紅外技術評估中國南方圍產期母豬熱應激的應用研究

喻維維，何 鍵，鄺偉鍵，朱曉萍，陳學輝，孫艷梅，馮 鑫，趙云翔,

（1.佛山科學技術學院 生命科學與工程學院，廣東 佛山 528000；2.廣西揚翔農牧有限責任公司，廣西 貴港 537100）

動物熱應激是指處于高溫環(huán)境中的動物機體對熱環(huán)境所產生的非特異性生理反應的總和。國內外研究證明，熱應激可導致母豬季節(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致其對熱應激的敏感性增加[2]。中國南方高熱高濕的環(huán)境加劇圍產期母豬應激水平，誘導母豬難產、產后癱瘓、乳房炎和無乳綜合征等疾病，從而導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]。母豬懷孕早期熱應激導致胚胎死亡率增加，產仔率和產仔數(shù)下降，而懷孕后期的熱應激增加死胎數(shù)，降低新生仔豬體重[4]。

高溫環(huán)境會對豬的呼吸速率（RR）、蒸發(fā)散熱、直腸溫度（RT）等體溫調節(jié)指標產生影響。Traulsen等[5]發(fā)現(xiàn)，當母豬受到熱應激時，直腸溫度和皮膚溫度都有顯著的上升。因此，體溫變化被認為是一個反映動物受熱應激程度的重要指標。在動物生產中，常用水銀溫度計測量直腸溫度，但此方法額外造成了動物的應激。紅外熱成像技術是一種快速、非侵入性測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物代謝的熱生物特征變化[6]。

國內外對紅外技術檢測家畜生理參數(shù)及預測疾病的應用進行了大量的研究[7-9]。然而在母豬熱應激診斷方面尚沒有報道。 本試驗以紅外熱像儀測定純種長白和大白母豬耳朵、外陰和乳房等5 個部位紅外溫度，研究中國南方夏季圍產期母豬各部位紅外溫度和直腸溫度的關系，探討紅外成像技術評估母豬熱應激的可行性。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于廣西某規(guī)?；肛i場進行，地理位置為北緯N 23°07′，東經E 109°30′，海拔74 m，氣候條件為亞熱帶季風氣候，年平均氣溫在16.5 ～23.1 ℃之間，最高氣溫為33.7 ～42.5 ℃。本試驗選取該場1 ～4 胎次純種丹系圍產期大白和長白母豬共216 頭。該豬場配懷舍為單體限位欄、采用風機濕簾降溫，分娩舍為離地高床分娩欄、采用風機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 進行攻胎。

1.2 試驗方法

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

舍內溫濕度采用電子溫濕度儀測定，將電子溫濕度儀掛于產房中間，每日8:00、9:30、11:00、14:30、16:30、18:00 進行溫濕度的記錄。

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，在拍攝前對儀器進行參數(shù)設定和校準，拍攝距離為0.5 ～1 m。每次拍攝后記錄對應母豬的耳號。之后用軟件對熱成像圖片進行處理，提取每個部位溫度的最大值和平均值。

1.3 統(tǒng)計分析

試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計主要用Excel和R 語言進行統(tǒng)計分析和顯著性檢驗，結果用平均值±標準誤差（Mean±SD）來表示，顯著性水平設為P ＜0.05。

2 結果

2.1 舍內氣溫對直腸溫度的影響

試 驗 記 錄 了8 月7 日 和8 月8 日兩天中母豬產房內早上8:00—18:00 氣溫的變化趨勢。如圖1 所示，這兩天的氣溫變化趨勢一致，在下午15:00—16:30 達到最高溫。同日中舍內溫差達到了3.1 ℃。表1 為同日測得的直腸溫度變化差值為0.3 ～1.2 ℃。在14:00—17:00 間舍內氣溫最高達到30.3 ℃，此時母豬容易產生熱應激。試驗得出體溫與氣溫相關系數(shù)為0.63，具有一般線性相關。

