精子活动力分析电脑辅助系统

　　一、概述

　　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-assisted semen analysis，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。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。

　　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 LABSCAN VI。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。显然，要使用这些方法或是利用其中一种方法获得数据，都必须熟悉精子运动分析和特殊分析的基本原理。本节将对某些比较重要的特征和差别作一些讨论。使用者还应认真阅读用户指导手册，并必须记住这些系统的软件乃至硬件常常还会有明显变化和改进。

　　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（circle ofmaximun likelihood），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。