Có nhiều tác giả đã coi hình thái tinh trùng là tiêu chuẩn chính để đánh giá chức năng tinh trùng, chính vì vậy đã có khá nhiều công trình nghiên cứu về hình thái tinh trùng.
Theo các tác giả Kruger T.F, Coetzee K [108] có sự liên quan giữa hình thái tinh trùng và khả năng có thai. Khi tỷ lệ tinh trùng hình thái bình th−ờng > 15% thì tỷ lệ có thai là 80%. ở nhóm có hình thái bình th−ờng từ 5 - 14% tỷ lệ có thai là 63%. Nếu tỷ lệ tinh trùng hình thái bình th−ờng < 4% thì tỷ lệ có thai chỉ còn 7,6%. Cũng chính hai tác giả này nghiên cứu vai trò của hình thái tinh trùng trong kỹ thuật hỗ trợ sinh sản nhận thấy hình thái tinh trùng phản ánh chức năng của nó. Dựa vào hình thái có thể tiên l−ợng sự thành công của các kỹ thuật IVF, GIFT. Hình thái tinh trùng là một trong những yếu tố quan trọng dẫn đ−ờng cho các nhà lâm sàng đ−a ra ph−ơng h−ớng điều trị. Kết quả nghiên cứu cho thấy ở nhóm có tỷ lệ tinh trùng hình thái bình th−ờng > 5% thì tỷ lệ thành công của kỹ thuật chuyển phôi qua vòi tử cung là 35,6%, ng−ợc lại trong nhóm có tỷ lệ tinh trùng hình thái bình th−ờng từ 0 - 4 % thì tỷ lệ thành công chỉ còn 15,4% [108].
Gunalp và cộng sự [88] so sánh giữa nhóm vô sinh nam và nhóm có khả năng sinh sản bình th−ờng nhận thấy có sự khác biệt đáng kể về tỷ lệ tinh trùng hình thái bình th−ờng. Đồng thời tác giả đã rút ra kết luận cần có sự trợ giúp của kỹ thuật hỗ trợ sinh sản khi tỷ lệ tinh trùng hình thái bình th−ờng < 5% (theo tiêu chuẩn của Kruger). Hình thái tinh trùng có vai trò quan trọng tiên l−ợng sự thành công của IUI, nghiên cứu của Hauser R [90] chỉ ra tỷ lệ có thai cao hơn ở nhóm có tỷ lệ tinh trùng hình thái bình th−ờng cao.
Szczygiel M, Kurpisz M [137] tổng kết ảnh h−ởng của những tr−ờng hợp tinh trùng dị dạng lên khả năng có thai nhận thấy trong kỹ thuật IVF, hình thái tinh trùng là yếu tố rất quan trọng để tiên l−ợng khả năng có thai, trong đó túi cực đầu có vai trò quan trọng. Công trình nghiên cứu của Osawa Y và cộng sự [123] khi làm ICSI ở nhóm có tỷ lệ tinh trùng hình thái bình th−ờng < 4% cho thấy tỷ lệ có phôi ở nhóm tinh trùng đầu hình nến thấp hơn so với các nhóm dị dạng khác. Dị dạng túi cực đầu không ảnh h−ởng tới kết quả của ICSI.
Appleton TC và cộng sự [53] nhận thấy có sự khác biệt đáng kể về chiều dài đuôi tinh trùng ở nhóm vô sinh (32,2μm)so với nhóm có khả năng sinh sản (45,0μm). Carbone và cộng sự [61] nghiên cứu tinh trùng của 55 tr−ờng hợp hiếm muộn d−ới kính hiển vi điện tử thấy số tr−ờng hợp bình th−ờng về hình thái chiếm 21%, bất th−ờng đuôi là 38%, bất th−ờng túi cực đầu 16%, bất th−ờng cổ 2%, tinh trùng hoại tử 22%.
Theo Tổ chức Y tế thế giới (1999) [149] tinh trùng bình th−ờng khi có đầu, cổ và đuôi bình th−ờng. Chiều rộng đầu tinh trùng từ 2,5 - 3,5μm,chiều dài từ 4 - 5μm, chiều dài cổ và đoạn trung gian từ 6 - 7,5μm, đuôi dài khoảng 45μm. Fawcett (1994) [77] có cùng chung quan điểm với WHO (1999) về kích th−ớc đầu tinh trùng, tuy nhiên tác giả này cho rằng chiều dài cổ từ 5 - 7μm và chiều dài đuôi từ 50 - 52μm.
