紅外熱成像技術在畜禽疾病檢測中的應用

袁生 袁圣丹

摘要：紅外熱成像技術作為一種非接觸的測溫技術，以其測溫精度高、范圍廣、快速和靈敏度高等優點得到了廣泛應用。主要介紹了紅外熱成像技術在畜禽疾病檢測及其他方面的應用。

關鍵詞：畜禽疾病;紅外熱成像技術;體表溫度

中圖分類號：S858? ? ? ? 文獻標識碼：B? ? ? ? 文章編號：1007-273X（2019）01-0020-02

隨著規模化、集約化養殖方式的不斷發展，傳統的依靠人力對畜禽的疾病進行檢測的方法已經不能滿足現代化養殖場的需求。“精準畜牧業（Precision livestock farming，PLF）”概念的提出為該問題的解決提供了思路，主要是指通過對畜禽生存環境信息、行為信息、健康信息等的監控，來確定養殖個體的健康狀況[1]。

畜禽均為恒溫動物，體溫成為反映其健康狀況的重要指標。應用水銀體溫計或電子體溫計的傳統測溫方式不僅費時費力、容易造成個體間交叉感染，且不能用于對大規模養殖畜禽個體的溫度監測[2]。紅外熱成像技術的發展使得非接觸的快速測溫成為可能。

紅外熱成像是應用熱紅外敏感元件對物體進行成像，反映物體表面的溫度場。其在工業、醫學等很多領域已經得到廣泛應用。研究對紅外熱成像測溫進行簡要介紹，總結其在畜禽疾病檢測方面的應用，為以后的研究提供依據。

1? 紅外熱成像技術簡介

任何高于絕對零度的物體都會輻射出電磁波，波長在2.0～1 000 μm的部分稱為熱紅外線。隨著溫度變化，紅外線的輻射強度也會隨之變化。恒溫動物的溫度分布具有一定的穩定性和特征性，機體各部位溫度不同，形成了不同的熱場。當某處發病時，該處血流量會相應發生變化，導致局部溫度改變，表現為溫度偏高或偏低。根據這一原理，應用紅外熱成像儀得到個體的體表熱分布圖形，通過分析便能判斷出病變部位和病變程度。

紅外熱成像測得的溫度是以儀器收到的輻射能計算出來的，其測溫精度受到被測表面的輻射率、測量距離、環境溫濕度的影響，其中表面輻射率是對測量精度影響最大的因素。相較于傳統測溫方式，紅外熱成像測溫具有精度高、范圍大、快速和高靈敏度的優點，作為一種非接觸的測溫方式，其不會引起個體的應激反應。

2? 紅外熱成像技術應用現狀

2.1? 家禽疾病診斷中的應用

不管是籠養方式還是室內平養，家禽的足部損傷都是常見的疾病。應用紅外熱成像技術對雞足底皮炎的早期病變進行識別研究，將試驗家禽個體置于不同的墊料環境中，一組為循環使用的刨花和稻殼，另一組是新木屑。在家禽的不同生長階段對其足底皮炎程度進行四級評分并對比不同等級個體的熱紅外圖像。研究表明，通過紅外熱圖像可準確判別出家禽皮炎等級。

應用紅外熱像儀對健康蛋雞個體和病理個體的體表溫度進行測量，通過對比兩者的不同體表區域的溫度得出，病理與健康個體的頭部和腿/足部表面溫度存在較大差異，表明熱象儀測溫可用于對家禽病理個體的檢測。

2.2? 牲畜疾病診斷中的應用

相對于在家禽疾病檢測中的應用研究，紅外熱成像技術在大型牲畜疾病檢測方面的研究較為廣泛。動物跛行經常出現，雖然早發現有利于減少損失和改善動物福利，但傳統方法難以診斷輕度至中度跛行。應用紅外熱像儀對懷孕母豬的下肢溫度進行了測量，通過對不同步態評分的個體對比研究發現，通過紅外測溫可有效識別豬的跛行。對紅外熱成像技術確定牛的呼吸道疾病綜合癥（BRD）的可行性進行了研究。通過臨床診斷、核心體溫、血液分析和紅外熱測溫值的對比分析，患有BRD的個體紅外熱值為（35.7±0.35） ℃，正常個體的紅外熱值為（34.9±0.22） ℃，這表明紅外熱成像測溫可有效判斷牛的呼吸道疾病綜合征。

此外，應用紅外熱成像技術對豬的關節腫脹進行了正確判別，對母豬的發情點進行了有效測定，對奶牛的亞急性瘤胃酸中毒進行了有效檢測，對牛的口蹄疫病毒感染進行了有效檢測。

2.3? 其他應用

紅外熱成像技術除了用于對畜禽疾病的檢測外，在其他方面的應用也較廣泛。熱舒適度是家禽的重要福利指標，良好的熱舒適度有利于家禽遺傳潛力的表達，促進生產。應用熱成像技術對肉雞的熱舒適度進行了評估研究，通過對不同通風條件下的對比分析發現，高風速的飼養環境更有利于肉雞的熱傳遞，為其提供更好的熱舒適度。對不同溫度下兔子的體表溫度差異進行了研究。將試驗個體分成兩組，一組飼養于30 ℃以下環境溫度中，另一組飼養于高于32 ℃的熱應激環境中。應用紅外熱像儀對兩組中個體的面部溫度進行測量，通過對不同面部區域最高、最低溫度的對比分析發現，兔子的眼部最低溫度和鼻子的溫度能夠有效評估家畜的熱應激。

除了熱應激外，環境應激也會影響家禽的生產。對雞應激狀態下的體表溫度變化進行了研究。通過人工捕捉和控制使蛋雞個體處于應激狀態20 min，應用熱像儀記錄20 min 內體表溫度變化，記錄顯示應激出現后雞冠部溫度快速下降2 ℃，眼部溫度先降低后又升高至高于非應激水平，頭部溫度在應激的20 min內持續增加。表明熱紅外測溫可用來對家禽的應激進行判別。應用紅外熱像儀對人為的應激（揮舞塑料袋、大叫、電動產品的使用等）處理后牛的眼部溫度變化進行了測量。結果顯示其眼部溫度會在幾十秒內迅速下降，隨后恢復正常水平，表明熱成像測溫可以作為評估牛應激狀態的非侵入方式。

3? 應用前景

近年來，禽流感疫情時有發生，禽肉和禽蛋價格下跌，不僅影響了飼養者的利益，也引起了人們對食品安全的擔憂。對家禽進行健康監測，可及早發現疫情信息，并及早預防。已有的研究表明，紅外熱成像技術作為一種非接觸性的現代溫度測量技術，不僅可以用來區分畜禽的疾病狀況、部位、病理階段，而且可以準確地判斷動物是否處于應激狀態。若能與現代資訊傳輸、影像處理等技術結合，可實時監測家禽個體的溫度，有效識別患病個體。隨著福利和精密農業概念的不斷發展，紅外熱成像技術將得到廣泛應用。

參考文獻：

[1] 李保明，王朝元，楊? 柳.從歐洲精準畜牧業研討會看蛋雞精準養殖技術的研究進展[J].中國家禽，2016（3）：1-4.

[2] 劉純普.動物疾患體溫檢查的診斷方法[J].養殖技術顧問，2013（6）：56-57.