SlideShare a Scribd company logo
1 of 87
Download to read offline
Cover
Page 1
Atlas of HUMAN SPERM MORPHOLOGY EVALUATION
Page 2
This page intentionally left blank.
Page 3
Atlas of HUMAN SPERM MORPHOLOGY EVALUATION
Edited by
Edited by Thinus F.Kruger MD, FRCOG and Daniel R.Franken PhD
Tygerberg Hospital
Tygerberg
Republic of South Africa
 Taylor & Francis
Taylor & Francis Group
LONDON AND NEW YORK
A PARTHENON BOOK
Page 4
© 2004 Taylor & Francis, an imprint of the Taylor & Francis Group
First published in the United Kingdom in 2004 
by Taylor & Francis, 
an imprint of the Taylor & Francis Group, 
11 New Fetter Lane, 
London EC4P 4EE 
Tel.: +44 (0) 20 7583 9855 
Fax.: +44 (0) 20 7842 2298 
Website: www.tandf.co.uk
This edition published in the Taylor & Francis e­Library, 2005. 
To purchase your own copy of this or any of Taylor & Francis or Routledge’s collection of thousands of eBooks please go to www.eBookstore.tandf.co.uk. 
All rights reserved. No part of this publication may be reproduced, stored in a retrieval system, or transmitted, 
in any form or by any means; electronic; mechanical, photocopying, recording; or otherwise, without the prior 
permission of the publisher or in accordance with the provisions of the Copyright, Designs and Patents Act 
1988 or under the terms of any licence permitting limited copying issued by the Copyright Licensing Agency, 
90 Tottenham Court Road; London W1P OLP.
Although every effort has been made to ensure that all owners of copyright material have been acknowledged 
in this publication, we would be glad to acknowledge in subsequent reprints or editions any omissions brought 
to our attention.
British Library Cataloguing in Publication Data
Data available on application
Library of Congress Cataloging­in­Publication Data 
Data available on application
ISBN 0­203­30854­9 Master e­book ISBN 
ISBN 1­84214­277­1 (Print Edition) 
Distributed in North and South America by
Taylor & Francis 
2000 NW Corporate Blvd 
Boca Raton, FL 33431, USA
Within Continental USA 
Tel.: 800 272 7737; Fax.: 800 374 3401 
Outside Continental USA 
Tel.: 561 994 0555; Fax.: 561 361 6018 
E­mail: orders@crcpress.com 
Distributed in the rest of the world by 
Thomson Publishing Services 
Cheriton House 
North Way 
Andover, Hampshire SP10 5BE, UK 
Tel.: +44 (0) 1264 332424 
E­mail: salesorder.tandf@thomsonpublishingservices.co.uk 
Composition by Parthenon Publishing 
Page 5
Contents
 
 Preface   7
 List of contributors   9
 
1
 
The Tygerberg strict criteria: what are the clinical thresholds for in vitro fertilization, intrauterine insemination, and in vivo fertilization? 
T.F.Kruger, F.Van der Merwe and J.Van Waart
 
13
2
 
The role of sperm cell morphology in intracytoplasmic sperm injection (ICSI)
M.L.Windt and T.F.Kruger
 
19
3
 
Relationship between sperm morphology and binding capacity to the zona pellucida: a critical step leading to fertilization 
S.C.Oehninger
 
27
4
 
The use of the acrosome index in assisted reproduction
R.Menkveld
 
35
5
 
Quality assurance for sperm morphology assessment
D.R.Franken
 
41
6
 
What is a normal spermatozoon?
D.R.Franken and T.F.Kruger
 
49
 
 Appendices  
    1  The Tygerberg strict criteria for morphologically normal spermatozoa  75
    2  Papanicolaou staining method  75
    3  Diff­Quik staining method   77
    4  Shorr staining  77
    5  Spermac staining  77
 Index  79
Page 6
This page intentionally left blank.
Page 7
Preface
Our 25 years of experience in the evaluation of sperm morphology assisted us in developing a teaching module that contributed to the establishment of morphology as a 
clinically important measurement. This module also forms the cornerstone of a training program that has been responsible for setting up a global training and quality 
control program that has been functional since 1993. The module consists basically of the current Atlas of Human Sperm Morphology Evaluation and a CD­ROM 
training program (Strict 1–2–3®). The rapid improvements in computer software programs during the last few years have accommodated the development of this 
teaching method. Strict 1–2–3® contains stored photographic images consisting of a testing and quality control program. The trainee is requested to first familiarize 
him/herself with the morphometric configurations of the normal sperm cell present on the CD­ROM. Thereafter, the test phase of Strict 1–2–3® includes 
photomicrographs of sperm cells that are randomly selected by the computerized program which can be used for training or quality control purposes.  
Sperm morphology evaluation, according to strict criteria, is the end­product of ideas and research involving many scientists and clinicians over a period of decades. 
The mainstay of strict criteria is based on clear definition of the normal form and clinical correlation. Strict criteria are used to assist the scientist in the IVF laboratory 
and the clinician guiding the patient with infertility problems. The Atlas of Human Sperm Morphology Evaluation is an attempt to describe normal and abnormal 
forms. However, sperm morphology evaluation skills will only become reliable and accurate after acquiring training using the interactive section of the Atlas. The authors 
hope that this book and interactive Atlas will assist scientists in a meaningful way.
T.F.Kruger 
D.R.Franken 
Page 8
This page intentionally left blank.
Page 9
List of contributors
Daniel R.Franken 
Reproductive Biology Research Laboratory 
Department of Obstetrics & Gynaecology 
University of Stellenbosch 
Tygerberg Hospital 
Tygerberg 7505 
Republic of South Africa
Thinus F.Kruger 
Reproductive Biology Unit 
Department of Obstetrics & Gynaecology 
University of Stellenbosch 
Tygerberg Hospital 
Tygerberg 7505 
Republic of South Africa
Roelof Menkveld 
Reproductive Biology Unit 
Department of Obstetrics & Gynaecology 
University of Stellenbosch 
Tygerberg Hospital 
Tygerberg 7505 
Republic of South Africa
Sergio C.Oehninger 
Department of Obstetrics & Gynaecology 
The Jones Institute for Reproductive Medicine 
Eastern Virginia Medical School 
601 Colley Avenue 
Norfolk,VA 23507 
USA 
F.Van der Merwe 
Reproductive Biology Unit 
Department of Obstetrics & Gynaecology 
University of Stellenbosch 
Tygerberg Hospital 
Tygerberg 7505 
Republic of South Africa
J.Van Waart 
Reproductive Biology Unit 
Department of Obstetrics & Gynaecology 
University of Stellenbosch 
Tygerberg Hospital 
Tygerberg 7505 
Republic of South Africa
Marie­Lena Windt  
Reproductive Biology Unit 
Department of Obstetrics & Gynaecology 
University of Stellenbosch 
Tygerberg Hospital 
Tygerberg 7505 
Republic of South Africa 
Page 10
Dedication
This work is dedicated to Helena Kruger and her husband Joseph. Her continuous assistance and contribution to the field of assisted reproduction is highly appreciated, 
not only by the personnel of the Reproductive Biology Research Laboratory at Tygerberg Hospital (University of Stellenbosch), but also nationally and internationally. 
Helena truly touches people with her warm and softspoken manner. Her efficiency, kindness, and friendliness are one of her outstanding assets. 
Page 11
Acknowledgements
We wish to acknowledge all personnel in the Reproductive Biology Research Laboratory at the Department of Obstetrics & Gynaecology, Tygerberg Hospital, 
Republic of South Africa.
Page 12
This page intentionally left blank.
Page 13
1 
The Tygerberg strict criteria: what are the clinical thresholds for in vitro 
fertilization, intrauterine insemination, and in vivo fertilization? 
T.F.Kruger, F.Van der Merwe and J.Van Waart
Clinical thresholds to distinguish between fertile and infertile or subfertile patients were first attempted by our unit in the early 1970s1. Normal forms were defined as 
follows, based on criteria laid down by cervical mucus selection.
A spermatozoon is considered normal when the head has a smooth, oval configuration with a welldefined acrosome comprising about 40–70% of the sperm head. In 
addition, there must be no neck, midpiece, or tail defects and no cytoplasmic droplets of more than one­half the size of the sperm head. We consider borderline forms 
abnormal. At least 100, but preferably 200, spermatozoa with tails were classified into one of seven groups: normal (head and tail normal), normal head but with 
another abnormality present, large heads, small heads, tapering heads, duplicated heads, or amorphous heads all with or without tail, neck or mid­piece defects. Tail, 
neck, and mid­piece defects, loose head, immature germinal cells, and unknown cells were recorded separately and reported per 100 spermatozoa. The size of the 
spermatozoa was evaluated in five different areas to ensure a more randomized evaluation.
In vitro fertilization (IVF) led to the development of a model where certain variables could be studied in more detail. In 1986, a study was performed correlating 
normal sperm morphology with IVF2. 
In this study all male patients had a sperm concentration of >20×106/ml and motility parameters of >30% to negate the possible impact of the other parameters. One 
hundred and ninety­nine cycles were studied using logistic regression analysis. A threshold of 14% was calculated with a 37% fertilization rate in the <14% normal 
morphology group and >82% fertilization rate in the group >14% normal forms. A second prospective study followed, evaluating the fertilization rate in the sperm 
morphology group with <14% normal forms3. In this study it was shown that, with a sperm morphology of <5% normal forms, the fertilization rate was only 7.6% 
(previously defined as the 0–4% group, i.e. P­pattern or poor­prognosis group). For the sake of convenience, we refer to this group as the 5% threshold group. The 
fertilization rate in the 5–14% normal forms group was 63% (G­pattern or good­prognosis group). The difference was highly significant. Three morphologic patterns 
were thus defined, namely the P­pattern group, or poor­prognosis group (0–4% normal forms); the G­pattern group, or good­prognosis group (5–14% normal forms); 
and the N­pattern group (those with normal forms >14%). 
Structured literature reviews on sperm morphology (strict criteria)
This was an attempt to evaluate the results of different authors studying the impact of sperm morphology on pregnancy outcome in IVF and intrauterine insemination 
(IUI), and to record clinical thresholds of semen parameters for in vivo fertilization. 
Page 14
In vitro fertilization
To study the impact of strict criteria on IVF outcome, a structured literature review was undertaken in 19984. Published literature in which normal sperm morphology 
was used to predict fertilization and pregnancy during the period 1978 to 1996 was reviewed. The statistical outcomes and conclusions of the studies were tabulated, 
and where sufficient data were available, the odds ratios for fertilization (per oocyte) and pregnancy (per cycle) were calculated. A total of 216 articles were identified 
by the sourcing methodology, but only 49 provided data that could be tabulated and analyzed. The majority (82%) of the analyzed studies concluded that normal sperm 
morphology (including acrosomal morphology) had a role to play in the determination of male fertility potential. Eighteen of the analyzed studies provided sufficient data 
for statistical analysis. Fifteen studies used the strict criteria to evaluate sperm morphology, two used WHO guidelines, and one used both the strict criteria and the 
WHO guidelines.
Using a 5% threshold (strict criteria), ten studies provided data that could be analyzed for the prediction of fertilization5–14 (Figure 1.1) and eleven studies for the 
prediction of pregnancy (Figure 1.2). All the studies showed a positive predictive value for fertilization in vitro, with only one8 (odds ratio 1.42 (CI: 0.9–2.25)) not 
reaching significance (Figure 1.1). In the prediction of pregnancy (per CyCle)2,6,9–13,15,16, nine studies obtained a positive predictive value. The predictive value of the 
studies by Oehninger et al.6, Enginsu et al.9, and Grow et al.12 reached significance (Figure 1.2).  
Using a 14% threshold (strict criteria), five studies provided data that could be analyzed for the prediction of fertilization2,6–8,14 (Figure 1.1), and eight studies for the 
prediction of pregnancy (Figure 1.2) Similar to the 5% analyses, all these studies showed positive and significant predictive value with regard to fertilization in vitro 
(Figure 1.1). In the prediction of pregnancy, two studies7,8 did not obtain a positive predictive value, while two5,6 studies were positive and significant. This proved the 
value of the IVF model to study sperm­oocyte interaction and fertilization in vitro. 
Not only did the structured review prove the value of strict criteria, but it also set a new threshold for the patient with poorer prognosis in IVF, not only for 
fertilization rate in vitro but also for pregnancy rate per embryo transfer. The ≤5% threshold clearly  
Figure 1.1 Odds ratio and confidence intervals for the predictive value of normal sperm morphology (strict criteria) for fertilization in 
vitro
Page 15
Figure 1.2 Odds ratio and confidence intervals for the predictive value of normal sperm morphology (strict criteria) for pregnancy
indicated a patient group with lower potential to fertilize in vitro. 
It was concluded by Coetzee et al.4 that normal sperm morphology may not be absolute in its prediction of fertilization and pregnancy, but remains the most cost­
effective means of diagnosing male infertility or subfertility and assisting in the formulation of a treatment regime. It was concluded that the selection of the correct 
treatment regime would help to maximize fertilization, transfer, and ultimately pregnancy probability.
Intrauterine insemination
In a recent study by Van Waart et al.19, a structured literature review was performed, evaluating the predictive value of normal sperm morphology in IUI programs as 
a predictor of male fertility potential. Literature where sperm morphology was used to predict IUI outcome during 1984 and 1998 was reviewed. 
Of the 421 articles identified, only eight provided sufficient data for statistical analysis. Two studies used the 1987 and 1992 WHO criteria, but had insufficient data 
to provide conclusive analysis. 
Six studies used the Tygerberg strict criteria20–25. A meta­analysis of these six studies yielded a risk difference (RD) between the pregnancy rates achieved in the 
patients below and above the 5% strict­criteria threshold of –0.07 (95% CI: –0.11 to –0.03; p<0.001). This meta­analysis thus showed a significant improved 
pregnancy rate above or equal to the 5% strict­criteria threshold (Table 1.1). 
It was concluded that normal sperm morphology evaluation by strict criteria should be an integral part of male factor evaluation. 
Studies on fertile versus infertile/subfertile patients
Reviewing the current literature on semen parameters and in vivo fertility potential, Van der Merwe et al.26 recently aimed to conduct a structured review and to 
establish fertility/subfertility thresholds for semen parameters. Published literature comparing fertile and subfertile populations between 1983 and 2002 was reviewed. A 
total of 265 articles were iden­ 
Page 16
tified by the sourcing methodology, but only four articles provided data that could be tabulated and analyzed. Using ROC (receiver operating characteristic) curves, 
morphology (strict criteria) proved to be the best predictor of subfertility in three of the four articles, with concentration and motility/ progressive motility also showing 
good predictive power27–30. Calculated thresholds ranged from 4 to 10% for morphology, 13.6×106/ml and 34×106/ml for concentration, and from 31.8 to 52% for 
motility. A second set of much lower thresholds was calculated in three of the articles. The adjusted lower thresholds were between 3 and 5% for morphology, 
9×106/ml for concentration, and between 20 and 30% for motility. Because these lower thresholds have a much higher positive predictive value, it was suggested that 
they should be used to identify the subfertile male. The lower thresholds for morphology also fit IVF and IUI data calculated previously. It was concluded that using the 
parameters in combination increases the clinical value of a semen analysis. 
Study of a fertile population: three continents, four centers
In recent publications, thresholds of 8–10% for normal sperm morphology have been suggested to distinguish between fertile and infertile men in in vivo situations27–30. 
It was also shown that sperm morphology is the semen parameter with the best prognostic value in these couples. The aim of this study on the fertile population was to 
compare the basic semen parameters of proven fertile patients from four different international fertility centers (three continents).  
Men who had impregnated their wives within 1 year of unprotected sexual intercourse were recruited to give a semen sample. The wives of these men were all 
pregnant at the time of evaluation. Semen parameters (concentration, motility) were evaluated according to WHO 1999 guidelines, while the sperm morphology was 
evaluated according to the strict criteria.
In this study, there were 57 patients in the Argentinian center, of which 18 were from one center (Argenl) and 39 from a second center (Argen2), 36 in the South 
African center (Tygerberg), and 68 in the Turkish center. Crosstabulations of the morphology groups by pattern were done. There was a significant difference in the 
morphologic profile as expressed by P, G, and N categories (p<0.0001). The Tygerberg center had 19% in the P­pattern group and 6% in the N­pattern group. The 
reason for this finding is still uncertain, and further studies in different population groups are under way.
When the four centers were added together, there were 9/161 (5.6%) P patterns, 91/161 (56.5%) G patterns, and 61/161 (37.9%) N patterns. The percentage 
motility in the Tygerberg center was the lowest as well as in the percentage normal morphology. The Argenl center had the highest concentration per/ml compared with 
the other three centers (Table 1.2). 
Table 1.1 Pregnancy rate per cycle: risk difference for pregnancy rate (strict criteria, 4% threshold). Value not included (whole population) in final meta­
analysis
Study ≤4%  >4% Weight Risk difference (95% Cl)
Idiopathic        
Montanaro­Gauci et al.20  1/36 35/274 77.9 –0.10 (–0.17 to –0.04) 
Matorras et al.21  13/120 3/23 22.1 –0.02 (–0.17 to 0.13) 
Subtotal λ2
=1.22 (df=1)
    100 –0.08 (–0.1 6 to –0.01) 
Whole population        
Toner et al.22  6/86 35/309 20.9 –0.04 (–0/11 to 0.02) 
Ombelet et al.23  40/335 76/469 24.7 –0.05 (–0.09 to 0.00) 
Karabinus et al.24  3/53 44/485 20.3 –0.03 (–0.10 to 0.03) 
Lindheim et al.25  1/99 15/77 15.5 –0. 19 (–0.28 to –0.09) 
Matorras et al.21  18/172 10/99 18.6 –0.00 (–0.07 to 0.08) 
Subtotal λ2
=10.74 (df=4)
    100 –0.06 (–0.11 to –0.01) 
Total λ2
=11.79 (df=5)
       
