超聲在豬背膘測定中的應用

李 根，彭妙蓮，王 壘，黃美玲，陳小強，王聲會

（廣東溫氏種豬科技有限公司，國家生豬種業工程技術研究中心，廣東 云浮 527400）

超聲在豬背膘測定中的應用

李 根，彭妙蓮，王 壘，黃美玲，陳小強，王聲會

（廣東溫氏種豬科技有限公司，國家生豬種業工程技術研究中心，廣東 云浮 527400）

豬的背膘厚指的是豬的皮下脂肪厚度，皮下脂肪是位于真皮層以下、筋膜層以上的皮下脂肪組織。背膘厚是一個很重要的繁殖性狀，養豬生產者對背膘厚的選擇廣泛應用于遺傳改良和提高母豬的繁殖性能。國內外大量研究表明，背膘厚的遺傳力很高(h2=0．52)，而且背膘厚與瘦肉率具有高度的表型負相關（r=-0．81），所以在豬的育種上通常選擇背膘厚來提高瘦肉率[1]。長期連續進行以降低背膘厚為目標的選種，可以間接降低胴體脂肪含量，提高胴體瘦肉率以滿足人類對瘦肉的需求。

背膘厚是衡量母豬體況的重要指標，它反映了母豬在不同階段的營養狀況和體能儲備[2]。背膘是豬脂質沉積的主要部位，在穩定機體代謝平衡方面起著重要作用。豬的背膘不僅是機體的能量貯存庫，還具有內分泌功能，其分泌的脂肪因子如瘦素、抵抗素等作用于機體的神經系統、免疫系統及內分泌器官，調節機體一系列生物學和生理過程，如體溫的調節、能量平衡調控、胰島素敏感性、炎癥反應和心血管反應等[3-4]。背膘還可作為雌二醇、黃體酮等性激素貯存和釋放的器官，當母豬的背膘水平低于某個閾值時就會發生繁殖障礙[5]。背膘厚與母豬繁殖性能密切相關，背膘厚是了解妊娠母豬營養需要的重要根據，在母豬不同的生理階段保持適宜的背膘厚度能提高其繁殖性能[6]。

現代養豬生產中，人們越來越重視對背膘厚的測定與控制，基于背膘厚來飼喂母豬是提高母豬繁殖性能和豬場經濟效益的重要措施。同時由于背膘易于測定，可以廣泛用于生產實踐中。

1 豬背膘測定方法

背膘測定有超聲波測定、探針法、屠宰測定等幾種方法。在國外，動物的活體超聲波測定技術自20世紀40年代興起，Wild[7]首次報道了運用超聲技術量化活體動物肌肉和脂肪組織的方法，到了20世紀50年代就有了使用超聲波測量豬的活體背膘厚[8]。隨著超聲波活體測膘方法的建立，使活體間接選擇瘦肉率成為可能，帶來了巨大的遺傳進展和經濟效益。

國內在超聲波測定推廣之前常采用探針法進行活體測膘，首先對測量部位進行剃毛消毒，后用探針在垂直于體軸的方向戳穿皮膚，然后將直尺插入脂肪層，當感覺到有較大阻力時停止，待豬稍安靜時，迅速將尺子抽出讀數[9]。探針法對豬有一定的損傷，且應激較大。屠宰測定是用游標卡尺直接對胴體進行背膘厚度的測量，20世紀60年代之前大多用此方法，現在屠宰后測定往往作為衡量超聲儀器準確度的標準。由于探針法和屠宰測定存在許多弊端，現生產中最常用的是超聲波活體背膘測定法。

2 超聲測量背膘原理

人的耳朵能聽見的聲波振動頻率在20～20 000 Hz之間，低于20 Hz的聲波稱次聲波。超聲波是振動頻率頻率高于20 000 Hz、人耳聽不見的聲波，超聲波屬于聲波，具有聲波的共性，即都是由物質振動而產生的，并且只能在介質中傳播，即超聲波是振動在彈性介質中的傳播，是一種機械波[10]。超聲波的波長較短，具有良好的方向性，貫穿組織的能力較強而且在界面有顯著的反射，這是超聲測量背膘厚的基礎。

超聲波由換能器發出，在傳播過程中遇到兩種不同聲阻抗物質所構成的聲學界面時，一部分超聲波會反射到前一種介質中，反射回來的超聲稱為回聲，聲阻抗差值大于0．1%就可以產生反射，回聲的強弱是超聲測定的基本依據。回聲的強弱主要取決于構成聲學界面的兩種介質的聲阻抗差值，聲阻抗差值越大，反射越強，回聲強度越大，反之越小。空氣的聲阻抗值為0．000 4×106(Pa·s)/m，軟組織的聲阻抗值為1．5×106(Pa·s)/m，二者聲阻抗值相差約4 000倍，兩者構成的界面反射能力特別強，超聲波垂直入射空氣與軟組織交界面上的聲強反射系數高達99．9%[11]。所以在進行超聲測膘時，如果探頭與動物體表之間有空氣或氣泡，超聲就會在動物體表幾乎100%被反射而不能夠到達被探測的部位，超聲波不能從氣體進入固體，所以在超聲探測時必須使用耦合劑[12]。

