1、B超活體檢測技術(shù)在家畜品種選育中的研究進(jìn)展,一、B超原理與簡介二、B超在動物中的應(yīng)用三、活體檢測技術(shù)的發(fā)展四 、影響B(tài)超活體檢測的因素,,目錄,超聲波： 人類可聽到的聲波是20~20000赫茲,而超聲波是在1~10兆赫，每秒振動2萬-10億次，人耳聽不到。超聲波診斷和治療是一門影像學(xué)科，稱為超聲醫(yī)學(xué)。,一、B超原理與簡介,,B超結(jié)構(gòu) 超聲診斷儀有各種檔次，先進(jìn)的高檔儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，具有高性能、多功能、高分辨

2、率和高清晰度等特點。它們的基本構(gòu)件包括發(fā)射、掃查、接收、信號處理和顯示等五個組成部分，分為兩大部件，即主機(jī)和探頭。,,探頭是B超診斷儀的重要部件，其種類繁多，根據(jù)其作用部位可分為以下幾種： 1. 機(jī)械扇掃探頭：根據(jù)人體“視覺暫留”現(xiàn)象，可進(jìn)行動態(tài)實時觀察，具有“小視窗大視野”的特點，適合計生部門查孕查環(huán)。 2. 電子線陣探頭：探頭晶片面積較大，對肋間隙后方臟器（如心臟、肝臟）觀察不變，對膀胱充盈條件要求較高，

3、否則將影響觀察效果。,,3. 電子凸陣探頭：凸陣B超可用于心臟、也適用于腹部和婦產(chǎn)科檢查，是目前較理想的探頭類型。4.體腔探頭：對某些病變，如子宮頸癌、前列腺疾病、直腸腫瘤等，也可采用體腔內(nèi)超聲掃描法進(jìn)行診斷。,,原理 發(fā)射一組超聲波,按一定的方向進(jìn)行掃描。根據(jù)監(jiān)測其回聲的延遲時間,強(qiáng)弱就可以判斷臟器的距離及性質(zhì)。經(jīng)過電子電路和計算機(jī)的處理, 形成了B超圖像。B超的關(guān)鍵部件就是我們所說的超聲探頭 ,其內(nèi)

4、部有一組超聲換能器,是由一組具有壓電效應(yīng)的特殊晶體制成。這種壓電晶體具有特殊的性質(zhì),就是在晶體特定方向上加上電壓,晶體會發(fā)生形變,反過來當(dāng)晶體發(fā)生形變時,對應(yīng)方向上就會產(chǎn)生電壓,實現(xiàn)了電信號與超聲波的轉(zhuǎn)換。一般B超成像模式采用B模式：即采用1~256的灰階,最終的圖像由組織區(qū)域的不同灰色差異生成。密度大的組織呈現(xiàn)明亮色、白色回聲(像素),而密度小的組織呈現(xiàn)灰色像素。,,動物組織的密度不同,不同的動物組織聲波傳播的速率不同。這種差異使得可

5、以使用超聲波來對這些組織進(jìn)行不同目的的識別。一般食用動物組織的傳播速度見表1(Powis,1996),,普通B超 B超經(jīng)過了三個發(fā)展階段，最早采用的是黑白超聲診斷技術(shù)，也就是現(xiàn)在的普通B超。通過超聲探頭測得的圖像是黑白的，只能觀測到組織結(jié)構(gòu)，測量大小。 彩色B超　 上世紀(jì)80年代在普通B超的基礎(chǔ)上出現(xiàn)了彩色-多普勒超聲波探測診斷技術(shù)，觀測到的圖像以紅藍(lán)兩色為主，面向探頭的呈現(xiàn)紅色，反之為藍(lán)色

6、。 這種技術(shù)能夠觀測到血液流動情況，有利于及時發(fā)現(xiàn)胎兒的異常，例如胎兒頸部如有血流環(huán)。,,三維B超 普通B超和彩色B超都是二維平面圖像，目前這兩種技術(shù)仍在使用，但由于觀測效果較為依賴羊水量和胎兒體位，一旦在懷孕晚期羊水減少或者胎兒所處位置不合適，觀測效果就不太理想。因此，最近幾年，隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，又出現(xiàn)了三維B超，也就是將二維圖像合成模型，透過屏幕可從各個方位觀察。 四維B超　　 簡稱4D超聲，