Page 17
The concentration per/ml and percentage motility were in the same range for all the centers, except for Argenl regarding concentration per/ml. The difference in 
percentage morphology in the P­pattern group of Tygerberg needs further evaluation. The majority of patients were, however, in the G­pattern sperm morphology 
group or higher. Patients in the G­pattern group can therefore be considered as fertile, while those below 5% should be regarded with a higher potential for subfertility. 
Conclusion
From the reviews mentioned, the main problem was one of obtaining sufficient data from the old WHO criteria (1992 and earlier) in order to look at the morphology 
impact on IVF and IUI results. Not only did the threshold differ in different papers, but also insufficient data meant that a meta­analysis could not be performed. On the 
other hand, thresholds on strict criteria and sufficient papers with data resulted in a consensus opinion on the thresholds. This is the reason why the World Health 
Organization accepted the strict criteria as an international guideline31. 
It seems as if the P­pattern group (normal morphology 0–4%) is the group with the lowest pregnancy success rate in IUI, IVF, and in vivo fertilization. It is, 
however, important to view these thresholds in perspective. We do not claim that a pregnancy is not possible within the P­pattern group, but only that there is a 
significantly lower chance of a pregnancy. It is, however, important to note that all the other semen parameters are also contributing, and that if the other parameters are 
below suggested thresholds, the chance of success will be even lower.
On the other hand, when there is an excellent concentration/ml and percentage motility >50%, these parameters will compensate for patients with P­pattern 
morphology, with a significantly better chance of pregnancy than IUI20.  
It is also suggested that these morphological thresholds can be used to direct a patient towards controlled IVF or IVF­intracytoplasmic sperm­injection (ICSI) 
treatment if sufficient oocytes are available during stimulation.
References
1. Van Zyl JA, Kotze TJ van W, Menkveld R. Predictive value of spermatozoa morphology in natural fertilization. In Acosta AA et al., eds. Human Spermatozoa in 
Assisted Reproduction, Chap. 11. Baltimore: Williams & Wilkins, 1990
2. Kruger TF, et al. Sperm morphologic features as a prognostic factor in in vitro fertilization outcome. Fertil Steril 1986; 46:1118
3. Kruger TF, et al. Predictive value of abnormal sperm morphology in in vitro fertilization. Fertil Steril 1988;49:112
4. Coetzee K, Kruger TF, Lombard CJ. Predictive value of normal sperm morphology: a structured literature review. Hum Reprod 1998;4:73
5. Kruger TF, et al. Predictive value of abnormal sperm morphology in in vitro fertilization. Fertil Steril 1988;49:111
6. Oehninger SC, et al. Corrective measures and pregnancy outcome in IVF in patients with severe morphology abnormalities. Fertil Steril 1988;50:283
7. Yue Z, et al. Sperm morphology using strict criteria after Percoll density separation: influence on cleavage and pregnancy rates after in vitro fertilization. Hum Reprod 
1995; 10:1781
8. Figueiredo H, et al. Isolated teratozoospermia and in vitro fertilization. J Asst Reprod Genet 1996;13:64
9. Enginsu ME, et al. Male factor as determinant of in vitro fertilization outcome. Hum Reprod 1992; 7:1136
10. Enginsu ME, et al. Predictive value of morphologically normal sperm concentration in the medium for in vitro fertilization. Int J Androl 1993;16:113
11. Ombelet W, et al. Teratozoospermia and in vitro fertilization: a randomized prospective study. Hum Reprod 1994;9:147
12. Grow DR, et al. Sperm morphology as diagnosed by strict criteria: probing the impact of teratozoospermia on fertilization rate and pregnancy outcome in a large in vitro 
fertilization population. Fertil Steril 1994;62:559
13. Vawda AJ, Gunby J, Younglai V. Semen parameters as predictors of in vitro fertilization: the importance of strict­criteria sperm morphology. Hum Reprod 1996; 
11:1445 
Table 1.2 Descriptive statistics of semen parameters
Center Concentration (ml) Motility (%) Morphology Volume
Argen1 138.3 (74.4) 64.5 (12.9) 12.2 (3.7) 2.7 (1.5)
Argen2 65.4 (56.1) 58.1 (17.1) 16.1 (6.8) – 
Tygerberg 66.7 (54.1) 47.6 (16.3) 6.8 (3.8) 2.6 (1.8)
Turkey 50.4 (30.9) 59.8 (14.6) 14.9 (6.1) 3.9 (1.9)
Page 18
14. Robinson JN, et al. Does isolated teratozoospermia affect performance in in vitro fertilization and embryo transfer? Hum Reprod 1994;9:870
15. Sevenster CBvO, et al. In vitro fertilization when normal sperm morphology is less than fifteen percent. S Afr Med J 1990;78:203
16. Hernandez M, et al. Prognostic value of strict criteria: an Argentinian experience. Arch Androl 1996;37:85
17. Kobayashi T, et al. Sperm morphology assessment based on strict criteria and in vitro fertilization outcome. Hum Reprod 1991;6:903
18. Al­Hasani S, et al. The combination of two semen preparation techniques (glass wool filtration and swim up) and their effect on the morphology of recovered 
spermatozoa and outcome of IVF­ET. Int J Androl 1996;19:55 
19. Van Waart J, et al. Predictive value of normal sperm morphology in intrauterine insemination (IUI): a structured literature review. Hum Reprod Update 2001;7:495
20. Montanaro­Gauci M, et al. Stepwise regression analysis to study male and female factors impacting on pregnancy rate in an intrauterine insemination programme. 
Andrologia 2001;33:135
21. Matorras R, et al. Sperm morphology analysis (strict criteria) in male infertility is not a prognostic factor in intrauterine insemination with husband’s sperm. Fertil Steril 
1995;63:608
22. Toner JP, et al. Value of sperm morphology assessed by strict criteria for prediction of the outcome of artificial (intrauterine) insemination. Andrologia 1995;27:43 
23. Ombelet W, et al. Intrauterine insemination after ovarian stimulation with clomiphene citrate: predic tive potential of inseminating motile count and sperm morphology. 
Hum Reprod 1997;12:1458
24. Karabinus DS, Gelety T. The impact of sperm morphology evaluated by strict criteria on intrauterine insemination success. Fertil Steril 1997;67:536 
25. Lindheim SR, et al. Abnormal sperm morphology is highly predictive of pregnancy outcome during controlled ovarian hyperstimulation and intrauterine insemination. J 
Assist Reprod Genet 1996;13:569
26. Van der Merwe FH, et al. What is a normal semen analysis: a structured literature review (submitted)
27. Günalp S, et al. A study of semen parameters with emphasis on sperm morphology in a fertile population: an attempt to develop clinical thresholds. Hum Reprod 
2001;16:110
28. Ombelet W, et al. Semen parameters in a fertile versus subfertile population: a need for change in the interpretation of semen testing. Hum Reprod 1997;12:987
29. Menkveld R, et al. Semen parameters, including WHO and strict criteria morphology, in a fertile and subfertile population: an effort towards standardization of in­vivo 
thresholds. Hum Reprod 2001; 16:1165
30. Guzick DS, et al. Sperm morphology, motility, and concentration in fertile and infertile men. N Engl J Med 2001;345:1388
31. World Health Organization. WHO Laboratory Manual for the Examination of Human Semen and Sperm­Cervical Mucus Interaction. 4th edn. Cambridge, UK: 
Cambridge University Press, 1999
Page 19
2 
The role of sperm cell morphology in intracytoplasmic sperm injection 
(ICSI) 
M.L.Windt and T.F.Kruger
Sperm cell morphology and classical IVF
In classical in vitro fertilization (IVF), a decrease in sperm concentration, progressive motility and particularly sperm cell morphology (Tygerberg strict criteria) has 
been shown to be of significant value in predicting fertilization and pregnancy rates1–5. 
In a structured literature review of the IVF situation, Coetzee et al.5 reported on the impact of sperm morphology on fertilization and pregnancy rates. When looking 
at all the studies available at the time, 92% of the articles evaluated showed a positive association between sperm morphology and IVF success. Parinaud et al.6 found 
that poor sperm morphology (particularly sperm head abnormalities) resulted in poor embryo quality with subsequent implications for pregnancy outcome. Grow et al.7 
identified strict sperm cell morphology as an excellent biomarker for sperm fertilizing capacity. Miller et al.8 showed that sperm cell morphology could be significantly 
correlated with blastocyst development, and Salumets et al.9 concluded that blastomere cleavage rate was also determined by sperm cell morphology. Høst et al.10,11, 
however, have shown that neither Tygerberg strict criteria nor the WHO criteria correlated with fertilization rate, embryo development, and score or pregnancies in 
couples undergoing IVF. 
Sperm cell morphology and ICSI
The introduction of intracytoplasmic sperm injection (ICSI), currently the most efficient technique to treat male­factor infertility, made fertilization with very impaired 
semen parameters possible. In the case of ICSI fertilization, the selective barrier of the zona pellucida is eliminated and replaced with the judgment of the embryologist 
performing the ICSI procedure. If possible, and also if available, morphologically­normal spermatozoa will be selected for injection. The role of sperm cell morphology 
in ICSI fertilization is somewhat difficult to investigate. Evaluation of the sperm cell morphology of the raw semen sample is probably not of real importance, since the 
sperm cells selected for injection are not necessarily representative of the sperm population in the initial sample.
ICSI and sperm cell morphology: showing no effect
However, numerous studies have shown that sperm cell morphology cannot be correlated with outcomes in ICSI success. Studies by Nagy et al.12,13 and others 
concluded that none of the three semen parameters analyzed (sperm concentration, motility, and morphology) influenced the outcome of ICSI12–16. 
Page 20
Mansour et al.17 showed that patients with >95% and <95% teratozoospermia had similar fertilization and pregnancy outcomes. Svalander et al.18, using the 
Tygerberg strict criteria to identify and compare three sperm morphology groups, also concluded that sperm morphology is not related to the outcome of ICSI. In a 
study carried out by Lundin et al.19, strict­criteria sperm morphology showed a significant correlation with fertilization in classical IVF, but not with ICSI fertilization 
and pregnancy outcome. Similar results were found by Høst 11, showing no predictive value of sperm cell morphology (strict criteria and WHO) and teratozoospermia 
index (TZI) for ICSI outcome. They also found, however, no predictive value for classical IVF either.
Results from our own clinic also showed that strict morphology evaluation did not correlate with fertilization and pregnancy rates after ICSI with ejaculated 
spermatozoa. Injection of spermatozoa from the good­prognosis (G­pattern, 5–14% normal) morphology group resulted in a fertilization rate of 66.1% and a 
pregnancy rate of 25.3%. The P­pattern group (0–4% normal morphology) showed similar results (64.3% and 25.5%, respectively). ICSI results with testicular 
spermatozoa also showed similar results (65.0% and 30.2%, respectively).
The outcome of a study using the Integrated Visual Optical System (IVOS) system to evaluate sperm cell morphology also showed no relation between sperm cell 
morphology and ICSI fertilization rate20. 
In a study by Yavetz et al.21, the sperm cell morphology of testicular spermatozoa was determined (head dimensions, acrosome, and mid­piece irregularities) and 
was shown not to affect the fertilization rate in ICSI.
From the studies discussed above, it seems therefore that sperm cell morphology (as determined by strict criteria and WHO criteria on raw semen) has no relation to 
ICSI outcomes. This result can possibly be explained by the fact that, during the ICSI procedure, the embryologist tries to select the spermatozoon with apparent 
normal morphology and also with motility. Sperm cell morphology may therefore not be a critical factor for ICSI fertilization, since many of the natural processes such 
as the binding to, and penetration of, the zona pellucida are bypassed.
ICSI and sperm cell morphology: showing an effect
However, some studies have shown a correlation between sperm cell morphology and ICSI outcome. Tasdemir et al.4 reported that in cases with 100% 
teratozoospermia, fertilization and cleavage rates were relatively high (50.8% and 93.2%, respectively), but pregnancy rates were lower than in cycles where normal 
spermatozoa were injected (17% vs. 27%). Ongoing pregnancies in the 100% teratozoospermia group were very low (5.88%), and the abortion rate increased. The 
authors suggest that abnormal head morphology may reflect abnormalities in spermatogenesis that are manifested by embryos with a low implantation potential. 
Moomjy et al.22 found total teratozoospermia to be the only apparent reason for total fertilization failure in four of 20 couples presenting with this outcome. 
The advantage of using ICSI in cases with poor­prognosis sperm morphology (i.e. <5% morphologically normal spermatozoa), compared with IVF, was highlighted 
in studies by O’Neil et al.23 and Moon et al.24. Although the fertilization rate increased in the ICSI group, however, spontaneous abortion was very high and ongoing 
pregnancy after ICSI with poormorphology spermatozoa decreased.
A number of more recent studies also indicate that sperm morphology (strict criteria) does in fact influence ICSI fertilization and subsequent pregnancy outcome. 
