红外技术评估中国南方围产期母猪热应激的应用研究

喻维维，何 键，邝伟键，朱晓萍，陈学辉，孙艳梅，冯 鑫，赵云翔,

（1.佛山科学技术学院 生命科学与工程学院，广东 佛山 528000；2.广西扬翔农牧有限责任公司，广西 贵港 537100）

动物热应激是指处于高温环境中的动物机体对热环境所产生的非特异性生理反应的总和。国内外研究证明，热应激可导致母猪季节性不育[1]。在现代集约化养殖中，母猪的繁殖力逐年提高导致其对热应激的敏感性增加[2]。中国南方高热高湿的环境加剧围产期母猪应激水平，诱导母猪难产、产后瘫痪、乳房炎和无乳综合征等疾病，从而导致母猪使用年限缩短，哺乳性能下降，甚至直接淘汰或死亡[3]。母猪怀孕早期热应激导致胚胎死亡率增加，产仔率和产仔数下降，而怀孕后期的热应激增加死胎数，降低新生仔猪体重[4]。

高温环境会对猪的呼吸速率（RR）、蒸发散热、直肠温度（RT）等体温调节指标产生影响。Traulsen等[5]发现，当母猪受到热应激时，直肠温度和皮肤温度都有显著的上升。因此，体温变化被认为是一个反映动物受热应激程度的重要指标。在动物生产中，常用水银温度计测量直肠温度，但此方法额外造成了动物的应激。红外热成像技术是一种快速、非侵入性测量表面温度的一种方法，常用于指示由体温升高和血流变化引起的动物代谢的热生物特征变化[6]。

国内外对红外技术检测家畜生理参数及预测疾病的应用进行了大量的研究[7-9]。然而在母猪热应激诊断方面尚没有报道。 本试验以红外热像仪测定纯种长白和大白母猪耳朵、外阴和乳房等5 个部位红外温度，研究中国南方夏季围产期母猪各部位红外温度和直肠温度的关系，探讨红外成像技术评估母猪热应激的可行性。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于广西某规模化母猪场进行，地理位置为北纬N 23°07′，东经E 109°30′，海拔74 m，气候条件为亚热带季风气候，年平均气温在16.5 ～23.1 ℃之间，最高气温为33.7 ～42.5 ℃。本试验选取该场1 ～4 胎次纯种丹系围产期大白和长白母猪共216 头。该猪场配怀舍为单体限位栏、采用风机湿帘降温，分娩舍为离地高床分娩栏、采用风机湿帘降温和水泡粪工艺。母猪采用人工输精，配种2 次，完成配种后第2 天转入妊娠舍。断奶至配种不限饲，妊娠期限制采食，日喂1 餐，妊娠母猪前30 d 依据其背膘水平调整饲喂量2.0 ～2.4 kg/d，30 d 后固定饲喂2.0 kg/d 直到妊娠90 d 统一增加饲喂量至2.7 kg/d 进行攻胎。

1.2 试验方法

直肠温度采用水银温度计测定，测量前温度计进行酒精消毒并在末端系上细绳，绳子另一端系上小夹子。测量体温时水银柱甩至35 ℃以下，涂上润滑剂，一人站在母猪正后面，提起猪尾巴向偏背侧轻轻将温度计插入肛门内8 cm 左右，将小夹子夹在尾巴上，停留3 ～5 min 后取出读数。

舍内温湿度采用电子温湿度仪测定，将电子温湿度仪挂于产房中间，每日8:00、9:30、11:00、14:30、16:30、18:00 进行温湿度的记录。

红外图像采集用便携式红外热成像仪（Fluke tiss 55）获取，采集母猪背部、乳房、外阴、眼睛、耳朵的温度，在拍摄前对仪器进行参数设定和校准，拍摄距离为0.5 ～1 m。每次拍摄后记录对应母猪的耳号。之后用软件对热成像图片进行处理，提取每个部位温度的最大值和平均值。

1.3 统计分析

试验数据统计主要用Excel和R 语言进行统计分析和显著性检验，结果用平均值±标准误差（Mean±SD）来表示，显著性水平设为P ＜0.05。

2 结果

2.1 舍内气温对直肠温度的影响

试 验 记 录 了8 月7 日 和8 月8 日两天中母猪产房内早上8:00—18:00 气温的变化趋势。如图1 所示，这两天的气温变化趋势一致，在下午15:00—16:30 达到最高温。同日中舍内温差达到了3.1 ℃。表1 为同日测得的直肠温度变化差值为0.3 ～1.2 ℃。在14:00—17:00 间舍内气温最高达到30.3 ℃，此时母猪容易产生热应激。试验得出体温与气温相关系数为0.63，具有一般线性相关。

2.2 母猪红外温度和直肠温度相关性分析

表2 对测得的206 头围产期母猪皮肤红外温度与直肠温度进行相关性分析。本试验中乳房的皮肤温度与直肠温度的相系数为0.71，具有一般线性相关。外阴、耳朵、眼睛等为低线性相关。本试验中将背部红外温度、眼睛红外温度、耳朵红外温度、外阴红外温度和乳房红外温度代入评估数学模型中得到母猪的体温，其中，评估数学模型为：

