邵勇維克，任志強，孫昌輝，張 衡，楊公社，龐衛(wèi)軍*

（西北農(nóng)林科技大學(xué)動物科技學(xué)院，陜西 楊凌 712100）

隨著豬育種技術(shù)的不斷發(fā)展，對豬的活體進(jìn)行選擇是目前豬育種所采用的主要方法之一。目前人們對豬的活體選擇主要借助于精準(zhǔn)性儀器進(jìn)行活體評估，超聲波技術(shù)評估豬活體背膘厚、眼肌深度及眼肌面積是目前許多國家所采用的胴體選擇技術(shù)。豬活體選擇所采用的超聲波儀器主要為：A超、B超和CT，三種儀器能在無任何損傷和刺激的情況下對豬的活體進(jìn)行測定, 其中A超和B超由于工作原理的不同，測量結(jié)果存在差異[1]；A超僅能測定胴體組織厚度，B超能同時測定背膘厚度與眼肌面積[2]。此外，用A超和B超對豬活體測量時，由于測量部位、操作技術(shù)、豬的站立姿勢等方面的差異，往往導(dǎo)致測定結(jié)果和真實值差異較大[3-4]。CT是集X射線、γ射線、超聲波于一體，具有掃描時間快，能全身性掃描，獲取圖像清晰等特點。通過對CT斷層掃描圖片進(jìn)行圖片密度性著色及三維建模，可獲取胴體肌肉、骨骼、皮膚和脂肪的比重參數(shù)，其測量值與實體測量值具有較高的相關(guān)性[5-8]。因此，CT用于豬的胴體組成成分評估應(yīng)用具有較好的前景。

鑒于超聲波技術(shù)對豬活體選擇的應(yīng)用，文章結(jié)合我們的前期試驗總結(jié)及國內(nèi)外研究進(jìn)展，從CT斷層掃描前期處理、豬胴體組織結(jié)構(gòu)及CT斷層掃描圖片相結(jié)合的角度闡述CT對豬胴體準(zhǔn)確性評估的方法及注意事項，為將來CT新育種技術(shù)的實施及應(yīng)用提供參考依據(jù)。

1 豬的麻醉處理

根據(jù)我們總結(jié)的前期麻醉經(jīng)驗，豬在麻醉前進(jìn)行稱重、編號及饑餓處理（斷料不斷水），饑餓處理24 h后，實行全身性麻醉。采取耳緣靜脈注射麻醉，主要有以下三種麻醉方案：1）丙泊酚（1mL/kg）；2）蘇泰（0.1mL/kg）；3）配伍麻藥（3%戊巴比妥鈉2.5 g/L+速眠新Ⅱ 0.11 mL/kg）。三種麻醉方案各有優(yōu)缺點，其中前兩種方案麻醉效果好，比較安全，不易造成豬的麻醉死亡，但麻醉藥價格較高；第三種麻醉方案費用較低，但麻藥降解速度較快，麻醉保持時間較短，同時容易中途清醒，產(chǎn)生麻醉性肌肉顫抖，影響CT掃描進(jìn)程；同時該方案給藥劑量因豬的品種和體重不同要及時調(diào)整，把握不準(zhǔn)容易造成麻醉性死亡。結(jié)合以上麻醉試驗效果，豬的全身性麻醉推薦前兩種麻醉方案。

2 計算機斷層掃描（CT）

豬的胴體計算機斷層掃描主要采用Brivo CT 385 Series 16層螺旋CT，掃描采用無間隙掃描模式，掃描參數(shù)設(shè)置為：電壓140 kV，電流300 mA，掃描層厚/層距均為0.625 mm，螺距0.562，掃描時間2 s。豬進(jìn)入麻醉狀態(tài)后，調(diào)整豬體姿勢，脊柱正中線與CT標(biāo)準(zhǔn)紅線重合（圖1D）。掃描采用四段式掃描：頸段，胸段，腰段和臀部掃描。由于豬體各段密度不同，要想獲得清晰可靠的斷層掃描圖片，掃描時要根據(jù)豬體部位進(jìn)行掃描參數(shù)調(diào)節(jié)。三維重建系統(tǒng)采用CT (Brivo CT 385 Series) 內(nèi)的容積重建系統(tǒng)對掃描后的豬肌肉、骨骼、皮膚、脂肪和內(nèi)臟進(jìn)行三維建模，獲得豬活體三維模型。由于采用Brivo CT 385 Series 16層螺旋CT的高度與內(nèi)容量受限，造成繁瑣的四段式掃描，影響掃描進(jìn)程；經(jīng)濟條件較好的種豬育種公司，測定生長育肥豬體組成，建議選擇Brivo CT 385 Series 64或Brivo CT 385 Series 128層螺旋CT，大容量的CT可以一次性完成對豬活體的整體掃描，對掃描圖片的獲取及三維建模較簡易快捷。