Levran et al.25 recorded the sperm morphology of each injected sperm cell, and found that fertilization declined with the following morphological appearance: short 
acrosome region, round head, and amorphous­head defect. No pregnancy occurred in the amorphous­head defect group. The authors concluded that the injection of 
spermatozoa with head defects results in decreased fertilization rates and poor embryo quality.
De Vos et al.26 also evaluated the influence of individual spermatozoa on ICSI fertilization and pregnancy outcome. Their results showed a lower fertilization, 
pregnancy, and implantation rate after injection of morphologically­abnormal spermatozoa. Embryo transfers were unmixed, and sperm morphology was assessed on 
live sperm using Tygerberg strict criteria (‘within the limits of the inverted microscope’ and ‘given the limited magnification’). A sperm cell was considered normal if it 
had a head of normal shape and size, and an acrosome, 
Page 21
and was lacking mid­piece and tail defects. The main defects recorded were elongated and tapered heads, amorphous heads, broken necks, and cytoplasmic droplets. 
Fertilization with amorphous heads resulted in the lowest fertilization rate. Once fertilization occurred, embryo quality was good for all types of abnormal spermatozoa 
except for spermatozoa with broken necks. The effect of a neck defect on fertilization and embryo quality (and subsequently pregnancy outcome) in ICSI was also 
addressed in a case study by Rawe et al.27. They suggested that alteration in head­tail junction and attachment in this case was caused by a centriolar dysfunction. This 
caused insufficient sperm aster formation, lack of syngamy and cleavage, or even defective embryos leading to early abortions in successive treatment cycles.  
The majority of sperm cells showed an abnormal development of the neck region. Heads were attached either to the tip or to the sides of the midpiece without linear 
alignment with the sperm axis. Very strict selection of normal­looking spermatozoa resulted in good­quality embryos, but after transfer ended in a pre­clinical abortion. 
The sperm centrosome provides the active division center for the embryo, and plays a very important role in the first division of the embryo at syngamy28. The 
functional, proximal sperm centriole is carried into the oocyte at fertilization, persists during sperm decondensation, and organizes the sperm aster and the first mitotic 
spindle28,29. It has been shown that immotile spermatozoa have more centriolar defects than motile spermatozoa. Such a centriole dysfunction can therefore cause 
lower fertilization rates and can also compromise embryo development in IVF and ICSI28–31. 
Kahraman et al.32,33 found decreased fertilization and pregnancy rates with the injection of megalohead (macrocephalic) and multiple­tail spermatozoa. They suggest 
that a high incidence of chromosomal abnormalities may be associated with these morphological forms and can therefore be the reason for low fertilization and 
pregnancy. This suggestion was confirmed in separate studies by Viville et al.34 and Devillard et al.35. In both studies, macrocephalic sperm showed highly elevated 
aneuploidy/diploidy rates. The majority of sperm cells showed both X and Y chromosomes35, and in study by Viville et al.34 a sex­ratio distortion in the favor of Y­
bearing spermatozoa was found. Devillard et al.35 concluded that;
 in the case of macrocephalic sperm, both meiosis I and II are affected, finally resulting in failure of 
nuclear cleavage. Both authors34,35 concluded that ICSI should not be recommended as a method of treatment for these patients. 
In a study by Osawa et al.36, it was reported that only in the case of severely tapered sperm heads was a decrease in ICSI fertilization (13%) observed. They 
commented that such spermatozoa have a prolonged and incomplete decondensation pattern that could possibly explain the decrease. 
Finally, Bartoov et al.37 developed a method by which sperm was assessed in real time—the motile sperm organelle morphology examination (MSOME) method—
and found that the normality of the entire sperm cell was associated with ICSI fertilization rate, but not with pregnancy outcome. A normal sperm nucleus (as defined by 
MSOME) was, however, significantly associated with both ICSI fertilization rate and pregnancy outcome. ICSI pregnancy rate was therefore affected by 
malformations of the sperm nucleus. These malformations can remain undetected by the embryologist during routine selection of spermatozoa. 
Globozoospermia
One of the rare cases of abnormal sperm cell morphology is round­headed spermatozoa (globozoospermia). The identification of a male patient suffering from 
globozoospermia is a relatively rare occurrence, with an incidence in the infertile population of less than 0.05%. Owing to the absence of the acrosomal structures and 
contents, round­headed spermatozoa have been reported to have severely reduced capacity to bind to the zona pellucida and penetrate an oocyte normally These 
spermatozoa have also been shown to be deficient in oocyteactivation factor and may have chromosomal defects38–40. 
ICSI allows fertilization even in cases of extreme oligoasthenoteratozoospermia. Round­headed spermatozoa lacking acrosomes are, however, an exception, and 
fertilization rates with such spermatozoa are reduced in ICSI, although fertilization and some pregnancies have been reported38,41,42. The injection of round­headed 
spermatozoa has resulted in varying levels of success (fertilization and cleavage), ranging from 0 to 90%, but the general consensus is that it is lower than that of 
standard intracytoplasmic spermatozoa injection cases39,41,42. In our own clinic, a  
Page 22
globozoospermia ICSI fertilization cycle resulted in three embryos (3/7; 43% fertilization rate). The transfer of these three embryos resulted in a live birth of healthy twin 
boys43.  
Results are therefore somewhat contradictory but in many cases patients have a heterogeneous sperm population, and the injected sperm cell is not always 
representative of the initial diagnosis38. The underlying pathology of round­headed spermatozoa and the intracytoplasmic sperm­injection technique itself may be the 
major contributors to this variation. The examination of the semen sample must confirm whether the spermatozoa from the sample are type I (complete lack of 
acrosomal structures and contents) or type II (limited acrosomal structures)42. The results in a study by Rybouchin et al.38 also revealed that round­headed 
spermatozoa are deficient in oocyte­activation capacity due to the absence of sperm­associated oocyte activating factor (SAOAF)38. Battaglia et al.44 also concluded 
that round­headed spermatozoa used in ICSI were unable to induce oocyte activation. Treatment of unfertilized oocytes with calcium ionophore showed that activation 
was in fact possible. This study also speculates that round­headed spermatozoa are deficient in SAOAF. 
ICSI and genetic status/DNA status and sperm cell morphology
Although morphologically abnormal spermatozoa do not necessarily reflect a genetic abnormality of the male gamete12,45, several studies have reported on the 
increased risk of chromosome abnormalities in spermatozoa used in ICSI fertilization. In a study by Ryu et al.46, another aspect of strict sperm morphology (Tygerberg 
criteria) and chromosome abnormalities was highlighted. Individual spermatozoa were evaluated for normal sperm morphology and also for chromosomes X,Y, and 18, 
using FISH. A fertile and infertile group was investigated. Chromosomal aneuploidies were also present in normal spermatozoa, and a significantly higher rate of 
chromosomal aneuploidy was detected in morphologically normal sperm from the infertile group compared with the fertile group. The authors concluded that normal 
sperm morphology is not an absolute indicator for the selection of genetically normal sperm.
Kunathikom et al.47 and Rubio et al.48 showed that aneuploidy rates in spermatozoa of ICSI patients were increased compared with patients with normal semen 
parameters. This was also the finding of Calogero et al.49, where ICSI patients (mainly OAT patients) had significantly higher aneuploidy and diploidy rates in 
spermatozoa compared with fertile donor spermatozoa. This study also showed a direct correlation between the frequency of aneuploidy and the number of abnormal 
spermatozoa (Tygerberg strict criteria). Similar data were published by Lee et al.50, showing an association of some sperm morphological abnormalities (amorphous, 
round and elongated heads) with structural chromosome aberrations. When Bernardini et al.51 compared control, unexplained infertility and severe male­factor 
oligoastenoteratozoospermia (OAT) male patients, the severe male­factor group had a significantly higher abnormal chromosome constitution.  
Virant­Klun et al.52 evaluated the effect of sperm single­stranded DNA and classical semen parameters on ICSI fertilization rate and embryo development. An 
increase in sperm single­stranded DNA with decreased ICSI fertilization was found, as well as heavy embryo fragmentation. Classical semen parameters did not affect 
the embryo quality of ICSI embryos.
Several recent studies have shown correlations between chromosomal abnormalities and abnormal sperm morphology. The studies of Viville et al.34 and Devillard et 
al.35 have already been mentioned. In both studies, macrocephalic sperm showed highly elevated aneuploidy/diploidy rates. It is interesting to note that the results of the 
study by Lee et al.50 did not show increased chromosome aberrations in spermatozoa with large (and also small) heads. The study by Morris et al.53, using WHO 
sperm morphology evaluation, showed with multivariate analysis that DNA damage increased as a function of patient age, sperm motility, and abnormal forms. When 
comparing infertility patients and normospermic donors, a significant increase in DNA damage was found as the proportion of morphologically normal forms decreased. 
Round­headed spermatozoa (globozoospermia) have also been associated with an elevation in abnormal chromosome structure and DNA strandbreaks40. 
ICSI and testicular spermatozoa
The use of testicular spermatozoa in ICSI has been met with some concerns regarding the increased risk of malformations in offspring. A large study by  
Page 23
Ludwig et al.54 showed, however, that the course of pregnancy, as well as the outcome after ICSI, was not affected by the origin of spermatozoa (testicular or 
ejaculated). 
In a study by Yavetz et al.21, a high proportion of testicular spermatozoa were shown to be morphologically normal when head dimensions, acrosome, and mid­
piece irregularities were determined. The morphological characteristics were also not associated with ICSI fertilization rates. 
ICSI with testicular spermatozoa has been shown to be very successful, although some studies have reported lower fertilization rates (particularly from non­
obstructive azoospermia) than with ejaculated spermatozoa22,30,55–58. 
Results from other studies showed that ICSI results using ejaculated, testicular, or epididymal spermatozoa did not differ significantly12,59–62. There was however, a 
significant decrease in the fertilization rates in cases of non­obstructive azoospermia when compared with obstructive azoospermia in a study by Mansour60, but not in a 
study by Bukulmez et al.63. 
Conclusive remarks
Based on the current literature, we conclude that low sperm morphology, as determined on the raw semen sample according to strict criteria, serves as a warning that 
decreased fertilization rates in vitro can be expected. In these cases, ICSI is the treatment of choice. To improve ongoing pregnancy rates it is, however, of utmost 
importance (based on the literature) to select the individual spermatozoon used in ICSI, based on normal strict­criteria morphology principles2,64. 
References
1. Kruger TF, et al. Sperm morphologic features as a prognostic factor in in vitro fertilization. Fertil Steril 1986;46:1118
2. Kruger TF, et al. Predictive value of abnormal sperm morphology in in vitro fertilization. Fertil Steril 1988;49:112
3. Ombelet W, et al. Teratozoospermia and in­vitro fertilization: a randomised prospective study Hum Reprod 1994;9:1479 
4. Tasdemir I, et al. Effect of abnormal sperm head morphology on the outcome of intracytoplasmic sperm injection in humans. Hum Reprod 1997; 12:1214
5. Coetzee K, Kruger TF, Lombard CJ. Predictive value of normal sperm morphology: a structured literature review. Hum Reprod Update 1998;4:73
6. Parinaud J, et al. Influence of sperm parameters on embryo quality. Fertil Steril 1993;60:888
7. Grow DR, et al. Sperm morphology as diagnosed by strict criteria: probing the impact of teratozoospermia on fertilization rate and pregnancy outcome in a large in vitro 
fertilization population. Fertil Steril 1994;62:559
8. Miller JE, Smith TT. The effect of intracytoplasmic sperm injection and semen parameters on blastocyst development in vitro. Hum Reprod 2001;16:918 
9. Salumets A, et al. Influence of oocytes and spermatozoa on early embryonic development. Fertil Steril 2002;78:1082
10. Høst E, et al. Sperm morphology and IVF: embryo quality in relation to sperm morphology following the WHO and Kruger’s strict criteria. Acta Obstet Gynecol 
Scand 1999;78:526
11. Høst E, et al. Morphology of spermatozoa used in IVF and ICSI from oligozoospermic men. Reprod Biomed Online 2001;3:212
12. Nagy ZP, et al. The result of intracytoplasmic sperm injection is not related to any of the three basic sperm parameters. Hum Reprod 1995;10:1123
