Método para Análise
Computadorizada
de Espermatozoides
ROMPENDO AS BARREIRAS DO ESPERMOGRAMA
MACE SPERM TRACKER
ANDERSON
MACE
Durante 13 anos de pesquisa, iniciando
os trabalhos primeiramente com
espermatozoides humanos, foi possível
constatar empírica e cientificamente que
os espermatozoides apresentam de uma
maneira "explícita" suas características
reprodutivas, seja pelo comportamento de
movimentação (motilidade) ou agitação
frenética de seu flagelo durante seu
deslocamento e trajetória. Quando
saudáveis, eles se comportam sob uma
regra ou equação perfeita que transpõe
para o outro lado do sinal de igual um
resultado significativo e singular, um valor,
um número. Mensurados por técnicas
complexas, porém expressos em valores
numéricos únicos e simples podemos
registrar e avaliar a característica da
célula perpetuadora de cada espécie. Um
espermatozoide saudável ou viável marca
sua trajetória de vida por meio de uma
espécie de “fórmula padrão” que gera um
traçado característico. Trajetórias
retilíneas, trajetórias curvas,
deslocamentos alternados, traçados que
esboçam as reais características de cada
indivíduo flagelar que povoa o líquido
seminal humano ou animal.
Amostra de Sêmen Humano
Câmara de Makler
Amostra de Sêmen Suíno
Microscópio com Contraste de Fase
Para que possamos compreender
estas microscópicas células ativas,
responsáveis pela reprodução
contínua da espécie humana e animal,
obtendo-se uma análise detalhada
destes agentes reprodutivos,
detentores de uma propulsão motora
exclusiva, primeiro torna-se necessário
conhecer um pouco de sua anatomia
para depois estudar a sua "Mecânica
Reprodutiva".
Os Espermatozoides
e a "Equação da Vida"
Força Motriz do Flagelo do Espermatozoide extraída do comportamento, velocidades e frequência flagelar em meio a viscosidade do fluído seminal
As funções dedicadas embutidas nos
algoritmos do
MACE SPERM TRACKER
permitem ler estes valores complexos com
metodologia simples, traduzindo-os e
apresentando-os de forma amigável e de fácil
interpretação ao analista, que antes em sua
subjetividade, talvez, não poderia perceber.
Com o trabalho conjunto destas funções
desenvolvidas para mensurar a mecânica do
espermatozoide, nasceu um método ou uma
variante de critérios e sistemas. Um método
inteligente, que transforma a complexidade e a
quantidade, na simplicidade e singularidade,
mostrando através de índices e sinais visuais, a
verdadeira capacidade reprodutiva de cada
espermatozoide classificado em populações e
subpopulações.
A base do estudo, pesquisa e desenvolvimento foi
o critério conhecido como
Computer Assisted
Sperm Analisys (Análise de Espermatozoides
Assistida por Computador) ou CASA
como
difundido no meio andrológico veterinário e
humano. Estudar este critério abriu um prisma de
opções e alternativas de desenvolvimento de
metodologia para ir além do padrão de variáveis e
leituras já usadas e compreendidas. O objetivo
não foi apenas criar, mas recriar, adaptar, para
romper as barreiras dos altos custos e cada vez
mais chegar com exatidão na leitura da "equação
da vida" destas pequenas e vibrantes células
motorizadas.
Velocidades, trajetórias, comportamento de
movimentação, frequência, força de impulsão
(Força motriz) entre outras muitas variáveis que
podem, graças ao resultado de uma pesquisa,
desenvolvimento e recursos da tecnologia
digital de baixo custo e inovação disruptiva,
permitindo assim calcular cada “linha de vida”
dos espermatozoides capturados pelo olhar
digital de um equipamento de fácil manipulação
e acessibilidade.
Barreiras alicerçadas por segredos e reforçadas
por muito pouca divulgação compreensiva de
estudos e artigos científicos acabam por criar uma
parede, tornando restrito o conhecimento da
análise assistida por computador a uma minoria de
pesquisadores e estudantes, mantendo assim
ainda hoje, a análise subjetiva como o recurso
padrão da grande maioria dos estudantes e
profissionais da medicina veterinária
especializados na área de reprodução animal e
inseminação artificial.
Amostra de Sêmen Equino
Microscópio sem Contraste de Fase
Trajetórias dos Espermatozoides
Nomenclatura usada no
Mace Sperm Tracker
Cada linha de informação digital, de cada espermatozoide, capturado e registrado no vídeo gravado, é convertida em
um registro, em uma linha de dados armazenada que representa as variáveis de uma "equação" que os algoritmos do
método MACE traduzem e expressam em uma única interface gráfica de forma clara e precisa para o analista.
Exemplo: Espermatozoide N° 120 [ 35.14399 29,101086 22,761469 0,7821519 0,828053 5,451613 ]
Leituras
VCL VAP VSL STR ALH BCF
Motilidade Total (%): Representa a porcentagem de espermatozoides que se deslocam de uma maneira adequada dentro dos parâmetros de motilidade logo abaixo descritos. Este valor é calculado classificando os espermatozoides em subpopulações através de suas velocidades e parâmetros VCL, VAP, VSL, STR, ALH, BCF e LIN.
