计算机辅助精子质量检测200例临床分析
作者：张燕 郭贤坤 聂勇 翟文海
单位：张燕 郭贤坤 聂勇(湖北三峡学院男科学研究所 宜昌 443003)；翟文海(湖北三峡学院医学院第二门诊部检验科)
关键词：CASA系统；男性不育症；精子质量▲
实用医学进修杂志000226
摘 要 目的：探讨计算机辅助精子质量分析的临床应用价值。方法：采用CASA系统对200例男性不育症精液标本进行分析，并随机选其中30例同时与人工分析对照。结果：CASA系统检测数据具有良好的可重复性和准确性，且方便、快捷；200例精液检测发现：精子活力低下率占本组的82.5%，远远高于其它各项因素。结论：CASA系统是目前较理想的精子质量检测仪器。
在泌尿外科、生殖医学和计划生育的临床和科研工作中，经常需要了解男性生育能力。精液分析是判断和评估男性生育能力最基本最重要的检查方法。目前临床实验室普遍使用的还是经典的人工分析方法，检测结果差异较大，影响其客观性和可比性，给临床诊疗和科研工作带来困难。克服人工误差最有效方法是采用现代技术对精液各种参数进行客观检测。计算机辅助精子质量分析(computer auxiliary spermatozoa analysis，CASA)将计算机技术和先进的图像处理技术应用于精子质量的检验，通过对精子动(静)态图像分析精子的特性，为临床提供有关精子质量各项指标的准确数据，检测过程迅速，项目齐全。我所采用CASA-SS3.0型精子质量检测系统对200例精液标本进行了分析，并随机选其中30例与人工分析方法对照，以探讨CASA的临床意义。
, 百拇医药
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 精液标本 精液标本200例由我院男性不育专科门诊提供。
1.1.2 检查仪器 CASA-SS3.0型精子质量检测系统(由浙江大学开华研究中心生产)，该系统由一台计算机(联想天琴PentiumII)、高速图像采集卡、CCD敏通摄像头、MACRO标准精子计数板(南京源程提供)、OLYMPUS CH30型显微镜、显微摄像系统和相应软件组成。人工分析用血细胞计数板。
1.2 方法
1.2.1 精液标本的准备 受试者禁欲5～7日，手淫法或体外排精法获取精液，置于37℃温箱内，液化后待用。
1.2.2 人工精液分析 全份精液标本置于37℃温箱内液化后，按WHO规定的标准和方法进行检测分析，记录密度、活率及活力。为减少误差，固定一名主管技师进行操作。
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1.2.3 CASA系统检测
1.2.3.1检测方法 (1)全份精液标本液化后取20μl样品于玻片上，由显微镜初检，如果精子密度过高(>80×106/ml),则将精子做相应的稀释处理，稀释液为生理盐水，取10μl处理后精液，置于南京源程提供的标准精子计数板上，注意标本量太少会有气泡。精液标本、精子计数板的温度控制在37℃为宜。
(2)于100×倍镜下观察5～10个视野，取精子密度相对均匀的视野进行检测。
(3)调至400×倍镜下，选取(2)中3～5个视野，通过摄像头、图像采集卡传入CASA\|SS3.0系统进行精子静态特征分析处理。
(4)调至250×倍镜下，选取(2)中3～5个视野图像采集轨迹图，几幅图采集的精子数应>100，轨迹图分析结果反映被检测精子的动态特征。
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(5)结果报告，由计算机自动处理检测结果，报告可输出和储存。
1.2.3.2 检测项目 (1)静态特征 精子密度、畸形率及分类、白细胞或圆细胞检测。
(2)动态特征 ①精子活性检测：直线速度(VSL)、曲线速度(VCL)、平均路径速度(VAP)、直线性(LIN)、摆动性(WOB)、前向性(STR)、精子头侧摆幅度(ALH)等；②精子活率及活力分级：测定活动精子的百分率；活力分4级：4级或A类 (快速前向运动)、3级或B类(慢速或呆滞前向运动)、2级或C类(非前向 运动)、1级或D类(极慢或不动)，各级精子数百分比及关键精子数百分比。
(3)一般特征 精液排泄量、气味、颜色、pH值等。