圖1 CT掃描操作

3 屠宰與胴體測定

CT掃描后，對豬進(jìn)行自由飲水、運動4 h后屠宰，以免麻藥及其他應(yīng)激因素造成屠宰胴體產(chǎn)酸過多，影響后期測量胴體背膘厚度與眼肌深度的數(shù)值。屠宰后，去除頭，蹄，尾和內(nèi)臟（保留板油和腎臟），稱取胴體重量，置于排酸架上，4 ℃冷藏放置12 h后進(jìn)行胴體各組成成分分割。稱取胴體各組成成分：皮、脂肪、骨骼和肌肉的重量，統(tǒng)計胴體各組成成分重量及所占比例。電子游標(biāo)卡尺測量第11～12肋背膘的厚度和眼肌的深度。取第11～12肋處的背最長肌，置于干冰中保存，用于后續(xù)的實體粗脂肪含量評估。

4 胴體組成成分評估

4.1 斷層掃描圖分割

CT對豬活體的斷層掃圖片描包括內(nèi)臟成分，要想得到準(zhǔn)確性的胴體成分，還必須對CT斷層掃描圖片進(jìn)行內(nèi)臟去除處理（圖3）。因此將來用CT評估豬的活體組成成分，還必須開發(fā)CT圖像切割系統(tǒng)，整合到CT儀器系統(tǒng)，與CT儀器系統(tǒng)相融合，以便得到胴體組成成分所占的比例。

4.2 斷層掃描圖密度性著色

豬體的表皮、骨骼、肌肉、結(jié)締組織和脂肪的組成組織結(jié)構(gòu)不同，其密度相差較大。CT是根據(jù)豬體不同組織對X射線吸收與透過率的不同，傳出的射線輸入接受系統(tǒng)，計算機根據(jù)接受的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合處理后，獲取CT重建圖像。目前，CT用在評估家畜活體的研究主要集中在歐洲，歐盟在2008年頒布CT可以取代豬胴體的解剖以評估胴體品質(zhì)。CT在將來用于豬活體的選擇，可以通過密度性著色獲取豬體組成成分值，來評估豬體組成成分，但評估值與實際胴體分割測定值存在一定的差異。Vester-Christensen等[5]對CT獲取圖片進(jìn)行密度性著色（圖4 D），根據(jù)識別器獲取CT圖片的顏色的數(shù)值建立回歸擬合曲線評估豬胴體組成成分，其得出的數(shù)值高于實體測量值。主要由于對CT 圖片進(jìn)行密度性著色時，豬體中肌腱、筋膜、骨膜和結(jié)締組織的密度與豬體其他組成成分相似，因此介于兩種組織之間的組織的密度性著色較難區(qū)分界限（圖4 A和4 B），導(dǎo)致不同豬體組成成分的密度性著色存在誤差。對介于中間密度的組織：肌腱、筋膜、骨膜和結(jié)締組織等，統(tǒng)一歸類于PVE組織，得出的豬體組成成分值與實際屠宰測定值相近。

