במצבים בהם הבעיה היא ביצור תאי הזרע באשך עצמו, הפקת הזרע מבוצעת בשיטות של דגימה ישירה של רקמת האשך.
TESA – TEsticular Sperm Aspiration
שאיבת זרע מהאשך בדקירת מחט. מחט עדינה מוחדרת בצורה עיוורת אל האשך. במידה והאשך גדוש בזרע קיים סיכוי טוב שיהיה אפשר לשאוב נוזל המכיל תאי זרע מהאשך. חסרונות השיטה בכך שכמות הרקמה המושגת קטנה יחסית, קשה לקבל תשובה היסטולוגית והנזק לאשך גדול. השיטה מקובלת על ידי חוגים דתיים מסיבות הילכתיות. השימוש בשיטה בעולם מוגבל.
TESE – TEsticular Sperm Extraction
ניתוח להפקת זרע באמצעות חתך במעטפת אשך ואיסוף רקמת אשך באופן אקראי. רקמת האשך מועברת למעבדה לתהליך של עיבוד ומיצוי זרע, במידה וקיים. הסיכויים למצוא זרע גבוהים יותר בהשוואה ל- TESA, במקרים בהם יצור הזרע באשך לקוי או מופחת. מאחר ויצור הזרע באשך אינו אחיד אלא מוקדי, ניתן להעלות את הסיכוי למציאת זרע על-ידי ביצוע מספר ביופסיות באשך תוך דגימה אקראית של אזורים שונים מהאשך. הניתוח מבוצע בדרך כלל בהרדמה כללית נמשך כשעה וההחלמה ממנו מהירה יחסית.
Micro-TESE – Micro-Surgical TEsticular Sperm Extraction
ניתוח להפקת זרע בשיטה מיקרוכירורגית. גם בשיטה זו מבוצע חתך מרכזי באשך והמנתח בוחן את מבנה האשך תחת מיקרוסקופ ניתוחי המאפשר הגדלה עד פי 20-25. המנתח מאתר אזורים הנראים תקינים ובריאים יותר זאת אומרת מחפש אבוביות זרע עבות יותר שהסיכוי למצוא בהן זרע גדול יותר. כמות רקמת האשך הנאספת היא קטנה יותר, אך הסיכוי למצוא זרע המתאים להפריה הוא דווקא גדול יותר.
עד היום אין הסכמה איזה מבין השיטות יותר יעילה. יש הטוענים שבניתוח TESE בשיטה הרגילה הסיכוי למציאת זרע הוא 20-45%, בעוד שהסיכוי למציאת זרע בניתוח מיקרו-כירורגי, Micro-TESE, הוא 45-60%. החיסרון של השיטה המיקרוסקופית בכך שהמטופל מורדם במשך 3-4 שעות שבהן נמשך הניתוח. יש הטוענים שיש לרכז את החיפוש במעבדה (כמו בTESE – רגיל) ולא כשהמטופל מורדם במשך שעות. Micro-TESE כרוך בחיפוש מדוקדק כך שהטראומה לאשך גדולה וכן גם ההחלמה מהניתוח.