1.2.4 统计学分析 ①CASA可重复性分析，对连续5次测得的精子密度、活率及活力(特别是A+B类精子)各参数的变异情况进行统计分析；②CASA和人工精液分析各项指标对比t检验及相关性分析；③CASA对200例男性不育症精液特性进行比较分析，探讨男性不育症的病因及精子动态特征检测的重要性。
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2 结果
2.1 CASA可重复性的测定(表1)
表1 CASA可重复性测定的统计学分析(n=5) 项 目
(
±s)
(VC%)
精子密度(M/ml)精子活率(%)
活力A+B(%)
117.33±5.77
48.70±1.06
36.20±1.45
, 百拇医药
4.916
2.185
4.016
表1所示：CASA检测的精子密度、活率及活力A+B参数数值的变异性都很小，变异系数分别为4.916、2.185、4.016,说明检测系统具有良好的可重复性。
2.2 CASA与人工检测主要参数的比较(表2，3)
表2 CASA与人工检测主要参数的相关性(n=30，±s) 项 目
人工检测
CASA检测
r
, 百拇医药
精子密度(M/ml)
精子活率(%)
活力A+B(%)
103.26±66.71
51.26±18.5
38.34±15.61
108.60±79.23
49.71±21.35
35.61±15.17
0.922
0.935
0.947
, 百拇医药
表3 CASA与人工检测结果配对统计分析(n=30) 项 目
d
Sd
t
P
精子密度(M/ml)
精子活率(%)
活力A+B(%)
5.34
0.55
2.73
20.03
, 百拇医药
6.89
8.57
1.461
0.437
1.745
>0.05
>0.05
>0.05
表2、3所示：CASA检测的精子密度、活率及活力A+B与人工检测有高度相关性，r>0.9(表2)；CASA与人工检测相对应参数t检验无显著性差异，说明CASA系统所提供的检测数据具有可信性。
2.3 200例男性不育症CASA检测结果分类构成比(表4)
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表4 200例男性不育症精液CASA检测结果分类构成比 精液分类
例数
%(n=200)
少精子症
弱精子症
少弱精子症
液化时间过长
无精子症
死精子症
4
153
12
, 百拇医药
11
16
4
2.0
76.5
6.0
5.5
8.0
2.0
精子活力低下率：76.5%+6%=82.5%
按世界卫生组织(WHO)精液参数标准，CASA可评价少精症、弱精子症、少弱精子症。少精子症：精子密度少于2千万/ml；弱精子症：前向运动的精子(A类或B类)少于50%或A类运动的精子少于25%；少弱精子症，即符合少精子症和弱精子症两项标准。200例精液计算机检测发现：精子活力低下率(弱精子症、少弱精子症)占本组的82.5%,远远高于其它各项因素。
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3 讨论
精液分析是判断男性生育力的最基本和最重要的常规检查方法。临床和研究工作中发现，人工检测一份标本多次结果往往差别较大。检测者的主观因素有很大的影响，尤其是精子活率和活力分级的统计很大程度上有赖于检测者的经验和主观判断。为克服这一影响，迫切需要一种可以替代人工分析的统一、准确和快捷的精液检测手段，为临床和科研工作创造必要的条件。
CASA系统对精子分析的价值在于对精子头运动的详细描述中的一系列运动参数进行计算机处理[1]。将现代计算机技术和先进的图像处理系统运用于精子质量的分析，经临床验证表明：CASA系统不但能够替代人工精液分析方法，而且能快速准确地测定精子密度、活率、活力等参数，重复性好，可比性强，为临床工作提供科学的诊断依据。除常规项目外，它还可以提供描述精子运动状态的多种参数，图像输出更清晰直观，显示了精子的运动轨迹情况，减少了人工检测的误差，并且可以进行报告的打印、存储、查询，便于临床和科研的比较、分析。CASA系统还配置有精子形态学软件，适用范围广，可用于不育症、婚前检查、优生优育等，在同样的操作平台上，还配置了染色体分析软件。
