紅外技術(shù)評(píng)估中國(guó)南方圍產(chǎn)期母豬熱應(yīng)激的應(yīng)用研究

喻維維，何 鍵，鄺偉鍵，朱曉萍，陳學(xué)輝，孫艷梅，馮 鑫，趙云翔,

（1.佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院 生命科學(xué)與工程學(xué)院，廣東 佛山 528000；2.廣西揚(yáng)翔農(nóng)牧有限責(zé)任公司，廣西 貴港 537100）

動(dòng)物熱應(yīng)激是指處于高溫環(huán)境中的動(dòng)物機(jī)體對(duì)熱環(huán)境所產(chǎn)生的非特異性生理反應(yīng)的總和。國(guó)內(nèi)外研究證明，熱應(yīng)激可導(dǎo)致母豬季節(jié)性不育[1]。在現(xiàn)代集約化養(yǎng)殖中，母豬的繁殖力逐年提高導(dǎo)致其對(duì)熱應(yīng)激的敏感性增加[2]。中國(guó)南方高熱高濕的環(huán)境加劇圍產(chǎn)期母豬應(yīng)激水平，誘導(dǎo)母豬難產(chǎn)、產(chǎn)后癱瘓、乳房炎和無(wú)乳綜合征等疾病，從而導(dǎo)致母豬使用年限縮短，哺乳性能下降，甚至直接淘汰或死亡[3]。母豬懷孕早期熱應(yīng)激導(dǎo)致胚胎死亡率增加，產(chǎn)仔率和產(chǎn)仔數(shù)下降，而懷孕后期的熱應(yīng)激增加死胎數(shù)，降低新生仔豬體重[4]。

高溫環(huán)境會(huì)對(duì)豬的呼吸速率（RR）、蒸發(fā)散熱、直腸溫度（RT）等體溫調(diào)節(jié)指標(biāo)產(chǎn)生影響。Traulsen等[5]發(fā)現(xiàn)，當(dāng)母豬受到熱應(yīng)激時(shí)，直腸溫度和皮膚溫度都有顯著的上升。因此，體溫變化被認(rèn)為是一個(gè)反映動(dòng)物受熱應(yīng)激程度的重要指標(biāo)。在動(dòng)物生產(chǎn)中，常用水銀溫度計(jì)測(cè)量直腸溫度，但此方法額外造成了動(dòng)物的應(yīng)激。紅外熱成像技術(shù)是一種快速、非侵入性測(cè)量表面溫度的一種方法，常用于指示由體溫升高和血流變化引起的動(dòng)物代謝的熱生物特征變化[6]。

國(guó)內(nèi)外對(duì)紅外技術(shù)檢測(cè)家畜生理參數(shù)及預(yù)測(cè)疾病的應(yīng)用進(jìn)行了大量的研究[7-9]。然而在母豬熱應(yīng)激診斷方面尚沒(méi)有報(bào)道。 本試驗(yàn)以紅外熱像儀測(cè)定純種長(zhǎng)白和大白母豬耳朵、外陰和乳房等5 個(gè)部位紅外溫度，研究中國(guó)南方夏季圍產(chǎn)期母豬各部位紅外溫度和直腸溫度的關(guān)系，探討紅外成像技術(shù)評(píng)估母豬熱應(yīng)激的可行性。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于廣西某規(guī)模化母豬場(chǎng)進(jìn)行，地理位置為北緯N 23°07′，東經(jīng)E 109°30′，海拔74 m，氣候條件為亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫在16.5 ～23.1 ℃之間，最高氣溫為33.7 ～42.5 ℃。本試驗(yàn)選取該場(chǎng)1 ～4 胎次純種丹系圍產(chǎn)期大白和長(zhǎng)白母豬共216 頭。該豬場(chǎng)配懷舍為單體限位欄、采用風(fēng)機(jī)濕簾降溫，分娩舍為離地高床分娩欄、采用風(fēng)機(jī)濕簾降溫和水泡糞工藝。母豬采用人工輸精，配種2 次，完成配種后第2 天轉(zhuǎn)入妊娠舍。斷奶至配種不限飼，妊娠期限制采食，日喂1 餐，妊娠母豬前30 d 依據(jù)其背膘水平調(diào)整飼喂量2.0 ～2.4 kg/d，30 d 后固定飼喂2.0 kg/d 直到妊娠90 d 統(tǒng)一增加飼喂量至2.7 kg/d 進(jìn)行攻胎。

1.2 試驗(yàn)方法

直腸溫度采用水銀溫度計(jì)測(cè)定，測(cè)量前溫度計(jì)進(jìn)行酒精消毒并在末端系上細(xì)繩，繩子另一端系上小夾子。測(cè)量體溫時(shí)水銀柱甩至35 ℃以下，涂上潤(rùn)滑劑，一人站在母豬正后面，提起豬尾巴向偏背側(cè)輕輕將溫度計(jì)插入肛門內(nèi)8 cm 左右，將小夾子夾在尾巴上，停留3 ～5 min 后取出讀數(shù)。