豬的表皮、脂肪、肌膜、肌肉、骨骼等不同組織間聲阻抗值存在差異，當超聲通過不同組織時構成的界面時可以產生能識別反射，根據回聲的分布、強弱就可以推斷不同組織在豬體內的位置和大小，從而測量出其長度、面積等信息。根據超聲回聲顯示方式的不同，超聲儀器主要有A型、B型、D型、M型等四類。在豬生產上常用的是A型和B型。

A型超聲簡稱A超又稱幅度調制型超聲，根據單一晶體超聲束在機體傳播時，在不同組織界面上產生相應不等強度的反射，按回波出現的先后順序，不同幅度和不同距離的回波就會顯示在示波屏上。A超就是將超聲回聲信號以波的形式顯示出來，縱坐標表示波幅的高度即回聲的強度，橫坐標表示回聲的往返時間即超聲所探測的距離或深度，有些A超是將超聲所探測的深度以液晶數字顯示出來(如A型超聲測膘儀)。A超主要用于動物背膘的測定等，畜牧常用A超有PIGLOG105，RENCO等。

B型超聲簡稱B超又稱輝度調制型超聲。多晶體超聲束穿過體表時，B超將各層組織反射的回聲轉變為強弱不同的光點，回聲信號就以光點明暗即灰階的形式顯示出來。光點的明暗代表回聲界面反射的強弱，這些光點、光線和光面構成了被探測部位二維斷層圖像或切面圖像，這種圖像稱為聲像圖。B超廣泛地應用于人與動物各組織器官的疾病的診斷，也廣泛地用于動物妊娠檢查、背膘和眼肌面積的測定。畜牧常用B超有ALOKA-500V，YAWEI-9000V，VETKO Plus等。

3 豬背膘測定位點的研究

早在1971年，英國肉類與家畜委員會(MLC)把最后肋骨處背最長肌上方的3個位點：P1、P2、P3（三點距背中線的距離分別為4．5 cm、6．5 cm和8 cm）測得的背膘厚納入豬胴體分級方案[13]。而澳大利亞和新西蘭胴體分級方案中把P2點測得的背膘厚作為胴體分級方案的依據[14]。后來Kempster等通過試驗證實了P2點測得的背膘厚比其他位置更能準確地預測瘦肉率[15]。豬背中線兩側背最長肌上方的皮下脂肪厚度值能較好地反映胴體瘦肉率，于是就選擇了P1、P2和P3三個測量位點用于估測瘦肉率，其中P2點應用最廣。在英國，75%以上屠宰豬的胴體分級都采用P2點測量法[16]。

為了研究超聲活體測膘與實際背膘厚的相關性，國內研究者做了大量的對比試驗。熊遠著等[17]就對超聲測量活體膘厚與實測膘厚的相關性進行了研究，研究表明最后肋骨處活體測量膘厚與屠體實測相應點膘厚的相關系數最高。同時最后肋骨處活體部位較易確定，受度量誤差影響較小。何志平等[18]測定了杜×長二元雜豬5個部位共15個位點的活體背膘厚，并與屠宰實測背膘厚進行相關性分析，發現最后肋骨處、腰薦結合處離背中線5 cm處與實測背膘相關性最強，而肩部6～7肋骨處與實測值相關系數最低。楊秀娟（2014）[19]用A超測量豬不同位點的活體膘厚，并與相應位點胴體實際膘厚進行回歸分析，表明最后肋骨處活體測量背膘與胴體實際背膘的相關性為強相關，兩者存在直線回歸關系，為提高A超測量的準確性，可通過回歸方程將A超測量值換算為實測值。以上研究均表明，用最后肋骨處的活體膘厚來反映豬胴體的實際膘厚是可行。

背膘厚往往作為反映瘦肉率的間接指標，最后肋骨處的膘厚與胴體實際膘厚的正相關性最強，也即是與胴體瘦肉率的負相關性最強，而P2點作為國際養豬業通用的一個測量位點，經過這么多年實踐的檢驗可以廣泛地應用于母豬的體況評價中。雖然P2點背膘通常用來代表母豬膘情的最佳部位，但是，倒數第3～4肋骨間、胸腰椎結合處、腰薦椎結合處等測定位點的測定也比較多。中華人民共和國農業行業標準《種豬生產性能測定規程》規定的種豬終測時背膘測定部位：采用B超測定倒數3～4肋骨間左側距背中線5 cm處背膘厚，采用A超測定腰薦椎結合處、胸腰椎結合處左側距背中線5 cm處兩點背膘厚平均值[20]。

