《Frontiers in Veterinary Science》：Ocular temperature measured by infrared thermography in dogs varies with biological and environmental factors
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非接触式温度评估对于动物群体的筛查极具价值，但其表现可能受到多种外部和生物学变量的影响。本研究旨在量化犬眼温度（ET）与直肠温度（RT）之间的关联，并识别与这些读数相关的生理和环境因素。现场研究：每次访问使用热像仪采集最多3次眼温（间隔约10分钟），随后测量直
非接触式温度评估对于动物群体的筛查极具价值，但其表现可能受到多种外部和生物学变量的影响。本研究旨在量化犬眼温度（ET）与直肠温度（RT）之间的关联，并识别与这些读数相关的生理和环境因素。现场研究：每次访问使用热像仪采集最多3次眼温（间隔约10分钟），随后测量直肠温度。眼温定义为两眼记录的最高温度。采用线性混合效应模型评估眼温与采集时间（1–3）、直肠温度、年龄、性别、体型、被毛长度、环境温度和相对湿度的关系。设备时间稳定性评估：为解释研究人员前期研究中观察到的潜在相机漂移，在绝缘盒内固定目标上每5分钟记录一次温度，持续1小时，并通过重复测量混合模型回归进行分析。结果：研究人员分析了来自78只犬的129次观测数据。在最终眼温模型中，直肠温度（β = 0.77 °C；95% C.I. 0.512–1.019 °C）和湿度（β = 0.01 °C；95% C.I. 0.002–0.013 °C）均与眼温呈显著正相关。设备稳定性评估显示无显著的时间相关测量漂移。总体而言，眼温与直肠温度相关但不可互换，且眼温轻微受环境湿度影响。这些结果支持进一步研究将眼温用作快速、非接触式温度监测程序的可行性。
在群养环境中，兽医学实践处于个体患者护理与群体健康管理的交汇点。高接收量、频繁周转和密集饲养增加了接触率和环境病原体载量，从而提高了犬只传染病传播和应激相关发病的风险。在这种运行条件下，工作人员需要对大量动物进行快速疾病筛查，通常在接收时或日常巡诊期间进行，并在有限的处理时间内对动物健康状态作出判断。温度评估是这些健康筛查实践的核心，因为低体温、发热（热原介导的体温调定点升高）和过热（失控的热获得/有限的散热）均提示需要立即处理或隔离的状况。虽然直肠温度（RT）被广泛视为估计犬核心体温的实用参考，但其应用可能受到操作时间、动物抗拒、动物福利考量和生物安全负担的限制；非直肠测温方法可能改善工作效率，但其准确性可能存在差异。
红外热成像（IRT）是一种通过感应物体表面发射的热辐射并将其转换为温度值的筛查工具，能够对用户定义的感兴趣区域（ROI）提供快速、非接触的测量。眼部区域通常被选为测量目标，因为其组织血流丰富且毛发覆盖较少，与有毛皮肤相比可能减少热滞后。眼部IRT有助于识别需要进一步确认评估的犬只。在实践中，IRT属于表面测量：观测温度反映发射率、反射辐射以及环境条件（气温、湿度）的综合效应。关于眼温（ET）作为犬RT替代指标的证据基础虽有前景但并不一致。在一项包含300只犬的临床研究中，使用非接触式红外设备在角膜处测量，眼部读数始终低于直肠温度且显示出中等相关性；作者认为两种方法不可互换，但眼部测量可追踪热状态的定向变化。在运动犬中，眼温和耳温在各活动状态下均随RT变化，不过耳温在静息状态和运动后更趋近于直肠温度，而眼部测量值在某些条件下离散度更大。设备时间稳定性评估的启动是因为在研究人员先前使用不同相机的工作中，观察到连续红外采集过程中的温度值稳定下降，这提示该特定相机制造型号可能存在内部测量漂移。本研究的主要目标是评估眼部热成像技术在真实兽医环境中的实用性。由于眼睛和直肠天然工作在不同温度范围内，研究人员并未试图计算两种方法之间完美的一一对应关系，而是希望探究当采用快速、低应激且易于操作的热成像方法时，ET的变化是否能够可靠地追踪RT的变化。此外，研究人员还试图确定动物个体物理特征和相机行为如何影响这些重复读数。最终，该方法可为热成像技术如何用作初始的、无需约束的筛查工具提供现实的认知。
