17．4 精子生育力评价方法
江鱼等发现：有些具有生育能力的男子精子密度仅为10×106／ml，但因其活动力强、畸形率低，仍有生育能力。相反，不育症患者精子数虽高于60×106／ml，但因精子活动率低、畸形率高而不育。其他指标如精液量、pH、黏稠度等的改变都会使生育力受到一定影响。因此，需要用综合评价指标评定精液质量［25］。
17．4．1 生育力指数
1953年Harvey提出利用生育力指数（fertility index，FI）来评价男性生育能力。Harvey对150对生育力低下夫妇之丈夫精液进行检测，根据精子密度、精子正常形态率和精子活动率3个参数计算：FI＝精子密度（×106／ml）×精子正常形态率×精子活动率。然后对656对生育力低下夫妇进行了1．5～2．0年的追踪。结果发现，当男性FI在30～49时，这些夫妇的2年平均受孕率为33．3%（图17．11），随着FI升高，受孕率也进一步增加［26］。
徐惠明等在Harvey的生育力指数基础上提出了改良的生育力指数：FI＝精子密度（×106／ml）×精子正常形态率×精子前向运动率。根据这一公式所得出的FI值为每毫升精液中具有前向运动能力且形态正常的精子数。他们比较了62名生育者和124名不育男性生育力指数情况，发现：生育组FI（P2．5，P97．5）分别为2．06和56．85，不育组FI（P2．5，P97．5）分别为0．19和37．62。不育组中少畸精子症组和弱畸精子症组FI低于生育组（P2．5，P97．5）的下限［27］。
17．4．2 分类回归树算法
图17．11 生育力指数与两年受孕率（生育力低下人群）（Harvey，1953）
分类回归树算法（classification－and－regression－tree，CART）是基于统计理论的非参数的识别技术，具有强大的统计解析功能。Guzick等探讨通过精子密度、精子活动率和精子正常形态率，使用CART法判断生育、不育和不确定人群［28］。CART法对于每个精液参数分析的结果见表17．12。判断低生育的最佳值是：精子密度＜13．5×106／ml，精子活动率＜32%及精子正常形态率＜9%。由于不育和生育人群的精液测定值是互相重叠的，精液参数处于低生育范围只是说明增加了不育的可能，并不是绝对的不育。
表17．12 根据CART法确定生育、不确定和低生育人群不同精液参数范围及不育OR值（Guzick，2001）
精液参数处于亚生育范围的数目越多，则不育发病风险越高。当一个精液参数处于低生育范围时不育的OR值范围为2．2～2．9；2个精液参数处于低生育范围时，不育的OR值范围为5．5～7．2；当3个精液参数均处于低生育范围时，不育的OR可高达15．8（表17．13）。
表17．13 综合3个精液参数所获得的不育的OR （Guzick，2001）
CART法给出了非常直观的结果，然而该法利用精子密度、精子活动率和精子正常形态率三个参数来识别低生育人群的灵敏度和特异度并不是很好（表17．14）。
表17．14 采用不同界值判断不育的灵敏度和特异度（Guzick，2001）
17．4．3 主成分分析法
由于各个精液参数指标之间并不是彼此独立的，而是相互关联的。Agarwal等利用主成分分析探讨反映精液质量的综合性指标并判断自然受孕情况［29］。他们选择250名寻求不育治疗的男性建立模型，选择177名不育男性评估模型，选择25名捐精男性作为对照。为避免极值，模型取log（精液参数＋1）纳入模型。第一主成分主要反映总的精液质量（SQ），占所有变异的64．8%；第二主成分反映的是高活动率、好的精子形态率以及与精子密度相关的参数的高评分，这里称作相对精液质量（RQ）。下面是第一主成分和第二主成分表达式：
SQ分＝（log精子密度×0．807 647＋log精子活动率×0．254 114＋log精子形态率（严格标准）×0．331 037＋log WHO标准精子形态率×0．274 769＋log曲线速度×0．146 286＋log直线速度×0．193 481＋log径向平均速度×0．175 990＋log直线性×0．009 109＋log外侧头位移振幅×0．090 307）×（10／0．290 190 0）－20．191 136 9
RQ分＝（log精子密度×（－0．567 457）＋log精子活动率×0．147 947＋log严格标准精子形态率×0．605 335＋log WHO标准精子形态率×0．418 694＋log曲线速度×0．180 399＋log直线速度×0．202 853＋log径向平均速度×0．189 159＋log直线性度×0．009 502＋log外侧头位移振幅×0．069 321）×（10／0．181 340 7）＋24．518 370 8