圖2 胴體4 ℃排酸

圖3 CT 斷層掃描圖片內(nèi)臟去除處理

4.3 斷層掃描圖HU值設(shè)置

圖4 CT圖片密度性著色（圖4 C和4 D引自Vester-Christensen等）

圖5 斷層掃描圖HU設(shè)置（引自O(shè)lsen等）

CT對豬胴體組成成分值的評估準(zhǔn)確性受多重因素的影響。掃描參數(shù)設(shè)置、豬胴體不同部位及CT圖片個體素的設(shè)置對最終的評估結(jié)果造成一定的影響。CT通過對掃描對象的三維圖像獲取數(shù)據(jù)，通過疊加特定厚度的切片來獲得3D圖像。該CT圖片具有多個體素，每個體素與亨斯菲爾德單位（Hounsfield unit，HU）值相關(guān)聯(lián)，該值是在HU尺度上作為對應(yīng)物體中的平均衰減而獲得。Olsen等[6]根據(jù)胴體組織對CT圖片像素進(jìn)行了光譜設(shè)置分析，對不同物質(zhì)的光譜定義為：水的光譜值為0 HU，空氣的光譜值為-1 000 HU，脂肪的光譜值約為-68 HU，肌肉的光譜值約為+60 HU，骨骼的光譜值高于+650 HU。通過對不同物質(zhì)的光譜設(shè)置，胴體的皮膚組織、脂肪組織、肌肉組織、骨骼和PVE組織能夠達(dá)到精準(zhǔn)區(qū)分，從而得到的CT評估值與實際胴體分割值較相近。為此，在對豬的活體進(jìn)行斷層掃描時，要先對CT掃描的不同材料的HU值進(jìn)行設(shè)置，從而獲取精準(zhǔn)的密度著色圖。

圖6 CT斷層和橫側(cè)掃描各部位圖片

圖7 CT對豬胴體三維建模圖

4.4 CT對豬胴體組成成分三維建模

目前，CT對胴體組成成分的三維建模主要依賴于CT內(nèi)部的三維建模系統(tǒng)，CT三維建模以CT斷層掃描圖片的密度調(diào)節(jié)參數(shù)為基礎(chǔ)。根據(jù)不同組織的HU值設(shè)定CT斷層掃描圖，在CT斷層掃描圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行胴體三維建模[9-10]。Clelland等[11]和Anderson等[12]對豬的胴體掃描圖進(jìn)行三維建模獲取不同組織的重量，根據(jù)不同組織的每個體素HU值的不同，對胴體的各部組織進(jìn)行建立組織體積模型，最終通過不同組織的體積乘以其密度得出其組織的重量。

4.5 背最長肌的肌內(nèi)脂肪（IMF）評估

實體測量豬背最長肌IMF含量，多采用索式提取法進(jìn)行提取測量。CT評估背最長肌IMF含量，主要通過圖片密度調(diào)節(jié)后著色評估。根據(jù)計算機斷層掃描各部位圖片像素參數(shù)值的不同，通過讀取不同部位掃描圖片的像素值得出肌內(nèi)粗脂肪的含量。Font-i-Furnols等[12]研究表明，中間密度組織對CT評估IMF的結(jié)果造成很大的影響，主要由于中間密度組織：肌腱、筋膜、骨膜和結(jié)締組織等進(jìn)行密度著色時，很難和其他胴體組織進(jìn)行區(qū)分著色。Fulladosa等[13]通過調(diào)節(jié)電壓來獲取不同HU值的CT掃描圖片，進(jìn)行HU平均之后建立線性擬合，能夠得出較好的IMF結(jié)果。通過對計算機斷層掃描胴體圖片進(jìn)行密度性著色，由于肌肉的密度處于中等密度（黃色著色區(qū)域），運用Bridge 23調(diào)節(jié)系統(tǒng)，調(diào)節(jié)圖片中肌肉的密度參數(shù)，保持脂肪和軟組織的密度參數(shù)（綠色著色區(qū)域），獲取密度調(diào)節(jié)圖，運用圖像顏色識別器，讀取圖片綠色數(shù)值，得出數(shù)值 ：P原圖- P低密度處理圖，建立粗脂肪線性擬合回歸曲線。

5 總結(jié)與展望

CT評估豬的活體組成具有簡單、高效、快捷及加速動物遺傳改良進(jìn)程等方面的作用。目前，CT在豬胴體選擇上的應(yīng)用主要集中在歐洲地區(qū)，由于CT評估豬的活體組成的圖像以及線性擬合曲線的建立還存在較多的問題，導(dǎo)致CT技術(shù)尚未實質(zhì)性應(yīng)用到豬遺傳改良中，因此進(jìn)一步探究CT活體成像像素調(diào)節(jié)及建立可靠的擬合曲線模型具有重要意義。

圖8 CT斷層掃描圖片密度調(diào)節(jié)