Intra-Individual Variation of Sperm Velocity, Linearity, Lateral Head Displacement and Beat Frequency in Healthy Volunteers

Summary: In an effort to evaluate the intra-individual fluctuations of sperm motion parameters 12 healthy young men with normal semen parameters were recruited. Weekly semen analysis was performed for 13 weeks. Conventional semen parameters such as sperm concentration, percentage of motile and normally formed sperm were determined according to WHO guidelines, while sperm velocity, linearity, lateral head displacement and beat frequency were evaluated by computerized image analysis. Mean and standard deviations (SD) of all parameters were computed for each individual. Coefficients of variation were expressed as the ratio of SD/mean. On average the following coefficients of variation were found: total number of sperm 58 (±5%); concentration of sperm 47 (±4%); lateral head displacement 27 (±4%); volume 24 (±3%); velocity 19 (±2%); linearity 17 (+ 2%); percentage of motile sperm 12 (±2%); beat frequency: 12 (±2%) and percentage of normally formed sperm 9 (±1%). The low variation of sperm motion parameters and the ease of their determination suggests that computerized motion analysis of sperm may be a valuable research tool to detect subtle effects e.g. of drugs and environmental toxins on reproductive functions in men. Zusammenfassung: Um die intra-individuellen Schwankungen der Spermatozoenbewegungsparameter zu erfassen, wurden 12 normale Freiwillige mit unauffälligen Ejakulatparamentern untersucht Ejakulatuntersuchungen wurden wöchentlich über 13 Wochen durchgeführt. Hergebrachte Ejakulatparameter mit Spermatozoenkonzentration, Beweglichkeit und Morphologie wurden nach konventionellen Verfahren entsprechend den WHO-Richtlinien bestimmt. Zusätzlich wurden die Bewegungsparameter Geschwindigkeit, Linearität, seitliche Kopfauslenkung und Schlagfrequenz des Spermatozoenkopfes durch automatisierte Bildanalyse erfaßt. Mittelwerte und Standardabweichungen wurden für alle Parameter nach Teilnehmern getrennt berechnet, um daraus die individuelle Variationsbreite zu berechnen. Der Variationskoeffizient stellt den Quotienten aus Standardabweichung/Mittelwert dar. Im Mittel fanden sich folgende Variationskoeffizienten: Gesamtspermatozoenzahl 58 (±5%); Spermatozoenkonzentration 47 (±4%); maximale seitliche Kopfauslenkung 27 (±4%); Ejakulatvolumen 24 (±3%); Geschwindigkeit 19 (±2%); Linearität 17 (±2%); Anteil beweglicher Spermatozoen 12 (±2%); Schlagfrequenz des Spermatozoenkopfes 12 (±2%) und Anteil normalgeformter Spermatozoen 9 (±1%). Die vergleichsweise niedrigen Variationsbreiten der Spermatozoenbewegungscharakteristika lassen vermuten, daß diese Parameter günstig für die Beurteilung pharmakologischer und toxischer Effekte auf die männliche Fertilität genutzt werden können.