7、是目前世界上最先進(jìn)的彩色超聲設(shè)備。第四維是指時間這個矢量。對于超聲學(xué)來說，4D超聲技術(shù)是新近發(fā)展的技術(shù)，4維超聲技術(shù)就是采用3維超聲圖像加上時間維度參數(shù)。,二、B超在動物中的應(yīng)用,B超的應(yīng)用1.動物疾病診斷實質(zhì)性臟器的形態(tài)病變部位形態(tài)寄生蟲病關(guān)節(jié)、肌肉、肌腱的損傷診斷胃腸道異物判斷,,2.動物繁殖上的應(yīng)用早期妊娠診斷繁殖疾病診斷活體采卵胚胎移植,牛妊娠30d,?；铙w取卵后,卵泡囊腫,,3.動物活體檢測測定活體膘厚，

8、眼肌面積及肉品質(zhì)量,羊眼肌影像圖,三、活體檢測技術(shù)的發(fā)展,過去對良種肉用家畜的選育，主要根據(jù)其兄弟或其后代的產(chǎn)肉和 肉品質(zhì)進(jìn)行間接鑒定，現(xiàn)在利用B超進(jìn)行的活體檢測技術(shù)，不需將其屠宰?？蓪铙w直接進(jìn)行產(chǎn)肉和肉品質(zhì)的鑒定，既準(zhǔn)確又可靠，還縮短了育種年限。 將這一技術(shù)在育肥的不同階段對其直接進(jìn)行測定。根據(jù)測定結(jié)果，合理搭配飼料，不斷改善飼養(yǎng)管理條件，可以提高飼料利用率和肉品質(zhì)。 在測定牛、豬的肉質(zhì)時，如用X射

9、線照射，其肉人食后將對人體有害。而利用超聲波的物理學(xué)特性和動物組織結(jié)構(gòu)的聲學(xué)特點而建立的一種物理學(xué)檢查方法，可以準(zhǔn)確、快速、低成本的檢測背膘、眼肌面積和大理石花紋情況，在國內(nèi)已得到廣泛使用。,,一、在豬上的應(yīng)用 超聲能在無任何損傷和刺激的情況下對豬活胴體進(jìn)行測定,在國外的豬育種發(fā)達(dá)地區(qū)已廣泛應(yīng)用。豬背膘厚和眼肌面積與其瘦肉率直接相關(guān),是種豬遺傳育種和性能測定中的兩項重要指標(biāo),也是全國種豬遺傳評估規(guī)定的兩個重要測定

10、性狀。要獲得某些性狀較高的遺傳進(jìn)展因素,就要對這些性狀進(jìn)行準(zhǔn)確度量,隨著超聲波技術(shù)的發(fā)展,豬背膘厚和眼肌面積的活體測定成為可能,許多國家都開始將超聲波的活體測量結(jié)果作為判斷依據(jù),運(yùn)用于豬胴體性狀和某些肉質(zhì)性狀的遺傳改良。,,主要測量指標(biāo)：膘厚： 指皮下脂肪的厚度，不含皮厚。肩部膘厚: 肩部最厚處皮下脂肪厚度。腰部膘厚: 最后肋骨(胸腰結(jié)合部)處用皮下脂肪厚度。臀部膘厚:

11、 髖結(jié)節(jié)處皮下脂肪厚度(該測點在半圓形肌肉中點)。平均膘厚: 肩部、腰部與臀部3點膘厚的平均值。第10肋處膘厚: 第10肋處皮下脂肪厚度。,,王重龍等（2005）應(yīng)用B超儀對3個豬種共20頭豬的背膘厚、眼肌面積進(jìn)行了活體測定,分析其測定結(jié)果與A超活體、屠宰后胴體及胴體瘦肉率的關(guān)系。結(jié)果表明:同一性狀B超活體測定值與A超活體、胴體之間的相關(guān)性極顯著(p<0.01);B超活體測定豬背膘厚與胴體瘦肉率為負(fù)相關(guān),B

12、超活體測定眼肌面積與胴體瘦肉率為正相關(guān),皆達(dá)極顯著水平(p<0.01),并建立了胴體瘦肉率對B超活體測定背膘厚和眼肌面積的二元線性回歸方程。胴體瘦肉率對B超活體測定第10肋處背膘厚和眼肌面積的二元線性回歸方程即Lp=60.769-1.233Bt10+0.523Ba10,其決定系數(shù)R2=0.730。,,劉煒(2010),從2004-2008年,用B超測定豬背部倒數(shù)第3~4肋距背中線4~6 cm處的背膘厚和眼肌面積。結(jié)合這幾年的育種方

