Sperm donation utilization rates in nonobstructive azoospermia patients under different testicular sperm retrieval methods during assisted reproductive technology cycles

Qianxi CHEN; Yan CHEN; Zhongjie ZHENG; Wenhao TANG; Zhen LIU; Kai HONG; Haocheng LIN

doi:10.19723/j.issn.1671-167X.2025.04.015

Journal of Peking University(Health Sciences) >

2025 , Vol. 57 >Issue 4: 721 - 726

DOI: https://doi.org/10.19723/j.issn.1671-167X.2025.04.015

Sperm donation utilization rates in nonobstructive azoospermia patients under different testicular sperm retrieval methods during assisted reproductive technology cycles

Qianxi CHEN ¹^,² ,
Yan CHEN ¹^,² ,
Zhongjie ZHENG ¹^,² ,
Wenhao TANG ¹^,² ,
Zhen LIU ¹^,² ,
Kai HONG ^,¹^,²^,* ,
Haocheng LIN ^,¹^,²^,*

Expand

1. Department of Urology, Peking University Third Hospital, Beijing 100191, China
2. Center for Reproductive Medicine, Peking University Third Hospital, Beijing 100191, China

Received date: 2025-02-28

Online published: 2025-08-02

Supported by

the National Natural Science Foundation of China(82371633)

Copyright

Fold

Abstract

Objective: To analyze the proportion of nonobstructive azoospermia (NOA) patients opting for sperm bank donation under different sperm retrieval methods [percutaneous testicular sperm aspiration (TESA), microdissection testicular sperm extraction (mTESE)] and its influencing factors. Methods: Retrospective data from assisted reproductive technology (ART) cycles at the Center for Reproductive Medical, Peking University Third Hospital (from January 2019 to December 2023) were collected. Data-complete ART cycles involving NOA patients and their partners (using the last treatment cycle as the endpoint) were selected. Sperm donation utilization rates were compared across retrieval methods (fresh mTESE, fresh TESA, thawed mTESE, thawed TESA). Log-linear models were used to analyze the relationship between sperm retrieval method and sperm source. Results: Among the 1 730 couples, the overall sperm donation utilization rate was 12.66%. The highest rate occurred in the fresh mTESE group (23.42%), followed by the thawed mTESE group (5.87%). The rates for the fresh TESA and thawed TESA groups were 5.22% and 0%, respectively. Log-linear analysis demonstrated that sperm retrieval method was significantly associated with sperm source (mTESE: Estimate=4.499; TESA: Estimate=2.780; P < 0.001). Conclusion: The low overall sperm donation utilization rate in ART cycles may reflect the efficacy of synchronous sperm retrieval ART. The proportion of NOA patients opting for sperm donation was influenced by the retrieval method. Compared with patients undergoing TESA, those undergoing mTESE were more inclined to utilize donor sperm after retrieval failure.

Key words： Nonobstructive azoospermia; Sperm banks; Sperm retrieval; Assisted reproductive techniques

Cite this article

Qianxi CHEN , Yan CHEN , Zhongjie ZHENG , Wenhao TANG , Zhen LIU , Kai HONG , Haocheng LIN . Sperm donation utilization rates in nonobstructive azoospermia patients under different testicular sperm retrieval methods during assisted reproductive technology cycles[J]. Journal of Peking University(Health Sciences), 2025 , 57(4) : 721 -726 . DOI: 10.19723/j.issn.1671-167X.2025.04.015

无精子症是男性不育中最为严重的类型，发生率约占男性不育的10%~15%，而非梗阻性无精子症(nonobstructive azoospermia，NOA)主要是由于睾丸无法产生精子或生精能力严重低下，导致外周精液中无精子，约占无精子症患者的60%~70%^[1-3]。