Các tác giả J.W.Lens [112], Sergio Oehninger và cộng sự [130] lại cho rằng đầu tinh trùng dài từ 5 - 6μm, đuôi dài hơn 45μm. Tác giả Finm Geneser (1986) [79] đ−a ra giá trị chiều dài đầu tinh trùng là 5μm, rộng 3μm, đoạn trung gian của đuôi dài 5μm, đoạn chính dài 45μm và đoạn tận dài 5μm.
Những khiếm khuyết cấu trúc tinh trùng chiếm một tỷ lệ nhỏ trong những tr−ờng hợp vô sinh nam không điều trị đ−ợc. Những dạng vô sinh này có nguồn gốc di truyền và truyền qua nhiễm sắc thể th−ờng. Quái tinh dạng khiếm khuyết đầu, cổ do không thực hiện đ−ợc sự di chuyển nhân tố di truyền và liên
quan tới sự di chuyển của tiểu thể trung tâm về phía cực đuôi của tinh tử. Bất th−ờng về chức năng tiểu thể trung tâm có thể giải thích cho sự phân chia phôi bị khiếm khuyết sau kỹ thuật ICSI với những tinh trùng cổ mảnh [81].
Một công trình nghiên cứu của các tác giả tại viện nghiên cứu nội tiết và y học sinh sản Bregez, Austria cho thấy sự chọn lọc những tinh trùng có hình thái bình th−ờng ở độ phóng đại lớn tr−ớc khi tiến hành kỹ thuật ICSI có liên quan thuận với tỷ lệ mang thai sau chuyển phôi vào ngày thứ ba. Với mục đích chứng minh mối liên quan giữa sự xuất hiện không bào ở nhân tinh trùng và khả năng phát triển của phôi tới ngày thứ năm. Các tác giả đã tiến hành phân loại tinh trùng ở độ phóng đại lớn từ 6.000 - 12.500 lần. Chia tinh trùng thành 4 nhóm, nhóm 1: không có không bào, nhóm 2 có ≤ 2 không bào kích th−ớc nhỏ, nhóm 3 có ≥ 1 không bào kích th−ớc lớn và nhóm 4 có không bào lớn kèm theo các bất th−ờng khác. Theo dõi sự phát triển phôi của 25 bệnh nhân đ−ợc làm ICSI bằng 4 nhóm tinh trùng trên không thấy có sự khác biệt về chất l−ợng của phôi cho tới ngày thứ 3. Tuy nhiên, hình dạng phôi nang xuất hiện với 56,3% ở nhóm đ−ợc thụ tinh bằng tinh trùng nhóm thứ nhất và 61,4% ở nhóm thứ hai. Trong khi đó tỷ lệ này chỉ có 5,1% ở nhóm thứ ba và không có tr−ờng hợp nào ở nhóm thứ t−. Nh− vậy chọn lựa tinh trùng ở độ phóng đại lớn rất có lợi để xác định kích th−ớc và số l−ợng không bào ở nhân tinh trùng, vì không bào tác động xấu tới sự phát triển của phôi vào giai đoạn phôi nang [144].
Để tìm hiểu mối liên quan giữa tinh trùng hình thái bình th−ờng với khả năng thụ tinh và sự phát triển của phôi ở giai đoạn sớm, các nhà nghiên cứu ở Pháp đã tiến hành một nghiên cứu hồi cứu và phân tích trên 27 cặp vợ chồng với ng−ời chồng bị vô sinh. Thiết lập một thang điểm phân loại chi tiết từng tinh trùng với dự báo có khả năng thụ tinh cao nhất khi làm ICSI. Họ đã mô tả về kích th−ớc và hình dáng đầu, đặc điểm cơ bản của đầu và sự thiếu hụt không bào. Kết quả cho thấy có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê về tỷ lệ thụ
tinh từ 3 nhóm tinh trùng sử dụng cho kỹ thuật ICSI. Nh− vậy với cách phân loại nh− trên của các tác giả đã cung cấp đ−ợc những tinh trùng tốt nhất để chọn lựa làm kỹ thuật ICSI, đặc biệt khi ng−ời vợ lớn hơn 30 tuổi [62]. Gianpiero D Palermo (2004) nhận thấy có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê về tỷ lệ thụ thai và tỷ lệ có thai lâm sàng sau kỹ thuật ICSI bằng tinh trùng trong tinh dịch và tinh trùng đ−ợc chọc hút từ mào tinh qua vi phẫu [84].
Trong những nghiên cứu sâu về sự tổn th−ơng DNA ở tế bào tinh trùng cho thấy nó là yếu tố nguy cơ dẫn tới tỷ lệ thụ thai thấp, suy giảm sự phát triển của phôi ở giai đoạn tiền làm tổ, sảy thai và gia tăng nguy cơ mắc bệnh ở trẻ đ−ợc sinh ra [101].