超声在猪背膘测定中的应用

李 根，彭妙莲，王 垒，黄美玲，陈小强，王声会

（广东温氏种猪科技有限公司，国家生猪种业工程技术研究中心，广东 云浮 527400）

超声在猪背膘测定中的应用

李 根，彭妙莲，王 垒，黄美玲，陈小强，王声会

（广东温氏种猪科技有限公司，国家生猪种业工程技术研究中心，广东 云浮 527400）

猪的背膘厚指的是猪的皮下脂肪厚度，皮下脂肪是位于真皮层以下、筋膜层以上的皮下脂肪组织。背膘厚是一个很重要的繁殖性状，养猪生产者对背膘厚的选择广泛应用于遗传改良和提高母猪的繁殖性能。国内外大量研究表明，背膘厚的遗传力很高(h2=0．52)，而且背膘厚与瘦肉率具有高度的表型负相关（r=-0．81），所以在猪的育种上通常选择背膘厚来提高瘦肉率[1]。长期连续进行以降低背膘厚为目标的选种，可以间接降低胴体脂肪含量，提高胴体瘦肉率以满足人类对瘦肉的需求。

背膘厚是衡量母猪体况的重要指标，它反映了母猪在不同阶段的营养状况和体能储备[2]。背膘是猪脂质沉积的主要部位，在稳定机体代谢平衡方面起着重要作用。猪的背膘不仅是机体的能量贮存库，还具有内分泌功能，其分泌的脂肪因子如瘦素、抵抗素等作用于机体的神经系统、免疫系统及内分泌器官，调节机体一系列生物学和生理过程，如体温的调节、能量平衡调控、胰岛素敏感性、炎症反应和心血管反应等[3-4]。背膘还可作为雌二醇、黄体酮等性激素贮存和释放的器官，当母猪的背膘水平低于某个阈值时就会发生繁殖障碍[5]。背膘厚与母猪繁殖性能密切相关，背膘厚是了解妊娠母猪营养需要的重要根据，在母猪不同的生理阶段保持适宜的背膘厚度能提高其繁殖性能[6]。

现代养猪生产中，人们越来越重视对背膘厚的测定与控制，基于背膘厚来饲喂母猪是提高母猪繁殖性能和猪场经济效益的重要措施。同时由于背膘易于测定，可以广泛用于生产实践中。

1 猪背膘测定方法

背膘测定有超声波测定、探针法、屠宰测定等几种方法。在国外，动物的活体超声波测定技术自20世纪40年代兴起，Wild[7]首次报道了运用超声技术量化活体动物肌肉和脂肪组织的方法，到了20世纪50年代就有了使用超声波测量猪的活体背膘厚[8]。随着超声波活体测膘方法的建立，使活体间接选择瘦肉率成为可能，带来了巨大的遗传进展和经济效益。

国内在超声波测定推广之前常采用探针法进行活体测膘，首先对测量部位进行剃毛消毒，后用探针在垂直于体轴的方向戳穿皮肤，然后将直尺插入脂肪层，当感觉到有较大阻力时停止，待猪稍安静时，迅速将尺子抽出读数[9]。探针法对猪有一定的损伤，且应激较大。屠宰测定是用游标卡尺直接对胴体进行背膘厚度的测量，20世纪60年代之前大多用此方法，现在屠宰后测定往往作为衡量超声仪器准确度的标准。由于探针法和屠宰测定存在许多弊端，现生产中最常用的是超声波活体背膘测定法。

2 超声测量背膘原理

人的耳朵能听见的声波振动频率在20～20 000 Hz之间，低于20 Hz的声波称次声波。超声波是振动频率频率高于20 000 Hz、人耳听不见的声波，超声波属于声波，具有声波的共性，即都是由物质振动而产生的，并且只能在介质中传播，即超声波是振动在弹性介质中的传播，是一种机械波[10]。超声波的波长较短，具有良好的方向性，贯穿组织的能力较强而且在界面有显著的反射，这是超声测量背膘厚的基础。

超声波由换能器发出，在传播过程中遇到两种不同声阻抗物质所构成的声学界面时，一部分超声波会反射到前一种介质中，反射回来的超声称为回声，声阻抗差值大于0．1%就可以产生反射，回声的强弱是超声测定的基本依据。回声的强弱主要取决于构成声学界面的两种介质的声阻抗差值，声阻抗差值越大，反射越强，回声强度越大，反之越小。空气的声阻抗值为0．000 4×106(Pa·s)/m，软组织的声阻抗值为1．5×106(Pa·s)/m，二者声阻抗值相差约4 000倍，两者构成的界面反射能力特别强，超声波垂直入射空气与软组织交界面上的声强反射系数高达99．9%[11]。所以在进行超声测膘时，如果探头与动物体表之间有空气或气泡，超声就会在动物体表几乎100%被反射而不能够到达被探测的部位，超声波不能从气体进入固体，所以在超声探测时必须使用耦合剂[12]。