辅助生殖技术(assisted reproductive technology，ART)的开展为无法恢复自然生育能力的患者提供了多种可能的治疗路径，包括体外受精(in vitro fertilization，IVF)和卵细胞质内单精子注射(intracytoplasmic sperm injection，ICSI)^[4]。其中，ICSI因每个卵母细胞仅需一个精子而显著提高了生育的可能性，为患有无精子症及那些只能通过睾丸直接获取精子的患者带来了希望^[5]。常用的睾丸取精术包括睾丸穿刺取精术(percutaneous testicular sperm aspiration，TESA)和显微镜下睾丸切开取精术(microdissection testicular sperm extraction，mTESE)^{[1, 6]}。TESA操作简便、耗时短，但因其穿刺点的选择多凭经验而缺少精准度，导致精子获取率有限^[7]。近年来，随着手术设备的改进和技术的发展，mTESE逐渐成为NOA患者的首选手术方式，其通过显微镜放大，能更精准地定位生精小管，从而提高了精子获取率并减少了组织损伤^[7]。

对于NOA患者，当睾丸取精术未能成功获取精子或当患者自体(父方)精子无法满足ART条件时，精子库供精人工授精(artificial insemination by donor，AID)与供精IVF/ICSI成为重要的替代方案^[8]。然而，目前尚缺乏NOA患者选择精子库供精比例的研究报道，也少有研究探讨在手术取精ART失败后患者是否愿意选择精子库供精。本研究基于北京大学第三医院生殖医学中心的5年回顾性数据，分析NOA患者在不同治疗路径下选择精子库供精的比例，旨在揭示患者在治疗决策中对遗传学意义的亲生子代的价值判断，研究结果可为临床治疗策略的优化提供依据，并为相关领域的后续研究提供参考。

1 资料与方法

1.1 纳入与排除标准

基于北京大学第三医院生殖医学中心ART周期数据库，本研究回顾分析了2019年1月至2023年12月在该中心接受ART治疗的患者。纳入标准：(1)于本中心确诊为NOA；(2)年龄22~50岁的男性；(3)使用TESA或mTESE取精并联合IVF或ICSI治疗。排除标准：(1)有睾丸外伤或睾丸其他手术史；(2)取精方式为附睾穿刺；(3)数据缺失或失访的患者。

1.2 研究分组

本研究涉及的取精方式包括mTESE和TESA，IVF或ICSI使用的精子状态分为新鲜精子和解冻精子，精子来源分为来自父方和来自精子库供精。据此将患者分为4组：新鲜mTESE、新鲜TESA、解冻mTESE、解冻TESA。新鲜mTESE和新鲜TESA指同步取精ART，即女方进入排卵刺激周期，取出卵母细胞的同时使用mTESE或TESA取出男方新鲜精子，进行ART治疗；解冻mTESE和解冻TESA指非同步取精ART，即男方提前取出精子冷冻，待女方取卵后解冻精子，并使用解冻精子进行ART治疗。

若同一对伴侣经历多次ART周期，本研究以最后一次周期治疗时的临床决策(是否转为精子库供精)作为分析终点。

1.3 ART治疗流程

无精子症患者在临床治疗中首先接受手术取精(TESA或mTESE)，随后根据取精结果及患者意愿进入不同决策路径：若手术成功获取精子，则直接采用父方精子进行ICSI；若手术未成功获取精子或父方精子ICSI失败，则患者需面临决策——选择完全放弃治疗或尝试进入精子库供精ART周期(图 1)。治疗过程中任何阶段均可能因患者主观意愿、经济压力或医疗建议而终止治疗(如初次取精后直接放弃，或ART/AID失败后不再尝试)。

显示原图|下载原图ZIP|生成PPT

图1 NOA患者治疗决策流程图

Figure 1 Treatment decision flowchart for NOA patients

Patients diagnosed with nonobstructive azoospermia (NOA) begin clinical management with surgical sperm retrieval procedures, either percutaneous testicular sperm aspiration (TESA) or microdissection testicular sperm extraction (mTESE). Following the retrieval outcome, those who successfully obtain sperm proceed directly to intracytoplasmic sperm injection (ICSI) using autologous sperm. If sperm retrieval fails, patients may choose artificial insemination by donor (AID) or opt for donor sperm in vitro fertilization (IVF)/intracytoplasmic sperm injection (ICSI). In cases where these treatments are unsuccessful, patients face further decisions, including abandoning treatment entirely or reattempting donor sperm assisted reproductive technology (ART) cycles. Importantly, treatment discontinuation may occur at any stage due to patient preferences (e. g., refusal to continue after initial attempt to retrieve autologous sperm), financial constraints, or medical advice (e. g., halting treatment following repeated ART/AID failures).

