奶牛不同时期体温数据的变化规律及疾病早期预警技术

 

 

体温是评价家畜健康状况和生理状态的重要指标

 

 

     奶牛是恒温动物，正常情况下，体温只在较为恒定的范围内发生细微变化，但病理过程时却发生不同程度的体温升高或降低等变化。例如，奶牛肢蹄部或消化系统发生疾病时，活动量会显著降低，出现不同程度的体温升高；家畜体温因发情、妊娠及分娩等繁殖状态而发生规律性改变。准确、有效的监测奶牛体温变化，有助于及时确定奶牛的发情、妊娠等繁殖生理状态和健康状况，并通过科学、及时的管理技术预防疾病、缩短产犊间隔，延长泌乳期，提高产奶量，提高奶牛场经济效益。

   

     正常情况下，奶牛体温在一定范围内变化，但病理或生理变化时均伴随体温的变化规律，这些变化规律为科学合理地判断奶牛的健康状况与生理周期状态具有重要指导意义，是疾病监测与高效繁殖管理的重要依据。

 

     体温升高是疫病重要指标，对人也如此。发热是各种重大疫病的主要生命指征，但是包括新冠在内的许多重大疫病并非都是稽留热，采用单点式测温方式难以及时发现非稽留热的患者，发热监测大多流于形式。一是技术落后，体温监测还停留在额温枪、体温计、红外测温等的单点测温技术上；二是缺乏对重点人群的连续体温监测，如隔离区隔离点、学校、养老院、医院发热门诊、传染病房等；三是碎片化，未能建立起连接隔离区、社区、发热门诊、疾控中心、医院一体化的发热监测预警体系。为此，我国著名动物传染病学家夏咸柱院士多次强调，建立基于物联网的人与动物发热监测预警平台意义重大。

 

 

 

疾病状态下的奶牛体温变化规律

 

 

    正常情况下，奶牛体温变化范围很小。犊牛正常体 温为38.５～39.5℃，青年牛为38.0～39.5℃，成年牛为38.0～39.0℃。但处于严重营养不良、休克、大出血及濒死期等状态的奶牛，体温明显低于正常值；处于各种病原全身感染、某些变态反应性疾病和内分泌代谢障碍性疾病等状态的奶牛，机体会表现发热，体温明显高于正常值。所以，实际生产中，常以体温变化确定奶牛的健康状态。

 

 国外专家采用瘤胃丸技术对奶牛瘤胃温度进行自动测定，并以此进行疾病诊断，发现青年牛早期呼吸系统出现临床症状前12-13ｈ，出现瘤胃温度升高现象。使用红外热成像仪测定奶牛眼窝温度，并结合临床症状、体内温度、血液病学及血清皮质醇检测结果，对牛早期呼吸系统疾病进行诊断分析，结果发现呼吸系统疾病综合征患牛眼窝温度显著高于正常奶牛眼窝温度。适时监测奶牛体温有助于尽早发现疾病，及时治疗，既有利于降低治疗费用，也能最大限度避免由疾病带来的生产损失。 根据最新版的“兽医临床和实验诊断学”，奶牛在疾病状态下的发热大致有以下几个类型：

  1、单纯性发热：直肠温度由正常升高约2度，持续数天后降至正常，被称为单纯性发热，预后要么以恢复或虚脱告终。

  2、双相热：直肠温度升高2-3度24-48小时内降至正常；但在间隔1-2天后，发热又出现了，这被称为双相热。

  3、弛张热：直肠温度下降和上升2度，间隔短而不规则，称为弛张热，每天有2度的体温变化。

  4、间歇热：发热持续2-3天，随后在非发热期退热，有规律的间隔后再次达到相同的高度。

  5、回归热：发热持续时间较长，非发热阶段持续时间相似。

  6、非典型热：发热过程不规律。

  7、败血热：由病毒、细菌、真菌、原生动物引起，由热原介导，在这种情况下发生菌血症/败血症。

  8、无菌性发热：发热轻微，是由于外来蛋白质或其他物质进入体内，导致组织受损，例如手术发热，是由于组织和血液成分受损。

 