在材料与方法部分，动物相关操作经密西西比州立大学IACUC批准，收容所管理层同意其所拥有犬只参与。研究人员在密西西比州的一家动物收容所开展观察性研究，数据在正常工作时段内（下午12点至4点）收集。犬只在留置于其笼舍内时进行测量，以尽量减少操作并保持真实筛查条件。纳入标准基于简短观察：警觉性正常、姿态正常、无嗜睡、无持续咳嗽或喷嚏、无可见鼻部或眼部排泄物。犬只可在多次访问中被重复测量，每只犬具有唯一标识符以实现跨测量链接。每次访问定义为对单个犬只的一次测量过程（在一个下午的巡诊中，约间隔10分钟获取最多3次ET）。每次成像开始时，使用组合式数字温度计-湿度计（INKPET；标称精度±1.0 °C和±5% RH）记录环境温度和相对湿度，这些值输入数据集并应用于热像仪的环境设置。
眼部表面温度使用热像仪（Fotric 347A；红外分辨率384×288像素；标称噪声等效温差约0.03 °C@30 °C；测量范围-20 °C至1,550 °C；25 °C环境温度下标称精度±2 °C或2%）获取。成像前，相机按照制造商手册完成预热。发射率参数设为0.98，工作距离标准化为约60 cm。犬只留在笼舍内，摄像机从笼舍外的过道获取图像。每只入选犬在一次访问内约间隔10分钟采集3次ET图像以评估重复性。主要解剖学目标为眼部。每次访问的最后一次ET读数后，在不将犬移出笼舍的情况下测量RT。在保证安全并尽量减少应激的前提下，工作人员轻柔地将犬保持站立姿势，使用标准兽用数字体温计涂抹医用润滑剂后缓慢插入直肠至一致深度，并保持稳定直至设备发出蜂鸣声，表明已成功捕获稳定且最终的温度读数。该流程对每只动物均标准化。记录以下协变量：年龄（幼犬/成年）、性别、体型（小型/中型/大型）和被毛长度（短/中/长）。
图像使用AnalyzIR Mercury软件处理。在数据提取前应用了严格的图像纳入和排除标准。图像若模糊、被笼舍栅栏严重遮挡、表现明显表面反射或传感器伪影，则被排除。纳入数据集的图像要求至少一只眼睛清晰可见且无遮挡。通过优先筛选高质量图像，提取最高温度值可提供快速、标准化的客观指标，排除了操作者偏倚以及为笼舍中活动的犬只手动绘制几何ROI所带来的操作延迟。对于每张图像，两眼可见区域记录的最高温度被提取用于分析。每次访问内的重复测量观测按时间（1、2、3分别对应三次约10分钟的采集）编号。
为评估热像设备的短期时间稳定性，研究人员构建了一个屏蔽测试环境：两个绝缘盒（约39×32×30 cm）粘合在一起，内表面衬纸，发射率按操作手册建议调整为0.93。该系统放置于无气流、温度稳定的室内。通过使用绝缘系统保护目标免受外部波动影响，从而专门评估相机内部性能。设备预热完成后，在60分钟内每隔5分钟监测内壁上的单一监测点。该60分钟试验重复6次，重复间间隔1小时以确保相机硬件充分冷却。主要目标是观察设备是否产生一致的测量漂移，而非评估其绝对温度精确度。
