مروری برکاربرد سیستم آنالیز رایانه‌ای اسپرم (CASA) در سگ نر

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
محمد سروش انتظاری 1
پژمان میرشکرائی 2
وحید حامدیان اصل 3
1 دانش آموخته دکترای عمومی دامپزشکی دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران
2 علوم درمانگاهی - بهداشت و پیشگیری بیماری های دامی، دانشکده دامپزشکی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد ،خراسان رضوی، ایران
3 دانشجوی دکترای تخصصی فیزیولوژی دامپزشکی دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران
10.22034/ijvcs.2026.15191.1112
چکیده
ارزیابی دقیق باروری سگ نر برای تعیین صلاحیت تولیدمثلی، انتخاب حیوان مولد، تشخیص اختلالات باروری، برنامه‌ریزی تلقیح مصنوعی اهمیت اساسی دارد. ارزیابی میکروسکوپیک تحرک اسپرم، باوجود سادگی و کاربرد گسترده، تحت‌تأثیر تجربه ارزیاب، کیفیت میکروسکوپ و شرایط نمونه قرار می‌گیرد و توان محدودی در توصیف کمی سرعت و الگوی مسیر حرکتی هر اسپرم دارد. سیستم آنالیز رایانه‌ای اسپرم (CASA) با شناسایی سر اسپرم در فریم‌های متوالی و بازسازی مسیر حرکت آن، پارامترهایی مانند تحرک کل و پیش‌رونده، سرعت مسیر منحنی، سرعت خط مستقیم، سرعت مسیر میانگین، خطی‌بودن، مستقیم بودن، دامنه جابه‌جایی جانبی سر اسپرم و فرکانس تقاطع ضربان را به‌صورت کمی گزارش می‌کند. هدف از این مطالعه مروری، بررسی اصول عملکرد CASA، عوامل فنی و زیستی مؤثر بر نتایج، کاربردهای بالینی و پژوهشی و ارزش این سامانه در ارزیابی باروری سگ نر است. شواهد نشان می‌دهد که CASA، پس از اعتبارسنجی اختصاصی برای هر گونه و استانداردسازی عواملی مانند دما، نوع رقیق‌کننده، غلظت نمونه، نوع و عمق محفظه شمارش و نرخ فریم، ابزاری سریع، عینی و تکرارپذیر برای ارزیابی کمی حرکت اسپرم است. CASA در مقایسه رقیق‌کننده‌ها، پایش فرایند‌های سردسازی و انجماد، تحلیل زیر جمعیت‌‌های حرکتی اسپرم، ارزیابی اسپرم اپیدیدیمی، بررسی مداخلات تغذیه‌ای، مطالعات سم‌شناسی و تلفیق داده‌های اسپرم با تصویربرداری بیضه کاربرد دارد. باوجود مشاهده تفاوت در برخی پارامترهای CASA میان سگ‌های بارور و نابارور، این سامانه باروری را به طور مستقیم اندازه‌گیری نمی‌کند؛ بنابراین، نتایج آن باید در کنار تاریخچه تولیدمثلی، معاینه دستگاه تناسلی، تعداد اسپرم‌ متحرک، مورفولوژی اسپرم، سلامت غشا و آکروزوم، یکپارچگی DNA اسپرم تفسیر شود
کلیدواژه‌ها
سگ نر
باروری
اسپرم
آنالیز رایانه‌ای اسپرم
تلقیح مصنوعی
انجماد اسپرم
موضوعات

عنوان مقاله English

A Review of the Applications of Computer-Assisted Sperm Analysis (CASA) in Male Dogs

نویسندگان English

Mohammad Soroush Entezari 1
pezhman mirshokraei 2
Vahid Hamedianasl 3
1 Graduated DVM from Ferdowsi University of Mashhad
2 Department of Clinical Sciences, School of Veterinary Medicine, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
3 PhD student in Veterinary Physiology, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
چکیده English

