综述：红外热成像技术在家畜应激、健康与代谢评估中的应用

本综述系统阐述了红外热成像（IRT）技术作为非侵入性、自动化工具，在精准畜牧业中监测家畜应激反应（HPA轴激活）、早期疾病（如BRD、PSE/DFD肉质异常）及代谢效率（如RFI、RIG指标）的核心价值，为优化动物福利与生产效能提供创新解决方案。

　　

引言

红外热成像（IRT）作为一种基于电磁光谱分析的技术，通过捕获5-15微米波长的辐射能量，已成为研究动物生理状态的革命性工具。其非侵入性、实时数据采集及自动化特性，完美契合现代集约化畜牧业对高效监测技术的需求，尤其在应激评估、健康监测和代谢分析领域展现显著优势。

应激评估

应激反应的核心机制涉及下丘脑-垂体-肾上腺（HPA）轴激活与皮质醇释放，后者通过促进糖异生、糖酵解及脂解作用为机体提供应急能量。传统应激监测方法（如血液生物标志物分析）存在侵入性高、时效性差等局限，而IRT可通过检测交感神经系统（SNS）介导的血管运动变化（如眼周区域温度波动）实时反映应激状态。研究证实，运输、去角、去势及社会隔离等操作均可引发特征性红外热信号变化。此外，结合心率变异性与微行为（如坐立不安的“fidgets”动作）等多模态生物指标，可显著提升应激检测的敏感性（Youden指数达1）。IRT还能预警与应激相关的肉质异常——如牛的高pH值暗切肉（DFD）和猪的苍白软渗出肉（PSE），其热成像特征表现为温度异常偏离正常范围（DFD牛平均30.4°C vs. 正常33.6°C）。

健康评估

疾病与应激存在生理学关联：当动物抵抗机制失效时，应激疲劳期将发展为疾病。IRT通过捕捉炎症相关热生成信号（如发热反应），为早期疾病诊断提供关键窗口。例如，牛呼吸道疾病综合征（BRD）的热信号异常可早于临床症状出现数天；犊牛腹泻（轮状病毒或沙门氏菌感染）则表现为肩部温度降低与体侧温度升高。局部感染如跛行、蹄腐病、乳腺炎及猪尾咬伤也可通过局部热区变化识别。并行使用IRT与行为学指标（如饮水频次、集群行为）可大幅提升诊断准确性，其中“fidgets行为+IRT”组合对BRD的检测效能达到极致。

代谢评估

动物代谢效率的评估传统依赖间接测热法或饲喂站（如Growsafe?系统），但这些方法成本高、耗时长且存在环境偏差风险。IRT通过监测辐射热损失（占动物能量交换的40%-60%），为代谢研究提供新视角。不同物种的热管理策略各异：麝牛依靠密毛隔热，野鹿通过中空毛发保温，而家畜（如牛、猪）则通过皮下脂肪或褐色脂肪组织（BAT）调控热耗。当前畜牧业聚焦筛选“高效基因型”，即在高产物种中识别低残余饲料摄入（RFI）或高残余摄入与增益（RIG）的个体。加拿大团队开发的非稳态模型通过短时禁食诱导的热守恒反应（如背部或颊区温度变化），成功实现对猪和牛代谢效率的快速排名（以热效率指数TEI = T_mean/体重^3/4为指标），其结果与传统饲喂站数据高度一致。

其他生物状态监测

IRT技术亦拓展至生殖生理领域：发情期奶牛外阴部温度在排卵前48小时显著升高，与雌激素效应直接相关；睾丸功能及妊娠状态也可通过热特征变化进行无创评估。

红外热成像技术正重新定义动物科学领域的监测范式，其多维应用从应激预警、疾病早筛到代谢优化，为可持续畜牧业提供了兼具科学性与实用性的技术支撑。