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摘要：早期诊断母猪的跛行对减少损失和提高动物福利非常重要。母猪发生轻微或中等程度的跛行是很难做出诊断的。作为一种检测母猪下肢炎症症状的方法，红外热成像技术（Infrared Thermography，IRT）可作为了评价母猪跛行的一种辅助手段。
关键词：跛行；母猪；红外热成像技术（Infrared Thermography，IRT）
中图分类号：S816 文献标识码：C 文章编号：1001-0769（2015）06-0012-04
跛行是猪场内的一个经济和福利的问题。与其有关的一个主要问题是检测跛行通常是根据主观的目测步态评分系统进行的，这种方法耗时耗力，且存在较高的相互间和内在的评分差异。因此需要一种更客观的定量方法来评价跛行。
红外热成像技术（Infrared Thermography，IRT）可以测定动物体表温度的分布情况，并将其变为一个图像，图像上的阴影梯度代表不同的温度。因此，IRT已经成为一个诊断动物损伤和疾病的实用方法，尤其是IRT已经被成功地用于马医学上，检测马的跛行。但是，IRT容易产生误判。所以，红外热成像必须在标准的条件（例如：温度和湿度等）下获得。
本研究的目的是确定IRT是否可以为诊断母猪跛行提供客观的依据，并确定潜在的单头母猪效应，以及会影响腿部IRT检测平均温度的环境因素。
该项目获得了圭尔夫大学动物保护委员会的批准，并根据加拿大动物保护指南的要求进行。
试验共使用297头不同胎次的母猪：173头在圭尔夫大学的Arkell猪研究所进行，124头在安大略省圭尔夫市附近的一个有650头母猪的商业性猪场中进行。所有母猪均采用以下目测步态评分方法评估其腿部健康状况：0分——正常，1分——轻微跛行，2分——至少一条腿的负重不足，3分——至少一条腿不堪重负。评分由一人在母猪由妊娠舍转到分娩舍时进行。
为方便起见以及使得IRT评分标准更加利于实施，仅选择后腿跛行的母猪作为IRT研究对象。每头跛行母猪与相近胎次的不跛行（目测打分为0分）和轻微跛行（目测打分为1分）母猪相配对。
选出的母猪转移到干净的单位栏中，清洗后腿，并除去所有污物，以将测试皮温时受到的干扰降到最低程度。母猪清洗后原地停留1 h以使清洗处干燥，接着转入进行IRT测温的猪栏中。母猪在此检测栏中停顿15 min～20 min，以适应检测栏的环境温度和相对湿度，同时对母猪进行监测，以防止其在进行IRT测温前躺下。
母猪的身份确认、胎次、饲养系统、患病肢、体况和肢蹄结构被一一记录。妊娠舍饲养系统依照单栏对群养的方式进行记录。患病肢在步态评分期间按以下评分方法确定其受影响程度：0分——正常，1分——左腿患病，2分——右腿患病，3分——两腿均患病。体况则按消瘦到肥胖的评分体系（1分～ 5分）进行评估。后腿评分根据Tiranti和Morrison的方法进行。
使用手持摄像机（FLIR T300摄像头，2008年）获得热成像信号。在图像采集前，温度记录仪根据环境温度进行校正。图像在距母猪0.5 m～0.8 m的地方采集。在母猪站立时，成像信息按与母猪左右两腿0°的角度采集。第二次IRT扫描的目的是评估所得数据的可重复性。当评估跛行时，数据文件用FLIR QuickReport 1.2 SP2软件从摄像机传输到计算机中，以进行图像分析。该软件可以对特定部位的温度进行分析，选择的部位分别是：1——踝骨区域，2——跖骨以上区域，3——跖骨以下区域，4——趾骨区域（图1）。