1.4 统计学方法

使用SPSS 27.0进行统计分析。符合正态分布的计量数据用均数±标准差描述；将不同取精方式的患者根据最终使用的精子来源分组计数，计算不同情境下精子库供精的采用率。使用对数线性模型评估取精方式、精子状态、精子来源三者之间的关系，采取向后剔除法构建最终的简约模型。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 患者基线信息

本研究纳入数据完整的ART周期共2 132个，进入IVF或ICSI治疗周期的伴侣共1 730对。表 1为不同分组NOA患者的基线情况。

表1 NOA患者基线信息

Table 1 Baseline information of NOA patients

Parameters	Total (n=1 730)	Fresh sperm with synchronous ART		Frozen-thawed sperm with non-synchronous ART
Parameters	Total (n=1 730)	Fresh mTESE (n=696)	Fresh TESA (n=632)	Thawed mTESE (n=392)	Thawed TESA (n=10)
Age/years, ${\bar x}$±s	30.43±4.21	29.76±3.97	30.79±4.33	30.97±4.22	32.7±5.66
BMI/(kg/m²), ${\bar x}$±s	25.57±3.89	25.46±4.07	25.38±3.63	26.03±3.91	26.97±4.48
Testicle volume/mL, ${\bar x}$±s
Left	8.73±5.54	5.49±3.96	13.49±4.27	6.64±4.11	15.10±4.43
Right	8.82±5.55	5.57±3.93	13.65±4.21	6.64±4.16	14.60±5.28

NOA, nonobstructive azoospermia; mTESE, microdissection testicular sperm extraction; TESA, percutaneous testicular sperm aspiration; BMI, body mass index.

2.2 不同取精方式对患者选择精子库供精的影响

总体来看，1 730对伴侣中使用父方精子的有1 511对，选择精子库供精的有219对，总体精子库采用率为12.66%(表 2)。使用新鲜精子ART中，mTESE共完成696例，其中533例找到精子，163例由于未找到精子或找到的精子未能达到临床妊娠而选择精子库供精ART治疗，供精占比为23.42%；TESA共完成632例，其中599例找到精子，33例由于未找到精子或找到的精子未能达到临床妊娠而选择精子库供精ART治疗，供精占比为5.22%。使用解冻精子ART中，解冻mTESE共392例，其中369例使用父方精子，23例因治疗失败而选择精子库供精ART治疗，供精占比为5.87%；解冻TESA共10例，全部使用父方精子完成ART。

表2 不同取精方式对应患者例数

Table 2 Case numbers of patients corresponding to different sperm retrieval methods

Sperm source	Fresh sperm with synchronous ART		Frozen-thawed sperm with non-synchronous ART		Total
Sperm source	Fresh mTESE	Fresh TESA	Thawed mTESE	Thawed TESA	Total
Total	696	632	392	10	1 730
Paternal	533	599	369	10	1 511
Donor	163	33	23	0	219
Donor proportion	23.42%	5.22%	5.87%	0.00%	12.66%

ART, assisted reproductive technology; mTESE, microdissection testicular sperm extraction; TESA, percutaneous testicular sperm aspiration.

