精液分析

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在临床实验室中检查精子质量的人类精子(染色后)

精液检查从多个方面评估男性精液以及其中的精子的情况。通常用于调查夫妇不孕的原因,或者验证输精管结扎术是否成功。在畜牧业、狗场以及其它动物的养殖业中也经常使用。

与生育能力的关系[编辑]

精液分析所检查的内容,只是精液质量中的部分因素。有一研究指出,精液分析正常的男性中,有30%实际上精子功能不正常[1]。反之,精液检查结果糟糕的男性却也可能有亲生小孩。[2][3]。因此,该检查仅能提供一定的参考,而并非完全决定性的诊断结果。

采集方式[编辑]

最常用的采集方式是手淫后将样品导入到一个干净的杯中[2],也可以通过使用特殊的精液采集避孕套进行性交后采集。由于乳胶对精子具有杀伤作用,因此这种特殊的避孕套必须用硅胶或者聚氨酯制成[4]。部分男性更愿意采用后一种采集方式,而且某些宗教完全禁止手淫的行为。甚至有些宗教还禁止节育,如天主教,这可以通过采取穿刺了小孔的采集避孕套来采集[5]。第三种方法是采用体外排精法,即,在性交结束前,男方将阴茎从伴侣体内拔出,并将精液导入到杯中。此外,如果预计可能存在输精管堵塞的问题,也可以直接从附睾中获取,这种方法称为经皮附睾精子抽吸术(PESA)。如果直接检验睾丸组织而不是其产生的精子,则称之为TESE[6]

检查内容[编辑]

精液分析中所检查的参数包括(但不限于):精子计数、活动能力、形态、总量、果糖水平、pH值等。

精子计数[编辑]

在人工受孕周期中,使用精子计数与估计怀孕率之间的关系。图中的精子计数是指在宫内受孕时精子总数,该数字大约是活动精子总数的两倍。

精子计数,或者避免混淆而称为精子集中度或密度,是指测量男性一次射精所产生的精子的集中程度,通常以百万每毫升为单位。而精子总数是该数值乘于容量[7]。根据世界卫生组织2010年发布的标准,该数值如果超过15百万精子每毫升(也就是1500万每毫升)则认为是正常的[8],而此前的旧标准为20百万精子每毫升((也就是2000万每毫升))[1][2]。如果少于该值,并且精子总数少于4000万,则应该考虑是否为少精子症。如果进行输精管结扎术后样本检查结果为无精子症,则表明手术成功。有些机构会将手术成功定义为仅观察到极少量不活跃精子,如少于0.1百万每毫升[9]。部分专业人士建议进行第二次精液检查,以验证计数没有出现增长。在某些情况下,该数值可能会出现不断增长,则需要重新进行结扎术。

目前的精子计数平均水平在西方约为60百万每毫升,而数十年前该数量明显高于此值,并且呈现每年1~2%的下降速度[10]

现在已经出现可以家用的精子计数芯片,可以在使用不同日期收集的3分样品来估算精子计数。这种芯片可以通过对比精液样品和含聚乙烯珠液体的控制样品,来测量精子的密度[11]

活动能力[编辑]

精子的活动能力也是待检项。根据美国WebMD公司的定义,超过60%,或者总共至少8百万每毫升的精子是具有良好前进运动能力的,则认为是正常[2]。而世界卫生组织的定义为在采集后1小时内测出有50%的精子具有良好运动能力(A级+B级)。此外,世界卫生组织还有另一个成为存活率的参数,该参数的参考下限为60%[8] 。男性精子计数远超20百万每毫升,也仍然可能因为过高比例的精子失去活动能力而导致被评判为质量不合格。然而如果精子计数值很高,则在比例较低时仍然可能超过8百万每毫升的精子拥有良好活动能力。或者反之,低于20百万每毫升的情况下,仍然有可能因为高比例的精子具有良好活动能力而在此项目中被认为正常。

更具体的,该检测项目的结果会把精子的活动能力分为4级[12]

  • 4级(A级): 具有高速运动能力的精子,呈快速直线运动。
  • 3级(B级,非直线运动): 能向前运动,但路径非直线呈弧形或S型。
  • 2级(C级): 精子几乎不移动或者移动速度较低,尽管它们的尾部是运动的。
  • 1级(D级): 完全不运动。