 我国在“十三五”科技部资助的重点研发项目“牛羊重点疾病诊断与检测新技术研究”之“基于物联网牛羊发病预警平台”的系统研究中，使用了能够实时自动采集牛羊下丘脑温度变化的“HMT兽医千里眼”系统，该系统可以实现给牛佩戴一只健康监测芯片HMT，每三分钟一次采集每头牛的下丘脑生命信号，不间断读取恒温动物体温调节中枢信号，通过各圈舍的环境监测基站，将每头牛的信号实时发送到中国移动云及阿里云计算中心，实现在线、实时、连续、可追溯的对牛只进行连续精准检测。

 

 

 

奶牛繁殖周期中的体温变化规律

　

 

     繁殖周期不同时相，牛体内雌二醇、孕酮、促产素等激素的质和量差异很大，这些激素改变也会引起体温变化。掌握各种繁殖状态的体温变化规律，就可将体温变化数据应用于奶牛繁殖管理，如奶牛发情鉴定、排卵时间预测、妊娠诊断和分娩时间预测等。

 

 

【发情及排卵的体温变化规律】 

 人工输精技术的推广应用，推动发情鉴定技术研发的深入开展，传统的外部观察发情鉴定法费时、费力，已不适于大型奶牛场，而体温监测发现，牛发情期体温呈规律性变化，为发情鉴定及排卵时间预测提供新途径。

 

 研究发现，奶牛发情前４～５ｄ体温开始下降，至发情前２ｄ降至最低（38.3℃），之后体温逐渐升高，发情当天达到最高38.6℃，排卵时降至38.4℃，排卵后逐渐升高至正常值，发情当天与发情前２d及排卵时体温均差异显著。杨章平等测定３０头发情正常黑白花奶牛发情前、后一两天和 发情时体温，发现发情时体温比发情前高（0.48±0.29）℃，比发情后高（0.35±0.29）℃，差异显著。国内有专家通过红外成像技术测定12头奶牛阴道温度发现，发情前２d阴道温度开始下降，至发情前1ｄ达到最低（35.6℃），随后温度上升，发情时达最高值（36.9 ℃），发情后体温又开始下降，至排卵时，阴道温度下降至36.3℃，其中发情前两天、发情时与排卵时体温均存在显著差异。国内对阴道温度自动采集研究发现，奶牛温度随发情进程而逐渐升高，到发情盛期时达最高，然后逐渐降低，变化幅度约为0.5～1.2℃。奶牛发情期的体温变化规律，为科学地进行奶牛发情鉴定并预测排卵时间，指导人工输精提供理论指导。

 

 

【 妊娠的体温变化规律】 

 目前，已建立了直肠检查、超声波检查及实验室诊断等很多奶牛早期妊娠诊断方法，但各种方法均不能满足奶牛规模化、集约化、自动化、智能化养殖要求。有研究测定了94头妊娠奶牛和116头未妊娠奶牛的牛奶温度与直肠温度，结果表明，输精后第5～12天９０％ 妊娠牛牛奶温度、体温分别上升0.64与0.46℃，差异极显著；而未妊娠奶牛无明显变化。张丁华等研究30头妊娠母猪直肠体温变化规律发现，配种后第10-11天体温升高，从10ｄ前的38.3℃左右，上升至39.0℃以上，且一直持续至18ｄ，然后逐渐降低，并维持在一定水平。配种后第10-18天体温 的变化为判断母猪是否妊娠提供了重要参考。奶牛妊娠后体温的变化规律说明，体温数据可辅助进行奶牛早期妊娠诊断。该方法诊断时间早，可在  配后20ｄ以内做出准确判断，对减少奶牛空怀时间，降低奶牛饲养成本，具有重要意义。

 