Accurate evaluation of male canine fertility is essential for determining breeding soundness, selecting stud dogs, diagnosing reproductive disorders, and planning artificial insemination. Despite its simplicity and widespread use, microscopic evaluation of sperm motility is subject to technician subjectivity, microscope optical quality, and sample-handling conditions, offering limited capacity to quantitatively describe the velocity and trajectory patterns of individual spermatozoa.
Computer-Assisted Sperm Analysis (CASA) systems identify sperm heads across sequential video frames and reconstruct their tracks, providing quantitative measurements of parameters such as total and progressive motility, VCL, VSL, VAP, LIN, STR, ALH, and BCF.
This review examines the operational principles of CASA, the technical and biological variables affecting its output, its clinical and research applications, and its prognostic value in canine fertility assessment. Evidence indicates that, following species-specific validation and rigorous standardization of variables—including temperature, extender formulation, sperm concentration, counting chamber design and depth, and frame capture rate—CASA serves as a rapid, objective, and reproducible tool for the quantitative analysis of sperm kinetics.
CASA is extensively applied in comparing semen extenders, monitoring chilling and cryopreservation protocols, analyzing sperm kinematic subpopulations, evaluating epididymal spermatozoa, assessing nutritional interventions and toxicological effects, and integrating sperm kinetic data with testicular imaging. However, although specific CASA parameters differ between fertile and subfertile stud dogs, the system does not directly measure fertilizing capacity. Consequently, CASA-derived kinematic metrics must be interpreted in conjunction with a complete breeding history, genital tract examination, total motile sperm count, sperm morphology, membrane and acrosome integrity, and sperm DNA integrity.