公式中严格标准精子形态率参照Mortimer等人的方法［30］，曲线速度（VCL）为精子头沿其实际的运动曲线，即在显微镜下所看到的二维方式运动轨迹的时间平均速度（参见第三章、第五章，下同）。直线速度（VSL）为根据精子头在开始检测时的位置与最后所处位置之间的直线运动的时间平均速度。径向平均速度（VAP）为精子头沿其空间平均轨迹移动的时间平均速度。直线性（LIN）为曲线轨迹的直线性，即VSL／VCL。外侧头位位移振幅（ALH）为精子沿其空间平均轨迹侧摆的幅度，以侧摆的最大值或平均数值表示之。
SQ评分的表达式当中所有权重都是正值，而RQ评分中精子密度的权重是负值。因此当一个人精子密度很低，而其他精液参数超过正常水平时，RQ评分会较高。RQ评分低说明在同等精子密度情况下精子活动力差、精子正常形态率低等。根据健康捐精者获得的SQ均值为100，标准差为10。而RQ的评分相对比较复杂，中位数为89．9，上下四分位数分别为25．1和130．4。
17．4．4 生育功能评价模型
ROC曲线对评价某项方法的诊断性能及确定最佳诊断临界值非常有用。Menkveld等利用ROC曲线探讨不同精液参数判定不育的灵敏度和特异度情况，但该研究未给出回归方程［31］。
Jedrzejczak等选择113名正常男性及109名亚生育力男性探讨可预测自然受孕的数学模型［32］。该模型中将涉及两个检测，即精子尾部低渗肿胀试验（hypo－osmotic swelling test，HOST）和酸性苯胺蓝试验（acid aniline blue，AAB）。精子尾部低渗肿胀试验的原理是：精子在低渗溶液中，水分子通过精子膜进入精子，使精子体积增大而膨胀，重新建立内外液体间的平衡，这是活精子膜功能正常的标志；而膜功能不全的精子（包括死精子）表现为不膨胀。苯胺蓝试验的机制是：在精子成熟转运获能阶段，精子细胞的核蛋白类型发生转换，即与DNA伴随的富含赖氨酸的组蛋白逐渐被含精氨酸的鱼精蛋白取代，形成新的DNA－鱼精蛋白复合体，为成熟精子标志，苯胺蓝染色阴性；而精子核组蛋白未被或未完全被鱼精蛋白取代，为不完全成熟精子，苯胺蓝染色阳性［33］。
采用ROC曲线法，Jedrzejczak等发现：采用（a＋b）级精子率预测不育能力最好，曲线下面积为90．9%；其次是精子尾部低渗肿胀试验（88．6%）、b级精子率（88．2%）、a级精子率（81．9%）和精子密度（79．6%）（图17．12至图17．17）。其他精子参数的曲线下面积均低于67%。
图17．12 应用ROC曲线对（a＋b）级精子率（%）诊断不育的应用价值评价（Jedrzejczak，2007）
图17．13 应用ROC曲线对精子尾部低渗肿胀试验（%）诊断不育的应用价值评价（Jedrzejczak，2007）
图17．14 应用ROC曲线对b级精子率（%）诊断不育的应用价值评价（Jedrzejczak，2007）
图17．15 应用ROC曲线对a级精子率（%）诊断不育的应用价值评价（Jedrzejczak，2007）
图17．16 应用ROC曲线对精子正常形态率（%）诊断不育应用价值评价（Jedrzejczak，2007）
图17．17 应用ROC曲线对精子密度诊断不育应用价值评价（Jedrzejczak，2007）
Jedrzejczak等认为，发现生育和不育男性最佳界值点是：（a＋b）级精子率为24%，d级精子率为50%，正常精子形态率为11%，精子渗透试验为58%，自发顶体反应为5%［32］，各精子参数界值点相应的灵敏度和特异度见表17．15 。
表17．15 划分生育和不育的界值（Jedrzejczak，2007）
注：表中1和2表示同一精液参数选择两个不同的界值时对应的灵敏度和特异度。
全模型（模型1）使用了12个参数，将生育人群判断为生育的正确率达90．3%，将不育人群判断为不育的正确率为90．8%。模型9只包含4个参数（正常精子形态率、精子前向运动率、精子密度和精子尾部低渗肿胀试验），但是判断生育和不育人群的正确率分别达到84．1%和88．1%。虽然模型1的预测正确率最高，但是相对使用比较繁杂，相比之下模型9更具有应用价值（表17．16）。以模型1为例，回归方程为：(https://www.daowen.com)
P表示怀孕概率，P值范围为0～1，1表示受孕可能为100%，0表示受孕可能为0。
表17．16 基于不同精液参数的模型判定的生育人群和不育的正确率（Jedrzejczak，2007）
续 表
注：√表示模型包含该参数，空白表示不包含该参数。b0为常数项；b1～b12为系数。
该模型能有效地预测自然授孕的可能性，但是由于精液质量存在较大变异，因此测定时的精液质量并不能代表使妻子怀孕时的精液质量，尤其是待孕时间较长时代表性就更差。
（刘小芹 高尔生）
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