形态[编辑]

精子的形态也会被评估。按照世卫组织在1989年的老手册中的标准,如果数样品中的100个精子,其中超过30%的精子形态正常则认为正常[1]。而如果采用更严格的泰格堡标准,则认为性交射精后再子宫颈口取得的精液样本中有超过14%的精子形态正常则可认为结果正常[1](这是因为精子进入阴道后会大量死亡,所以这个标准从数字上来看比体外取得样品的要低。)。该标准由南非泰格堡医院鲁洛夫·曼克维德博士所开发,而后由同一医院的瑟纳斯·克鲁格博士推广[13]。该标准实际上考虑了精子在实际环境中的存活能力,所以被认为更科学。该标准是目前世卫组织精液检查手册(WHO 1999)中所建议使用的形态检测方法。而世卫组织2010年的标准中该参考值修改为为15%[8]

上述的资料中指出,形态指标是预测卵细胞体外授精成功率的一个参数。

总量[编辑]

检测会测量精液的总量。WebMD建议1.0至6.5毫升的范围内都是正常的[2],而世卫组织标准则规定超过1.5毫升都是正常的[8]。数值过低表明精囊发生部分或者全部阻塞,或者该病患先天无精囊[1]。在临床诊断中,如果出现总量少于2毫升,并且缺乏甚至无精子,则提示需要考虑评估是否有阻塞性无精液症。需要特别注意的是,必须在上次射精48小时之后进行精液采集,才能按此进行评价,以免出现误诊。

果糖水平[编辑]

WebMD建议果糖水平应该在3毫克每毫升以上[2],而世卫组织则指出正常水平应该是每份样品在13摩尔(μmol)以上。缺乏果糖可能是精囊出现问题导致的[1]

pH值[编辑]

WebMD推荐的pH值正常范围为7.1-8.0[2],而世卫组织的标准是7.2-7.8[1]。偏酸性(数值过低)可能是由于单侧或者双侧精囊阻塞导致,而偏碱性(数值过高)则可能是由感染引起[1]。pH值超出正常范围会对精子造成损害作用[2]

液化时间[编辑]

精液在精囊中是以果冻状形式存储的,在射精后与前列腺所分泌的混合后,会逐渐转变为液体形式,液化时间即这一过程所需要消耗的时间。正常情况下,浓稠果冻状样本应该在20分钟内转变为液态。液化时间过长(超过30分钟)可能是存在精子抗体,或者前列腺分泌的解凝酶过少,这都可能是由于感染引起的。

活动精子密度(MOT)[编辑]

该指标指的是每毫升样品中,有多少数量的精子是具备高活动力的,单位为百万每毫升[14]。所谓高活动力是指4级(A级),以及有些机构会包含3级(B级)的精子。换而言之,该指标是精子计数和活动能力相结合的产物。

对于宫颈内人工授精(ICI)而言,如果使用0.5毫升单位的精液试管,则建议使用MOT40(40百万每毫升)的样品。换而言之,如果是MOT5的样品,则需要使用8支试管,或者2支MOT20的试管。而对于宫腔内人工授精(IUI),则建议使用MOT10的样品[15]。而用世卫组织的术语来描述,则相当于前者需要使用总计2千万个级别为3到4级的精子,而后者需要使用5百万个。

活动精子总量(TMS)[编辑]

活动精子总数(TMS)[16]或者活动精子总计数(TMSC)[17]等于精子计数乘以活动比例(或者指数),再乘以精液总量。该数值的含义是计算一次射精所包含的具备活动能力的精子总计数。在宫颈内人工受孕中需要使用2千万3-4级活动能力的精子,而在宫腔内人工授精中则建议使用大约5万个同级别精子。

其它[编辑]

检查还会涉及白细胞数量检查。如果白细胞水平高于1百万每每毫升,则表明可能存在感染[1]

异常情况[编辑]

  • 无精子症:精液中不存在精子;
  • 无精液症:男性性行动不以射出精液为终结;
  • 少精子症:精液中的精子计数值(密度)过低;
  • 少精液症:一次射精所产生的精液量过少;
  • 弱精症:活动能力低下,甚至完全不活动的精子所占比例过高;
  • 精子畸形症:精子的头部、身部及(或)尾部的形态及(或)结构上出现畸形的比例过高。

