Μικρογονιμοποίηση ή Ενδοκυτταροπλασματική Έγχυση Σπερματοζωαρίου (ICSI - Ιntracytoplasmic Sperm Injection) ονομάζεται η τεχνική της έγχυσης ενός σπερματοζωαρίου μέσα στο κυτταρόπλασμα του ωαρίου.

Τα ζευγάρια προετοιμάζονται για τη μικρογονιμοποίηση όπως και για τη συνήθη εξωσωματική γονιμοποίηση, δηλαδή με τη διέγερση των ωοθηκών και τη συλλογή ωαρίων. Ένα μοναδικό, κινητό, μορφολογικά φυσιολογικό σπέρμα εντοπίζεται με προσοχή, συλλέγεται με γυάλινη πιπέττα και εισάγεται απευθείας στο κυτταρόπλασμα (κέντρο) κάθε ώριμου ωαρίου. Τα γονιμοποιημένα έμβρυα αφήνονται να αναπτυχθούν όπως και στη συνήθη διαδικασία εξωσωματικής γονιμοποίησης πριν τη εμβρυομεταφορά.

Για το ICSI απαιτείται πολύ μικρή ποσότητα σπέρματος και η διαδικασία περιλαμβάνει την απευθείας διείσδυση του σπέρματος στο ωάριο. Επομένως συνιστάται:
• Όταν η ποσότητα σπέρματος είναι πολύ χαμηλή,
• Όταν τα σπερματοζωάρια έχουν χαμηλή κινιτικότητα ή παρουσιάζουν κάποια άλλη ανωμαλία,
• Όταν το σπέρμα έχει ληφθεί χειρουργικά είτε απευθείας από την επιδιδυμίδα είτε από τον ίδιο τον όρχι,
• Όταν υπάρχoυν υψηλά επίπεδα αντισωμάτων στο σπέρμα που μπορούν να επηρεάσουν αρνητικά τη γονιμοποίηση
• Όταν έχει προηγηθεί κύκλος εξωσωματικής γονιμοποίησης με χαμηλό ποσοστό γονιμοποίησης ή αποτυχημένη γονιμοποίηση
• Όταν υπάρχει υψηλό επίπεδο κατακερματισμού του DNA του σπέρματος