2.2 母豬紅外溫度和直腸溫度相關性分析

表2 對測得的206 頭圍產期母豬皮膚紅外溫度與直腸溫度進行相關性分析。本試驗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。外陰、耳朵、眼睛等為低線性相關。本試驗中將背部紅外溫度、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估數(shù)學模型中得到母豬的體溫，其中，評估數(shù)學模型為：

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 母豬產房內溫度變化趨勢

表1 圍產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，體溫異常的母豬，耳部溫度極低。與正常圖片對比可見明顯差異。測量中發(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 舍內氣溫對直腸溫度的影響

該場同日氣溫差達到了3.1 ℃，較大的氣溫波動增加了母豬維持自身平衡的難度。在同日測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超過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 間舍內氣溫最高達到30.3 ℃，超過了妊娠母豬適宜溫度范圍（18 ～27℃）[11]，受夏季高溫影響中國南方母豬更容易產生熱應激。

表2 圍產期母豬紅外溫度與直腸溫度的相關性

圖2 體溫40.2 ℃圍產期母豬耳部紅外圖

圖3 體溫38.2 ℃圍產期母豬耳部紅外圖

圖4 產前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性分析

在機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性高于平均溫度，與張鮮等[12]結果一致，但與劉金琪[13]和孟祥雪[14]用臀部平均溫度與體溫進行分析的結果不一致。由于設備、測量距離、數(shù)據(jù)讀取方式等并不一致，從而影響結果的準確性，所以選取皮膚最高溫度還是平均溫度需進一步的研究。從上述中可得出目前紅外測溫與直腸測溫計相比穩(wěn)定性較低，且不同的環(huán)境誤差較大的結論。所以紅外熱成像儀的使用方法、熱像圖處理方法、皮膚面積溫度計算方法需要進一步研究完善，從而找出適合不同動物的紅外測量標準。此次試驗中，乳房溫度與體溫的相關性最高，但因為圍產期母豬泌乳的關系，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果對評估熱應激的意義有待進一步研究。但乳房部位最高溫度的敏感性也提示紅外技術在動物乳房炎等疾病的測定具有應用價值。

3.3 母豬紅外熱成像圖案例分析

視覺評定熱成像圖是紅外技術應用最重要的部分。每個部位血流量不同導致機體各部位的溫度差異而形成了不同的熱場，紅外熱成像技術由此可得到個體體表熱分布圖形。動物受到熱應激時體溫升高，皮毛較少部位的體表溫度也相應升高。在紅外熱像圖呈現(xiàn)出較亮的畫面，Metzne 等[15]在檢測奶牛乳腺炎試驗中證實了這一點，產生炎癥的部位紅外熱像圖可見明顯的亮度。本試驗在母豬乳房、耳朵、外陰可見明顯的熱像圖差異，表明用紅外熱成像技術輔助檢測熱應激是有應用價值的。另外本試驗中測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量結果低于37℃，這在其他紅外技術與動物研究中都未見報道。孫敏霞等[16]在關于母豬低溫癥的研究中表示，母豬在分娩過程中能量消耗過大或大出血、母豬發(fā)燒治療用藥不當刺激溫感神經導致能量代謝紊亂等都可導致母豬出現(xiàn)低溫癥。紅外熱成像技術對動物低溫癥早期檢測可能有著重要的應用價值。

4 結論

紅外熱成像技術以其測溫精度高、快速、靈敏、無創(chuàng)等優(yōu)勢，在工業(yè)、醫(yī)學等各個領域得到了廣泛的應用。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性。中國南方夏季高溫高濕，動物受到熱應激后，體溫變化較大，紅外技術對代替侵入式體溫計評估母豬熱應激具有重要意義。

中國南方夏季母豬生理狀態(tài)復雜及環(huán)境因素對紅外測量影響較大，紅外技術對準確評估動物熱應激的方法上還需更多的研究和改進，但作為一種輔助的檢測手段是非常有效的。隨著福利化、智能化養(yǎng)殖的不斷發(fā)展，紅外熱成像技術將在動物生產和健康檢測中得到廣泛的應用。