13. Nagy ZP, et al. Special applications of intracytoplasmic sperm injection: the influence of sperm count, motility, morphology, source and sperm antibody on the outcome 
of ICSI. Hum Reprod 1998;13: (Suppl.1),143
14. Hammadeh ME, et al. The effect of chromatin condensation (Aniline blue staining) and morphology (strict criteria) of human spermatozoa on fertilization, cleavage and 
pregnancy rates in an intracytoplasmic sperm injection programme. Hum Reprod 1996;11:2468
15. Kupker W, Schukze W, Diedrich K. Ultra­struture of gametes and intracyto­plasmic sperm injection: the significance of sperm morphology. Hum Reprod 1998;13:
(Suppl.1),99
16. Sallam HN, Sallam AN, Agamia AF. The correlation between eight sperm parameters assessed objectively and the fertilization rate in IVF and ICSI. Fertil Steril 
1998;70:(Suppl.1),371
17. Mansour RT, et al. The effect of sperm parameters on the outcome of intracytoplasmic sperm injection. Fertil Steril 1995;64:982
18. Svalander P, et al. The outcome of intracytoplasmic sperm injection is unrelated to ‘strict criteria’ sperm morphology. Hum Reprod 1996;11:1019 
19. Lundin K, Söderlund B, Hamberger L. The relationship between sperm morphology and rates of fertilization, pregnancy and spontaneous abortion in an  
Page 24
in­vitro fertilization/intracytoplasmic sperm injection programme. Hum Reprod 1997;12:2676 
20. Sukcharoen N, et al. Sperm morphology evaluated by computer (IVOS) cannot predict the fertilization rate in vitro after intracytoplasmic sperm injection. Fertil Steril 
1998;69:564
21. Yavetz H, et al. Morphology of testicular spermatozoa obtained by testicular sperm extraction in obstructive and nonobstructive azoospermic men and its relation to 
fertilization success in the in vitro fertilization­intracytoplasmic sperm injection system. J Androl 2001;22:376 
22. Moomjy M, et al. Implications of complete fertilization failure after intracytoplasmic sperm injection for subsequent fertilization and reproductive outcomes. Hum 
Reprod 1998;13:2212
23. O’Neil J, et al. Should strict morphology be used to indicate the need for intracytoplasmic sperm injection? Fertil Steril 1998;70:(Suppl.1),442 
24. Moon SY, et al. Assessment of oocyte morphology, oolemma breakage, and suction types as a predictor of normal fertilization after ICSI. Fertil Steril 1998;70:
(Suppl.1),323–27 
25. Levran D, et al. The impact of injected sperm morphology on fertilization rate, embryo quality and pregnancy rate in IVF­ICSI cycles. Fertil Steril 1998;70:
(Suppl.1),972
26. De Vos A, et al. Influence of individual sperm morphology on fertilization, embryo morphology, and pregnancy outcome of intracytoplasmic sperm injection. Fertil 
Steril 2003;79:42
27. Rawe VY, et al. A pathology of the sperm centriole responsible for defective sperm aster formation, syngamy and cleavage. Hum Reprod 2002;17:2344
28. Sathananthan AH, et al. The sperm centriole: its inheritance, replication and perpetuation in early human embryos. Hum Reprod 1996;11:345
29. Ng S­C, et al. Review: Microinjection of human sperm directly into human oocytes. J Assist Reprod Genet 1993;10:337 
30. Palermo G, Cohen J, Rosenwaks Z. Intra­cytoplasmic sperm injection: a powerful tool to overcome fertilization failure. Fertil Steril 1996;65:899 
31. Wall MB, et al. Cytogenetic and fluorescent in­situ hybridization chromosomal studies on in­vitro fertilized and intracytoplasmic sperm­injected ‘failedfertilized’ human 
oocytes. Hum Reprod 1996; 11:2230
32. Kahraman S, et al. Fertility of pinhead and multipletail megalo­head spermatozoa only in the ejaculate with ICSI. Fertil Steril 1998;70:(Suppl.1),812 
33. Kahraman S,. et al. Fertility of ejaculated and testicular megalohead spermatozoa with intracytoplasmic sperm injection. Hum Reprod 1999;14:726 
34. Viville S, et al. Do morphological anomalies reflect chromosomal aneuploidies? Hum Reprod 2000; 15:2563
35. Devillard F, et al. Polyploidy in large­headed sperm: FISH study of three cases. Hum Reprod 2002;17:1292 
36. Osawa Y, et al. Assessment of the dominant abnormal form is useful for predicting the outcome of intracytoplasmic sperm injection in the case of severe 
teratozoospermia. J Assist Reprod Genet 1999;16:436–38 
37. Bartoov B, et al. Real­time fine morphology of motile human sperm cells is associated with IVF­ICSI outcome. J Androl 2002;23:1 
38. Rybouchkin A, et al. Analysis of the oocyte activating capacity and chromosomal complement of roundheaded human spermatozoa by their injection into mouse 
oocytes. Hum Reprod 1996;11:2170
39. Edirisinghe WR, et al. Cytogenetic analysis of unfertilized oocytes following intracytoplasmic sperm injection using spermatozoa from a globozoospermia man Hum 
Reprod 1998;13:3094
40. Vicari E, et al. Globozoospermia is associated with chromatin structure abnormalities. Hum Reprod 2002;17:2128
41. Kilani ZM, et al. Triplet pregnancy and delivery after intracytoplasmic injection of round­headed spermatozoa. Hum Reprod 1998;13:2177 
42. Stone S, et al. A normal livebirth after intracytoplasmic sperm injection for globozoospermia without assisted oocyte activation. Hum Reprod 2000;15:139
43. Coetzee K, et al. An intracytoplasmic sperm injection pregnancy with a globozoospermia male. J Assist Reprod Genet 2000;18:311
44. Battaglia, DE, et al. Failure of oocyte activation after intracytoplasmic sperm injection using roundheaded sperm. Fertil Steril 1997;68:118
45. Martin RH, Rademaker A. The relationship between sperm chromosomal abnormalities and sperm morphology in humans. Mutat Res 1988;207:159
46. Ryu H­M. et al. Increased chromosome X, Y, and 18 nondisjunction in sperm from infertile patients that were identified as normal by strict morphology: implication for 
intracytoplasmic sperm injection. Fertil Steril 2001;76:879
47. Kunathikom S, Rattanachaiyanont M, Make­maharn O. Analysis of aneuploidy in mini­percoll gradient centrifuged human sperm for intracytoplasmic sperm injection 
(ICSI) using fluorescence in situ hybridization. J Obstet Gynaecol Res 2002;28:224
48. Rubio C, et al. Incidence of sperm chromosomal abnormalities in a risk population: relationship with sperm quality and ICSI outcome. Hum Reprod 2001;16:2084
49. Calogero AE, et al. High sperm aneuploidy rate in unselected infertile patients and its relationship with 
Page 25
intracytoplasmic sperm injection outcome. Hum Reprod 2001;16:1433
50. Lee JD, Kamiguchi Y, Yanagimachi R. Analysis of chromosome constitution of human spermatozoa with normal and aberrant head morph­ologies after injection into 
mouse oocytes, Hum Reprod 1996;11:1942
51. Bernardini L, et al. Comparison of gonosomal aneuploidy in spermatozoa of normal fertile men and those with severe male factor detected by in­situ hybridization. Mol 
Hum Reprod 1997;3:431
52. Virant­Klun I, Tomazevic T, Meden­Vrtovec H. Sperm single­stranded DNA, detected by acridine orange staining, reduces fertilization and quality of ICSI­derived 
embryos. J Assist Reprod Genet 2002;19:319
53. Morris ID, et al. The spectrum DNA damage in human sperm assessed by single­cell gel electrophoresis (Comet assay) and its relationship to fertilization and embryo 
development. Hum Reprod 2002;17:990
54. Ludwig M, Katalinic A. Pregnancy course and health of children born after ICSI depending on parameters of male­factor infertility. Hum Reprod 2003;18:351 
55. Aboulghar MA, et al. Fertilization and pregnancy rates after intracytoplasmic sperm injection using ejaculate semen and surgically retrieved sperm. Fertil Steril 
1997;68:108
56. Calderon I, et al. Is the fertilization rate of testicular sperm and its capacity to achieve pregnancy as good as or comparable to that of donor sperm? Fertil Steril 
1998;70:(Suppl.1),462
57. Shulman A, et al. In­vitro fertilization treatment for severe male factor: the fertilization potential of immotile spermatozoa obtained by testicular biopsy, Hum Reprod 
1999;14:749
58. Goker EN, et al. Comparison of ICSI outcome of ejaculated sperm with normal, abnormal parameters and testicular sperm. Eur J Obstet Gynecol Reprod Biol 
2002;104:129
59. Ghazzawi IM, et al. Comparison of the fertilizing capability of spermatozoa from ejaculates, epididymal aspirates and testicular biopsies using intracytoplasmic sperm 
injection. Hum Reprod 1998;13:348
60. Mansour R, Intracytoplasmic sperm injection: a state of the art technique. Hum Reprod Update 1998;4:43
61. Schoysman R, et al. Pregnancy obtained with human testicular spermatozoa in an in vitro fertilization program. J Androl 1994;15:10S­13S 
62. Silber SJ, et al. High fertilization and pregnancy rate after intracytoplasmic sperm injection with spermatozoa obtained from testicle biopsy. Hum Reprod 1995;10:148 
63. Bukulmez O, et al. The origin of spermatozoa does not affect intracytoplasmic sperm injection outcome. Eur J Obstet Gynecol Reprod Biol 2001;94:250
64. Menkveld R, Stander, FSH, et al. The evaluation of morphological characteristics of human spermatozoa according to stricter criteria. Hum Reprod 1990;5:586 
Page 26
This page intentionally left blank.
Page 27
3 
Relationship between sperm morphology and binding capacity to the zona 
pellucida: a critical step leading to fertilization 
S.C.Oehninger
Introduction
Conventionally measured features of semen using the World Health Organization (WHO) criteria1, including sperm concentration, motility, and morphology, all affect 
rates of fertilization in vitro and the outcome of assisted reproductive techniques, as demonstrated in both IVF (in vitro fertilization) and GIFT (gamete intra­fallopian 
transfer) therapies2–4 The evaluation of sperm morphology by a more stringent technique (strict criteria) has been shown to enhance significantly the prediction of IVF 
outcome3,5–7. 
Although positively correlated with fertilization rates in IVF, the assessment of sperm­motion characteristics by computer­assisted semen analysis still cannot be 
reliably used to predict fertilization outcome8–10. Therefore, attention has also focused on bioassays of sperm­oocyte interaction11–14. 
The hemizona assay (HZA) has been introduced as a new diagnostic test for the binding of human spermatozoa to its homologous zona pellucida to predict 
fertilization potential12. In the HZA, the two matched zona hemispheres created by microbisection of the human oocyte provide three main advantages: 
(1) The two halves (hemizonae) are functionally equal surfaces, allowing controlled comparison of binding and reproducible measurements of sperm binding from a 
single egg.
(2) The limited number of available human oocytes is amplified because an internally controlled test can be performed on a single oocyte. 
(3) As the oocyte is split microsurgically, even fresh oocytes cannot lead to inadvertent fertilization and pre­embryo formation12,15. 
Sperm­zona pellucida binding tests evaluate the first, crucial step of sperm­oocyte interaction that leads to fertilization, that is, tight binding of spermatozoa to the zona 
pellucida16. Overstreet and Hembree17 were the first to propose an assay for the evaluation of zona pellucida penetration by human spermatozoa using human oocytes 
recovered from the ovaries of cadavers. Initially developed as a zona­penetration assay, sperm binding to the zona was not defined as an endpoint for the assay. The 
two most common zona­binding tests currently used are the hemizona assay12 and a zona pellucida­binding test14. Both bioassays have the advantage of providing a 
functional homologous test for sperm binding to the zona, comparing populations of fertile and infertile spermatozoa in the same assay. The internal control offered by 
the HZA represents an advantage by decreasing the number of oocytes needed during the assay and diminishing the intra­assay variation9,10,12,15,18–22. 
The objective of this chapter is to present studies that were performed in order to assess the relationship between the basic sperm parameters and the sperm­zona 
pellucida binding capacity using the 
Page 28
HZA model. These studies have provided further evidence to validate the significance of sperm morphology assessment using strict criteria, and the benefits of the HZA 
as a sperm­function test in the screening process and clinical management of malefactor patients.  
Methodology
Different sources of human oocytes were used in the HZA: oocytes recovered from surgically removed ovaries or post­mortem ovarian tissue, and surplus oocytes 
from IVF treatments (following patients’ consent in approved protocols). As fresh oocytes are not always available for the test, different alternatives have been 
implemented for storage. Others have described the storage of human oocytes in dimethylsulfoxide (DMSO) at ultra­low temperatures17. Additionally, Yanagimachi 
and colleagues showed that highly concentrated salt solutions provided effective storage of human oocytes, such that the sperm­binding characteristics of the zona 
pellucida were preserved23. In developing the HZA, we examined the binding ability of fresh, DMSO, and salt­stored (under controlled pI I conditions) human 
oocytes, we concluded that the spermbinding ability of the zona remains intact under all these conditions24–27. Subsequently, we have used salt­stored oocytes and 
assessed the kinetics of sperm binding to the zona; we showed maximum binding at 4–5h of gamete co­incubation, with similar binding curves both for fertile and 
infertile semen samples12,25,26,28–31. 
A detailed description of oocyte collection, handling, and micromanipulation, as well as semen processing and sperm suspension preparations for the HZA, has been 
published12,32. The assay has been standardized to 4h gamete co­incubation, exposing each hemizona to a sperm droplet (100μl of a motile sperm dilution of 
