红外热成像技术在畜禽疾病检测中的应用

    袁生 袁圣丹

    摘要：红外热成像技术作为一种非接触的测温技术，以其测温精度高、范围广、快速和灵敏度高等优点得到了广泛应用。主要介绍了红外热成像技术在畜禽疾病检测及其他方面的应用。

    关键词：畜禽疾病;红外热成像技术;体表温度

    中图分类号：S858? ? ? ? 文献标识码：B? ? ? ? 文章编号：1007-273X（2019）01-0020-02

    随着规模化、集约化养殖方式的不断发展，传统的依靠人力对畜禽的疾病进行检测的方法已经不能满足现代化养殖场的需求。“精准畜牧业（Precision livestock farming，PLF）”概念的提出为该问题的解决提供了思路，主要是指通过对畜禽生存环境信息、行为信息、健康信息等的监控，来确定养殖个体的健康状况[1]。

    畜禽均为恒温动物，体温成为反映其健康状况的重要指标。应用水银体温计或电子体温计的传统测温方式不仅费时费力、容易造成个体间交叉感染，且不能用于对大规模养殖畜禽个体的温度监测[2]。红外热成像技术的发展使得非接触的快速测温成为可能。

    红外热成像是应用热红外敏感元件对物体进行成像，反映物体表面的温度场。其在工业、医学等很多领域已经得到广泛应用。研究对红外热成像测温进行简要介绍，总结其在畜禽疾病检测方面的应用，为以后的研究提供依据。

    1? 红外热成像技术简介

    任何高于绝对零度的物体都会辐射出电磁波，波长在2.0～1 000 μm的部分称为热红外线。随着温度变化，红外线的辐射强度也会随之变化。恒温动物的温度分布具有一定的稳定性和特征性，机体各部位温度不同，形成了不同的热场。当某处发病时，该处血流量会相应发生变化，导致局部温度改变，表现为温度偏高或偏低。根据这一原理，应用红外热成像仪得到个体的体表热分布图形，通过分析便能判断出病变部位和病变程度。

    红外热成像测得的温度是以仪器收到的辐射能计算出来的，其测温精度受到被测表面的辐射率、测量距离、环境温湿度的影响，其中表面辐射率是对测量精度影响最大的因素。相较于传统测温方式，红外热成像测温具有精度高、范围大、快速和高灵敏度的优点，作为一种非接触的测温方式，其不会引起个体的应激反应。

    2? 红外热成像技术应用现状

    2.1? 家禽疾病诊断中的應用

    不管是笼养方式还是室内平养，家禽的足部损伤都是常见的疾病。应用红外热成像技术对鸡足底皮炎的早期病变进行识别研究，将试验家禽个体置于不同的垫料环境中，一组为循环使用的刨花和稻壳，另一组是新木屑。在家禽的不同生长阶段对其足底皮炎程度进行四级评分并对比不同等级个体的热红外图像。研究表明，通过红外热图像可准确判别出家禽皮炎等级。

    应用红外热像仪对健康蛋鸡个体和病理个体的体表温度进行测量，通过对比两者的不同体表区域的温度得出，病理与健康个体的头部和腿/足部表面温度存在较大差异，表明热象仪测温可用于对家禽病理个体的检测。

    2.2? 牲畜疾病诊断中的应用

    相对于在家禽疾病检测中的应用研究，红外热成像技术在大型牲畜疾病检测方面的研究较为广泛。动物跛行经常出现，虽然早发现有利于减少损失和改善动物福利，但传统方法难以诊断轻度至中度跛行。应用红外热像仪对怀孕母猪的下肢温度进行了测量，通过对不同步态评分的个体对比研究发现，通过红外测温可有效识别猪的跛行。对红外热成像技术确定牛的呼吸道疾病综合症（BRD）的可行性进行了研究。通过临床诊断、核心体温、血液分析和红外热测温值的对比分析，患有BRD的个体红外热值为（35.7±0.35） ℃，正常个体的红外热值为（34.9±0.22） ℃，这表明红外热成像测温可有效判断牛的呼吸道疾病综合征。

    此外，应用红外热成像技术对猪的关节肿胀进行了正确判别，对母猪的发情点进行了有效测定，对奶牛的亚急性瘤胃酸中毒进行了有效检测，对牛的口蹄疫病毒感染进行了有效检测。

    2.3? 其他应用

    红外热成像技术除了用于对畜禽疾病的检测外，在其他方面的应用也较广泛。热舒适度是家禽的重要福利指标，良好的热舒适度有利于家禽遗传潜力的表达，促进生产。应用热成像技术对肉鸡的热舒适度进行了评估研究，通过对不同通风条件下的对比分析发现，高风速的饲养环境更有利于肉鸡的热传递，为其提供更好的热舒适度。对不同温度下兔子的体表温度差异进行了研究。将试验个体分成两组，一组饲养于30 ℃以下环境温度中，另一组饲养于高于32 ℃的热应激环境中。应用红外热像仪对两组中个体的面部温度进行测量，通过对不同面部区域最高、最低温度的对比分析发现，兔子的眼部最低温度和鼻子的温度能够有效评估家畜的热应激。

    除了热应激外，环境应激也会影响家禽的生产。对鸡应激状态下的体表温度变化进行了研究。通过人工捕捉和控制使蛋鸡个体处于应激状态20 min，应用热像仪记录20 min 内体表温度变化，记录显示应激出现后鸡冠部温度快速下降2 ℃，眼部温度先降低后又升高至高于非应激水平，头部温度在应激的20 min内持续增加。表明热红外测温可用来对家禽的应激进行判别。应用红外热像仪对人为的应激（挥舞塑料袋、大叫、电动产品的使用等）处理后牛的眼部温度变化进行了测量。结果显示其眼部温度会在几十秒内迅速下降，随后恢复正常水平，表明热成像测温可以作为评估牛应激状态的非侵入方式。

    3? 应用前景

    近年来，禽流感疫情时有发生，禽肉和禽蛋价格下跌，不仅影响了饲养者的利益，也引起了人们对食品安全的担忧。对家禽进行健康监测，可及早发现疫情信息，并及早预防。已有的研究表明，红外热成像技术作为一种非接触性的现代温度测量技术，不仅可以用来区分畜禽的疾病状况、部位、病理阶段，而且可以准确地判断动物是否处于应激状态。若能与现代资讯传输、影像处理等技术结合，可实时监测家禽个体的温度，有效识别患病个体。随着福利和精密农业概念的不断发展，红外热成像技术将得到广泛应用。

    参考文献：

    [1] 李保明，王朝元，杨? 柳.从欧洲精准畜牧业研讨会看蛋鸡精准养殖技术的研究进展[J].中国家禽，2016（3）：1-4.

    [2] 刘纯普.动物疾患体温检查的诊断方法[J].养殖技术顾问，2013（6）：56-57.