统计分析采用SAS 9.4（SAS Institute Inc.，Cary, NC, USA）中MIXED过程进行带重复测量的线性混合效应回归。模型构建分阶段进行。混合模型拟合前，候选固定效应通过（i）成对Spearman相关分析和（ii）PROC REG设计矩阵诊断（方差膨胀因子[VIF]、容忍度和COLLIN表）进行共线性筛查。将|ρ|>0.50且p<0.05的配对标记审查。按常规标准，容忍度<0.10（VIF>10）视为共线性证据，同时检查条件指数和方差比例模式：条件指数≥30且≥2个预测因子方差比例≥0.5的行表示预测因子间存在问题关联。对于ET作为结局变量的两套混合模型：第一套纳入RT作为关键解释变量，以评估ET与RT的关系并控制潜在混杂因素；第二套模型排除RT作为自变量，以刻画环境因素和个体动物因素对ET的独立影响，避免RT的支配效应掩盖较弱的关联。对于两套模型，重复测量结构均考虑了嵌套于每次测量会话（visit ID）内的连续温度采集（采集顺序1、2、3），每只动物通过dog ID识别。为处理同次访问内连续温度读数间的时间相关性，应用一阶自回归协方差结构[AR(1)]。同时纳入基于犬只嵌套测量会话的随机截距，允许基线ET变化并解释跨访问重复测量的潜在聚类效应。以RT为结局变量的补充模型未将ET作为预测因子，因为ET与RT关系已在首个ET模型中表征；该模型候选固定效应包括年龄、性别、体型、被毛长度、环境温度和湿度。所有三个模型均采用手动向前选择策略，每阶段模型选择以赤池信息准则（AIC）为主要指导，变量仅在其纳入能改善模型拟合（降低AIC）时才保留在最终简约模型中。保留固定效应的统计显著性设为p<0.05。模型假设通过SAS中残差诊断的可视化检查进行评估，包括用于线性和同方差性的残差-拟合值图、残差直方图和Q-Q图。设备时间稳定性试验以温度作为结局变量、时间作为重复因子拟合线性混合模型，显著性水平为p<0.05。
研究结果显示，现场研究部分共从129次访问中获得387次ET采集，代表78只不同的收容所犬只，每次访问含3次ET采集（表1）。由于收容所环境高度动态，动物频繁进出，测量分布在多个独立的日期进行，一些犬只在仍居留期间被多次观测，导致访问总数高于个体犬数。三次访问内重复测量的平均ET分别为：重复1为36.8 °C，重复2为36.7 °C，重复3为36.7 °C，置信区间重叠（表2和图2）。测量组内RT范围从最低36.7 °C至最高40.0 °C。在混合效应模型中，采集顺序（1–3）与ET无关联。筛选诊断中所有VIF<2.0，容忍度>0.50，COLLIN表中无条件指数≥30且两个及以上预测因子方差比例≥0.5的行。成对Spearman相关总体为弱至中等，唯一强相关对为年龄vs体型（ρ=0.64，p<0.001），反映预期的生物学重叠。
在ET作为结局变量的模型中，第一个保留RT和湿度作为显著固定效应的模型显示，ET随RT升高而升高（β=0.77 °C，p<0.001），亦随湿度升高而升高（β=0.01 °C，p=0.01；表3）。排除RT的ET模型中，相对湿度和体型被保留为固定效应。湿度仍为显著正预测因子（β=0.01 °C，p=0.01），提示湿度对体表温度具有独立于RT的稳定影响。与小型犬（参照组）相比，中型犬（β=0.42 °C；p=0.005）和大型犬（β=0.63 °C；p=0.001）的平均ET更高（表4）。
以RT为结局变量的补充混合模型最终保留年龄和环境温度作为显著固定效应。年龄方面，成年犬RT高于幼犬（β=0.4 °C，p<0.001）；RT随环境温度升高而轻微升高（β=0.1 °C，p<0.001；表5）。残差诊断的可视化检查未发现对正态性或方差齐性的重大偏离。
设备时间稳定性评估中，六次重复试验（每次60分钟，每5分钟测量一次）的线性混合模型显示，时间（每次会话内的重复因子）的固定效应无统计学显著性（p=0.73），未发现温度随时间的漂移证据，支持相机在受控环境条件下（无气流、温湿度稳定的室内，配用绝缘外壳）60分钟运行期间测量结果的时间稳定性。