500000/ml, prepared after swim­up). Human tubal fluid supplemented with human serum albumin is usually the medium utilized for sperm preparation and gamete co­
incubation. After co­incubation, the hemizonae are subjected to pipetting through a glass pipette in order to dislodge loosely attached sperm. The number of tightly 
bound spermatozoa on the outer surface of the zona is finally counted using phasecontrast microscopy (×200). Results are expressed as hemizona index (HZI), 
calculated as the number of sperm tightly bound for the patient sample/control sample×10012. The assay has been validated by a clear­cut definition of the factors 
affecting data interpretation; i.e., kinetics of binding, egg variability and maturation status, intra­assay variation and influence of sperm­concentration morphology, 
motility, and acrosome reaction status25,28–31,33–36.  
During the course of 90 days of evaluation, spermatozoa from fertile men do not exhibit a timedependent change in zona­binding potential, ensuring their suitability as 
controls in the bioassay29. Within each donor pool utilized in the assay, a cutoff value or minimal threshold of binding has to be established in order to validate each 
assay for the purpose of identification of a poor control semen specimen and/or a poor zona. In our control population, this cut­off value is approximately 20 sperm 
tightly bound to the control hemizona (fertile donor)29; each laboratory should statistically assess its own control data in order to establish a reasonable lower­limit 
assay acceptance.
If the control hemizona (matching hemizona exposed to fertile semen) has a good binding capability, that is, tightly binds at least 20 spermatozoa after the 4 h 
incubation period (information derived from a statistical evaluation of a fertile­donor pool), then a single oocyte will give reliable information about the fertilizing ability of 
test spermatozoa (sperm from infertile patients) under IVF conditions. Because of the definition of the assay’s limitations and its small intra­assay variation (<10%), the 
power of discrimination of the HZA has been maximized. Conversely, for other sperm­zona binding tests, several oocytes have to be used because of the high inter­egg 
variation, and, in fact, an intra­assay coefficient of variation of 30% has been reported14. 
The inter­egg variability is high, not only for oocytes at different stages of maturation (immature vs. mature eggs), but also within a certain population of eggs at the 
same maturation stage. However, this factor is internally controlled in the assay by the utilization of matching hemizona; this allows a comparison of binding of a fertile 
vs. an infertile semen sample in the same assay under the same oocyte­quality conditions. Incubating matching hemizona from eggs at the same maturational stage with 
homologous spermatozoa from the same fertile ejaculate, we have been able to determine the intraegg (intra­assay) viability for human oocytes38. Overall, the mean 
value of the difference between the two matching halves shows an intra­egg variability of approximately 10% for all categories of egg nuclear maturation. Additionally, 
we have shown 
Page 29
that full meiotic competence of human oocytes is associated with an increased sperm­binding potential. It would appear that zona maturation is associated with the 
nuclear developmental progression of the oocyte, perhaps in parallel with cytoplasmic and membrane maturation, leading to a fully fertilizable status.  
The specificity of the interaction between human spermatozoa and the human zona pellucida under HZA conditions is strengthened by the fact that the sperm tightly 
bound to the zona are acrosomereacted20,31. Results of inter­species experiments performed with human, cynomolgus monkey, and hamster gametes have 
demonstrated a high species­specificity of human sperm­zona pellucida functions under HZA conditions, providing further support for the use of this bioassay in 
infertility and contraception testing.
Results—assisted reproduction 
In prospective blinded studies, we investigated the relationship between sperm binding to the hemizona and IVF outcome21,22,26,35–37,39. Results have shown that the 
HZA can successfully distinguish the population of male­factor patients at risk for failed or poor fertilization. Using either a cut­off value of fertilization rate of 65% 
(mean –2 SD of the overall fertilization rate in the Norfolk Program for non­male­factor patients), or distinguishing between failed vs. successful fertilization (0% vs. 1–
100%), the hemizona­assay results, expressed as HZI, provide a valuable means of separating these categories of patients10,18,19,20. This HZI cut­off value is 
approximately 35%. 
Overall, for failed vs. successful and poor vs. good fertilization rate, the correct predictive ability (discriminative power) of the HZA was 80 and 85%, respectively. 
The information gained may be extremely valuable for counseling patients in the IVF setting (i.e., considering an HZI of below 35%, the chances of poor fertilization are 
90–100%, whereas for an HZI of over 35%, the chances of good fertilization are 80–85%)18,19,35,36 (Figure 3.1). 
The assay has an excellent sensitivity and specificity with a low incidence of false­positive results. For an HZI of 35%, the positive predictive value of the HZA is 
79%, and its negative predictive value is 100% (considering good vs. poor fertilization rates). 
Figure 3.1 Clinical use of HZA results using an HZI threshold of 35 (cluster analysis of fertilization outcome versus HZI and its 
regression line)
Page 30
In the HZA, false­positive results can be expected, since other functional steps follow the tight binding of sperm to the zona pellucida and are essential for fertilization 
and pre­embryo development. Thus, although binding is not crucial to achieve fertilization, it does not guarantee that fertilization will ensue. However, tight binding to the 
zona is an absolute prerequisite for fertilization to follow naturally.
Powerful statistical results allow us to use the HZA in the prediction of fertilization rate18,19,21,22. Logistic regression analysis provides a robust HZI range­predictive 
of the oocyte’s potential to be fertilized (Table 3.1). As a consequence, patients may be directed to intracytoplasmic sperm injection (ICSI) therapy based upon 
defined abnormalities diagnosed by the screening tests and not empirically40–42. 
Of the classical sperm parameters, sperm morphology is the best predictor of the ability of spermatozoa to bind to the zona pellucida (Table 3.2). Patients with 
severe teratozoospermia (‘poorprognosis’ pattern or <4% normal sperm scores as judged by strict criteria) have an impaired capacity to bind to the zona under HZA 
conditions (possibly owing to membrane/receptor deficiencies?)18,19. We agree with Liu et al. that the ability of sperm to achieve tight binding to the zona pellucida 
might reflect multiple functions of human spermatozoa14. 
Under HZA conditions, patients with severe teratozoospermia demonstrate a higher binding capacity following an increase in the sperm concentration during sperm 
and hemizona co­incubation29. This may explain the improved fertilization results following high insemination concentration during IVF in some male­factor patients43,44. 
We have also investigated the morphological characteristics of those spermatozoa that are tightly 
bound to the zona pellucida under HZA conditions, and we compared the morphological normality of zona­bound spermatozoa to that observed in the original semen 
samples and in the swim­up fractions45. A significantly higher number of normal forms were found among the zona­bound sperm, both for normospermic as well as 
teratozoospermia patients45. These results indicated that spermatozoa classified as normal or slightly abnormal have the potential for selectively achieving binding to the 
zona in preference to abnormal (bizarre) spermatozoa. In particular, those sperm cells with acrosome abnormalities and other severe head defects are either actively 
excluded or simply cannot bind to the zona, or do it with a low efficiency owing to inherent defects.
This newly identified human zona property of sperm selectivity points to another potential use of HZA, i.e. selection of sperm to be used in ICSI for assisted 
fertilization. For such a purpose, using micromanipulators, morphologically normal sperm can be identified more efficiently and removed from the hemizona, after which 
they can be used for surgical fertilization45. Additionally this would ensure that the physiological acrosome reaction has occurred. 
Results—semen analysis 
In support of this development, Huszar and coworkers have utilized creatine kinase­immunocytochemistry to evaluate human hemizona­sperm complexes to examine 
whether the distribution of creatine kinase­stained cells bound to the hemizona would follow the incidence of these sperm cells in semen samples, or if there is 
preferential binding by the normal sperm46. Huszar et al.47,48 have previously shown a relationship between sperm creatine  
Table 3.1 Logistic regression­analysis of the impact of the basic sperm parameters and HZA results (expressed as HZI) on fertilization outcome 
  Fertilization rate
Sperm parameter (r) p­Value 
Concentration 0.35 <0.05
Motility 0.60 0.0001
Velocity 0.50 0.01
Linearity 0.13 0.4
Morphology 0.57 0.0001
HZI 0.62 0.0001
Table 3.2 Logistic regression­analysis of the impact of the basic sperm parameter on sperm­zona pellucida binding capacity under HZA conditions 
  Sperm­zona binding capacity 
Sperm parameter (r) p­Value 
Concentration 0.30 <0.04
Motility 0.29 0.06
Velocity 0.23 0.2
Linearity 0.20 0.3
Morphology 0.52 0.0001
Page 31
kinase concentrations and fertilizing potential in men. The binding to the hemizona was selective for normal sperm, as the incidence of intermediate and dark sperm in 
the semen samples was significantly higher than in those bound to the hemizona (normal=clear heads; intermediate and immature= light and dark staining, respectively. 
Huszar and co­workers have suggested that this high degree of selectivity is not related to the properties of the zona, but rather to the fact that immature and abnormal 
spermatozoa are defective in the site(s) of oocyte recognition and binding. Therefore, creatine kinase­staining patterns in the hemizona complexes support the use of 
strict criteria for identification of the male­factor population and the use of the HZA in assisted reproduction and in assisted fertilization.  
Discussion
Under HZA conditions, the minimum concentration of motile spermatozoa from fertile donors necessary to achieve valid results is approximately 250000/ml. The 
‘effective number of sperm’ (morphologically normal sperm with high motility) can be determined under such HZA conditions and may be an indication of the actual 
number of normal spermatozoa necessary to achieve binding and thereby successful fertilization37. Others have proposed that the HZA may be particularly useful for 
identifying those patients that may benefit from insemination with increased concentration (patients with severe oligozoospermia, in which micro­insemination methods 
are utilized to try to enhance fertilization rates during IVF)49. Our data extend such observations and demonstrate that morphology assessment using strict criteria and 
HZA results can be used to recommend IVF or ICSI as the treatment of choice in the individual clinical situation.
Failure of fertilization owing to a defective sperm­zona pellucida interaction is a relatively common problem, thereby underscoring the potential of the HZA as a 
diagnostic/predictive test. However, it must be realized that post­zona binding defects may occur, thereby stressing the necessity of evaluating patients with fertilization 
disorders utilizing other bioassays that assess complementary sperm functions. The order of progression of the predictive bioassays may be important, because those 
sperm defects that prevent tight binding to the zona pellucida, or its penetration, will negate subsequent func tional tests. Accordingly, the HZA should be applied first. 
Men whose specimens show adequate tight binding or penetration under HZA conditions should be examined next for acrosome reaction, oolemma fusion, 
decondensation, and pronuclear formation in sequence. 
Our results demonstrate that the interaction between spermatozoa and the zona pellucida is a critical event leading to fertilization and reflects multiple sperm functions 
(i.e. completion of capacitation as manifested by the ability to bind to the zona pellucida and to undergo ligand­induced acrosome reaction)18,19,40. 
The induced acrosome­reaction assays appear to be equally predictive of fertilization outcome and appear to be simpler in their methodologies. At the present time, 
the use of a calcium ionophore to induce acrosome reaction is the most widely used methodology50,51. Nevertheless, the implementation of assays using small volumes 
of human solubilized zonae pellucidae52,56, biologically active recombinant human ZP353–55, or active, synthetic ZP3 peptides57 will probably allow for the design of 
improved, physiologically oriented acrosome­reaction assays. 
Franken et al.56 devised a new micro­assay that is easy and rapid to perform, and facilitates the use of minimal volumes of solubilized zona pellucida (even a single 
zona) for assessment of human acrosome reaction. The micro­assay has been validated as compared with standard macro­assays and, consequently, offers a unique 
arena to test for the physiological induction of acrosomal exocytosis by the homologous zona pellucida. Moreover, preliminary clinical studies using the micro­assay 
