In einigen Fällen ist die Fruchtbarkeitsstörung des Mannes erheblich. Man findet dann nur einzelne oder keine Samenfäden im Samenerguss. Noch bis vor wenigen Jahren war in solchen Fällen die Befruchtung der Eizelle ausgeschlossen. Heute besteht die Möglichkeit, bei einem ambulant durchgeführten operativen Eingriff durch den Urologen, Spermien aus den Nebenhodenkanälchen zu gewinnen (MESA). Eine Entscheidung für diesen Eingriff liegt insbesondere dann nahe, wenn die Samenleiter, angeboren oder als Folge von Entzündungen oder Operationen, verschlossen sind.

Die weitaus häufiger angewandte Methode der operativen Spermiengewinnung ist heute die durch einen Urologen vorgenommene Entnahme von Hodengewebeproben (Biopsien), aus denen dann Spermien isoliert werden können (TESE). Hierbei kann die Möglichkeit genutzt werden, mehrere Gewebeproben zu entnehmen, die dann gefrierkonserviert und für weitere Befruchtungszyklen verwendet werden können, ohne den Mann für jeden Behandlungszyklus erneut operieren zu müssen. Die durch MESA oder TESE gewonnenen Spermien können dann unter Zuhilfenahme des ICSI-Verfahrens für die Befruchtung der Eizellen eingesetzt werden.