影响检验结果的因素[编辑]

与通过手淫取得的样本相比,通过使用特制精液采集避孕套进行性交所获得的样本,无论在精子计数、活动能力还是正常形态精子所占比例都相对较高。正因如此,有研究人员认为后者能得到更准确的精液分析结果[4]。此外,采集样本前禁欲时间的长短也会影响分析的结果。禁欲的时间越长,所采集样本的分析结果就越糟糕——有一研究发现,对于多次重复检测结果都正常的男士,如果禁欲超过10天后再次检查,则会呈现出不正常的分析结果。因此建议在进行精液样本采集之前,禁欲的时间不要超过1至2天[18]。而如果第一份样本的结果倾向受孕能力较差的情况,则应该再进行至少两次的分析检查。在两次分析之间,应该间隔至少2至4周的时间[19]。这是因为对任何一个男人来说,不同时期的结果之间会有大量的自然差异,因此仅仅一次样品的分析结果并不能表明被分析人精液的平均特征[20]。而精子生理学家乔安娜·艾灵顿认为,为了进行检查而射精的压力——例如在陌生的环境中,并且没有任何润滑剂的帮助(多数润滑剂对精子有损害作用)——可以解释为什么第一份样品通常会质量相对较差,而此后的结果则相对正常[3]。大部分人更希望在家采集样品而不是在诊所,而且采集精液样品场所的不同并会影响精液分析的结果[21]

测量方法[编辑]

精液量的计算可以通过将承载样品容器的重量,和空容器的重量相减而获得。形态分析和精子计数可以通过显微镜直接观测和计算获得,后者还可以通过使用一种测量与精子有关蛋白质数量的工具来进行估算,而这种工具可以在家中使用[22]

计算机辅助精液分析(CASA)[编辑]

任何自动或半自动的计算机辅助分析手段都可以被称为计算机辅助精液分析(CASA)。其中大多数系统都是基于影响分析,但也存在一些其他的分析方法,例如通过一个数字化面板来追踪精子的运动轨迹[23][24]。计算机辅助技术通常会被使用在评估精子集中度以及精子活力,例如速度、直线速度等。虽然许多系统可以对有活力的精子的运动特性给出非常准确的信息,然而如果不进行染色,却不能将不移动的精子和其它类型的细胞、微粒、残体等进行准确的区分。早期的系统所给出的精子集中度和精子活动能力等级比例数据并不准确,至少在精液样品中存在许多其它微粒、细胞或者残体的情况下是不准确的。在分析活动能力时如果出现明显的“路径交叉”的情况,大多数系统的分析结果都是不太可靠的。这是因为在此情况下,很难区分到底是两个精子的活动路径出现交错,还是四个精子在互相接近。当然,现在已经存在几秒钟就能获得完整的、近乎完美的结果的分析系统,这是因为这些系统采取了新的影响分析技术。这些使用了某些新技术的设备,在精子集中度以及活动能力的测量上,其可靠性至少与目前的人工测量方法相当[25]

精子质量分析器(SQA-V)[编辑]

SQA-V又称作Spermalite,是一种用于测试男性生育能力的高性能精子分析仪器。该系统结合了光电技术、计算机算法和视频显微镜,能在75秒钟内自动提供精液分析的精准结果。该设备由医疗电子系统公司[26]制造,该企业是制造快速的自动精液分析仪器的专家。该设备在精液分析仪器行业中比例有所增长的主要原因,是它在分析精液样本时的速度及精准性。此外,该仪器能消除人工检测方法所带来的人为差异,同时仍然能给出16个临床指标,其中包括:精子集中度、移动能力等级分类比例以及正常形态比例等。

由名誉全球的克利夫兰医学中心所领导的一项研究中,将SQA-V与人工检查及其它计算机辅助精液分析设备进行了对比,结果发现SQA-V更好[27]

精液综合分析系统(ISAS)[编辑]