13、向,認(rèn)為種豬活體測定不但要測背膘厚,還要測眼肌面積,同時開展體重、背膘厚、眼肌面積與種豬瘦肉率校正公式的相關(guān)研究工作,使活體測定數(shù)據(jù)能夠全面、真實反映種豬的瘦肉生產(chǎn)性能。,,二、肉牛上的應(yīng)用 隨著肉牛養(yǎng)殖業(yè)的不斷發(fā)展壯大,人們對肉牛的品質(zhì)要求也越來越高,這就對肉牛的活體檢測提出了更高的要求。B超的活體檢測作為一項科學(xué)而又便捷有效的方法也得到了廣泛的應(yīng)用和快速發(fā)展。用于肉?；铙w檢測的硬件和軟件都得到了較快的發(fā)展,在

14、實際生產(chǎn)中可以應(yīng)用B超對肉牛的背膘厚度、臀部脂肪,腰肌面積和肌間脂肪含量等經(jīng)濟(jì)性狀進(jìn)行客觀測量。,,測量方法： 確定并清理掃描部位后,在測量模平面及探頭平面涂上耦合劑,并將測量模粘合在探頭上,在檢測位置涂上適量耦合劑,將探頭及測量模平行放置于第12、13肋間,使測量模與牛背盡量密接,用力要均勻。掃描可以從兩個角度進(jìn)行,橫截面可以對肌肉組織進(jìn)行判斷,縱向掃描則可以對肌肉質(zhì)量進(jìn)行綜合評價。觀察并調(diào)節(jié)屏幕影像,使對比度

15、、增益度適宜,盡量使近場增大,遠(yuǎn)場減小,獲得理想影像時即凍結(jié)影像。然后使用相關(guān)的測量軟件對背腰厚和眼肌面積進(jìn)行實時測量。,,測量結(jié)果觀察： 務(wù)必使探頭直線平面與背正中線及縱軸面垂直,不可斜切,以獲得正橫軸面的切面影像。在識別超聲影像時首先確定皮膚界面、脂間結(jié)締組織和背最長肌肌膜所產(chǎn)生的3條強(qiáng)回聲影帶,然后確定眼肌四周肌膜的強(qiáng)回聲影像,以確定眼肌面積周界。探頭可以放在縱向面或橫向面,縱向面只可以進(jìn)行距離測量和牛的肌

16、間脂肪測量,橫向面的距離測量可以測定皮膚、脂肪和腰肌的厚度和縱向肌的周長測量。,,A點：皮膚表皮反射層B點：皮膚內(nèi)層和皮下脂肪層的交界c點:為第二層脂肪與腰眼肌肉間的膜的反射光點。D點:為腰眼肌肉與肋骨或反肋肌的膜的反射光點。,,生產(chǎn)中用哪些指標(biāo)來表示牛肉產(chǎn)量是很重要的，這些指標(biāo)不但要在一定程度上準(zhǔn)確反映牛肉產(chǎn)量，在實踐中操作性也要強(qiáng)。眼肌面積和背膘厚是多個國家牛肉等級標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)量級評定所用指標(biāo)，因此，其在表示牛肉產(chǎn)量上具有一定的準(zhǔn)

17、確性和實用性。眼肌面積與優(yōu)質(zhì)肉產(chǎn)量有關(guān)，背膘厚則是胴體脂肪沉積的一個重要指標(biāo)，并且眼肌面積和背膘厚的遺傳力分別為0.36和0.39。因此，這兩個指標(biāo)在牛生產(chǎn)中得到國內(nèi)外學(xué)者的重視。,,肉牛主要測量指標(biāo)： 背膘厚度 腰肌厚及腰肌面積 臀部脂肪　 肌間脂肪測定,,國內(nèi)外對超聲波技術(shù)測定的準(zhǔn)確性進(jìn)行了卓有成效的研究，雖然不同的人、不同型號的儀器對結(jié)果都有影響，但超聲波技術(shù)仍然可以準(zhǔn)確、有效地活體測量牛的

18、眼肌面積和背膘厚。Herring等發(fā)現(xiàn)超聲波測定結(jié)果與屠宰結(jié)果存在高度正相關(guān)。Brethour用超聲波技術(shù)測定了545頭牛的背肉牛生產(chǎn)石花紋評分，建立了背膘厚和大理石花紋評定的預(yù)測模型，決定系數(shù)達(dá)到0.896和0.852, ，結(jié)果顯示應(yīng)用超聲波檢測數(shù)據(jù)預(yù)測屠宰后的胴體性狀是可行的。,,昝林森等利用SAS軟件中的逐步回歸方法，通過屠宰后測定的背膘厚和眼肌面積初步建立了肉質(zhì)性狀的預(yù)測模型，結(jié)果顯示只有高檔肉產(chǎn)出量的預(yù)測模型的決定系數(shù)較高(R