    【分娩时体温变化规律】

    研究发现，奶牛产前10～3ｄ体温升高1-2℃，产前1-2ｄ体温下降，至分娩时达到最低38.4 ℃。张忠诚等发现产前１个月～产前7-8ｄ体温逐渐上升，可 达39℃；分娩前12ｈ，体温下降0.4～ 0.8℃。池泷孝等测定了奶牛每天８点和16点的体温，发现分娩前7-11ｄ８点温度变化较小为 38.6℃左右，但分娩前６ｄ上升0.2℃，分娩前2-4ｄ达最高（38.8℃），此后至分娩前２ｄ内，体温约下降0.5℃，平均为38.4℃并直至分娩，傍晚与早晨体温变化基本一致，但分娩前２～３ｄ傍晚最高体温平均为39.6 ℃，到分娩时体温约下降0.8℃，体温下降至39.0℃以下，对下降0.5℃以上分娩牛的统计结果表明，在２４、３６和４８ｈ内分娩的牛分别为 72.4％、84.6％和91.8％。张金钟对23头黑白花奶牛的检测结果表明，产前一个月体温逐渐升高，至产前第７～８天平均达39.18℃；产前12ｈ降 到38.81℃，与空怀母牛平均体温（38.79 ℃）相近。奶牛产前体温的规律性变化，为奶牛分娩时间预测提供了理论依据。

 

 

 

早期预警在奶牛不同疾病中的应用方法

 

 

     疫病预警技术作为检测、诊断、治疗、免疫的最前端，已在奶牛疫病防控中逐步得到重视，早期预警与监测在奶牛疾病的实践中获取了显著成果，但因多种因素的影响其发展，仍需要一定的空间。在我国，疫病预警技术作为检测、诊断、治疗、免疫的最前端，已在奶牛疫病防控中逐步得到重视，随着高科技水平的应用，新型技术不断在农业中应用，奶牛养殖行业也会积极顺应形势，主动引入新的理念、新的技术和新的设备，以此获取行业的更大突破和发展。

 

 

    【在奶牛围产期疾病中的应用】   

     奶牛围产期疾病为产前的 21d 到产后的 21d，在该阶段奶牛会发生酮病、产后低血钙等代谢性疾病和乳房炎、子宫内膜 炎等疾病。以分娩为划分界限，围产期奶牛发生的疾病多在产后发生，具有亚临床性和群发性特点，治疗难度较大。针对围产期疾病应用早期预警，方法主要以血液指标水平进行分析，该指标能够对奶牛体内的内分泌情况和代谢情况有敏感且直观性的反应，已成为围产阶段奶牛健康和预测疾病风险的主要性依据。 当前已有较多的研究证实血液指标在围产期疾病的早期预作用，但是需要注意的是，奶牛群体在不同地区、不同饲养 条件和不同的品种情况下，血液指标存在客观的差异性，由此 需要根据牧场的实际情况，建立针对性的预警指标系统。如在酮病预防中建立的牛场监视和控制生产疾病的方法，可根据牧场的实际情况分为体况评分管理、产后低血钙、NEB、瘤胃 健康、和微量元素、抗氧化状态等关键领域，血清能量平衡指 标灵敏、及时并特异的反应奶牛个体的能量代谢状况 。

 

 

【在奶牛传染性疾病中的应用 】

 传染性疾病在奶牛群体中极易有传播性、群发性的特点， 如果不能合理性的处理，极易对牧场带来毁灭的打击。再如一 些传染性疾病，结核分枝杆菌、布鲁氏杆菌病属于人畜共患疾病，也会在人群中发生传播和感染。在奶牛传染性疾病早期疾病预警中可实施抗体水平监测及危险因素分析，但当前现有的预警体系建立并不完善，仍需全面的改进和优化。传染性疾病的预防主要是借助接种疫苗，因此应在制定科学免疫程序基础上，定期对抗体水平展开有效的奶牛群体监控，主要围绕阳性率和滴度，要求对于不同的疫苗产生抗体的消长 规律、最佳检测时间、自然感染干扰排除和不同检测方法几个点展开明确的认知，从而对牧场自身传染病的流行情况来制定早期的预警方案。如在沙氏门菌监测中，在建立早期预警中明确传染性疾病的三大因素，考虑到疾病之间的相互性作用，在分析某一疾病的风险性因素时，将系统确立和病原体共同考虑起来 。