Tt 表示为母猪的体温，Tb 表示为母猪的背部表面温度，Ty 表示为母猪的眼睛表面温度，Te 表示为母猪的耳朵表面温度，Tw 表示为母猪的外阴表面温度，Tr 表示为母猪的乳房表面温度。

2.3 红外图像案例分析

图1 母猪产房内温度变化趋势

表1 围产期母猪直肠温度变化 ℃

体温异常母猪（图2）与正常体温母猪的红外热像图，可见数值上确有较大差异，且颜色深度有也不同，体温较高母猪高温区（颜色较亮）比图3 中正常体温母猪的明显。

由图4 可见，体温异常的母猪，耳部温度极低。与正常图片对比可见明显差异。测量中发现有多头低体温母猪都有此现象。

由图5、图6 的图片比较得出，低温母猪和正常体温母猪尾巴温度图片有明显差别。

3 讨论

3.1 舍内气温对直肠温度的影响

该场同日气温差达到了3.1 ℃，较大的气温波动增加了母猪维持自身平衡的难度。在同日测得的直肠温度变化差值为0.3 ～1.2 ℃，在正常情况下直肠温度变化幅度一般不会超过0.5 ℃，如发生剧烈变化则极有可能由疾病外界环境突变等因素引起[10]。在14:00—17:00 间舍内气温最高达到30.3 ℃，超过了妊娠母猪适宜温度范围（18 ～27℃）[11]，受夏季高温影响中国南方母猪更容易产生热应激。

表2 围产期母猪红外温度与直肠温度的相关性

图2 体温40.2 ℃围产期母猪耳部红外图

图3 体温38.2 ℃围产期母猪耳部红外图

图4 产前3 d 体温37 ℃母猪热像图

图5 正常体温母猪尾巴图片

图6 低体温母猪尾巴图片

3.2 母猪红外温度和直肠温度相关性分析

在机体各部位的红外皮肤温度和最高皮肤温度中，最高温度与体温的相关性高于平均温度，与张鲜等[12]结果一致，但与刘金琪[13]和孟祥雪[14]用臀部平均温度与体温进行分析的结果不一致。由于设备、测量距离、数据读取方式等并不一致，从而影响结果的准确性，所以选取皮肤最高温度还是平均温度需进一步的研究。从上述中可得出目前红外测温与直肠测温计相比稳定性较低，且不同的环境误差较大的结论。所以红外热成像仪的使用方法、热像图处理方法、皮肤面积温度计算方法需要进一步研究完善，从而找出适合不同动物的红外测量标准。此次试验中，乳房温度与体温的相关性最高，但因为围产期母猪泌乳的关系，乳房温度的变化不仅只受热环境因素影响。所以此部位的温度结果对评估热应激的意义有待进一步研究。但乳房部位最高温度的敏感性也提示红外技术在动物乳房炎等疾病的测定具有应用价值。

3.3 母猪红外热成像图案例分析

视觉评定热成像图是红外技术应用最重要的部分。每个部位血流量不同导致机体各部位的温度差异而形成了不同的热场，红外热成像技术由此可得到个体体表热分布图形。动物受到热应激时体温升高，皮毛较少部位的体表温度也相应升高。在红外热像图呈现出较亮的画面，Metzne 等[15]在检测奶牛乳腺炎试验中证实了这一点，产生炎症的部位红外热像图可见明显的亮度。本试验在母猪乳房、耳朵、外阴可见明显的热像图差异，表明用红外热成像技术辅助检测热应激是有应用价值的。另外本试验中测出耳部和尾巴温度低，红外热成像图显示较暗的图像，该图像的母猪体温测量结果低于37℃，这在其他红外技术与动物研究中都未见报道。孙敏霞等[16]在关于母猪低温症的研究中表示，母猪在分娩过程中能量消耗过大或大出血、母猪发烧治疗用药不当刺激温感神经导致能量代谢紊乱等都可导致母猪出现低温症。红外热成像技术对动物低温症早期检测可能有着重要的应用价值。

4 结论

红外热成像技术以其测温精度高、快速、灵敏、无创等优势，在工业、医学等各个领域得到了广泛的应用。本研究表明了在高温环境下母猪乳房、耳朵、外阴等部位的红外温度与体温具有相关性。中国南方夏季高温高湿，动物受到热应激后，体温变化较大，红外技术对代替侵入式体温计评估母猪热应激具有重要意义。

中国南方夏季母猪生理状态复杂及环境因素对红外测量影响较大，红外技术对准确评估动物热应激的方法上还需更多的研究和改进，但作为一种辅助的检测手段是非常有效的。随着福利化、智能化养殖的不断发展，红外热成像技术将在动物生产和健康检测中得到广泛的应用。