泡中抽取含有卵细胞的液体，并立即将其送往实验室。相辅而行，男方提供新鲜精液样本或使用冷冻保存的精子。实验室工作人员将对精子进行清洗、浓缩等处理，以提高其活力及受精能力。
将处理后的精子与卵子置于培养皿中共孵育，让它们自然结合形成受精卵。有时也会采用单精子注射技术，直接将单个精子注入卵子内完成受精过程。受精成功后，胚胎将在实验室环境中继续发育25天。期间，胚胎学家会密切观察并记录其生长情况，筛选出质量较好的胚胎准备移植。将12枚优质胚胎通过导管轻轻送入女方子宫腔内。剩余未使用的胚胎可选择冷冻保存以备将来使用。移植后，女方需每日服用黄体酮补充剂维持体内黄体素水平，为胚胎着床创造良好条件。
大约两周后，可通过血液测试检测HCG水平确认是否成功怀孕。试管婴儿的成功率受到多种因素影响，如年龄、病因类型、生活习惯等。年轻健康的女性成功率较高，但随着年龄增长，成功率逐渐下降。整个过程的费用因地区差异较大，一般包括药品费、手术费、实验室操作费等多个部分，总计可能需要数万元人民币甚至更高。
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