为了计算分析时要考虑的各种潜在变量，我们采用步态分值为0分（健康肢）的母猪左右后腿的平均温度，以及当两腿出现病态时跛行或轻微跛行母猪的左腿温度。这些变量按以下方法进行评估：
a.不同解剖部位患病肢的平均温度。
b.不同解剖部位患病肢和健康肢的平均温度。
c.不同解剖部位患病肢平均温度的差异。
体况（Body Condition，BC）、肢蹄结构（Limb Conformation，LC）和胎次在一些评估中很少被关注，因此在分析时，BC一般分为“瘦小/正常”（BC≤3）和“肥胖”（BC>3）。LC分为“后腿前置”（LC<5）、“后腿正常”（LC=5），“后腿僵直”（LC>5）。胎次划分0胎、1胎、2胎和2胎以上。
患病肢的平均温度或患病及健康肢的温差和各个步态评分范围内不同解剖部位之中患病肢间的简单关系用Kruskal-Wallis检验进行分析（完全随机多样本的秩和检验）。利用邦弗伦尼（Bonferroni）校正方法确定步态评分上的差异。使用配对相关法检验患病肢平均温度间的相互关系。患病肢平均温度与等级评分、体况、肢蹄结构、胎次、饲养系统和猪场类型间的相关性作为一个固定效应在混合线性回归模型中进行重新审查，而母猪作为随机效应的模型。统计分析采用STATA 10MP软件完成（美国Stata公司）。
在297头目测为跛行的母猪中，65头用IRT检查温度，其中：50头来自研究所，15头来自商业性猪场。这些母猪的步态评分为：20头母猪为0分，20头母猪为1分，21头母猪为2分，4头母猪为3分。结果表明，4头评分得3分的母猪与那些评分为2分的母猪组成了一个具有明显跛行症状的庞大混合母猪群。
表1按步态评分列出了患病肢不同解剖部位的平均温差、患病肢和健康肢不同解剖部位的平均温差和患病肢不同解剖部位间的平均温度。可以发现，步态评分为0分和1分或2分的母猪患病肢跖骨以下部位和趾骨区的平均温度（温度范围：1.5 ℃～2.53 ℃）差异显著；步态评分为0分和2分的母猪跖骨以上部位的平均温度差异显著（温度为1.43 ℃）（表1A）。患病肢和健康肢任何解剖部位的平均温度差异都不显著（表1B）；在步态评分为0分与为1分和2分的母猪中，患病肢趾骨部位与其他解剖部位和跖骨以下部位与踝骨部位的温差均差异显著（表1C）。 下一步分析仅考虑患病肢的平均温度，表2列出了根据步态评分、猪场、饲养系统、胎次、体况和肢蹄结构得到的患病肢平均温度[±标准差（SD）]。
患病肢不同解剖部位的IRT平均检测温度高度相关。因此为每一个IRT检测温度分别构建了混合线性回归模型。步态评分为0分的母猪群与为2分的母猪群相比，跖骨以上部位、跖骨以下部位和跖骨区的IRT平均检测温度差异显著。在步态评分为2分的母猪中，跖骨以上部位、跖骨以下部位和跖骨区的IRT温度分别高出1.16 ℃、 1.65 ℃和2.34 ℃。步态评分为1分的母猪跖骨以上和跖骨的IRT平均检测温度差异显著，比步态评分为0分的母猪相同部位的温度分别高1.32 ℃和2.43 ℃。总体来说，商业性猪场中母猪的IRT检测温度往往低于研究性猪场的母猪。
母猪后腿结构（LC）≥3（后腿正常或僵直）比LC<3（后腿前置）的肢蹄不同解剖部位的IRT检测温度低。胎次大于2胎的母猪与0胎次母猪相比，跖骨以上部位IRT平均检测温度高1.21 ℃（P=0.05）。肥胖母猪与正常/瘦小母猪相比，趾骨IRT平均检测温度往往偏低1.17 ℃（P=0.07）。所有模型的显著随机定数表明，在所检测母猪中IRT平均检测温度存在显著差异。