包含所有主效应及交互效应的饱和模型结果提示，除主效应外，仅精子状态与所用取精方式之间存在显著关联(P＜0.001，表 3)。将变量逐步剔除后的简约模型保留了3个显著的二元交互效应，即精子状态×取精方式、取精方式×精子来源、精子状态×精子来源，其中，无论TESA还是mTESE都更倾向于采用父方精子完成ART，但相比于TESA(Estimate=2.780，P＜0.001)，mTESE(Estimate=4.499，P＜0.001)更偏向于使用精子库供精(表 4)。简约模型的拟合优度似然比卡方检验P>0.05，表明模型与数据拟合良好。

表3 对数线性模型饱和模型结果

Table 3 Log-linear model saturated model results

Parameters	Estimate (95%CI)	SE	Z	P
Whether fresh or frozen-thawed×Sperm retrieval method×Sperm source	-0.177 (-0.538, 0.185)	0.185	-0.957	0.339
Whether fresh or frozen-thawed×Sperm retrieval method	-0.743 (-1.105, -0.381)	0.185	-4.025	＜0.001
Whether fresh or frozen-thawed×Sperm source	-0.217 (-0.578, 0.145)	0.185	-1.173	0.241
Sperm retrieval method×Sperm source	-0.249 (-0.611, 0.113)	0.185	-1.349	0.177
Whether fresh or frozen-thawed	1.320 (0.958, 1.681)	0.185	7.150	＜0.001
Sperm retrieval method	1.110 (0.748, 1.472)	0.185	6.014	＜0.001
Sperm source	1.233 (0.872, 1.595)	0.185	6.683	＜0.001

表4 对数线性模型简约模型结果

Table 4 Log-linear model reduced model results

Parameters	Estimate (95%CI)	SE	Z	P
TESA×Paternal source	2.780 (2.359, 3.202)	0.215	12.941	＜0.001
TESA×Donor source	Reference
mTESE×Paternal source	4.499 (3.925, 5.072)	0.293	15.37	＜0.001
mTESE×Donor source	Reference

TESA, percutaneous testicular sperm aspiration; mTESE, microdissection testicular sperm extraction.

2.3 精子库供精患者的既往ART治疗情况

在本院选择精子库供精的219例患者中，115例(47.49%)既往有AID失败的经历，另104例(52.51%)患者未曾接受过AID治疗。在ART治疗史方面，仅有15例(6.85%)患者有过父方精子ART治疗失败经历，其余未曾在本中心接受ART治疗。这一结果提示，选择精子库供精的患者中，AID失败经历较为常见，而有父方精子ART失败史的患者比例较低。

3 讨论

NOA患者及其伴侣在经过药物和手术治疗后仍然无法得到自己亲代精子时会做出何种临床决策？是出于迫切的生育意愿而选择精子库供精生育，还是执着于获得自己遗传学意义上的亲生后代？国内外尚未见关于此方面的相关研究。鉴于此，本研究通过统计不同取精方式的NOA患者最终使用精子库供精的占比，希望以此来反映患者在治疗决策中的多方面考量。本研究共纳入数据完整的ART周期2 132个，涉及1 730对伴侣(每对以最后一次周期为准)，研究结果显示，总体选择精子库供精比例为12.66%，其中，行TESA的患者在新鲜ART治疗失败后选择精子库供精者占5.22%，而行mTESE的患者该比例为23.42%。我们推测，这种差异或许与两种取精手术特点、患者的心理预期以及治疗路径的复杂性不同有关。

本研究中有87.34%的患者通过自体精子获取技术完成了治疗周期，这一结果说明，通过精准的生精能力评估、遗传学检测及个性化取精方案制定，可以使绝大多数进入ART周期的NOA患者能够通过手术取精获得精子；此外，新鲜取精联合ART的实施，使得精子获取、卵子受精与胚胎移植环节能够整合在单周期内完成，这一模式得益于生殖医学团队与男科团队的协作，以及实验室技术的支持。这种“一站式”诊疗模式可降低患者的时间成本与心理负担，同时通过优化取精时机与配子处理流程，使新鲜精子与卵母细胞的同步利用率达到最大化。

新鲜mTESE的供精ART占比显著高于新鲜TESA(23.42% vs. 5.22%)。TESA作为一种相对简便、创伤较小的取精方式，其费用较低且患者接受度较高^[9]。在TESA未成功取精的情况下，部分患者会放弃精子库供精IVF，暂时选择中止治疗，这可能是因为其对供精方案的接受度较低，倾向于等待尝试更精细的取精手术(如mTESE)，此外，也不排除部分患者选择转院或重新评估生育目标的可能性。相比之下，mTESE是一种更复杂、精细化的手术方法，通常被视为NOA患者获取父方精子的最后机会^[9]。接受mTESE的患者往往具有更强的生育意愿，并且可能已经在诊疗过程中投入了较多的时间、精力和经济成本，因此，当mTESE未成功取精时，其会更倾向于将精子库供精视为一种可以接受的选择。

