Σε περίπτωση κατά την οποία δεν υπάρχουν καθόλου σπερματοζωάρια στην εκσπερμάτιση (αζωοσπερμία), υπάρχει η δυνατότητα να προσπαθήσουμε να πάρουμε σπερματοζωάρια από τους όρχεις, δηλαδή από εκεί όπου παράγονται.
Σε κάποιες από αυτές τις περιπτώσεις το ότι δεν υπάρχουν σπερματοζωάρια στην εκσπερμάτιση, οφείλεται στο ότι είτε δεν υπάρχουν εκ γενετής τα σωληνάκια που βγάζουν τα σπερματοζωάρια προς τα έξω, όπως στις περιπτώσεις ανδρών που είναι φορείς της κυστικής ίνωσης, ή έχουν κλείσει εξαιτίας χρόνιων φλεγμονών ή έχουν υποστεί παλαιότερα απολίνωση των σπερματικών πόρων για λόγους αντισύλληψης.
Σε αυτές τις περιπτώσεις υπάρχουν άφθονα σπερματοζωάρια στους όρχεις τα οποία δεν βγαίνουν προς τα έξω και αυτό που μπορούμε να κάνουμε είναι, με τοπική αναισθησία, βιοψία με μία λεπτή βελόνα (FNA) στους όρχεις και να αναρροφήσουμε το περιεχόμενο, το οποίο συνήθως περιέχει ικανοποιητικό αριθμό σπερματοζωαρίων. Η δεύτερη περίπτωση αζωοσπερμίας οφείλεται σε βλάβη της παραγωγής, υπάρχουν ελάχιστα σπερματοζωάρια μέσα στον όρχι και δεν έχουμε τρόπο να εντοπίσουμε το ακριβές σημείο. Για τον λόγο αυτό, γίνονται με γενική νάρκωση μικροβιοψίες στον όρχι (TESE), αφού ανοιχθεί μία μικρή τομή στο περίβλημα (όσχεο) και παίρνουμε τμήματα από διαφορετικά σημεία αναζητώντας σπερματοζωάρια. Εάν δεν βρεθούν στον έναν όρχι, δοκιμάζουμε και στον άλλον επαναλαμβάνοντας τη διαδικασία.
Σε περίπτωση μη αποφρακτικής αζωοσπερμίας, η πιθανότητα να βρεθούν σπερματοζωάρια σε αυτές τις μικροβιοψίες είναι περίπου 50%. Κατόπιν, τα σπερματοζωάρια αυτά είτε προέρχονται από βιοψία με βελόνα είτε από μικροβιοψία, αναλύονται στο εργαστήριο και απομονώνονται αυτά τα οποία με μικρογονιμοποίηση εισάγονται στο εσωτερικό των ωαρίων προκειμένου να γίνει η γονιμοποίηση. Ακολουθεί η ίδια διαδικασία που αναφέρθηκε και προηγουμένως.