have demonstrated that the zona­induced acrosome reaction (ZIAR) can predict fertilization failure in the IVF setting. The micro­assay ZIAR can therefore refine the 
therapeutic approach for male infertility prior to the onset of therapy58,59. 
Recently, Bastiaan et al.60 prospectively evaluated the relationship between sperm morphology, acrosome responsiveness to solubilized zona pellucida using the 
micro­assay, sperm­zona binding potential (HZA), and IVF outcome. Receiver operator characteristics (ROC) curve analyses indicated ZIAR to be a robust indicator 
for fertilization failure during IVF therapy, with a sensitivity of 81% and specificity of 75%. In addition, a positive and significant correlation existed between ZIAR 
results and sperm morphology (r=0.65) and sperm­zona binding (r= 0.57).  
Page 32
State­of­the­art management of the infertile man 
If sperm abnormalities are observed in the ‘basic’ semen analysis or if the couple is diagnosed as having ‘unexplained’ infertility the work­up should proceed to the 
analysis of sperm function/biochemical tests. The diagnosis of sub­fertility or infertility based upon the first­tier (initial ‘basic’ evaluation) and the 
‘expanded’ (functional/biochemical) screenings, will direct management towards a variety of therapeutic options21,22,35,36,40,41. We have previously proposed that 
laboratory evaluation of sperm quality/quantity for assisted reproduction should be approached using such a sequential, multi­step diagnostic scheme18,19,21,35,36 (Table 
3.1). This concept has also been proposed by others61. 
Male infertility problems may be successfully treated with (a) urological interventions (surgical or non­surgical treatments, such as conventional, microsurgical, or 
laparoscopic surgery, including correction of varicocele, epididymo­ and vaso­vasostomy and modern approaches for ejaculatory disorders); (b) medical therapies 
(such as specific treatment of hypogonadism, hyperprolactinemia, and infection); while (c) a significant proportion will proceed to low­ and high­complexity ARTs 
(assisted­reproduction techniques). 
It is at this time that sperm function/biochemical tests may be of highest value in order to direct the couple to ART. Currently recommended ART options include: 
‘low­complexity’ intrauterine insemination (IUI) therapy ‘standard’ IVF and embryo transfer, and IVF augmented with ICSI. Assisted reproduction can be indicated as 
a result of (a) the failure of urological/medical treatments, (b) the diagnosis of ‘unexplained’ infertility in the couple; (c) the presence of ‘basic’ sperm abnormalities of 
moderate­to­high degree; or (d) abnormalities of sperm function as diagnosed by predictive bioassays (such as the HZA or induced acrosome reaction test). 
In our program, patients are selected for IVF augmented with ICSI according to the following indications: (1) poor sperm parameters (i.e. <1.5× 106 total 
spermatozoa with adequate progressive motility after separation, severe teratozoospermia with <4% normal forms in the presence of a borderline­to­low total motile 
fraction, and/or poor sperm­zona pellucida binding capacity with a hemizona assay index <30%)21; (2) failure of IUI therapy in cases presenting with abnormal sperm 
parameters including presence of anti­sperm antibodies); (3) previous failed fertilization in IVF, and (4) presence of obstructive or non­obstructive azoospermia, where 
ICSI is combined with sperm extraction from the testes or the epididymis40,41. In the presence of severe oligo­astheno­teratozoospermia, or if the outcome of sperm­
function testing indicates a significant impairment of fertilizing capacity, couples should be immediately directed to ICSI. This approach is probably more cost­effective 
and will avoid loss of valuable time (particularly in women >35 years). Excellent pregnancy results can also be achieved with ICSI using ejaculated, epididymal (using 
MESA or microsurgical epididymal sperm aspiration), and testicular sperm (using TESA or testicular sperm extraction) in cases of obstructive and non­obstructive 
azoospermia62.  
References
1. World Health Organization. WHO Laboratory Manual for the Examination of Human Semen and Semen­Cervical Mucus Interaction. 4th edn. Cambridge, UK: 
Cambridge University Press, 1999
2. Mahadevan MM, Trounson AO. The influence of seminal characteristics on the success rate of human in vitro fertilization. Fertil Steril 1984;42:400 
3. Acosta AA, et al. Assisted reproduction in the diagnosis and treatment of the male factor. Obstet Gynecol Surv 1989;44:1
4. Rodriguez­Rigau LJ, et al. Relationship between the results of sperm analysis and GIFT. J Androl 1989;10:139 
5. Kruger TF, et al. Sperm morphologic features as a prognostic factor in in vitro fertilization. Fertil Steril 1986;46:1118
6. Kruger TF, et al. Predictive value of abnormal sperm morphology in in vitro fertilization. Fertil Steril 1988;49:112
7. Kruger T, et al. Clinical Importance of Morphology. Human Spermatozoa in Assisted Reproduction. Baltimore: Williams & Wilkins, 1990:176
8. Oehninger S, et al. Hemizona assay and its impact on the identification and treatment of human sperm dysfunctions. Andrologia 1992;24:307
9. Oehninger S, Alexander NJ. Male infertility: the focus shifts to sperm manipulation. Curr Opin Obstet Gynecol 1991;3:182
10. Oehninger S, Hodgen G. How to evaluate human spermatozoa for assisted reproduction. In Assisted Reproduction Review. DeCherney A, ed. Baltimore: Williams & 
Wilkins, 1991:15
Page 33
11. Overstreet JW, et al. Penetration of human spermatozoa into the human zona pellucida and the zonafree hamster egg: a study of fertile donors and infertile patients. 
Fertil Steril 1980;33:534
12. Burkman LJ, et al. The hemizona assay (HZA): development of a diagnostic test for the binding of human spermatozoa to the human hemizona pellucida to predict 
fertilization potential. Fertil Steril 1988;49:688
13. Liu DY, et al. A human sperm­zona pellucida binding test using oocytes that failed to fertilize in vitro. Fertil Steril 1988;50:782 
14. Liu DY, et al. A sperm­zona pellucida binding test and in vitro fertilization. Fertil Steril 1989;52:281 
15. Hodgen GD, et al. The hemizona assay (HZA): finding sperm that have the 'right stuff’. J In Vitro Fert Embryo Transf 1988;5:311 
16. Yanagimachi R. Mechanisms of fertilization in mammals. Fertilization and Embryonic Development in vitro. In Mastroianni L, Biddger J, eds. New York: Plenum 
Press, 1988:81
17. Overstreet JW, Hembree WC. Penetration of zona pellucida of non­living human oocytes by human spermatozoa in vitro. Fertil Steril 1976;27:815 
18. Oehninger S, et al. Male infertility: the impact of assisted reproductive technologies. Curr Opin Obstet Gynecol 1992;4:185
19. Oehninger S, et al. Prediction of fertilization in vitro with human gametes: Is there a litmus test? Am J Obstet Gynecol 1992;167:1760
20. Oehninger S. An update on the laboratory assessment of male fertility Hum Reprod 1995;10:38
21. Oehninger S, Franken D, Kruger T. Approaching the next millennium: how should we manage andrology diagnosis in the intracytoplasmic sperm injection era? Fertil 
Steril 1997;67:434
22. Oehninger S, et al. Clinical significance of human sperm­zona pellucida binding. Fertil Steril 1997; 67:1121 
23. Yanagimachi R, et al. Retention of biologic characteristics of zona pellucida in highly concentrated salt solution: the use of salt­stored eggs for assessing the fertilizing 
capacity of spermatozoa. Fertil Steril 1979;31:562
24. Yoshimatsu N, et al. Zonae pellucidae of salt­stored hamster and human eggs: their penetrability by homologous and heterogeneous spermatozoa. Gamete Res 
1988;21:115
25. Franken DR, et al. Hemizona assay using salt­stored human oocytes: evaluation of zona pellucida capacity for binding human spermatozoa. Gamete Res 1989;22:15 
26. Franken DR, et al. The hemizona assay (HZA): a predictor of human sperm fertilizing potential in in vitro fertilization (IVF) treatment. J In Vitro Fert Embryo Transf 
1989;6:44 
27. Kruger TF, et al. Hemizona assay: use of fresh versus salt­stored human oocytes to evaluate sperm binding potential to the zona pellucida. J In vitro Fert Embryo 
Transf 1991;8:154
28. Franken DR, et al. Assisted reproductive technologies may obviate apparent immunologic infertility. Andrologia 1991;23:291
29. Franken DR, et al. Defining the valid hemizona assay: accounting for binding variability within zonae pellucidae and within semen samples from fertile males. Fertil 
Steril 1991;56:1156
30. Franken DR, et al. Comparison of sperm binding potential of uninseminated, inseminated­unfertilized, and fertilized­noncleaved human oocytes under hemizona assay 
conditions. Mol Reprod Dev 1991;30:56
31. Franken DR, et al. Electron microscopic evidence on the acrosomal status of bound sperm and their penetration into human hemizonae pellucida after storage in a 
buffered salt solution. Andrologia 1991;23:205
32. Burkman L, et al. The hemizona assay: Assessment of fertilizing potential by means of human sperm binding to human zona pellucida. In Keel BA, Webster BW, eds. 
Handbook of the Laboratory Diagnosis and Treatment of Infertility. Boca Raton, FL, USA: CRC Press, 1990:213
33. Coddington CC, et al. Functional aspects of human sperm binding to the zona pellucida using the hemizona assay J Androl 1991;12:1
34. Coddington CC, et al. Sperm bound to zona pellucida in hemizona assay demonstrate acrosome reaction when stained with T­6 antibody. Fertil Steril 1990;54:504 
35. Oehninger S, et al. Recurrent failure of in vitro fertilization: role of the hemizona assay in the sequential diagnosis of specific sperm­oocyte defects. Am J Obstet 
Gynecol 1991;164:1210
36. Oehninger S, et al. Hemizona assay: sperm defect analysis, a diagnostic method for assessment of human sperm­oocyte interactions, and predictive value for 
fertilization outcome. Ann NY Acad Sci 1991;626:111
37. Franken DR, et al. Hemizona assay and teratozoospermia: increasing sperm insemination concentrations to enhance zona pellucida binding. Fertil Steril 1990;54:497
38. Oehninger S, et al. Human preovulatory oocytes have a higher sperm­binding ability than immature oocytes under hemizona assay conditions: evidence supporting the 
concept of ‘zona maturation’. Fertil Steril 1991;55:1165 
39. Oehninger S, et al. Hemizona assay: assessment of sperm dysfunction and prediction of in vitro fertilization outcome. Fertil Steril 1989;51:665
40. Oehninger S, et al. Sperm function assays and their predictive value for fertilization outcome in IVF 
[T  f_kruger;_daniel_r_franken]_atlas_of_human_spe(b-ok.cc)
[T  f_kruger;_daniel_r_franken]_atlas_of_human_spe(b-ok.cc)
[T  f_kruger;_daniel_r_franken]_atlas_of_human_spe(b-ok.cc)
[T  f_kruger;_daniel_r_franken]_atlas_of_human_spe(b-ok.cc)
[T  f_kruger;_daniel_r_franken]_atlas_of_human_spe(b-ok.cc)
[T  f_kruger;_daniel_r_franken]_atlas_of_human_spe(b-ok.cc)
[T  f_kruger;_daniel_r_franken]_atlas_of_human_spe(b-ok.cc)
[T  f_kruger;_daniel_r_franken]_atlas_of_human_spe(b-ok.cc)
[T  f_kruger;_daniel_r_franken]_atlas_of_human_spe(b-ok.cc)
[T  f_kruger;_daniel_r_franken]_atlas_of_human_spe(b-ok.cc)
[T  f_kruger;_daniel_r_franken]_atlas_of_human_spe(b-ok.cc)
[T  f_kruger;_daniel_r_franken]_atlas_of_human_spe(b-ok.cc)
[T  f_kruger;_daniel_r_franken]_atlas_of_human_spe(b-ok.cc)
[T  f_kruger;_daniel_r_franken]_atlas_of_human_spe(b-ok.cc)
[T  f_kruger;_daniel_r_franken]_atlas_of_human_spe(b-ok.cc)
[T  f_kruger;_daniel_r_franken]_atlas_of_human_spe(b-ok.cc)
[T  f_kruger;_daniel_r_franken]_atlas_of_human_spe(b-ok.cc)
[T  f_kruger;_daniel_r_franken]_atlas_of_human_spe(b-ok.cc)
[T  f_kruger;_daniel_r_franken]_atlas_of_human_spe(b-ok.cc)
[T  f_kruger;_daniel_r_franken]_atlas_of_human_spe(b-ok.cc)
[T  f_kruger;_daniel_r_franken]_atlas_of_human_spe(b-ok.cc)
[T  f_kruger;_daniel_r_franken]_atlas_of_human_spe(b-ok.cc)
[T  f_kruger;_daniel_r_franken]_atlas_of_human_spe(b-ok.cc)
[T  f_kruger;_daniel_r_franken]_atlas_of_human_spe(b-ok.cc)
[T  f_kruger;_daniel_r_franken]_atlas_of_human_spe(b-ok.cc)
[T  f_kruger;_daniel_r_franken]_atlas_of_human_spe(b-ok.cc)
[T  f_kruger;_daniel_r_franken]_atlas_of_human_spe(b-ok.cc)
[T  f_kruger;_daniel_r_franken]_atlas_of_human_spe(b-ok.cc)
[T  f_kruger;_daniel_r_franken]_atlas_of_human_spe(b-ok.cc)
[T  f_kruger;_daniel_r_franken]_atlas_of_human_spe(b-ok.cc)
[T  f_kruger;_daniel_r_franken]_atlas_of_human_spe(b-ok.cc)
[T  f_kruger;_daniel_r_franken]_atlas_of_human_spe(b-ok.cc)
[T  f_kruger;_daniel_r_franken]_atlas_of_human_spe(b-ok.cc)
[T  f_kruger;_daniel_r_franken]_atlas_of_human_spe(b-ok.cc)
[T  f_kruger;_daniel_r_franken]_atlas_of_human_spe(b-ok.cc)
[T  f_kruger;_daniel_r_franken]_atlas_of_human_spe(b-ok.cc)
[T  f_kruger;_daniel_r_franken]_atlas_of_human_spe(b-ok.cc)
[T  f_kruger;_daniel_r_franken]_atlas_of_human_spe(b-ok.cc)
[T  f_kruger;_daniel_r_franken]_atlas_of_human_spe(b-ok.cc)
[T  f_kruger;_daniel_r_franken]_atlas_of_human_spe(b-ok.cc)
[T  f_kruger;_daniel_r_franken]_atlas_of_human_spe(b-ok.cc)
[T  f_kruger;_daniel_r_franken]_atlas_of_human_spe(b-ok.cc)
[T  f_kruger;_daniel_r_franken]_atlas_of_human_spe(b-ok.cc)
[T  f_kruger;_daniel_r_franken]_atlas_of_human_spe(b-ok.cc)
[T  f_kruger;_daniel_r_franken]_atlas_of_human_spe(b-ok.cc)
[T  f_kruger;_daniel_r_franken]_atlas_of_human_spe(b-ok.cc)
[T  f_kruger;_daniel_r_franken]_atlas_of_human_spe(b-ok.cc)
[T  f_kruger;_daniel_r_franken]_atlas_of_human_spe(b-ok.cc)
[T  f_kruger;_daniel_r_franken]_atlas_of_human_spe(b-ok.cc)
[T  f_kruger;_daniel_r_franken]_atlas_of_human_spe(b-ok.cc)
[T  f_kruger;_daniel_r_franken]_atlas_of_human_spe(b-ok.cc)
[T  f_kruger;_daniel_r_franken]_atlas_of_human_spe(b-ok.cc)
[T  f_kruger;_daniel_r_franken]_atlas_of_human_spe(b-ok.cc)