کلیدواژه‌ها English

Male dog
Fertility
Sperm
Computer-assisted sperm analysis
Artificial insemination
Sperm cryopreservation
1- دست‌افکن برنتی سمیه. مقایسه اثر محافظتی افزودن زرده تخم گونه‌های مختلف پرندگان (مرغ، اردک و غاز) بر نگهداری اسپرم سگ در دمای ۴ درجه سانتی‌گراد [پایان‌نامه دکتری عمومی دامپزشکی]. مشهد: دانشکده دامپزشکی، دانشگاه فردوسی مشهد؛ ۱۴۰۱.
۲- مهدی‌زاده امیر. اثر پنتوکسی‌فیلین بر ظرفیت‌یابی و واکنش آکروزومی اسپرم سگ [پایان‌نامه دکتری حرفه‌ای دامپزشکی]. شهرکرد: دانشکده دامپزشکی، دانشگاه شهرکرد؛ ۱۳۸۸.
۳- - شریف‌زاده محمد. تأثیر نور قرمز بر کینتیک اسپرم گاو در روش شناورسازی روبه‌بالا (Swim-up) [پایان‌نامه کارشناسی‌ارشد]. تهران: پژوهشکده زیست‌فناوری کشاورزی، پژوهشگاه ملی مهندسی ژنتیک و زیست‌فناوری؛ ۱۳۹۸.
۴- - صالح‌پور مرضیه. مقایسه طول تلومر و بیان ژن‌های مرتبط با آن (TRF1 و TRF2) بین اسپرم‌های پرتحرک و کم‌تحرک سگ [پایان‌نامه دکتری دامپزشکی، گرایش ژنتیک فناوری‌های تولیدمثل]. شهرکرد: دانشکده دامپزشکی، دانشگاه شهرکرد؛ ۱۴۰۱.
۵- حق‌پرست عباس. اثر پنتوکسی‌فیلین بر پارامترهای حرکتی اسپرم اپیدیدیمی قوچ در شرایط آزمایشگاه [پایان‌نامه دکتری حرفه‌ای دامپزشکی]. شهرکرد: دانشکده دامپزشکی، دانشگاه شهرکرد؛ ۱۳۸۸
6- Aires LPN, da Silva Alves DR, Gomes DR, da Câmara Barros FFP, de Oliveira Rodrigues V, Santos GS, et al. Exploratory associations between quantitative multiparametric testicular ultrasound and semen quality in dogs. Theriogenology. 2026:117929.
7- Arlt SP, Reichler IM, Herbel J, Schäfer-Somi S, Riege L, Leber J, et al. Diagnostic tests in canine andrology-What do they really tell us about fertility? Theriogenology. 2023;196:150–6.
8- Bencharif D, Belala R, Mimoune N, Le Couazer D, Farnia H. ProAKAP4 concentration in fresh canine semen and its correlation with motility parameters. Veterinary and Animal Science. 2025;28:100455.
9- Bernklau E, Wehrend A, Farshad A. Evaluation of Sperm Retrieval Efficiency and Extender Impact in Cryopreserved Canine Epididymal Semen. Veterinary Sciences. 2025;12(9):840.
10- Bulkeley E, Collins C, Foutouhi A, Gonzales K, Power H, Meyers S. Assessment of an iPad-based sperm motility analyzer for determination of canine sperm motility. Translational Animal Science. 2021;5(2).
11- Cassatella D, Martino NA, Valentini L, Guaricci AC, Cardone MF, Pizzi F, et al. Male infertility and copy number variants (CNVs) in the dog: a two-pronged approach using Computer Assisted Sperm Analysis (CASA) and Fluorescent In Situ Hybridization (FISH). BMC genomics. 2013;14(1):921.
12- Christensen BW, Meyers S. Canine semen evaluation and processing. Veterinary Clinics: Small Animal Practice. 2023;53(5):921–30.
13- de Souza MB, England GC, Mota Filho AC, Ackermann CL, Sousa CVS, de Carvalho GG, et al. Semen quality, testicular B-mode and Doppler ultrasound, and serum testosterone concentrations in dogs with established infertility. Theriogenology. 2015;84(5):805–10.
14- Domain G, Banchi P, Ali Hassan H, Eilers A, Lannoo J, Wydooghe E, et al. Sperm gone smart: A portable device (iSperm®) to assess semen concentration and motility in dogs. Animals. 2022;12(5):652.
15- Domosławska A, Zduńczyk S, Niżański W, Janowski T. Assessment of semen quality in infertile dogs using computer-assisted sperm analysis by the Hamilton-Thorne Semen Analyser. Journal of Veterinary Research. 2013;57(3):429–32.
16- Dorado J, Rijsselaere T, Muñoz-Serrano A, Hidalgo M. Influence of sampling factors on canine sperm motility parameters measured by the Sperm Class Analyzer. Systems Biology in Reproductive Medicine. 2011;57(6):318–25.
17- Finelli R, Leisegang K, Tumallapalli S, Henkel R, Agarwal A. The validity and reliability of computer-aided semen analyzers in performing semen analysis: a systematic review. Transl Androl Urol. 2021;10(7):3069–79.
18- Goericke-Pesch S, Klaus D, Failing K, Wehrend A. Longevity of chilled canine semen comparing different extenders. Animal Reproduction Science. 2012;135(1):97–105.
19- Hajder M, Hajder E, Husic A. The Effects of Total Motile Sperm Count on Spontaneous Pregnancy Rate and Pregnancy After IUI Treatment in Couples with Male Factor and Unexplained Infertility. Med Arch. 2016;70(1):39–43.
20- Iguer-Ouada M, Verstegen J. Evaluation of the “Hamilton Thorn computer-based automated system” for dog semen analysis. Theriogenology. 2001;55(3):733–49.
21- Iguer-ouada M, Verstegen JP. Evaluation of the “Hamilton Thorn computer-based automated system” for dog semen analysis. Theriogenology. 2001;55(3):733–49.
22- Kil T, Kim M. Effects of different processed forms of Panax ginseng on sperm motility and reproductive parameters in male dogs. Journal of animal science and technology. 2025;67(3):701.
23- Kustritz MR. The value of canine semen evaluation for practitioners. Theriogenology. 2007;68(3):329–37.
24- Lea RG, Byers AS, Sumner RN, Rhind SM, Zhang Z, Freeman SL, et al. Environmental chemicals impact dog semen quality in vitro and may be associated with a temporal decline in sperm motility and increased cryptorchidism. Scientific reports. 2016;6(1):31281.
25- Li Y, Lu T, Wu Z, Wang Z, Yu T, Wang H, et al. Trends in sperm quality by computer-assisted sperm analysis of 49,189 men during 2015–2021 in a fertility center from China. Frontiers in Endocrinology. 2023;Volume 14 - 2023.
26- Linde-Forsberg C, Ström Holst B, Govette G. Comparison of fertility data from vaginal vs intrauterine insemination of frozen-thawed dog semen: A retrospective study. Theriogenology. 1999;52(1):11–23.