红外热成像是一种可以监测某些动物肢蹄表面皮肤附近血液流动的有效方法，不过它对特定的疾病状态无法做出诊断，但它是一种能够判断伴随生理病痛而出现温度变化的灵敏方法。在本研究中，不同的方法都表明，IRT是一种可以区分母猪跛行和非跛行的灵敏的和非创伤性的方法。基于患病肢的IRT平均检测温度和患病肢解剖部位间的差异，趾骨区和跖骨以下解剖部位的温度似乎更易受跛行的影响。在田间条件下，母猪的有些特性，如肢蹄结构也会影响IRT检测温度值。
尽管解剖部位间的平均温度和平均温度差波动很大，但是在患病肢上观察到有显著温度差时，IRT仍对某些特性有十分的灵敏性。IRT方法是建立在体温是均衡的这个假设上的。在健康的个体中，皮肤的温度分布是对称的；然而，当四肢存在炎症时，在同侧肢上就会出现温度梯度。在跛行的母猪中，患病肢和健康肢之间温差差异不显著。跛行往往影响一条以上的腿，这也许是本研究的一个原因。
在对牛进行的研究中，蹄的病理学状况根据相邻皮肤区域间表皮的IRT检测温度差异做出评估的。在本研究中，在一条腿的趾骨区与跖骨以上部位观察到了较大的温差。母猪的腿相对于牛而言较短，因此相邻的区域可能较容易受到影响。
一般情况下，肢蹄结构、胎次和体况对特定/不同解剖部位的IRT平均检测温度影响甚微。肢蹄结构会显著影响腿上所有解剖部位的IRT检测温度。这可能是行走中的母猪身体更靠前，因此为了要承受更多的体重，致使后肢更困难，结果并导致IRT检测温度升高。胎次对跖骨以上部位的IRT平均检测温度影响显著，肥胖母猪下肢的IRT平均检测温度往往低于瘦小母猪。0胎次或瘦小/正常的母猪则有较高的检测温度，因为它们更健康、活泼和敏捷。另一种解释是肥胖母猪病患处周围更绝热，因此热量不容易传导到可以测温的皮肤处。此外，众所周知跛行或容易发生跛行的母猪更有可能在第一胎以后被淘汰。
我们记录了猪场与猪场间的区别：商业性猪场与研究性猪场母猪患病肢下方部位的IRT检测温度相似。一个我们不能控制的原因是饲喂时间。商业性猪场在采食后不久采集IRT图像。对单头母猪而言，其四肢的温度一天内或不同日间会有波动，且受饲喂时间的影响。这一发现可能与饲养条件或环境温度有关，或者与这二者都有关。研究性猪场的母猪主要采用群体饲养，而商业性猪场的母猪主要实行单栏饲养。群养母猪有更高的IRT检测温度，因为它们活动性更强。
IRT的摄像头小巧便携，IRT测温操作安全简单。但是，该摄像头较为昂贵，且尚未纳入兽医临床的经济预算中。此外，IRT在猪场的应用会面对母猪独有的解剖学和行为学的挑战。母猪经常会躺卧在妊娠栏中，随后它们的腿部会被粪尿弄脏。在妊娠栏外采集图像也存在问题，因为这对限制母猪的活动带来挑战，同时也会增加劳动力。另一个解决方案是当母猪还在妊娠栏中时，清洗并干燥母猪的后腿，在等待干燥时要密切监测母猪以确保其站立，这也需要时间和劳动力。
然而，在母猪跛行研究中，IRT技术可以对研究母猪的跛行提供一种新的方法。在本研究中，我们注意确保了IRT检测是在无阳光直射和贼风的环境下进行的，同时检测母猪的被毛无污物和不潮湿，每头母猪的检测应在每天相同的时间段进行。需要更多的研究来验证现在的结论，并确定母猪体况和/或腿部结构对IRT检测结果的影响。此外，今后的研究应该比较IRT技术与其他定量跛行检测方法，并探讨在不同的猪场管理、饲养条件、饲喂次数之间的IRT技术的可靠性。□□
原题名：infrared thermography to evaluate lameness in pregnant sows（英文）
