超聲在豬背膘測(cè)定中的應(yīng)用

李 根，彭妙蓮，王 壘，黃美玲，陳小強(qiáng)，王聲會(huì)

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

超聲在豬背膘測(cè)定中的應(yīng)用

李 根，彭妙蓮，王 壘，黃美玲，陳小強(qiáng)，王聲會(huì)

（廣東溫氏種豬科技有限公司，國家生豬種業(yè)工程技術(shù)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(gè)很重要的繁殖性狀，養(yǎng)豬生產(chǎn)者對(duì)背膘厚的選擇廣泛應(yīng)用于遺傳改良和提高母豬的繁殖性能。國內(nèi)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(fù)相關(guān)（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(zhǎng)期連續(xù)進(jìn)行以降低背膘厚為目標(biāo)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(duì)瘦肉的需求。

背膘厚是衡量母豬體況的重要指標(biāo)，它反映了母豬在不同階段的營養(yǎng)狀況和體能儲(chǔ)備[2]。背膘是豬脂質(zhì)沉積的主要部位，在穩(wěn)定機(jī)體代謝平衡方面起著重要作用。豬的背膘不僅是機(jī)體的能量貯存庫，還具有內(nèi)分泌功能，其分泌的脂肪因子如瘦素、抵抗素等作用于機(jī)體的神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)及內(nèi)分泌器官，調(diào)節(jié)機(jī)體一系列生物學(xué)和生理過程，如體溫的調(diào)節(jié)、能量平衡調(diào)控、胰島素敏感性、炎癥反應(yīng)和心血管反應(yīng)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(dāng)母豬的背膘水平低于某個(gè)閾值時(shí)就會(huì)發(fā)生繁殖障礙[5]。背膘厚與母豬繁殖性能密切相關(guān)，背膘厚是了解妊娠母豬營養(yǎng)需要的重要根據(jù)，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(xiàn)代養(yǎng)豬生產(chǎn)中，人們?cè)絹碓街匾晫?duì)背膘厚的測(cè)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(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益的重要措施。同時(shí)由于背膘易于測(cè)定，可以廣泛用于生產(chǎn)實(shí)踐中。

1 豬背膘測(cè)定方法

背膘測(cè)定有超聲波測(cè)定、探針法、屠宰測(cè)定等幾種方法。在國外，動(dòng)物的活體超聲波測(cè)定技術(shù)自20世紀(jì)40年代興起，Wild[7]首次報(bào)道了運(yùn)用超聲技術(shù)量化活體動(dòng)物肌肉和脂肪組織的方法，到了20世紀(jì)50年代就有了使用超聲波測(cè)量豬的活體背膘厚[8]。隨著超聲波活體測(cè)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(jìn)展和經(jīng)濟(jì)效益。

國內(nèi)在超聲波測(cè)定推廣之前常采用探針法進(jìn)行活體測(cè)膘，首先對(duì)測(cè)量部位進(jìn)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(dāng)感覺到有較大阻力時(shí)停止，待豬稍安靜時(shí)，迅速將尺子抽出讀數(shù)[9]。探針法對(duì)豬有一定的損傷，且應(yīng)激較大。屠宰測(cè)定是用游標(biāo)卡尺直接對(duì)胴體進(jìn)行背膘厚度的測(cè)量，20世紀(jì)60年代之前大多用此方法，現(xiàn)在屠宰后測(cè)定往往作為衡量超聲儀器準(zhǔn)確度的標(biāo)準(zhǔn)。由于探針法和屠宰測(cè)定存在許多弊端，現(xiàn)生產(chǎn)中最常用的是超聲波活體背膘測(cè)定法。

2 超聲測(cè)量背膘原理

人的耳朵能聽見的聲波振動(dòng)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(dòng)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(zhì)振動(dòng)而產(chǎn)生的，并且只能在介質(zhì)中傳播，即超聲波是振動(dòng)在彈性介質(zhì)中的傳播，是一種機(jī)械波[10]。超聲波的波長(zhǎng)較短，具有良好的方向性，貫穿組織的能力較強(qiáng)而且在界面有顯著的反射，這是超聲測(cè)量背膘厚的基礎(chǔ)。