猪的表皮、脂肪、肌膜、肌肉、骨骼等不同组织间声阻抗值存在差异，当超声通过不同组织时构成的界面时可以产生能识别反射，根据回声的分布、强弱就可以推断不同组织在猪体内的位置和大小，从而测量出其长度、面积等信息。根据超声回声显示方式的不同，超声仪器主要有A型、B型、D型、M型等四类。在猪生产上常用的是A型和B型。

A型超声简称A超又称幅度调制型超声，根据单一晶体超声束在机体传播时，在不同组织界面上产生相应不等强度的反射，按回波出现的先后顺序，不同幅度和不同距离的回波就会显示在示波屏上。A超就是将超声回声信号以波的形式显示出来，纵坐标表示波幅的高度即回声的强度，横坐标表示回声的往返时间即超声所探测的距离或深度，有些A超是将超声所探测的深度以液晶数字显示出来(如A型超声测膘仪)。A超主要用于动物背膘的测定等，畜牧常用A超有PIGLOG105，RENCO等。

B型超声简称B超又称辉度调制型超声。多晶体超声束穿过体表时，B超将各层组织反射的回声转变为强弱不同的光点，回声信号就以光点明暗即灰阶的形式显示出来。光点的明暗代表回声界面反射的强弱，这些光点、光线和光面构成了被探测部位二维断层图像或切面图像，这种图像称为声像图。B超广泛地应用于人与动物各组织器官的疾病的诊断，也广泛地用于动物妊娠检查、背膘和眼肌面积的测定。畜牧常用B超有ALOKA-500V，YAWEI-9000V，VETKO Plus等。

3 猪背膘测定位点的研究

早在1971年，英国肉类与家畜委员会(MLC)把最后肋骨处背最长肌上方的3个位点：P1、P2、P3（三点距背中线的距离分别为4．5 cm、6．5 cm和8 cm）测得的背膘厚纳入猪胴体分级方案[13]。而澳大利亚和新西兰胴体分级方案中把P2点测得的背膘厚作为胴体分级方案的依据[14]。后来Kempster等通过试验证实了P2点测得的背膘厚比其他位置更能准确地预测瘦肉率[15]。猪背中线两侧背最长肌上方的皮下脂肪厚度值能较好地反映胴体瘦肉率，于是就选择了P1、P2和P3三个测量位点用于估测瘦肉率，其中P2点应用最广。在英国，75%以上屠宰猪的胴体分级都采用P2点测量法[16]。

为了研究超声活体测膘与实际背膘厚的相关性，国内研究者做了大量的对比试验。熊远著等[17]就对超声测量活体膘厚与实测膘厚的相关性进行了研究，研究表明最后肋骨处活体测量膘厚与屠体实测相应点膘厚的相关系数最高。同时最后肋骨处活体部位较易确定，受度量误差影响较小。何志平等[18]测定了杜×长二元杂猪5个部位共15个位点的活体背膘厚，并与屠宰实测背膘厚进行相关性分析，发现最后肋骨处、腰荐结合处离背中线5 cm处与实测背膘相关性最强，而肩部6～7肋骨处与实测值相关系数最低。杨秀娟（2014）[19]用A超测量猪不同位点的活体膘厚，并与相应位点胴体实际膘厚进行回归分析，表明最后肋骨处活体测量背膘与胴体实际背膘的相关性为强相关，两者存在直线回归关系，为提高A超测量的准确性，可通过回归方程将A超测量值换算为实测值。以上研究均表明，用最后肋骨处的活体膘厚来反映猪胴体的实际膘厚是可行。

背膘厚往往作为反映瘦肉率的间接指标，最后肋骨处的膘厚与胴体实际膘厚的正相关性最强，也即是与胴体瘦肉率的负相关性最强，而P2点作为国际养猪业通用的一个测量位点，经过这么多年实践的检验可以广泛地应用于母猪的体况评价中。虽然P2点背膘通常用来代表母猪膘情的最佳部位，但是，倒数第3～4肋骨间、胸腰椎结合处、腰荐椎结合处等测定位点的测定也比较多。中华人民共和国农业行业标准《种猪生产性能测定规程》规定的种猪终测时背膘测定部位：采用B超测定倒数3～4肋骨间左侧距背中线5 cm处背膘厚，采用A超测定腰荐椎结合处、胸腰椎结合处左侧距背中线5 cm处两点背膘厚平均值[20]。