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CASA系统测定精子密度的准确性和活动精子的百分率受精液中细胞成分和非精子的颗粒物质的影响，因此，为取得准确的检测结果，必须将标本稀释，稀释剂最好是同源精浆[1]。 CASA系统检测的静态图采集设置于400×倍镜下，此状态下精子形态、精液中各种细胞成分和非精子的颗粒物质清晰可辨，提高了检测准确率，也有利于人机检测对照(见图1)；轨迹图即精子动态特征图，设置于250×倍镜下采集处理，此状态既可避免非精子颗粒物质和各种细胞成分的影响, 又使一个视野中有足够多的精子及精子有足够大的运动空间，使轨迹图清晰，分析结果快捷、准确(见图2)。
图1 静态图象
图2 动态图象
CASA系统对200例男性不育症精液检测结果分类显示：精子活力低下率(占男性不育82.5%，)远远高于少精子症、液化时间过长、无精子症、死精子症等因素。精液各项参数对男性不育影响程度的文献报告结果不一，在精液参数中精子活力比密度更为重要，在精子数少的情况下，对精液参数综合评价相当重要[2]；据报道应用分类回归树CART对5147例男性不育症精液检测结果分析指出：精子活力是影响男子生育力的最重要参数[3]。我们采用CASA系统对200例男性不育症精液检测的结果，也说明精子活力低下是引起男性不育的重要原因。
参考文献
1，世界卫生组织编. 人类精液及精子-宫颈粘液相互作用实验室检验手册[M].第3版.北京:科学出版社，1994:17～18 ,63
2，郭贤坤主编. 实用男科学手册[M]. 武汉: 湖北科技出版社，1996:197
3，北京医科大学第三医院.应用分类回归树CART对5147例男性不育症患者精液检测结果分析[C].中华医学会男科学学会第二次全国学术会议论文汇编，1999:117
收稿1999-12-02, 百拇医药
单位：张燕 郭贤坤 聂勇(湖北三峡学院男科学研究所 宜昌 443003)；翟文海(湖北三峡学院医学院第二门诊部检验科)
关键词：CASA系统；男性不育症；精子质量▲
实用医学进修杂志000226
摘 要 目的：探讨计算机辅助精子质量分析的临床应用价值。方法：采用CASA系统对200例男性不育症精液标本进行分析，并随机选其中30例同时与人工分析对照。结果：CASA系统检测数据具有良好的可重复性和准确性，且方便、快捷；200例精液检测发现：精子活力低下率占本组的82.5%，远远高于其它各项因素。结论：CASA系统是目前较理想的精子质量检测仪器。
在泌尿外科、生殖医学和计划生育的临床和科研工作中，经常需要了解男性生育能力。精液分析是判断和评估男性生育能力最基本最重要的检查方法。目前临床实验室普遍使用的还是经典的人工分析方法，检测结果差异较大，影响其客观性和可比性，给临床诊疗和科研工作带来困难。克服人工误差最有效方法是采用现代技术对精液各种参数进行客观检测。计算机辅助精子质量分析(computer auxiliary spermatozoa analysis，CASA)将计算机技术和先进的图像处理技术应用于精子质量的检验，通过对精子动(静)态图像分析精子的特性，为临床提供有关精子质量各项指标的准确数据，检测过程迅速，项目齐全。我所采用CASA-SS3.0型精子质量检测系统对200例精液标本进行了分析，并随机选其中30例与人工分析方法对照，以探讨CASA的临床意义。
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1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 精液标本 精液标本200例由我院男性不育专科门诊提供。
1.1.2 检查仪器 CASA-SS3.0型精子质量检测系统(由浙江大学开华研究中心生产)，该系统由一台计算机(联想天琴PentiumII)、高速图像采集卡、CCD敏通摄像头、MACRO标准精子计数板(南京源程提供)、OLYMPUS CH30型显微镜、显微摄像系统和相应软件组成。人工分析用血细胞计数板。
1.2 方法
1.2.1 精液标本的准备 受试者禁欲5～7日，手淫法或体外排精法获取精液，置于37℃温箱内，液化后待用。