在讨论部分，研究人员指出，IRT通过量化长波红外辐射提供非接触式温度可视化方法，其快速和无创特性推动了在兽医学中的应用，现已覆盖多个物种并用于疾病监测、初步筛查和健康评估。设备稳定性评估未检测到60分钟内的时间相关漂移。眼温随直肠温度升高而升高，且在纳入和排除直肠温度的模型中均与环境湿度正相关。这些结果表明，在真实条件下ET对体温的生理变化敏感，但解读ET结果时必须考虑环境因素。研究人员选择提取可见眼部区域的最高单个像素温度而非绘制几何ROI，该方法快速客观，适合笼舍中活动的动物；但单一像素可能偶尔受瞬时传感器噪声或局部反射影响，严格的图像排除标准已将这一风险降至最低。该研究未将最高单像素法与平均温度几何ROI方法的诊断性能和重复性进行直接头对头验证，这是研究局限之一。采集顺序（1–3）在模型构建中已被检验，未保留在最终模型中（p>0.05，无AIC降低），确证访问内连续眼部读数具有较高的短期重复性。研究结果与此前犬类研究一致：ET与RT正相关，眼部温度平均值低于直肠温度。ET与RT的正相关支持非接触犬眼热成像在静息时和运动后可检测发热并与RT相关的实验结果。有研究报告ET在基线时低估RT但可追踪运动诱导的温度升高，呈中至强相关性，而鼓膜测量在平均数据上更接近RT。ET与湿度的正相关亦与已有研究一致：环境湿度和泪膜动力学可明显影响ET及其眨眼间冷却速率；在犬中，赛犬现场观察同样报告湿度升高时ET升高，强化了湿度是犬IRT实践修正因子的结论。幼犬RT略低于成年犬，可能反映年幼动物体温调节能力、代谢率或身体组成的发育差异。环境温度与RT正相关，提示即使核心体温也可能受环境条件影响，突出在解读犬生理测量值时考虑环境背景的重要性。以往研究显示小型犬核心体温略高、环境温度升高与体温升高相关。有趣的是，本研究中ET的模式与以往核心体温研究不一致：小型犬ET低于大型犬，而既往研究通常显示体型与核心温度呈负相关。这种矛盾可能反映测量类型和生理差异：眼热成像作为外周表面测量可能对环境热损失和局部血流更敏感，而RT反映核心热状态；此外眼区血管化可能在大小不同犬只中差异性调节热量传递，从而导致观察到的模式。这些结果强调外周温度测量的发现不一定直接反映核心体温趋势，表面对测量对体型和环境条件的响应不同。现场条件真实反映了实际约束：不接触动物并通过犬舍过道在一致距离获取图像。在此类情境下，ET具有以下优势：快速非接触应用、可兼容难处理犬只、可标记需要确认评估的动物。操作、应激和体力活动可能独立于发热影响眼表温度，若未考虑这些因素则可能抬高假阳性率，尤其是在犬舍过道繁忙、犬只活动水平随噪声和人员流动波动的环境下。本研究RT范围36.7 °C至40.0 °C，涵盖犬常规参考区间上下限以外的数值。但该队列以大体健康犬为主，缺乏临床上极端发热或低体温的病例，因此ET用于确定性检测严重临床相关温度异常的适用性需进一步研究。不过，超出通常正常范围的数据使研究人员能够在更广的生理谱中评估眼温与直肠温度的关系。研究人员将发射率设为0.98，符合兽医热成像指南对生物组织高发射率的建议；从过道获取图像可避免操作动物，但也引入角度变化和笼舍栅栏间歇遮挡等潜在挑战。研究者每次测量均记录环境温度和湿度。既往研究表明风、太阳辐射和相机-物体距离可实质影响ET，凸显了站点水平标准化和图像采集流程的价值。
综上所述，动物个体因素和环境因素共同导致RT和ET的变异。尽管这些效应的幅度不同，但在评估异质性群体的健康状态时均应予以考虑。未来的实施研究应评估ET用于异常体温筛查的应用价值，并在不同犬群中验证其性能。该研究论文发表于《Frontiers in Veterinary Science》。