来自本中心的另一项研究曾报道，mTESE的平均精子获取率为46%^[10]，本研究中行mTESE的患者在ART失败后有23.42%选择精子库供精，这可能从侧面说明，有一定比例的患者在mTESE无法取得父方精子时，不愿使用精子库供精，但具体情况还需要进一步分析。本研究中，解冻mTESE和解冻TESA的精子库供精比例分别为5.87%和0%，显著低于使用新鲜取精方式的精子库供精比例，这可能是由于患者父方解冻精子进行ART治疗的失败率较低。既往研究也曾表明，冷冻保存的精子与新鲜精子在生殖潜力方面差异可能并不显著^[11-12]。因此，许多NOA患者及其伴侣可能选择使用之前冷冻保存的精子完成ART治疗，而非直接转向精子库供精，这种选择可能反映出患者对自体精子的优先考虑和情感价值，特别是在已经获取精子的情况下，精子库供精作为替代方案的必要性显著降低。

本组选择精子库供精的患者中47.49%有AID治疗失败史，6.85%有ART治疗失败史，说明在实际临床中，选择精子库供精的患者多优先考虑AID，AID失败后才会转向供精ART路径，这种治疗路径的转变可能反映了患者对生育后代的强烈愿望。采用精子库供精意味着完全排除了男性不育因素，将焦点集中在女方的生育条件上。既往研究表明，使用精子库供精进行IVF的受精率通常高于男性不育患者自体精子治疗^[13]，因此，使用供精的ART患者首次尝试时顺利妊娠的可能性即较高，导致数据库历史记录中供精ART治疗的失败率较低。而对于那些在供精ART中未能成功妊娠者，多为女方因素所致，当经历供精ART治疗失败后，NOA患者及其伴侣对后续治疗的期望和信心可能会下降，经济与身心负担也随之加重，因此，后续重复治疗的意愿降低，导致完整的ART周期数据库中并不常见多次失败记录。

本研究结果提示，不同取精方式可能会影响患者的治疗路径和决策偏好。TESA的简便性和低成本使患者更倾向于尝试多次，而mTESE的复杂性和高投入则可能促使患者在失败后选择精子库供精。这对临床实践具有一定启示：首先，临床医生应在术前充分与患者沟通手术成功率及潜在选择，帮助患者建立合理的期望值并减少失败后的挫败感；其次，应针对不同取精方式制定更全面的治疗预案，包括失败后的应对策略，帮助患者在治疗失败后迅速做出理性决策。

本研究仍存在一些局限。作为一项回顾性研究，受限于ART周期数据库，本研究样本来源于进行IVF或ICSI治疗的NOA患者及其伴侣，且同一对伴侣以最后一次周期为准，这种筛选导致数据未涵盖以下人群：(1)尚未接受治疗或选择中止治疗者；(2)来诊即放弃父方精子、拒绝取精手术而直接选择供精者；(3)选择AID的患者。因此，本研究可能存在选择偏倚，例如保留在队列中的患者可能具有更强的生育意愿或经济承受能力。此外，女方不孕因素的存在同样也会影响患者双方选择精子库供精的意愿，本研究中的女方伴侣大多存在不孕因素(如排卵障碍、卵巢功能减退等)，这也是其选择ART而非AID的潜在原因之一。另外，本研究也未纳入患者的心理状态、经济压力及社会文化背景等相关数据，限制了对决策影响因素的深入分析。本研究为回顾性队列研究，是基于不同取精方式(新鲜mTESE/TESA、解冻mTESE/TESA)对患者进行分组，追踪各组后续精子来源(父方/供精)的选择比例。然而，受限于回顾性数据的时间维度缺失，无法完整捕捉患者在多次ART周期治疗中的动态决策过程(如患者从初次mTESE失败到接受供精期间是否尝试过再次手术)，仅能记录同一对伴侣最终选择的精子来源。因此，未来研究应纳入更广泛的NOA患者群体，包括接受AID或选择其他治疗路径的患者，同时还应考虑NOA患者的伴侣生育力，并通过前瞻性队列减少偏倚影响。此外，可在治疗期通过问卷调查患者的心理、经济、社会文化背景，探索其决策背后的潜在因素, 并开展多中心研究以对比不同地区和文化背景下的患者选择偏好，这些都将有助于进一步验证并扩展本研究的结论。