该系统是由PROISER公司制造的基于影响分析的计算机辅助精子分析系统。PROISER公司由一队CASA开发人员(SCA 96SCA 98SCA 2002)在2004年创建的,他们有15年的使用计算机进行精液图像分析方面的经验。ISAS系统可以被认为是市场上最完善而宜用的系统,并且该系统可以在不同的硬件和操作系统下使用,这一设计使得该设备可以适应大多数客户的实际情况。该系统不仅可以针对集中度给出超过17个参数,还可以自动进行染色形态学分析并给出15项参数,以及可以进行DNA片段分析。除了可用于人类精子分析外,还可以对小至小白鼠大至牛羊等动物的精子进行分析。目前有已出版或即将出版的刊物对该系统进行介绍[28]。在网上可以找到与此系统有关的出版物。

精子级别分析器(SCA)[编辑]

精子级别分析器是由Microptic S.L.公司制造的系统,它能快速、准确的提供能经得起多次重复验证的结果。该系统分为多个模块,包括活动能力和集中度模块、形态学分析模块、DNA片段分析模块、活力分析模块。所有这些模块都可以与载物台配合使用,或者与医院的系统进行对接。

光学可视综合系统(IVOS)精子分析器[编辑]

该系统由Hamilton Thorne公司所研发,该公司从1986年开始制造这类系统,使该行业的引领者。这一系统被广泛应用于世界各地的医院、大学、人工受孕诊所、制药企业、兽医诊所、动物养殖场以及各类实验室等。标准系统可以用于分析多种不同物种的精子,而如果需要研究老鼠精子则需要装备一个特殊的程序。该系统的特别之处在于,它是唯一一个自身就整合了光学系统的电脑辅助精子分析系统。换句话说,它不需要一个外置的显微镜。该系统使用频闪照明光源,因此它所提供的精子影像不会出现模糊的现象。应用频闪光源的最大好处是,在使用该系统的IDENT荧光功能来观测精子的活动能力及运动速度时,可以避免光源对精子活力本身的负面影响。在连续光源荧光显微镜下面,是不能进行这类观测的。使用上述系统在观测存有大量杂质,如卵黄扩散样品,或者某些种群如兔子的样品时,可以获得最准确的镜子计数。进行分析时,样品首先被置于一个在计算机控制下处于适当分析温度的操作台上,然后自动将探测仪器移动到指定位置以准备进行分析。而分析的过程只需要0.5秒,便可以获得准确而可以重复验证的分析结果,这对于人眼观测来说是不可能实现的。分析的结果包括:精子计数、集中度以及运动能力(包括前进运动、曲线速率VCL、直线速率VSL和平均路径速度VAP、线性度LIN、直线度STR、头部侧向移动振幅ALH以及交叉脉动频率等)。此外,还有众多针对目标客户提供额外功能的的定制软件包,如动物繁殖、马繁殖、动物精子运动能力分析等。而TOX IVOS则是一个针对分析鼠类精子分析的复杂性而提供的完整系统。

该设备还有两个可供选装的用户自定义形态学套件:Dimensions Strict Morphology(由Thinus Kruger博士开发和校验,以及Metrix。此外还有可供研究活动和生存能力的选装荧光套件VIADENT

“我们的研究结果认为,用于IVOS系统的VIADENT选件有能力对大量精子的活动及生存能力进行快速、准确以及客观的分析。在业界应用这种科技,可能可以被证明在马精子致孕能力的临床评估上是有价值的。” [29]

CEROS精子分析器[编辑]

CEROS精子分析器也是Hamilton Thorne的产品,使用了IVOS相同的软件界面和分析算法,并提供了相同的精确度和可靠性。该设备由分析软件、显微镜、摄像机、计算机以及监视器组成,其中的显微镜为一台外置的负相差显微镜,用以进行图像展现及分析。CEROS可以兼容Dimensions及Metrix形态学选件,并可以分析除了鼠类以外的其它物种的精子。这一系统和IVOS一样,提供了4个级别的质量控制,此外还提供高级安全特性,以及数据完整性审计记录功能。有关Hamilton Thorne公司的IVOS和CEROS计算机辅助精子分析系统的出版物列表,可以在Connotea网站上看到,并可以进行检索。

参见[编辑]

引用[编辑]

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外部链接[编辑]