在 1992 年以前，醫學對於男性不孕症的治療，簡直是束手無策。由於睪丸製造成熟的精子需要長達約 74 天的時間，因此以傳統的治療方法，亦需要同樣時間來吃藥加打針，才能跨出治療的第一步；使得許多先天及嚴重男性不孕症患者，即使求子心切也莫可奈何，在失去耐心下而放棄治療。自 1992 年之後，由比利時醫師 Dr. Gianpiero Palermo，率先完成將單一精蟲注射至卵子內（IntraCytoplasmic Sperm Injection, ICSI）而成功受精成胚胎；大大改善了傳統試管嬰兒中所面臨嚴重的蟲蟲危機，男性不孕之治療從此邁入了一個新的里程。
所謂的 ICSI，只需要一隻活的精子，經由顯微操作技術，直接注射到成熟卵子細胞裡以結合為受精卵。雖然這項技術主要是針對精蟲品質不佳的男性不孕患者，但近 10 年來，其他非男性不孕問題的夫妻，亦可利用 ICSI 來增加受精率，進而提升受精胚胎的數量，因此在試管嬰兒治療的過程中，全球已經有越來越多使用單一精蟲顯微注射技術的趨勢。臨床上，還有哪些狀況可以考慮 ICSI 呢？
一、無法解釋或不明原因之不孕（Unexplained or Idiopathic Infertility）
意即夫妻雙方生育功能皆正常或是檢查結果並無異常的情形，大約佔不孕症 20％ 的因素。發生的原因可能是精卵相互排斥，或精子穿透力的缺失，或是卵子透明帶的缺陷，進而造成受精障礙，無法順利形成胚胎。然現有的研究調查發現，這些夫妻進行試管嬰兒的治療，如果採用單一精蟲顯微注射技術，雖可以提升胚胎的數量，但在胚胎品質、著床率及懷孕結果上，與以傳統受精方式的結果相比，兩者並無明顯差異。因此 ICSI 在不明原因不孕的角色，似乎仍舊不是很清楚。
二、品質不佳的卵子
有些卵子的透明帶太厚，如多囊性卵巢，使得精子難以穿透而無法結合為胚胎。此外，有時取卵後觀察卵子的外觀發現，有些卵子細胞質質地粗糙，甚至形狀異常，利用 ICSI 可以提升受精率，以增加胚胎的數量。
三、高齡婦女或卵子數量少的女性
傳統上認為，高齡女性之卵子，可能在透明帶的結構上會有缺陷，造成受精率下降；卵子數量少，受精胚胎選擇性也相對降低；因此利用 ICSI 可以確保胚胎一定的數量。然而從臨床統計的結果來看，似乎 ICSI 的技術並沒有因此增加了懷孕率，所以單一精蟲顯微注射技術的價值可能需要更多證據來評估成果。
四、前次試管嬰兒傳統受精方式失敗
如果前一次試管嬰兒利用傳統受精的結果不佳，甚至完全無胚胎形成，ICSI 是最有價值的替代方案。因為代表了在受精過程中，存在了醫學尚未發現的問題。因此利用 ICSI 的方式，以解決無胚胎形成的窘境。
五、解凍卵子及體外成熟培養（In Vitro Maturation, IVM）
冷凍卵子之前，通常會將卵子外之卵丘細胞去除掉，這時會影響卵子的透明帶結構，進而導致解凍後卵子受精障礙。而將未成熟卵子取出後，進行體外成熟培養，也容易導致卵子透明帶的改變，需要藉由 ICSI 來確保順利受精。
或許隨著時代的變遷，男性精蟲的品質越來越差，精子受精能力下降，造成胚胎形成的比例降低。因此越來越多的生殖中心及不孕夫妻，倚賴 ICSI 來提高受精率，增加胚胎數量以利後續選擇胚胎。以往許多專家擔心，利用 ICSI 的方式，極有可能將男性不孕的基因遺傳給下一代，也失去自我篩檢精蟲好壞的能力。然而在現在講求效率的年代，胚胎師無不想盡辦法，極盡可能挑選一隻健康的精蟲，讓臨床懷孕機率增加，降低流產的機會，藉此可以減少遺傳的可能。因此，未來利用 ICSI 的比例應該會日益增加，為不孕夫妻開啟幸福的一扇窗。