原作者：Rocio Amezcua、Shannon Walsh、Paul H. Luimes和Robert M. Friendship
关键词：跛行；母猪；红外热成像技术（Infrared Thermography，IRT）
中图分类号：S816 文献标识码：C 文章编号：1001-0769（2015）06-0012-04
跛行是猪场内的一个经济和福利的问题。与其有关的一个主要问题是检测跛行通常是根据主观的目测步态评分系统进行的，这种方法耗时耗力，且存在较高的相互间和内在的评分差异。因此需要一种更客观的定量方法来评价跛行。
红外热成像技术（Infrared Thermography，IRT）可以测定动物体表温度的分布情况，并将其变为一个图像，图像上的阴影梯度代表不同的温度。因此，IRT已经成为一个诊断动物损伤和疾病的实用方法，尤其是IRT已经被成功地用于马医学上，检测马的跛行。但是，IRT容易产生误判。所以，红外热成像必须在标准的条件（例如：温度和湿度等）下获得。
本研究的目的是确定IRT是否可以为诊断母猪跛行提供客观的依据，并确定潜在的单头母猪效应，以及会影响腿部IRT检测平均温度的环境因素。
该项目获得了圭尔夫大学动物保护委员会的批准，并根据加拿大动物保护指南的要求进行。
试验共使用297头不同胎次的母猪：173头在圭尔夫大学的Arkell猪研究所进行，124头在安大略省圭尔夫市附近的一个有650头母猪的商业性猪场中进行。所有母猪均采用以下目测步态评分方法评估其腿部健康状况：0分——正常，1分——轻微跛行，2分——至少一条腿的负重不足，3分——至少一条腿不堪重负。评分由一人在母猪由妊娠舍转到分娩舍时进行。
为方便起见以及使得IRT评分标准更加利于实施，仅选择后腿跛行的母猪作为IRT研究对象。每头跛行母猪与相近胎次的不跛行（目测打分为0分）和轻微跛行（目测打分为1分）母猪相配对。
选出的母猪转移到干净的单位栏中，清洗后腿，并除去所有污物，以将测试皮温时受到的干扰降到最低程度。母猪清洗后原地停留1 h以使清洗处干燥，接着转入进行IRT测温的猪栏中。母猪在此检测栏中停顿15 min～20 min，以适应检测栏的环境温度和相对湿度，同时对母猪进行监测，以防止其在进行IRT测温前躺下。
母猪的身份确认、胎次、饲养系统、患病肢、体况和肢蹄结构被一一记录。妊娠舍饲养系统依照单栏对群养的方式进行记录。患病肢在步态评分期间按以下评分方法确定其受影响程度：0分——正常，1分——左腿患病，2分——右腿患病，3分——两腿均患病。体况则按消瘦到肥胖的评分体系（1分～ 5分）进行评估。后腿评分根据Tiranti和Morrison的方法进行。
使用手持摄像机（FLIR T300摄像头，2008年）获得热成像信号。在图像采集前，温度记录仪根据环境温度进行校正。图像在距母猪0.5 m～0.8 m的地方采集。在母猪站立时，成像信息按与母猪左右两腿0°的角度采集。第二次IRT扫描的目的是评估所得数据的可重复性。当评估跛行时，数据文件用FLIR QuickReport 1.2 SP2软件从摄像机传输到计算机中，以进行图像分析。该软件可以对特定部位的温度进行分析，选择的部位分别是：1——踝骨区域，2——跖骨以上区域，3——跖骨以下区域，4——趾骨区域（图1）。
为了计算分析时要考虑的各种潜在变量，我们采用步态分值为0分（健康肢）的母猪左右后腿的平均温度，以及当两腿出现病态时跛行或轻微跛行母猪的左腿温度。这些变量按以下方法进行评估：