4 超聲測量背膘準確性

超聲活體測量豬背膘的準確性是育種和飼喂的前提，影響超聲活體測量準確性的因素主要有儀器因素、人員因素等。

4.1 不同儀器

不同儀器測定結果的準確性差別很大。樓平兒等[21]研究發現A超、B超在不同位點測量的背膘厚存在差異，在相同位點測得的背膘厚也存在差異，B超得測量值往往大于A超。謝水華等[22]根據《種豬生產性能測定規程》采用A超、B超對種豬進行活體背膘并比較兩種儀器的差異，結果表明B超測量值略高于A超測量值，兩者差值在0．28 mm以下。McLaren等[23]用A超和B超活體測量了45頭豬在最后肋骨處的背膘厚度，屠宰后又在相同位點測量胴體背膘厚度，結果是A超測得的平均膘厚為13．7 mm，B超則是23．2 mm，胴體平均膘厚是27．2 mm。由此可見，B超活體測量值與胴體實際值的差異要小于A超與胴體的差異。多數研究者認為B超比A超在相同位點所測背膘更接近真實背膘厚度[24-26]。B超的準確性要好于A超，同時大多數研究中同一位點的B超測量值要高于A超。A超與B超在相同位點測量值準確性的差異很可能是因為A超與B超的探頭類型不同。Pomar等[27]用四種不同型號的探頭測量了268頭豬的背膘厚，結果表明探頭傳輸距離較短的探頭的準確性較高，而傳輸距離較長的探頭準確性較低。A超是單晶體一個點的測量波形圖，而B超是多晶體多個點測量的聲像圖；A超掃描的是平面，信號轉化為數字或示波，B超掃描的則是二維立面，信號轉化為圖像，測量結果準確性大大提高。

蔣小兵[28]比較1臺A超和4臺B超活體測量值與胴體實測值的差異，結果表明不同儀器活體測量豬背膘厚度都略低于胴體真實值，同時有的儀器測量值與宰后真實值存在顯著性差異。這提示我們在生產中儀器選擇的重要性，面對不同廠家生產的B超，我們可以選擇與屠宰后實測值相關性最高的B超。實際生產中我們也可以根據豬場的實際情況來選擇背膘儀器，雖然B超比A超準確，但A超讀數方便且便宜、便攜，豬場可以建立A超、B超的直線回歸關系，A超測量的結果可以通過直線回歸轉換成B超的測量結果。

4.2 測定人員

測定人員往往是影響超聲測定背膘結果的關鍵因素。Herring等[29]認為由于測量經驗和培訓程度的差異，不同測定人員在判別超聲圖像時，會對圖像組織輪廓的認識產生主觀上的差異，致使背膘厚的結果有顯著性差異。劉望宏等[30]報道人員因素對B超測量豬活體膘厚的結果有極顯著的影響，不同測量人員在選取B超圖像背膘厚的方法上存在較大的主觀差異。蔣小兵[28]研究發現不同測量人員在識別超聲波測量圖像的背膘厚度時，訓練程度較高的測定人員間所測背膘厚偏離真實值為0．52～0．68 mm，而訓練程度較低的測定人員偏離值為1．21～1．31 mm。可見，經驗越豐富準確性越高。

不同人員主觀判斷的差異，也與豬背膘生理結構也有關系，豬一般有兩層背膘厚度，某些豬背膘生長發育比較充分時可清晰見到3層，同時有些豬第3層背膘較薄不易被發現，這常常導致不同經驗的測量人員讀取數據起止點發生差異，進而導致測量值不同[1]。在實際測量中不同測定人員按壓探頭的力度不同，不同人獲取的清晰圖像也是不同的，同時不同人在判斷圖像背膘厚的界線也會有區別，導致不同的人員的測量準確性有不同，而且它們常常和儀器因素交叉一起影響測量結果。

豬的背膘會隨著豬的生長不斷變厚，有的豬只有兩層背膘，有的豬有3層背膘，同時第3層背膘與眼肌肌膜的結構很相似，這在成像不清晰的B超上很難去區別辨認。而在A超的測定過程中，當遇到第3層背膘與眼肌肌膜的分界不清晰時，A超顯示的3層背膘厚數值會在幾個數字之間跳動，這大大增加了測量的難度，正是因為第3層背膘的不確定性，有些豬場在生產中只測豬的兩層背膘厚。

生產中為了提高活體測膘的準確性，一方面可以通過加強測定人員對于測定操作和圖像識別方面的培訓，在統一測定方法基礎上，進一步規范測量操作和圖像識別的原則，可以降低因方法學帶來的誤差，提高活體測膘的準確性和精確性；另一方面有賴于獸用超聲技術的進一步普及和發展，可以預見的是，隨著高、精、尖的超聲儀器運用在活體測膘上，儀器和人員誤差可以進一步得到縮小。

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2017-03-13）

李根（1990-），男，碩士，研究方向為動物營養與飼料科學，E-mail：lga1990@163.com