More Related Content

Recently uploaded

❤️ Chandigarh Call Girls Service☎️9878799926☎️ Call Girl service in Chandigar...
❤️ Chandigarh Call Girls Service☎️9878799926☎️ Call Girl service in Chandigar...❤️ Chandigarh Call Girls Service☎️9878799926☎️ Call Girl service in Chandigar...
❤️ Chandigarh Call Girls Service☎️9878799926☎️ Call Girl service in Chandigar...
daljeetkaur2026
 
🍑👄Ludhiana Escorts Service☎️98157-77685🍑👄 Call Girl service in Ludhiana☎️Ludh...
🍑👄Ludhiana Escorts Service☎️98157-77685🍑👄 Call Girl service in Ludhiana☎️Ludh...🍑👄Ludhiana Escorts Service☎️98157-77685🍑👄 Call Girl service in Ludhiana☎️Ludh...
🍑👄Ludhiana Escorts Service☎️98157-77685🍑👄 Call Girl service in Ludhiana☎️Ludh...
dilpreetentertainmen
 
❤️ Zirakpur Call Girl Service ☎️9878799926☎️ Call Girl service in Zirakpur ☎...
❤️ Zirakpur Call Girl Service  ☎️9878799926☎️ Call Girl service in Zirakpur ☎...❤️ Zirakpur Call Girl Service  ☎️9878799926☎️ Call Girl service in Zirakpur ☎...
❤️ Zirakpur Call Girl Service ☎️9878799926☎️ Call Girl service in Zirakpur ☎...
daljeetkaur2026
 

Recently uploaded (18)

❤️Amritsar Escort Service☎️98151-129OO☎️ Call Girl service in Amritsar☎️ Amri...
❤️Amritsar Escort Service☎️98151-129OO☎️ Call Girl service in Amritsar☎️ Amri...❤️Amritsar Escort Service☎️98151-129OO☎️ Call Girl service in Amritsar☎️ Amri...
❤️Amritsar Escort Service☎️98151-129OO☎️ Call Girl service in Amritsar☎️ Amri...
 