a.不同解剖部位患病肢的平均温度。
b.不同解剖部位患病肢和健康肢的平均温度。
c.不同解剖部位患病肢平均温度的差异。
体况（Body Condition，BC）、肢蹄结构（Limb Conformation，LC）和胎次在一些评估中很少被关注，因此在分析时，BC一般分为“瘦小/正常”（BC≤3）和“肥胖”（BC>3）。LC分为“后腿前置”（LC<5）、“后腿正常”（LC=5），“后腿僵直”（LC>5）。胎次划分0胎、1胎、2胎和2胎以上。
患病肢的平均温度或患病及健康肢的温差和各个步态评分范围内不同解剖部位之中患病肢间的简单关系用Kruskal-Wallis检验进行分析（完全随机多样本的秩和检验）。利用邦弗伦尼（Bonferroni）校正方法确定步态评分上的差异。使用配对相关法检验患病肢平均温度间的相互关系。患病肢平均温度与等级评分、体况、肢蹄结构、胎次、饲养系统和猪场类型间的相关性作为一个固定效应在混合线性回归模型中进行重新审查，而母猪作为随机效应的模型。统计分析采用STATA 10MP软件完成（美国Stata公司）。
在297头目测为跛行的母猪中，65头用IRT检查温度，其中：50头来自研究所，15头来自商业性猪场。这些母猪的步态评分为：20头母猪为0分，20头母猪为1分，21头母猪为2分，4头母猪为3分。结果表明，4头评分得3分的母猪与那些评分为2分的母猪组成了一个具有明显跛行症状的庞大混合母猪群。
表1按步态评分列出了患病肢不同解剖部位的平均温差、患病肢和健康肢不同解剖部位的平均温差和患病肢不同解剖部位间的平均温度。可以发现，步态评分为0分和1分或2分的母猪患病肢跖骨以下部位和趾骨区的平均温度（温度范围：1.5 ℃～2.53 ℃）差异显著；步态评分为0分和2分的母猪跖骨以上部位的平均温度差异显著（温度为1.43 ℃）（表1A）。患病肢和健康肢任何解剖部位的平均温度差异都不显著（表1B）；在步态评分为0分与为1分和2分的母猪中，患病肢趾骨部位与其他解剖部位和跖骨以下部位与踝骨部位的温差均差异显著（表1C）。 下一步分析仅考虑患病肢的平均温度，表2列出了根据步态评分、猪场、饲养系统、胎次、体况和肢蹄结构得到的患病肢平均温度[±标准差（SD）]。
患病肢不同解剖部位的IRT平均检测温度高度相关。因此为每一个IRT检测温度分别构建了混合线性回归模型。步态评分为0分的母猪群与为2分的母猪群相比，跖骨以上部位、跖骨以下部位和跖骨区的IRT平均检测温度差异显著。在步态评分为2分的母猪中，跖骨以上部位、跖骨以下部位和跖骨区的IRT温度分别高出1.16 ℃、 1.65 ℃和2.34 ℃。步态评分为1分的母猪跖骨以上和跖骨的IRT平均检测温度差异显著，比步态评分为0分的母猪相同部位的温度分别高1.32 ℃和2.43 ℃。总体来说，商业性猪场中母猪的IRT检测温度往往低于研究性猪场的母猪。
母猪后腿结构（LC）≥3（后腿正常或僵直）比LC<3（后腿前置）的肢蹄不同解剖部位的IRT检测温度低。胎次大于2胎的母猪与0胎次母猪相比，跖骨以上部位IRT平均检测温度高1.21 ℃（P=0.05）。肥胖母猪与正常/瘦小母猪相比，趾骨IRT平均检测温度往往偏低1.17 ℃（P=0.07）。所有模型的显著随机定数表明，在所检测母猪中IRT平均检测温度存在显著差异。
