近年来有关精子浓度、活动力和运动特征的自动分析系统被称为计算机辅助精液分析系统(computer-assistedsemenanalysis,CASA)已在国内外广泛应用,从而开创了男性学研究的一个新领域。
精子“奔跑”速度与生育微妙关系
一、概述
为了把精液分析与精子运动特征的特殊分析区分开来,后者又被称为计算机辅助或计算机自动化精子活动力分析系统(computerassisted,orcomputer-automated,spermmotilityanalysis,CASMA),因为CASMA并不一定要与精液分析联系起来。但这类术语的内涵并非十分明确,尤其是因为忽视了其他一些情况,如:①在非精液分析条件下用CASA研究人类精子(例如经洗涤的精子浓度和活动精子百分比);②任何观察条件下CASA用于非人类精子检测;③分析精子的其他方面,如形态学。>>>精子多了为何造成
男性不育 在美国已有市售的精液/精子活动力分析系统,前期主要有以下几种:CellSoft(系统2000和3000),HT-M2030和CTS-30系统。此外,还有德国生产的VICOS-SPERM和美国生产的LABSCANVI。另有一些正在研究开发的分析系统,也即将推向市场。尽管CASA/CASMA系统(如数码图像分析)操作的基本原理相同,但在所用的光学系统、图像获取技术、精子识别技术、轨迹重建计算方法、运动分析计算方法以及数据分析等方面都存在较大差别。
二、精子碰撞的影响
如果两个游动的精子相互碰撞,将会干扰各自的运动,其影响是十分显著的。同样,如果游动精子与不动精子、较大的精子碎片或其他细胞(如白细胞)相撞,也会产生类似的后果。事实上,因为精子尾部的摆动范围至少与由ALH测得的轨迹一样宽,改变精子的运动并不一定发生实际上的碰撞。这是运动分析中一个难于解决的问题。在Cellsoft系统中,当一个物体的最大似然环(circleofmaximunlikelihood),即下一个可能位置的区域,包含被识别为子的第二个物体时,Cellsoft就会停止追踪这个物体,该环的半径依赖于Cellsoft参数中设定的最大速度,基本上就是精子能在摄像系统的图像之间移动的最大期望距离。如果两个运动物体的轨迹重叠,那么两者在分析中均予剔除。这是避免因精子碰撞而导致轨迹变形可能性的一种安全方法。如果轨迹太短(该系统参数中设定的最低要求是15个图像或0.5s),就不能作样品的运动特征分析。而HT-M2030与CTS-30系统均不排斥碰撞,从而也不易受精子浓度的影响(详见后述)。至于其精子样品的平均运动特征是否摆脱了明显的偏倚,仍有待进一步证实。总的来说,我们尚不清楚碰撞对于单个精子的运动特征的实际影响。
三、浓度依赖性
Cellsoft系统轨迹计算方法的一个重要的问题受浓度的影响很大。最佳的精子运动分析只能适用于精样浓度小于40×106精子/mL的精液,且设定速度最高为200μm/s。精液浓度过高会造成轨迹在运动分析过程中失踪的可能性增加,而且不但受到精子浓度的影响亦受活动精子比例及其速度分布的影响。如果最大设定速率过高,例如对于洗涤过的精子(通常300~400μm/s)或制备液过深,则该系统可进行运动分析的最大精子浓度会降低。>>>精子异常导致的男性不育孕症
四、商用CASA/CASMA系统
(一)Cellsoft2000
Cellsoft2000基本上是一种简化型和实用型的Cellsoft3000,以适合用临床应用,其基本的精液特征(如精子浓度和活动力分析)功能与Cellsoft3000相同,但后者还可提供定性的前向运动速率。由于Cellsoft2000不能提供精子运动特征指标,因此可以认为该系统仅具有CASA功能而没有CASMA功能。Cellsoft2000作为一种精液自动分析系统,其准确度和精密度与Cellsoft3000相同。
(二)Cellsoft3000
1.基本功能Cellsoft3000的基本结构包括:一个安装在奥林帕斯(Olympus)BH2-S显微镜上的黑白摄像机,2个录像监测器(一个用来