VCL (Velocidade Curvilinear): É a velocidade de deslocamento do espermatozoide durante sua trajetória circular em µm/s (mícrons por segundos). Representa a velocidade da trajetória "real" do espermatozoide. É sempre a maior das três velocidades e serve como elemento de cálculo para a linearidade.
VAP (Velocidade Média): Representa a velocidade ponto a ponto em um caminho construído usando uma média de deslocamento em µm/s. Representa a velocidade da trajetória média dos espermatozoides. Em casos, onde o comportamento da cabeça é muito regular e linear com pouco movimento lateral da cabeça, a VAP é quase a mesma que a VSL, porém com trajetórias irregulares, não lineares ou onde existe um alto grau de movimento lateral (ALH) da cabeça, a VAP será maior que a VSL.
VSL (Velocidade Retilínea): Este valor é mensurado usando-se como referência o ponto de partida, o caminho médio e o ponto mais distante atingido pelo espermatozoide a partir de sua origem (µm/s). É a velocidade medida em função da linha reta estabelecida entre o primeiro e o último ponto da trajetória do espermatozoide. É sempre a mais baixa das três velocidades.
STR (Retilinearidade): É o resultado da divisão entre a VSL e a VAP. Descreve o percentual de “curvatura” da trajetória. É um valor inversamente proporcional, ou seja, quanto maior for o índice percentual, mais reta será a trajetória do espermatozoide (valor expresso em %). Estima a proximidade do percurso da célula reprodutiva com relação a uma linha reta.
· Exemplo sobre os dados acima: 22,761469 / 29,101086 = 0,7821519 – multiplicado por 100 por ser expresso em valores percentuais = 78,21 %.
ALH (Amplitude Lateral da Cabeça): É o resultado da divisão entre a VAP e a VCL. Descreve o movimento lateral (lado a lado) da cabeça do espermatozoide. Expresso (µ mícrons) é o comportamento que gera a “sinuosidade da trajetória”. Esta variável armazena a distância que a cabeça do espermatozoide desloca-se com relação à cauda ou flagelo (valor expresso em µm). Representa a amplitude do deslocamento médio da cabeça do espermatozoide em sua trajetória real. A mensuração desse parâmetro esta relacionada com a capacidade de penetração na zona pelúcida do óvulo, assim, a ALH é um dos parâmetros que tem efeito sobre a fertilização.
· Exemplo sobre os dados acima: 29,101086 / 35,14399 = 0,828053 µm
BCF (Freqüência de Batimento Flagelar em Hz): Este valor é calculado vetorialmente, detectando-se a frequência em Hertz (Hz) com que o VCL cruza a linha de VAP. Representa a característica de progressão dos espermatozoides viáveis. Assim, uma frequência mais baixa indica um espermatozoide de projeção positiva, enquanto uma frequência mais alta indica o deslocamento irregular do espermatozoide, com trajetórias de alta sinuosidade, com VAP abaixo das referências e percentuais de retilinearidade
STR também abaixo dos valores de referência.
LIN (Linearidade): Representa o valor encontrado da divisão entre a VSL e a VCL. Apresenta o percentual de linearidade do espermatozoide, mensura o movimento retilíneo do espermatozoide. Quanto maior for o índice percentual, mais reta é a trajetória do espermatozoide. (Valor expresso em valor %). Quanto mais o espermatozoide se afasta da velocidade em linha reta, menor será sua linearidade.
MACE
- Na mira do melhor
entre os melhores
Pesquisadores, cientistas, estudiosos,
autodidatas, desenvolvedores de
sistemas e metodologias, têm a
obrigação de levar ao âmago estudantil e
acadêmico e até mesmo profissional,
novas criações, métodos adaptados ao
contexto econômico de cada região,
estado, pais ou continente, tornar o
complexo simples e compartilhar novas
maneiras de ver e interpretar as
“equações matemáticas” destes
microscópicos agentes da vida - os
espermatozoides.
Abrir novos horizontes para as novas
mentes pensantes de nossa época,
cultivar novas ideias e avanços nas
pesquisas de manutenção e preservação
da vida tanto para a espécie humana
como animal.
Através de novos métodos e técnicas de
interpretação, não estamos apenas
reinventando a roda criada pelas
potências do espermograma estamos
redesenhando, melhorando,
simplificando, no sentido mais econômico
da projeção de ideias. Estamos criando
novas formas de interpretação gráfica,
vislumbrando estatísticas de um mundo
microscópico e de suas populações e
subpopulações, traçando novos caminhos
nesta vasta região de pesquisa que
penso ainda engatinhar. Devemos evoluir
nos conceitos e interpretações, gerar
resultados que resumam a análise
computadorizada, apresentar novos
índices, novas maneiras de leitura,
medidas e compreensão.
FLAGELO ou CAUDA
Movimenta-se freneticamente em círculos
para impulsionar o espermatozoide.