红外热成像是一种可以监测某些动物肢蹄表面皮肤附近血液流动的有效方法，不过它对特定的疾病状态无法做出诊断，但它是一种能够判断伴随生理病痛而出现温度变化的灵敏方法。在本研究中，不同的方法都表明，IRT是一种可以区分母猪跛行和非跛行的灵敏的和非创伤性的方法。基于患病肢的IRT平均检测温度和患病肢解剖部位间的差异，趾骨区和跖骨以下解剖部位的温度似乎更易受跛行的影响。在田间条件下，母猪的有些特性，如肢蹄结构也会影响IRT检测温度值。
尽管解剖部位间的平均温度和平均温度差波动很大，但是在患病肢上观察到有显著温度差时，IRT仍对某些特性有十分的灵敏性。IRT方法是建立在体温是均衡的这个假设上的。在健康的个体中，皮肤的温度分布是对称的；然而，当四肢存在炎症时，在同侧肢上就会出现温度梯度。在跛行的母猪中，患病肢和健康肢之间温差差异不显著。跛行往往影响一条以上的腿，这也许是本研究的一个原因。
在对牛进行的研究中，蹄的病理学状况根据相邻皮肤区域间表皮的IRT检测温度差异做出评估的。在本研究中，在一条腿的趾骨区与跖骨以上部位观察到了较大的温差。母猪的腿相对于牛而言较短，因此相邻的区域可能较容易受到影响。
一般情况下，肢蹄结构、胎次和体况对特定/不同解剖部位的IRT平均检测温度影响甚微。肢蹄结构会显著影响腿上所有解剖部位的IRT检测温度。这可能是行走中的母猪身体更靠前，因此为了要承受更多的体重，致使后肢更困难，结果并导致IRT检测温度升高。胎次对跖骨以上部位的IRT平均检测温度影响显著，肥胖母猪下肢的IRT平均检测温度往往低于瘦小母猪。0胎次或瘦小/正常的母猪则有较高的检测温度，因为它们更健康、活泼和敏捷。另一种解释是肥胖母猪病患处周围更绝热，因此热量不容易传导到可以测温的皮肤处。此外，众所周知跛行或容易发生跛行的母猪更有可能在第一胎以后被淘汰。
我们记录了猪场与猪场间的区别：商业性猪场与研究性猪场母猪患病肢下方部位的IRT检测温度相似。一个我们不能控制的原因是饲喂时间。商业性猪场在采食后不久采集IRT图像。对单头母猪而言，其四肢的温度一天内或不同日间会有波动，且受饲喂时间的影响。这一发现可能与饲养条件或环境温度有关，或者与这二者都有关。研究性猪场的母猪主要采用群体饲养，而商业性猪场的母猪主要实行单栏饲养。群养母猪有更高的IRT检测温度，因为它们活动性更强。
IRT的摄像头小巧便携，IRT测温操作安全简单。但是，该摄像头较为昂贵，且尚未纳入兽医临床的经济预算中。此外，IRT在猪场的应用会面对母猪独有的解剖学和行为学的挑战。母猪经常会躺卧在妊娠栏中，随后它们的腿部会被粪尿弄脏。在妊娠栏外采集图像也存在问题，因为这对限制母猪的活动带来挑战，同时也会增加劳动力。另一个解决方案是当母猪还在妊娠栏中时，清洗并干燥母猪的后腿，在等待干燥时要密切监测母猪以确保其站立，这也需要时间和劳动力。
然而，在母猪跛行研究中，IRT技术可以对研究母猪的跛行提供一种新的方法。在本研究中，我们注意确保了IRT检测是在无阳光直射和贼风的环境下进行的，同时检测母猪的被毛无污物和不潮湿，每头母猪的检测应在每天相同的时间段进行。需要更多的研究来验证现在的结论，并确定母猪体况和/或腿部结构对IRT检测结果的影响。此外，今后的研究应该比较IRT技术与其他定量跛行检测方法，并探讨在不同的猪场管理、饲养条件、饲喂次数之间的IRT技术的可靠性。□□
原题名：infrared thermography to evaluate lameness in pregnant sows（英文）
原作者：Rocio Amezcua、Shannon Walsh、Paul H. Luimes和Robert M. Friendship