超聲波由換能器發(fā)出，在傳播過程中遇到兩種不同聲阻抗物質(zhì)所構(gòu)成的聲學(xué)界面時(shí)，一部分超聲波會(huì)反射到前一種介質(zhì)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(chǎn)生反射，回聲的強(qiáng)弱是超聲測(cè)定的基本依據(jù)?；芈暤膹?qiáng)弱主要取決于構(gòu)成聲學(xué)界面的兩種介質(zhì)的聲阻抗差值，聲阻抗差值越大，反射越強(qiáng)，回聲強(qiáng)度越大，反之越小?？諝獾穆曌杩怪禐?．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(gòu)成的界面反射能力特別強(qiáng)，超聲波垂直入射空氣與軟組織交界面上的聲強(qiáng)反射系數(shù)高達(dá)99．9%[11]。所以在進(jìn)行超聲測(cè)膘時(shí)，如果探頭與動(dòng)物體表之間有空氣或氣泡，超聲就會(huì)在動(dòng)物體表幾乎100%被反射而不能夠到達(dá)被探測(cè)的部位，超聲波不能從氣體進(jìn)入固體，所以在超聲探測(cè)時(shí)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(dāng)超聲通過不同組織時(shí)構(gòu)成的界面時(shí)可以產(chǎn)生能識(shí)別反射，根據(jù)回聲的分布、強(qiáng)弱就可以推斷不同組織在豬體內(nèi)的位置和大小，從而測(cè)量出其長(zhǎng)度、面積等信息。根據(jù)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(chǎn)上常用的是A型和B型。

A型超聲簡(jiǎn)稱A超又稱幅度調(diào)制型超聲，根據(jù)單一晶體超聲束在機(jī)體傳播時(shí)，在不同組織界面上產(chǎn)生相應(yīng)不等強(qiáng)度的反射，按回波出現(xiàn)的先后順序，不同幅度和不同距離的回波就會(huì)顯示在示波屏上。A超就是將超聲回聲信號(hào)以波的形式顯示出來，縱坐標(biāo)表示波幅的高度即回聲的強(qiáng)度，橫坐標(biāo)表示回聲的往返時(shí)間即超聲所探測(cè)的距離或深度，有些A超是將超聲所探測(cè)的深度以液晶數(shù)字顯示出來(如A型超聲測(cè)膘儀)。A超主要用于動(dòng)物背膘的測(cè)定等，畜牧常用A超有PIGLOG105，RENCO等。

B型超聲簡(jiǎn)稱B超又稱輝度調(diào)制型超聲。多晶體超聲束穿過體表時(shí)，B超將各層組織反射的回聲轉(zhuǎn)變?yōu)閺?qiáng)弱不同的光點(diǎn)，回聲信號(hào)就以光點(diǎn)明暗即灰階的形式顯示出來。光點(diǎn)的明暗代表回聲界面反射的強(qiáng)弱，這些光點(diǎn)、光線和光面構(gòu)成了被探測(cè)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(yīng)用于人與動(dòng)物各組織器官的疾病的診斷，也廣泛地用于動(dòng)物妊娠檢查、背膘和眼肌面積的測(cè)定。畜牧常用B超有ALOKA-500V，YAWEI-9000V，VETKO Plus等。

3 豬背膘測(cè)定位點(diǎn)的研究

早在1971年，英國肉類與家畜委員會(huì)(MLC)把最后肋骨處背最長(zhǎng)肌上方的3個(gè)位點(diǎn)：P1、P2、P3（三點(diǎn)距背中線的距離分別為4．5 cm、6．5 cm和8 cm）測(cè)得的背膘厚納入豬胴體分級(jí)方案[13]。而澳大利亞和新西蘭胴體分級(jí)方案中把P2點(diǎn)測(cè)得的背膘厚作為胴體分級(jí)方案的依據(jù)[14]。后來Kempster等通過試驗(yàn)證實(shí)了P2點(diǎn)測(cè)得的背膘厚比其他位置更能準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)瘦肉率[15]。豬背中線兩側(cè)背最長(zhǎng)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(gè)測(cè)量位點(diǎn)用于估測(cè)瘦肉率，其中P2點(diǎn)應(yīng)用最廣。在英國，75%以上屠宰豬的胴體分級(jí)都采用P2點(diǎn)測(cè)量法[16]。