19、2>0.75)，后部肉質(zhì)量和優(yōu)質(zhì)肉質(zhì)量的預(yù)測模型的決定系數(shù)不高(0.35-0.55）但因牛頭數(shù)少(16頭) ，模型不具有代表性。王淑輝（2008）選擇在國內(nèi)產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用廣泛的肉牛品種和本土品種作為試驗對象，建立肉牛早期預(yù)測屠宰后產(chǎn)肉性狀的模型。,,三、肉羊活體檢測 近年來,國際市場對羊肉需求量的增加和羊肉價格的提高,使得羊肉產(chǎn)量持續(xù)增長，因此,肉質(zhì)性狀在綿羊育種工作中越來越受到各國學(xué)者重視。綿羊育種方向已由

20、毛用、毛肉兼用轉(zhuǎn)向肉毛兼用和肉用影響肉質(zhì)的主要因素有品種、飼養(yǎng)管理、屠宰及包裝儲存的條件,但最重要的影響因素是胴體特別是脂肪含量,因此,準(zhǔn)確的預(yù)測羊胴體脂肪含量的方法就顯得十分重要。,,主要測量指標(biāo)： 背膘厚 眼肌面積：羊12-13肋骨處,B超測定效果,屠宰測定效果,,Andrze等(2003)對超聲波實測值與預(yù)測值相關(guān)分析發(fā)現(xiàn),背膘厚和眼肌面積都存在中度正相關(guān),分別為0. 622和0.667

21、,魏彩虹(2011)選用國內(nèi)生產(chǎn)廣泛應(yīng)用的3個品種(小尾寒羊、無角陶賽特、特克賽爾),建立超聲波技術(shù)預(yù)測屠宰后肉質(zhì)性狀的預(yù)測模型所得預(yù)測模型均達(dá)到顯著水平,且決定系數(shù)較高,特別是眼肌面積的R2值大于0.75,可以直接在生產(chǎn)實踐中應(yīng)用。,,呂雪峰(2012)利用B超對哈薩克羊和新疆山羊的眼肌面積進(jìn)行活體測定，結(jié)合屠宰測定，分析眼肌面積與胴體瘦肉率的關(guān)系。結(jié)果表明：B超活體測定羊眼肌面積與胴體瘦肉率為正相關(guān)，并且達(dá)到顯著水平，建立了胴體瘦

22、肉率對B超活體測定眼肌面積的線性回歸方程。陶衛(wèi)東(2012) 對哈薩克羊進(jìn)行了活體測定,與屠宰后測定的數(shù)值基本一致,因此，使用B超儀對家畜的眼肌面積和背膘厚度進(jìn)行活體測定是準(zhǔn)確可行的.為保證檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確，還應(yīng)建立B超活體測定技術(shù)規(guī)程和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。,四、影響B(tài)超活體檢測的因素,1.操作者的技巧和熟練程度　 為了加強(qiáng)技術(shù)人員對超聲波測定器的正確使用及結(jié)果判讀.以及提高背膘測定部位的準(zhǔn)確性，技術(shù)人員須要長時間不厭其煩

23、地以活體與屠體對比反復(fù)練習(xí)，以達(dá)到熟練準(zhǔn)確的效果。 探頭的接觸面即聲學(xué)接觸面需要清理干凈,排除空氣對圖像質(zhì)量的干擾;掃描位置的定位要求準(zhǔn)確,平行放置于合適位置,測量時保證測量模平面和背正中線平面垂直,角度的細(xì)微偏差即可引起圖像質(zhì)量及測量結(jié)果的誤差增加。并且正確的角度能夠形成強(qiáng)反射,取得良好的圖像效果。,,2.B超背膘儀的質(zhì)量　 B超背膘儀的質(zhì)量表現(xiàn)在2個方面,即硬件和軟件。較好的背膘探頭能夠取得較好

24、的圖像質(zhì)量,另外增益和灰度設(shè)置也影響圖像的質(zhì)量。此外,專用的動物科學(xué)測量軟件也是影響測量結(jié)果的關(guān)鍵因素,有時候科技含量較高的軟件甚至能彌補(bǔ)圖像質(zhì)量的不足。,,3.測量模和耦合劑的溫度也可能對形成圖像的質(zhì)量有很大程度上的影響,尤其是寒冷的季節(jié)。當(dāng)測量模和耦合劑的溫度都接近27℃時,可以取得最佳的圖像。另外,如果沒有耦合劑可以使用植物油來代替,但不能使用礦物油,因為它對探頭和導(dǎo)線有害。植物油的溫度對圖像質(zhì)量有一定影響。最好的狀態(tài)是溫度在27