❤️ Call Girls service In Panchkula☎️9815457724☎️ Call Girl service in Panchku...
❤️ Call Girls service In Panchkula☎️9815457724☎️ Call Girl service in Panchku...❤️ Call Girls service In Panchkula☎️9815457724☎️ Call Girl service in Panchku...
❤️ Call Girls service In Panchkula☎️9815457724☎️ Call Girl service in Panchku...
 
💞 Safe And Secure Call Girls Mysore 🧿 9332606886 🧿 High Class Call Girl Servi...
💞 Safe And Secure Call Girls Mysore 🧿 9332606886 🧿 High Class Call Girl Servi...💞 Safe And Secure Call Girls Mysore 🧿 9332606886 🧿 High Class Call Girl Servi...
💞 Safe And Secure Call Girls Mysore 🧿 9332606886 🧿 High Class Call Girl Servi...
 
The Events of Cardiac Cycle - Wigger's Diagram
The Events of Cardiac Cycle - Wigger's DiagramThe Events of Cardiac Cycle - Wigger's Diagram
The Events of Cardiac Cycle - Wigger's Diagram
 
💸Cash Payment No Advance Call Girls Kolkata 🧿 9332606886 🧿 High Class Call Gi...
💸Cash Payment No Advance Call Girls Kolkata 🧿 9332606886 🧿 High Class Call Gi...💸Cash Payment No Advance Call Girls Kolkata 🧿 9332606886 🧿 High Class Call Gi...
💸Cash Payment No Advance Call Girls Kolkata 🧿 9332606886 🧿 High Class Call Gi...
 
💸Cash Payment No Advance Call Girls Nagpur 🧿 9332606886 🧿 High Class Call Gir...
💸Cash Payment No Advance Call Girls Nagpur 🧿 9332606886 🧿 High Class Call Gir...💸Cash Payment No Advance Call Girls Nagpur 🧿 9332606886 🧿 High Class Call Gir...
💸Cash Payment No Advance Call Girls Nagpur 🧿 9332606886 🧿 High Class Call Gir...
 
❤️ Chandigarh Call Girls Service☎️9878799926☎️ Call Girl service in Chandigar...
❤️ Chandigarh Call Girls Service☎️9878799926☎️ Call Girl service in Chandigar...❤️ Chandigarh Call Girls Service☎️9878799926☎️ Call Girl service in Chandigar...
❤️ Chandigarh Call Girls Service☎️9878799926☎️ Call Girl service in Chandigar...
 
🍑👄Ludhiana Escorts Service☎️98157-77685🍑👄 Call Girl service in Ludhiana☎️Ludh...
🍑👄Ludhiana Escorts Service☎️98157-77685🍑👄 Call Girl service in Ludhiana☎️Ludh...🍑👄Ludhiana Escorts Service☎️98157-77685🍑👄 Call Girl service in Ludhiana☎️Ludh...
🍑👄Ludhiana Escorts Service☎️98157-77685🍑👄 Call Girl service in Ludhiana☎️Ludh...
 
💸Cash Payment No Advance Call Girls Hyderabad 🧿 9332606886 🧿 High Class Call ...
💸Cash Payment No Advance Call Girls Hyderabad 🧿 9332606886 🧿 High Class Call ...💸Cash Payment No Advance Call Girls Hyderabad 🧿 9332606886 🧿 High Class Call ...
💸Cash Payment No Advance Call Girls Hyderabad 🧿 9332606886 🧿 High Class Call ...
 
👉Bangalore Call Girl Service👉📞 6378878445 👉📞 Just📲 Call Manisha Call Girls Se...
👉Bangalore Call Girl Service👉📞 6378878445 👉📞 Just📲 Call Manisha Call Girls Se...👉Bangalore Call Girl Service👉📞 6378878445 👉📞 Just📲 Call Manisha Call Girls Se...
👉Bangalore Call Girl Service👉📞 6378878445 👉📞 Just📲 Call Manisha Call Girls Se...
 
💸Cash Payment No Advance Call Girls Pune 🧿 9332606886 🧿 High Class Call Girl ...
💸Cash Payment No Advance Call Girls Pune 🧿 9332606886 🧿 High Class Call Girl ...💸Cash Payment No Advance Call Girls Pune 🧿 9332606886 🧿 High Class Call Girl ...
💸Cash Payment No Advance Call Girls Pune 🧿 9332606886 🧿 High Class Call Girl ...
 
💸Cash Payment No Advance Call Girls Kanpur 🧿 9332606886 🧿 High Class Call Gir...
💸Cash Payment No Advance Call Girls Kanpur 🧿 9332606886 🧿 High Class Call Gir...💸Cash Payment No Advance Call Girls Kanpur 🧿 9332606886 🧿 High Class Call Gir...
💸Cash Payment No Advance Call Girls Kanpur 🧿 9332606886 🧿 High Class Call Gir...
 
💞 Safe And Secure Call Girls gaya 🧿 9332606886 🧿 High Class Call Girl Service...
💞 Safe And Secure Call Girls gaya 🧿 9332606886 🧿 High Class Call Girl Service...💞 Safe And Secure Call Girls gaya 🧿 9332606886 🧿 High Class Call Girl Service...
💞 Safe And Secure Call Girls gaya 🧿 9332606886 🧿 High Class Call Girl Service...
 
2024 PCP #IMPerative Updates in Rheumatology
2024 PCP #IMPerative Updates in Rheumatology2024 PCP #IMPerative Updates in Rheumatology
2024 PCP #IMPerative Updates in Rheumatology
 
💸Cash Payment No Advance Call Girls Surat 🧿 9332606886 🧿 High Class Call Girl...
💸Cash Payment No Advance Call Girls Surat 🧿 9332606886 🧿 High Class Call Girl...💸Cash Payment No Advance Call Girls Surat 🧿 9332606886 🧿 High Class Call Girl...
💸Cash Payment No Advance Call Girls Surat 🧿 9332606886 🧿 High Class Call Girl...
 
❤️ Zirakpur Call Girl Service ☎️9878799926☎️ Call Girl service in Zirakpur ☎...
❤️ Zirakpur Call Girl Service  ☎️9878799926☎️ Call Girl service in Zirakpur ☎...❤️ Zirakpur Call Girl Service  ☎️9878799926☎️ Call Girl service in Zirakpur ☎...
❤️ Zirakpur Call Girl Service ☎️9878799926☎️ Call Girl service in Zirakpur ☎...
 
💞 Safe And Secure Call Girls Coimbatore 🧿 9332606886 🧿 High Class Call Girl S...
💞 Safe And Secure Call Girls Coimbatore 🧿 9332606886 🧿 High Class Call Girl S...💞 Safe And Secure Call Girls Coimbatore 🧿 9332606886 🧿 High Class Call Girl S...
💞 Safe And Secure Call Girls Coimbatore 🧿 9332606886 🧿 High Class Call Girl S...
 
❤️Chandigarh Escort Service☎️9815457724☎️ Call Girl service in Chandigarh☎️ C...
❤️Chandigarh Escort Service☎️9815457724☎️ Call Girl service in Chandigarh☎️ C...❤️Chandigarh Escort Service☎️9815457724☎️ Call Girl service in Chandigarh☎️ C...
❤️Chandigarh Escort Service☎️9815457724☎️ Call Girl service in Chandigarh☎️ C...
 

Featured

How Race, Age and Gender Shape Attitudes Towards Mental Health
How Race, Age and Gender Shape Attitudes Towards Mental HealthHow Race, Age and Gender Shape Attitudes Towards Mental Health
How Race, Age and Gender Shape Attitudes Towards Mental Health
ThinkNow
 
Social Media Marketing Trends 2024 // The Global Indie Insights
Social Media Marketing Trends 2024 // The Global Indie InsightsSocial Media Marketing Trends 2024 // The Global Indie Insights
Social Media Marketing Trends 2024 // The Global Indie Insights
Kurio // The Social Media Age(ncy)
 

Featured (20)

How Race, Age and Gender Shape Attitudes Towards Mental Health
How Race, Age and Gender Shape Attitudes Towards Mental HealthHow Race, Age and Gender Shape Attitudes Towards Mental Health
How Race, Age and Gender Shape Attitudes Towards Mental Health
 
AI Trends in Creative Operations 2024 by Artwork Flow.pdf
AI Trends in Creative Operations 2024 by Artwork Flow.pdfAI Trends in Creative Operations 2024 by Artwork Flow.pdf
AI Trends in Creative Operations 2024 by Artwork Flow.pdf
 
Skeleton Culture Code
Skeleton Culture CodeSkeleton Culture Code
Skeleton Culture Code
 
PEPSICO Presentation to CAGNY Conference Feb 2024
PEPSICO Presentation to CAGNY Conference Feb 2024PEPSICO Presentation to CAGNY Conference Feb 2024
PEPSICO Presentation to CAGNY Conference Feb 2024
 
Content Methodology: A Best Practices Report (Webinar)
Content Methodology: A Best Practices Report (Webinar)Content Methodology: A Best Practices Report (Webinar)
Content Methodology: A Best Practices Report (Webinar)
 
How to Prepare For a Successful Job Search for 2024
How to Prepare For a Successful Job Search for 2024How to Prepare For a Successful Job Search for 2024
How to Prepare For a Successful Job Search for 2024
 
Social Media Marketing Trends 2024 // The Global Indie Insights
Social Media Marketing Trends 2024 // The Global Indie InsightsSocial Media Marketing Trends 2024 // The Global Indie Insights
Social Media Marketing Trends 2024 // The Global Indie Insights
 
Trends In Paid Search: Navigating The Digital Landscape In 2024
Trends In Paid Search: Navigating The Digital Landscape In 2024Trends In Paid Search: Navigating The Digital Landscape In 2024
Trends In Paid Search: Navigating The Digital Landscape In 2024
 
5 Public speaking tips from TED - Visualized summary
5 Public speaking tips from TED - Visualized summary5 Public speaking tips from TED - Visualized summary
5 Public speaking tips from TED - Visualized summary
 
ChatGPT and the Future of Work - Clark Boyd
ChatGPT and the Future of Work - Clark Boyd ChatGPT and the Future of Work - Clark Boyd
ChatGPT and the Future of Work - Clark Boyd
 
Getting into the tech field. what next
Getting into the tech field. what next Getting into the tech field. what next
Getting into the tech field. what next
 
Google's Just Not That Into You: Understanding Core Updates & Search Intent
Google's Just Not That Into You: Understanding Core Updates & Search IntentGoogle's Just Not That Into You: Understanding Core Updates & Search Intent
Google's Just Not That Into You: Understanding Core Updates & Search Intent
 
How to have difficult conversations
How to have difficult conversations How to have difficult conversations
How to have difficult conversations
 
Introduction to Data Science
Introduction to Data ScienceIntroduction to Data Science
Introduction to Data Science
 
Time Management & Productivity - Best Practices
Time Management & Productivity -  Best PracticesTime Management & Productivity -  Best Practices
Time Management & Productivity - Best Practices
 
The six step guide to practical project management
The six step guide to practical project managementThe six step guide to practical project management
The six step guide to practical project management
 
Beginners Guide to TikTok for Search - Rachel Pearson - We are Tilt __ Bright...
Beginners Guide to TikTok for Search - Rachel Pearson - We are Tilt __ Bright...Beginners Guide to TikTok for Search - Rachel Pearson - We are Tilt __ Bright...
Beginners Guide to TikTok for Search - Rachel Pearson - We are Tilt __ Bright...
 
Unlocking the Power of ChatGPT and AI in Testing - A Real-World Look, present...
Unlocking the Power of ChatGPT and AI in Testing - A Real-World Look, present...Unlocking the Power of ChatGPT and AI in Testing - A Real-World Look, present...
Unlocking the Power of ChatGPT and AI in Testing - A Real-World Look, present...
 
12 Ways to Increase Your Influence at Work
12 Ways to Increase Your Influence at Work12 Ways to Increase Your Influence at Work
12 Ways to Increase Your Influence at Work
 
ChatGPT webinar slides
ChatGPT webinar slidesChatGPT webinar slides
ChatGPT webinar slides
 

[T f_kruger;_daniel_r_franken]_atlas_of_human_spe(b-ok.cc)