為了研究超聲活體測(cè)膘與實(shí)際背膘厚的相關(guān)性，國內(nèi)研究者做了大量的對(duì)比試驗(yàn)。熊遠(yuǎn)著等[17]就對(duì)超聲測(cè)量活體膘厚與實(shí)測(cè)膘厚的相關(guān)性進(jìn)行了研究，研究表明最后肋骨處活體測(cè)量膘厚與屠體實(shí)測(cè)相應(yīng)點(diǎn)膘厚的相關(guān)系數(shù)最高。同時(shí)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(cè)定了杜×長(zhǎng)二元雜豬5個(gè)部位共15個(gè)位點(diǎn)的活體背膘厚，并與屠宰實(shí)測(cè)背膘厚進(jìn)行相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)最后肋骨處、腰薦結(jié)合處離背中線5 cm處與實(shí)測(cè)背膘相關(guān)性最強(qiáng)，而肩部6～7肋骨處與實(shí)測(cè)值相關(guān)系數(shù)最低。楊秀娟（2014）[19]用A超測(cè)量豬不同位點(diǎn)的活體膘厚，并與相應(yīng)位點(diǎn)胴體實(shí)際膘厚進(jìn)行回歸分析，表明最后肋骨處活體測(cè)量背膘與胴體實(shí)際背膘的相關(guān)性為強(qiáng)相關(guān)，兩者存在直線回歸關(guān)系，為提高A超測(cè)量的準(zhǔn)確性，可通過回歸方程將A超測(cè)量值換算為實(shí)測(cè)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(shí)際膘厚是可行。

背膘厚往往作為反映瘦肉率的間接指標(biāo)，最后肋骨處的膘厚與胴體實(shí)際膘厚的正相關(guān)性最強(qiáng)，也即是與胴體瘦肉率的負(fù)相關(guān)性最強(qiáng)，而P2點(diǎn)作為國際養(yǎng)豬業(yè)通用的一個(gè)測(cè)量位點(diǎn)，經(jīng)過這么多年實(shí)踐的檢驗(yàn)可以廣泛地應(yīng)用于母豬的體況評(píng)價(jià)中。雖然P2點(diǎn)背膘通常用來代表母豬膘情的最佳部位，但是，倒數(shù)第3～4肋骨間、胸腰椎結(jié)合處、腰薦椎結(jié)合處等測(cè)定位點(diǎn)的測(cè)定也比較多。中華人民共和國農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《種豬生產(chǎn)性能測(cè)定規(guī)程》規(guī)定的種豬終測(cè)時(shí)背膘測(cè)定部位：采用B超測(cè)定倒數(shù)3～4肋骨間左側(cè)距背中線5 cm處背膘厚，采用A超測(cè)定腰薦椎結(jié)合處、胸腰椎結(jié)合處左側(cè)距背中線5 cm處兩點(diǎn)背膘厚平均值[20]。

4 超聲測(cè)量背膘準(zhǔn)確性

超聲活體測(cè)量豬背膘的準(zhǔn)確性是育種和飼喂的前提，影響超聲活體測(cè)量準(zhǔn)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(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性差別很大。樓平兒等[21]研究發(fā)現(xiàn)A超、B超在不同位點(diǎn)測(cè)量的背膘厚存在差異，在相同位點(diǎn)測(cè)得的背膘厚也存在差異，B超得測(cè)量值往往大于A超。謝水華等[22]根據(jù)《種豬生產(chǎn)性能測(cè)定規(guī)程》采用A超、B超對(duì)種豬進(jìn)行活體背膘并比較兩種儀器的差異，結(jié)果表明B超測(cè)量值略高于A超測(cè)量值，兩者差值在0．28 mm以下。McLaren等[23]用A超和B超活體測(cè)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(diǎn)測(cè)量胴體背膘厚度，結(jié)果是A超測(cè)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(cè)量值與胴體實(shí)際值的差異要小于A超與胴體的差異。多數(shù)研究者認(rèn)為B超比A超在相同位點(diǎn)所測(cè)背膘更接近真實(shí)背膘厚度[24-26]。B超的準(zhǔn)確性要好于A超，同時(shí)大多數(shù)研究中同一位點(diǎn)的B超測(cè)量值要高于A超。A超與B超在相同位點(diǎn)測(cè)量值準(zhǔn)確性的差異很可能是因?yàn)锳超與B超的探頭類型不同。Pomar等[27]用四種不同型號(hào)的探頭測(cè)量了268頭豬的背膘厚，結(jié)果表明探頭傳輸距離較短的探頭的準(zhǔn)確性較高，而傳輸距離較長(zhǎng)的探頭準(zhǔn)確性較低。A超是單晶體一個(gè)點(diǎn)的測(cè)量波形圖，而B超是多晶體多個(gè)點(diǎn)測(cè)量的聲像圖；A超掃描的是平面，信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字或示波，B超掃描的則是二維立面，信號(hào)轉(zhuǎn)化為圖像，測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性大大提高。