 

【在奶牛其他疾病中的应用】 

 关于奶牛疾病的预防控制工作开展早已有早期预警的概念渗透，随着当前科学技术信息化的发展，牧场中开始引入二代 计步器、电子项圈、挤奶监控系统等，由此为信息的收集和监控提供了新的方法，为疾病的早期预警和预防提供了便利的条件。如奶牛围产期疾病中的乳房炎，通过挤奶监测系统实现了对挤奶全过程中产奶量、体细胞数、电导率、乳成分等指标的实时性监控，对于疑似患病的奶牛个体和大缸奶样致病菌进行 定期监测也获取了较好的成效。综合分析现有关于奶牛疾病预防和预警方面使用的高新技术和理念，有基质辅助激光解吸电离飞行间质谱技术、传感技术应用下的牛跛行自动监测系统、分析咳嗽声预测呼吸疾病的感染暴发等。现在也有更多的研究者通过借助各方面的新型理念和技术来改进和完善早期疾病预警，以此建立更为完善化的奶牛疾病监测系统。

 

【早期疾病预警技术最新进展】

 我国自主研发的基于下丘脑生命信号的疾病前驱期预警技术目前处于国际先进水平。在十三五科技部重点研发计划的支持下，经过近10年的时间，我国利用大数据算法和人工智能系统分析，成功开发出基于物联网技与AI智能技术的牧场牛羊健康管理系统，并定义为“VETWATCH兽医千里眼”。

 

VETWATCH兽医千里眼牛羊疫病预警技术可以实现给牛佩戴一只健康监测芯片HMT，每三分钟一次采集每头牛的下丘脑生命信号，不间断读取恒温动物体温调节中枢信号，通过各圈舍的环境监测基站，将每头牛的信号实时发送到中国移动云及阿里云计算中心，云计算中心通过大数据模型结合多模态自学习，计算得出牛的各种繁殖、发病、营养代谢、应激等特征信息，实现繁殖、发病、营养代谢、环境四大维度数字化、智能化、精准化预警。牧场用户通过手机或电脑，实时获取每头牛的繁殖预警(分娩前阵痛)信号、产后子宫炎及产道感染预警信号、产后营养代谢病预警信号、奶牛乳房炎早期报警信号，妊娠期感染疾病信号等。通过给新生犊牛佩戴HMT，获取每头犊牛的肺炎、腹泻、弱犊牛早期报警信号，早发现、早应对，将各种疾病消灭在萌芽阶段，从而极大提升了各种疾病的治愈率，减少了母牛与犊牛的死亡淘汰率，减少了饲料浪费、减少了弃奶损失与用药成本。

 

2022年科技部再次立项“十四五”重点研发项目(2022YFD1301100)基于物联网与人工智能的牛羊疾病预警技术，正式将这项国际领先的先进技术进行产业化推广应用。目前该项技术在国内近百家牧场进行试验和推广应用，积累上大量试验数据，临床反应良好。2022年被中国微生物学会推荐为中国科学技术协会“科创中国”项目，2023年4月6日CCTV对兽医千里眼研发及应用进行了现场采访直播。2023年该技术被吉林省畜牧业管理局列为主推技术，2024年第十一次中国兽医大会上，被中国兽医协会以2024年度全国兽医“智能化、数字化、精准化”推介项目向全国发布。

 

 

 

展望

 

    近年来，遥测技术飞速发展，并逐渐应用于奶牛养殖，开发自动检测设备，实现数据采集自动化，现今遥测技术、互联网及人工智能技术等新技术手段为集成研发体温自动采集设备及疾病早期预警技术奠定了基础，深入研究奶牛体温等指标变化规律并以此进行疾病预警体系建设，广泛应用于奶牛生产后，必将推动奶牛养殖业发生巨大变化。