舍內(nèi)溫濕度采用電子溫濕度儀測(cè)定，將電子溫濕度儀掛于產(chǎn)房中間，每日8:00、9:30、11:00、14:30、16:30、18:00 進(jìn)行溫濕度的記錄。

紅外圖像采集用便攜式紅外熱成像儀（Fluke tiss 55）獲取，采集母豬背部、乳房、外陰、眼睛、耳朵的溫度，在拍攝前對(duì)儀器進(jìn)行參數(shù)設(shè)定和校準(zhǔn)，拍攝距離為0.5 ～1 m。每次拍攝后記錄對(duì)應(yīng)母豬的耳號(hào)。之后用軟件對(duì)熱成像圖片進(jìn)行處理，提取每個(gè)部位溫度的最大值和平均值。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)主要用Excel和R 語(yǔ)言進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和顯著性檢驗(yàn)，結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差（Mean±SD）來(lái)表示，顯著性水平設(shè)為P ＜0.05。

2 結(jié)果

2.1 舍內(nèi)氣溫對(duì)直腸溫度的影響

試 驗(yàn) 記 錄 了8 月7 日 和8 月8 日兩天中母豬產(chǎn)房?jī)?nèi)早上8:00—18:00 氣溫的變化趨勢(shì)。如圖1 所示，這兩天的氣溫變化趨勢(shì)一致，在下午15:00—16:30 達(dá)到最高溫。同日中舍內(nèi)溫差達(dá)到了3.1 ℃。表1 為同日測(cè)得的直腸溫度變化差值為0.3 ～1.2 ℃。在14:00—17:00 間舍內(nèi)氣溫最高達(dá)到30.3 ℃，此時(shí)母豬容易產(chǎn)生熱應(yīng)激。試驗(yàn)得出體溫與氣溫相關(guān)系數(shù)為0.63，具有一般線性相關(guān)。

2.2 母豬紅外溫度和直腸溫度相關(guān)性分析

表2 對(duì)測(cè)得的206 頭圍產(chǎn)期母豬皮膚紅外溫度與直腸溫度進(jìn)行相關(guān)性分析。本試驗(yàn)中乳房的皮膚溫度與直腸溫度的相系數(shù)為0.71，具有一般線性相關(guān)。外陰、耳朵、眼睛等為低線性相關(guān)。本試驗(yàn)中將背部紅外溫度、眼睛紅外溫度、耳朵紅外溫度、外陰紅外溫度和乳房紅外溫度代入評(píng)估數(shù)學(xué)模型中得到母豬的體溫，其中，評(píng)估數(shù)學(xué)模型為：

Tt 表示為母豬的體溫，Tb 表示為母豬的背部表面溫度，Ty 表示為母豬的眼睛表面溫度，Te 表示為母豬的耳朵表面溫度，Tw 表示為母豬的外陰表面溫度，Tr 表示為母豬的乳房表面溫度。

2.3 紅外圖像案例分析

圖1 母豬產(chǎn)房?jī)?nèi)溫度變化趨勢(shì)

表1 圍產(chǎn)期母豬直腸溫度變化 ℃

體溫異常母豬（圖2）與正常體溫母豬的紅外熱像圖，可見(jiàn)數(shù)值上確有較大差異，且顏色深度有也不同，體溫較高母豬高溫區(qū)（顏色較亮）比圖3 中正常體溫母豬的明顯。

由圖4 可見(jiàn)，體溫異常的母豬，耳部溫度極低。與正常圖片對(duì)比可見(jiàn)明顯差異。測(cè)量中發(fā)現(xiàn)有多頭低體溫母豬都有此現(xiàn)象。

由圖5、圖6 的圖片比較得出，低溫母豬和正常體溫母豬尾巴溫度圖片有明顯差別。

3 討論

3.1 舍內(nèi)氣溫對(duì)直腸溫度的影響

該場(chǎng)同日氣溫差達(dá)到了3.1 ℃，較大的氣溫波動(dòng)增加了母豬維持自身平衡的難度。在同日測(cè)得的直腸溫度變化差值為0.3 ～1.2 ℃，在正常情況下直腸溫度變化幅度一般不會(huì)超過(guò)0.5 ℃，如發(fā)生劇烈變化則極有可能由疾病外界環(huán)境突變等因素引起[10]。在14:00—17:00 間舍內(nèi)氣溫最高達(dá)到30.3 ℃，超過(guò)了妊娠母豬適宜溫度范圍（18 ～27℃）[11]，受夏季高溫影響中國(guó)南方母豬更容易產(chǎn)生熱應(yīng)激。