蔣小兵[28]比較1臺(tái)A超和4臺(tái)B超活體測(cè)量值與胴體實(shí)測(cè)值的差異，結(jié)果表明不同儀器活體測(cè)量豬背膘厚度都略低于胴體真實(shí)值，同時(shí)有的儀器測(cè)量值與宰后真實(shí)值存在顯著性差異。這提示我們?cè)谏a(chǎn)中儀器選擇的重要性，面對(duì)不同廠家生產(chǎn)的B超，我們可以選擇與屠宰后實(shí)測(cè)值相關(guān)性最高的B超。實(shí)際生產(chǎn)中我們也可以根據(jù)豬場(chǎng)的實(shí)際情況來選擇背膘儀器，雖然B超比A超準(zhǔn)確，但A超讀數(shù)方便且便宜、便攜，豬場(chǎng)可以建立A超、B超的直線回歸關(guān)系，A超測(cè)量的結(jié)果可以通過直線回歸轉(zhuǎn)換成B超的測(cè)量結(jié)果。

4.2 測(cè)定人員

測(cè)定人員往往是影響超聲測(cè)定背膘結(jié)果的關(guān)鍵因素。Herring等[29]認(rèn)為由于測(cè)量經(jīng)驗(yàn)和培訓(xùn)程度的差異，不同測(cè)定人員在判別超聲圖像時(shí)，會(huì)對(duì)圖像組織輪廓的認(rèn)識(shí)產(chǎn)生主觀上的差異，致使背膘厚的結(jié)果有顯著性差異。劉望宏等[30]報(bào)道人員因素對(duì)B超測(cè)量豬活體膘厚的結(jié)果有極顯著的影響，不同測(cè)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(fā)現(xiàn)不同測(cè)量人員在識(shí)別超聲波測(cè)量圖像的背膘厚度時(shí)，訓(xùn)練程度較高的測(cè)定人員間所測(cè)背膘厚偏離真實(shí)值為0．52～0．68 mm，而訓(xùn)練程度較低的測(cè)定人員偏離值為1．21～1．31 mm?？梢?，經(jīng)驗(yàn)越豐富準(zhǔn)確性越高。

不同人員主觀判斷的差異，也與豬背膘生理結(jié)構(gòu)也有關(guān)系，豬一般有兩層背膘厚度，某些豬背膘生長(zhǎng)發(fā)育比較充分時(shí)可清晰見到3層，同時(shí)有些豬第3層背膘較薄不易被發(fā)現(xiàn)，這常常導(dǎo)致不同經(jīng)驗(yàn)的測(cè)量人員讀取數(shù)據(jù)起止點(diǎn)發(fā)生差異，進(jìn)而導(dǎo)致測(cè)量值不同[1]。在實(shí)際測(cè)量中不同測(cè)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(shí)不同人在判斷圖像背膘厚的界線也會(huì)有區(qū)別，導(dǎo)致不同的人員的測(cè)量準(zhǔn)確性有不同，而且它們常常和儀器因素交叉一起影響測(cè)量結(jié)果。

豬的背膘會(huì)隨著豬的生長(zhǎng)不斷變厚，有的豬只有兩層背膘，有的豬有3層背膘，同時(shí)第3層背膘與眼肌肌膜的結(jié)構(gòu)很相似，這在成像不清晰的B超上很難去區(qū)別辨認(rèn)。而在A超的測(cè)定過程中，當(dāng)遇到第3層背膘與眼肌肌膜的分界不清晰時(shí)，A超顯示的3層背膘厚數(shù)值會(huì)在幾個(gè)數(shù)字之間跳動(dòng)，這大大增加了測(cè)量的難度，正是因?yàn)榈?層背膘的不確定性，有些豬場(chǎng)在生產(chǎn)中只測(cè)豬的兩層背膘厚。

生產(chǎn)中為了提高活體測(cè)膘的準(zhǔn)確性，一方面可以通過加強(qiáng)測(cè)定人員對(duì)于測(cè)定操作和圖像識(shí)別方面的培訓(xùn)，在統(tǒng)一測(cè)定方法基礎(chǔ)上，進(jìn)一步規(guī)范測(cè)量操作和圖像識(shí)別的原則，可以降低因方法學(xué)帶來的誤差，提高活體測(cè)膘的準(zhǔn)確性和精確性；另一方面有賴于獸用超聲技術(shù)的進(jìn)一步普及和發(fā)展，可以預(yù)見的是，隨著高、精、尖的超聲儀器運(yùn)用在活體測(cè)膘上，儀器和人員誤差可以進(jìn)一步得到縮小。

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2017-03-13）

李根（1990-），男，碩士，研究方向?yàn)閯?dòng)物營養(yǎng)與飼料科學(xué)，E-mail：lga1990@163.com