1.2.2 人工精液分析 全份精液标本置于37℃温箱内液化后，按WHO规定的标准和方法进行检测分析，记录密度、活率及活力。为减少误差，固定一名主管技师进行操作。
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1.2.3 CASA系统检测
1.2.3.1检测方法 (1)全份精液标本液化后取20μl样品于玻片上，由显微镜初检，如果精子密度过高(>80×106/ml),则将精子做相应的稀释处理，稀释液为生理盐水，取10μl处理后精液，置于南京源程提供的标准精子计数板上，注意标本量太少会有气泡。精液标本、精子计数板的温度控制在37℃为宜。
(2)于100×倍镜下观察5～10个视野，取精子密度相对均匀的视野进行检测。
(3)调至400×倍镜下，选取(2)中3～5个视野，通过摄像头、图像采集卡传入CASA\|SS3.0系统进行精子静态特征分析处理。
(4)调至250×倍镜下，选取(2)中3～5个视野图像采集轨迹图，几幅图采集的精子数应>100，轨迹图分析结果反映被检测精子的动态特征。
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(5)结果报告，由计算机自动处理检测结果，报告可输出和储存。
1.2.3.2 检测项目 (1)静态特征 精子密度、畸形率及分类、白细胞或圆细胞检测。
(2)动态特征 ①精子活性检测：直线速度(VSL)、曲线速度(VCL)、平均路径速度(VAP)、直线性(LIN)、摆动性(WOB)、前向性(STR)、精子头侧摆幅度(ALH)等；②精子活率及活力分级：测定活动精子的百分率；活力分4级：4级或A类 (快速前向运动)、3级或B类(慢速或呆滞前向运动)、2级或C类(非前向 运动)、1级或D类(极慢或不动)，各级精子数百分比及关键精子数百分比。
(3)一般特征 精液排泄量、气味、颜色、pH值等。
1.2.4 统计学分析 ①CASA可重复性分析，对连续5次测得的精子密度、活率及活力(特别是A+B类精子)各参数的变异情况进行统计分析；②CASA和人工精液分析各项指标对比t检验及相关性分析；③CASA对200例男性不育症精液特性进行比较分析，探讨男性不育症的病因及精子动态特征检测的重要性。
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2 结果
2.1 CASA可重复性的测定(表1)
表1 CASA可重复性测定的统计学分析(n=5) 项 目
(
±s)(VC%)
精子密度(M/ml)精子活率(%)
活力A+B(%)
117.33±5.77
48.70±1.06
36.20±1.45
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4.916
2.185
4.016
表1所示：CASA检测的精子密度、活率及活力A+B参数数值的变异性都很小，变异系数分别为4.916、2.185、4.016,说明检测系统具有良好的可重复性。
2.2 CASA与人工检测主要参数的比较(表2，3)
表2 CASA与人工检测主要参数的相关性(n=30，
±s) 项 目人工检测
CASA检测
r
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精子密度(M/ml)
精子活率(%)
活力A+B(%)
103.26±66.71
51.26±18.5
38.34±15.61
108.60±79.23
49.71±21.35
35.61±15.17
0.922
0.935
0.947
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表3 CASA与人工检测结果配对统计分析(n=30) 项 目
d
Sd
t
P
精子密度(M/ml)
精子活率(%)
活力A+B(%)
5.34
0.55
2.73
20.03
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6.89
8.57
1.461
0.437
1.745
>0.05
>0.05
>0.05