综上所述，对于ART周期中的NOA患者，新鲜取精同步取卵辅助生育可能有着较高的治疗效率。这些患者中，仅采用TESA取精的患者选择精子库供精的比例明显低于采用mTESE的患者，这可能与其倾向于暂停治疗或进一步尝试其他方式有关；而mTESE患者则可能因强烈的生育意愿，在术后未成功取精的情况下接受精子库供精。

利益冲突 所有作者均声明不存在利益冲突。

作者贡献声明 陈千喜：设计研究方案，撰写论文；陈延、郑仲杰、刘镇：收集、分析、整理数据；唐文豪：提出研究思路；洪锴、林浩成：总体把关和审定论文。

References

Publishing order | Descend order by publishing year | Descend order by cited within

1	Jarow JP , Espeland MA , Lipshultz LI . Evaluation of the azoospermic patient[J]. J Urol, 1989, 142 (1): 62- 65.

2	Shin DH , Turek PJ . Sperm retrieval techniques[J]. Nat Rev Urol, 2013, 10 (12): 723- 730.

3	Piechka A , Sparanese S , Witherspoon L , et al. Molecular mechanisms of cellular dysfunction in testes from men with non-obstructive azoospermia[J]. Nat Rev Urol, 2024, 21 (2): 67- 90.

4	Aboulghar M , Aboulghar M . Perinatal outcome of assisted reproductive technology: Is stillbirth of significant importance?[J]. Fertil Steril, 2021, 116 (3): 670- 671.

5	Tournaye H , Krausz C , Oates RD . Concepts in diagnosis and therapy for male reproductive impairment[J]. Lancet Diabetes Endocrinol, 2017, 5 (7): 554- 564.

6	Dabaja AA . Microdissection testicular sperm extraction: An update[J]. Asian J Androl, 2013, 15 (1): 35- 39.

7	洪伟, 王莹, 朱琳, 等. 显微镜下睾丸切开取精术在非梗阻性无精子症助孕治疗中的应用[J]. 陆军军医大学学报, 2023, 45 (3): 251- 256.

8	Minhas S , Bettocchi C , Boeri L , et al. European Association of Urology guidelines on male sexual and reproductive health: 2021 update on male infertility[J]. Eur Urol, 2021, 80 (5): 603- 620.

9	Sangster P . Sperm retrieval: Who does it best?[J]. Eur Urol, 2022, 82 (4): 385- 386.

10	Zhang HL , Zhao LM , Mao JM , et al. Sperm retrieval rates and clinical outcomes for patients with different causes of azoospermia who undergo microdissection testicular sperm extraction-intracytoplasmic sperm injection[J]. Asian J Androl, 2021, 23 (1): 59- 63.

11	Suleymanova L , Bayram H , Dönmez Çakıl Y , et al. Pregnancy outcomes in patients with non-obstructive azoospermia undergoing micro-TESE: Comparison of fresh vs. frozen-thawed testicular sperm[J]. J Assist Reprod Genet, 2024, 41 (12): 3399- 3404.

12	Borate GM , Meshram A . Cryopreservation of sperm: A review[J]. Cureus, 2022, 14 (11): e31402.

13	Zheng JF , Chen XB , Zhao LW , et al. ICSI treatment of severe male infertility can achieve prospective embryo quality compared with IVF of fertile donor sperm on sibling oocytes[J]. Asian J Androl, 2015, 17 (5): 845- 849.

Options

Outlines

模态框（Modal）标题