4 超声测量背膘准确性

超声活体测量猪背膘的准确性是育种和饲喂的前提，影响超声活体测量准确性的因素主要有仪器因素、人员因素等。

4.1 不同仪器

不同仪器测定结果的准确性差别很大。楼平儿等[21]研究发现A超、B超在不同位点测量的背膘厚存在差异，在相同位点测得的背膘厚也存在差异，B超得测量值往往大于A超。谢水华等[22]根据《种猪生产性能测定规程》采用A超、B超对种猪进行活体背膘并比较两种仪器的差异，结果表明B超测量值略高于A超测量值，两者差值在0．28 mm以下。McLaren等[23]用A超和B超活体测量了45头猪在最后肋骨处的背膘厚度，屠宰后又在相同位点测量胴体背膘厚度，结果是A超测得的平均膘厚为13．7 mm，B超则是23．2 mm，胴体平均膘厚是27．2 mm。由此可见，B超活体测量值与胴体实际值的差异要小于A超与胴体的差异。多数研究者认为B超比A超在相同位点所测背膘更接近真实背膘厚度[24-26]。B超的准确性要好于A超，同时大多数研究中同一位点的B超测量值要高于A超。A超与B超在相同位点测量值准确性的差异很可能是因为A超与B超的探头类型不同。Pomar等[27]用四种不同型号的探头测量了268头猪的背膘厚，结果表明探头传输距离较短的探头的准确性较高，而传输距离较长的探头准确性较低。A超是单晶体一个点的测量波形图，而B超是多晶体多个点测量的声像图；A超扫描的是平面，信号转化为数字或示波，B超扫描的则是二维立面，信号转化为图像，测量结果准确性大大提高。

蒋小兵[28]比较1台A超和4台B超活体测量值与胴体实测值的差异，结果表明不同仪器活体测量猪背膘厚度都略低于胴体真实值，同时有的仪器测量值与宰后真实值存在显著性差异。这提示我们在生产中仪器选择的重要性，面对不同厂家生产的B超，我们可以选择与屠宰后实测值相关性最高的B超。实际生产中我们也可以根据猪场的实际情况来选择背膘仪器，虽然B超比A超准确，但A超读数方便且便宜、便携，猪场可以建立A超、B超的直线回归关系，A超测量的结果可以通过直线回归转换成B超的测量结果。

4.2 测定人员

测定人员往往是影响超声测定背膘结果的关键因素。Herring等[29]认为由于测量经验和培训程度的差异，不同测定人员在判别超声图像时，会对图像组织轮廓的认识产生主观上的差异，致使背膘厚的结果有显著性差异。刘望宏等[30]报道人员因素对B超测量猪活体膘厚的结果有极显著的影响，不同测量人员在选取B超图像背膘厚的方法上存在较大的主观差异。蒋小兵[28]研究发现不同测量人员在识别超声波测量图像的背膘厚度时，训练程度较高的测定人员间所测背膘厚偏离真实值为0．52～0．68 mm，而训练程度较低的测定人员偏离值为1．21～1．31 mm。可见，经验越丰富准确性越高。

不同人员主观判断的差异，也与猪背膘生理结构也有关系，猪一般有两层背膘厚度，某些猪背膘生长发育比较充分时可清晰见到3层，同时有些猪第3层背膘较薄不易被发现，这常常导致不同经验的测量人员读取数据起止点发生差异，进而导致测量值不同[1]。在实际测量中不同测定人员按压探头的力度不同，不同人获取的清晰图像也是不同的，同时不同人在判断图像背膘厚的界线也会有区别，导致不同的人员的测量准确性有不同，而且它们常常和仪器因素交叉一起影响测量结果。

猪的背膘会随着猪的生长不断变厚，有的猪只有两层背膘，有的猪有3层背膘，同时第3层背膘与眼肌肌膜的结构很相似，这在成像不清晰的B超上很难去区别辨认。而在A超的测定过程中，当遇到第3层背膘与眼肌肌膜的分界不清晰时，A超显示的3层背膘厚数值会在几个数字之间跳动，这大大增加了测量的难度，正是因为第3层背膘的不确定性，有些猪场在生产中只测猪的两层背膘厚。

生产中为了提高活体测膘的准确性，一方面可以通过加强测定人员对于测定操作和图像识别方面的培训，在统一测定方法基础上，进一步规范测量操作和图像识别的原则，可以降低因方法学带来的误差，提高活体测膘的准确性和精确性；另一方面有赖于兽用超声技术的进一步普及和发展，可以预见的是，随着高、精、尖的超声仪器运用在活体测膘上，仪器和人员误差可以进一步得到缩小。

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2017-03-13）

李根（1990-），男，硕士，研究方向为动物营养与饲料科学，E-mail：lga1990@163.com