27- Lu J-C, Huang Y-F, Lü N-Q. Computer‐aided sperm analysis: past, present and future. Andrologia. 2014;46(4):329–38.
28- Lü N, Huang Y, Lu J. Computer-aided sperm analysis: past, present and future. Andrologia. 2014;46(4):329–38.
29- Maree L. Standard Semen Analysis: Computer-Assisted Semen Analysis. In: Agarwal A, Henkel R, Majzoub A, editors. Manual of Sperm Function Testing in Human Assisted Reproduction. Cambridge: Cambridge University Press; 2021. p. 11–22.
30- Mortimer ST, Van der Horst G, Mortimer D. The future of computer-aided sperm analysis. Asian journal of andrology. 2015;17(4):545–53.
31- Núñez‐Martínez I, Moran J, Peña F. Sperm indexes obtained using computer‐assisted morphometry provide a forecast of the freezability of canine sperm. International journal of andrology. 2007;30(3):182–9.
32- Núñez‐Martínez I, Moran J, Peña F. A three‐step statistical procedure to identify sperm kinematic subpopulations in canine ejaculates: changes after cryopreservation. Reproduction in Domestic Animals. 2006;41(5):408–15.
33- Peña A, Johannisson A. Post-thaw evaluation of dog spermatozoa using new triple fluorescent staining and flow cytometry. Theriogenology. 1999;52(6):965–80.
34- Peña F, Núñez‐Martínez I, Morán J. Semen technologies in dog breeding: an update. Reproduction in Domestic Animals. 2006;41:21–9.
35- Rijsselaere T, Maes D, Hoflack G, De Kruif A, Van Soom A. Effect of body weight, age and breeding history on canine sperm quality parameters measured by the Hamilton‐Thorne analyser. Reproduction in domestic animals. 2007;42(2):143–8.
36- Rijsselaere T, Van Soom A, Maes D, de Kruif A. Effect of technical settings on canine semen motility parameters measured by the Hamilton-Thorne analyzer. Theriogenology. 2003;60(8):1553–68.
37- Rijsselaere T, Van Soom A, Maes D, Nizanski W. Computer‐assisted sperm analysis in dogs and cats: An update after 20 years. Reproduction in Domestic Animals. 2012;47:204–7.
38- Schäfer-Somi S, Aurich C. Use of a new computer-assisted sperm analyzer for the assessment of motility and viability of dog spermatozoa and evaluation of four different semen extenders for predilution. Animal Reproduction Science. 2007;102(1-2):1–13.
39- Schäfer-Somi S, Colombo M, Luvoni GC. Canine Spermatozoa—Predictability of Cryotolerance. Animals. 2022;12(6):733.
40- Sevilla F, Campos M, Araya-Zúñiga I, García-Molina A, Corcini C, Saborío-Montero A, et al. Defining optimal frame rate for kinematic semen analysis of different dog breeds assessed by computer-assisted sperm analysis. Systems Biology in Reproductive Medicine. 2026;72:268–81.
41- Sevilla F, Campos M, Araya-Zúñiga I, García-Molina A, Corcini CD, Saborío-Montero A, et al. Defining optimal frame rate for kinematic semen analysis of different dog breeds assessed by computer-assisted sperm analysis. Systems Biology in Reproductive Medicine. 2026;72(1):268–81.
42- Sicherle CC, Souza FFd, Freitas-Dell’Aqua CdP, Mothé GB, Padovani CR, Papa FO, et al. Effects of the cryopreservation process on dog sperm integrity. Animal reproduction. 2020;17(1):e20190081.
43- Siena G, Fontbonne A, Contiero B, Maenhoudt C, Robiteau G, Slimani S, et al. Stability over time of the sperm motility biomarker proAKAP4 in repeated dog ejaculates. Animals. 2025;15(8):1160.
44- Sinagra L, Polisca A, Donato G, Caspanello T, Pettina G, Pastore S, et al. Enhancing canine semen quality through a second centrifugation after 48 hours of storage: a comparative study. Acta Vet Scand. 2024;66(1):47.
45- Soler C, Cooper TG, Valverde A, Yániz JL. Afterword to Sperm morphometrics today and tomorrow special issue in Asian Journal of Andrology. Asian J Androl. 2016;18(6):895–7.
46- Strzeżek R, Fraser L. Characteristics of spermatozoa of whole ejaculate and sperm-rich fraction of dog semen following exposure to media varying in osmolality. Reproductive Biology. 2009;9(2):113–26.
47- Tanga BM, Qamar AY, Raza S, Bang S, Fang X, Yoon K, et al. Semen evaluation: Methodological advancements in sperm quality-specific fertility assessment—A review. Animal bioscience. 2021;34(8):1253.
48- Troisi A. Tecniche di prelievo e inseminazione artificiale nel cane. Summa, Animali da Compagnia. 2026;43(3):4.
49- Valverde A. CASA Systems Artifacts on Sperm Analysis for Artificial Insemination. Andrology. 2022;11:264.
50- Valverde A, Barquero V, Soler C. The application of computer-assisted semen analysis (CASA) technology to optimise semen evaluation. A review. Journal of Animal and Feed Sciences. 2020;29(3):189–98.
51- Verstegen J, Iguer-Ouada M, Onclin K. Computer assisted semen analyzers in andrology research and veterinary practice. Theriogenology. 2002;57(1):149–79.
52- Yang L, Wei Q, Li W, Ge J, Zhao X, Ma B. C-type natriuretic peptide improved vitrified-warmed mouse cumulus oocyte complexes developmental competence. Cryobiology. 2016;72(2):161–4.
53- Yániz J, Silvestre M, Santolaria P, Soler C. CASA-Mot in mammals: an update. Reproduction, Fertility and Development. 2018;30:799–809.
54- Yániz JL, Soler C, Santolaria P. Computer assisted sperm morphometry in mammals: A review. Animal Reproduction Science. 2015;156:1–12.
علوم درمانگاهی دامپزشکی ایران
دوره 20، شماره 1 - شماره پیاپی 34
بهار و تابستان 1405
شهریور 1405
صفحه 3-21