ACROSSOMA - PARTE DA CABEÇA
O acrossoma é uma organela localizada na
região frontal da cabeça do espermatozoide,
contendo enzimas essenciais à sua
penetração no óvulo.
NÚCLEO - PARTE DA CABEÇA
É onde fica o material genético transmitido
pelo pai.
COLO - PEÇA INTERMEDIÁRIA (o Motor de
Propulsão do Flagelo)
Logo atrás da cabeça, vem um reservatório
de mitocôndrias (em forma espiral) que
fornecem energia para a propulsão do
espermatozoide, o motor de propulsão do
flagelo ou cauda.
Poderíamos apresentar
inúmeras outras
descrições e conteúdo
científico relacionado a
cada componente da
estrutura da célula
reprodutiva masculina,
porém para nosso estudo
e apresentação baseado
no método MACE de
análise, precisamos
apenas destas
descrições para
compreender o
comportamento motor e
o deslocamento do
espermatozoide durante
seu registro nas imagens
digitais gravadas.
O Microscópio
Requisitos do Equipamento Óptico
O
Mace Sperm Tracker
precisa para funcionar
adequadamente de um microscópio óptico com
aumento a partir de 400x até 1000x e com
características ópticas de bom contraste e brilho. De
preferência, equipado com subconjunto de contraste de
fase, embora seja possível utilizar microscópios de
campo claro com bom contraste. Ao utilizar microscopia
de campo claro é necessário o uso de filtros. O filtro
verde e o filtro azul forneceram bons resultados durante
o desenvolvimento e testes do método Mace. As
imagens fornecidas por microscópios com pouco
contraste, predominantemente claras ou muito escuras
podem gerar problemas à qualquer metodologia de
análise assistida por computador. No caso de imagens
com baixo contraste torna-se difícil para os
interpretadores de imagem (algoritmos) à distinção
entre os espermatozoides, plano de fundo ou outras
partículas (corpúsculos) coadjuvantes da amostra
seminal. Por outro lado, o contraste de fase apresenta
uma imagem magnífica para gravação da atividade
motora dos espermatozoides.
Pode-se observar subjetivamente na ocular
de equipamentos com contraste de fase,
que a cabeça do espermatozoide aparece
mais brilhante, envolta em uma espécie de
círculo luminescente contornando e
destacando o espermatozoide do plano de
fundo. Esta particularidade, agregada a
esta tecnologia óptica, resulta em imagens
mais nítidas com alto contraste, boa
definição, exigindo com isso, velocidades
mais baixas do número de quadros por
segundo (Frame Rate) da câmera digital
acoplada ao microscópio.
O método
MACE
necessita de vídeos gravados com
apenas 14 quadros por segundo ( Frame Rate 14
ajustado automaticamente pelo
MacEye
– Módulo
gravador de vídeo da amostra ) na composição do
vídeo que obrigatoriamente deve ter 30 ou 60
segundos de duração, gravado exclusivamente no
formato AVI, o que irá gerar aproximadamente 860
quadros ( em câmeras de 2 MPixels ) para serem
analisados. O vídeo gravado será posteriormente
analisado pelo método e dele serão extraídos os
vetores de motilidade dos espermatozoides.
Modelo de Utilitário Laboratorial
MACE CHAMBER - Câmara para Análise de Sêmen
Como utilidade de análise o
Mace Sperm
Tracker
fornece a parte para seus
usuários um modelo de utilidade
laboratorial específico para utilização
com o método. Esta câmara de análise
de fluídos biológicos (Fig. ao lado) foi
criada e utilizada durante as pesquisas e
testes do método. O veterinário poderá
utilizar a
Mace Chamber
que pode ser
adquirida separadamente, como uma
lâmina de análise que possui
características específicas para esta
finalidade, isolando e protegendo a área
de preparo da amostra de sêmen e
podendo ser utilizada por inúmeras
vezes.
A câmara Mace foi projetada com
uma espécie de “piscina de
contensão de fluídos biológicos”,
localizada no centro da lâmina de
vidro cristal de quartzo, para
análise direta, com ou sem a
lamínula circular protetora como
nas lâminas laboratoriais
convencionais.
Mace Chamber – Câmara para Análise Laboratorial de Fluídos Biológicos (esq.)
Lamínula circular 13 mm (opcional) para uso com a Câmara de Análise - Mace Chamber
A piscina de contensão de fluídos biológicos (que pode ser observada no centro da lâmina da foto ao lado) permite analisar uma maior quantidade de sêmen. Ela tem a finalidade de conter o fluído seminal numa área protegida e de superfície de distribuição maior que as similares existentes sem o risco de vazamento na borda da lâmina comum. Numa análise de fluído seminal animal, por exemplo, o observador ou analista permitirá à sua pesquisa uma maior
área de movimentação ou motilidade espermática dos espermatozoides alvos de sua observação. Como a área da “piscina de análise” é maior que a maioria das lâminas ou câmaras de analise de sêmen já existentes no mercado, torna-se fácil à limpeza e esterilização da piscina de contensão da amostra e da lâmina permitindo seu uso por inúmeras vezes sem a necessidade de descartá-la