表2 圍產(chǎn)期母豬紅外溫度與直腸溫度的相關(guān)性

圖2 體溫40.2 ℃圍產(chǎn)期母豬耳部紅外圖

圖3 體溫38.2 ℃圍產(chǎn)期母豬耳部紅外圖

圖4 產(chǎn)前3 d 體溫37 ℃母豬熱像圖

圖5 正常體溫母豬尾巴圖片

圖6 低體溫母豬尾巴圖片

3.2 母豬紅外溫度和直腸溫度相關(guān)性分析

在機(jī)體各部位的紅外皮膚溫度和最高皮膚溫度中，最高溫度與體溫的相關(guān)性高于平均溫度，與張鮮等[12]結(jié)果一致，但與劉金琪[13]和孟祥雪[14]用臀部平均溫度與體溫進(jìn)行分析的結(jié)果不一致。由于設(shè)備、測(cè)量距離、數(shù)據(jù)讀取方式等并不一致，從而影響結(jié)果的準(zhǔn)確性，所以選取皮膚最高溫度還是平均溫度需進(jìn)一步的研究。從上述中可得出目前紅外測(cè)溫與直腸測(cè)溫計(jì)相比穩(wěn)定性較低，且不同的環(huán)境誤差較大的結(jié)論。所以紅外熱成像儀的使用方法、熱像圖處理方法、皮膚面積溫度計(jì)算方法需要進(jìn)一步研究完善，從而找出適合不同動(dòng)物的紅外測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)。此次試驗(yàn)中，乳房溫度與體溫的相關(guān)性最高，但因?yàn)閲a(chǎn)期母豬泌乳的關(guān)系，乳房溫度的變化不僅只受熱環(huán)境因素影響。所以此部位的溫度結(jié)果對(duì)評(píng)估熱應(yīng)激的意義有待進(jìn)一步研究。但乳房部位最高溫度的敏感性也提示紅外技術(shù)在動(dòng)物乳房炎等疾病的測(cè)定具有應(yīng)用價(jià)值。

3.3 母豬紅外熱成像圖案例分析

視覺(jué)評(píng)定熱成像圖是紅外技術(shù)應(yīng)用最重要的部分。每個(gè)部位血流量不同導(dǎo)致機(jī)體各部位的溫度差異而形成了不同的熱場(chǎng)，紅外熱成像技術(shù)由此可得到個(gè)體體表熱分布圖形。動(dòng)物受到熱應(yīng)激時(shí)體溫升高，皮毛較少部位的體表溫度也相應(yīng)升高。在紅外熱像圖呈現(xiàn)出較亮的畫(huà)面，Metzne 等[15]在檢測(cè)奶牛乳腺炎試驗(yàn)中證實(shí)了這一點(diǎn)，產(chǎn)生炎癥的部位紅外熱像圖可見(jiàn)明顯的亮度。本試驗(yàn)在母豬乳房、耳朵、外陰可見(jiàn)明顯的熱像圖差異，表明用紅外熱成像技術(shù)輔助檢測(cè)熱應(yīng)激是有應(yīng)用價(jià)值的。另外本試驗(yàn)中測(cè)出耳部和尾巴溫度低，紅外熱成像圖顯示較暗的圖像，該圖像的母豬體溫測(cè)量結(jié)果低于37℃，這在其他紅外技術(shù)與動(dòng)物研究中都未見(jiàn)報(bào)道。孫敏霞等[16]在關(guān)于母豬低溫癥的研究中表示，母豬在分娩過(guò)程中能量消耗過(guò)大或大出血、母豬發(fā)燒治療用藥不當(dāng)刺激溫感神經(jīng)導(dǎo)致能量代謝紊亂等都可導(dǎo)致母豬出現(xiàn)低溫癥。紅外熱成像技術(shù)對(duì)動(dòng)物低溫癥早期檢測(cè)可能有著重要的應(yīng)用價(jià)值。

4 結(jié)論

紅外熱成像技術(shù)以其測(cè)溫精度高、快速、靈敏、無(wú)創(chuàng)等優(yōu)勢(shì)，在工業(yè)、醫(yī)學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。本研究表明了在高溫環(huán)境下母豬乳房、耳朵、外陰等部位的紅外溫度與體溫具有相關(guān)性。中國(guó)南方夏季高溫高濕，動(dòng)物受到熱應(yīng)激后，體溫變化較大，紅外技術(shù)對(duì)代替侵入式體溫計(jì)評(píng)估母豬熱應(yīng)激具有重要意義。

中國(guó)南方夏季母豬生理狀態(tài)復(fù)雜及環(huán)境因素對(duì)紅外測(cè)量影響較大，紅外技術(shù)對(duì)準(zhǔn)確評(píng)估動(dòng)物熱應(yīng)激的方法上還需更多的研究和改進(jìn)，但作為一種輔助的檢測(cè)手段是非常有效的。隨著福利化、智能化養(yǎng)殖的不斷發(fā)展，紅外熱成像技術(shù)將在動(dòng)物生產(chǎn)和健康檢測(cè)中得到廣泛的應(yīng)用。