表2、3所示：CASA检测的精子密度、活率及活力A+B与人工检测有高度相关性，r>0.9(表2)；CASA与人工检测相对应参数t检验无显著性差异，说明CASA系统所提供的检测数据具有可信性。
2.3 200例男性不育症CASA检测结果分类构成比(表4)
, 百拇医药
表4 200例男性不育症精液CASA检测结果分类构成比 精液分类
例数
%(n=200)
少精子症
弱精子症
少弱精子症
液化时间过长
无精子症
死精子症
4
153
12
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11
16
4
2.0
76.5
6.0
5.5
8.0
2.0
精子活力低下率：76.5%+6%=82.5%
按世界卫生组织(WHO)精液参数标准，CASA可评价少精症、弱精子症、少弱精子症。少精子症：精子密度少于2千万/ml；弱精子症：前向运动的精子(A类或B类)少于50%或A类运动的精子少于25%；少弱精子症，即符合少精子症和弱精子症两项标准。200例精液计算机检测发现：精子活力低下率(弱精子症、少弱精子症)占本组的82.5%,远远高于其它各项因素。
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3 讨论
精液分析是判断男性生育力的最基本和最重要的常规检查方法。临床和研究工作中发现，人工检测一份标本多次结果往往差别较大。检测者的主观因素有很大的影响，尤其是精子活率和活力分级的统计很大程度上有赖于检测者的经验和主观判断。为克服这一影响，迫切需要一种可以替代人工分析的统一、准确和快捷的精液检测手段，为临床和科研工作创造必要的条件。
CASA系统对精子分析的价值在于对精子头运动的详细描述中的一系列运动参数进行计算机处理[1]。将现代计算机技术和先进的图像处理系统运用于精子质量的分析，经临床验证表明：CASA系统不但能够替代人工精液分析方法，而且能快速准确地测定精子密度、活率、活力等参数，重复性好，可比性强，为临床工作提供科学的诊断依据。除常规项目外，它还可以提供描述精子运动状态的多种参数，图像输出更清晰直观，显示了精子的运动轨迹情况，减少了人工检测的误差，并且可以进行报告的打印、存储、查询，便于临床和科研的比较、分析。CASA系统还配置有精子形态学软件，适用范围广，可用于不育症、婚前检查、优生优育等，在同样的操作平台上，还配置了染色体分析软件。
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CASA系统测定精子密度的准确性和活动精子的百分率受精液中细胞成分和非精子的颗粒物质的影响，因此，为取得准确的检测结果，必须将标本稀释，稀释剂最好是同源精浆[1]。 CASA系统检测的静态图采集设置于400×倍镜下，此状态下精子形态、精液中各种细胞成分和非精子的颗粒物质清晰可辨，提高了检测准确率，也有利于人机检测对照(见图1)；轨迹图即精子动态特征图，设置于250×倍镜下采集处理，此状态既可避免非精子颗粒物质和各种细胞成分的影响, 又使一个视野中有足够多的精子及精子有足够大的运动空间，使轨迹图清晰，分析结果快捷、准确(见图2)。
图1 静态图象
图2 动态图象
CASA系统对200例男性不育症精液检测结果分类显示：精子活力低下率(占男性不育82.5%，)远远高于少精子症、液化时间过长、无精子症、死精子症等因素。精液各项参数对男性不育影响程度的文献报告结果不一，在精液参数中精子活力比密度更为重要，在精子数少的情况下，对精液参数综合评价相当重要[2]；据报道应用分类回归树CART对5147例男性不育症精液检测结果分析指出：精子活力是影响男子生育力的最重要参数[3]。我们采用CASA系统对200例男性不育症精液检测的结果，也说明精子活力低下是引起男性不育的重要原因。
参考文献
1，世界卫生组织编. 人类精液及精子-宫颈粘液相互作用实验室检验手册[M].第3版.北京:科学出版社，1994:17～18 ,63
2，郭贤坤主编. 实用男科学手册[M]. 武汉: 湖北科技出版社，1996:197
3，北京医科大学第三医院.应用分类回归树CART对5147例男性不育症患者精液检测结果分析[C].中华医学会男科学学会第二次全国学术会议论文汇编，1999:117
收稿1999-12-02, 百拇医药