Công nghệ siêu âm đã cách mạng hóa quản lý nuôi trồng thủy sản bằng cách cho phép xác định giới tính và đánh giá độ trưởng thành tuyến sinh dục ở cá một cách không xâm lấn, nhanh chóng và chính xác. Bài viết này khám phá các nguyên tắc, phương pháp luận và ứng dụng thực tế của siêu âm cá (siêu âm cá) tại Úc, Anh và New Zealand, nhấn mạnh vai trò chuyển đổi của nó trong nuôi trồng thủy sản bền vững.
Giới tính và độ trưởng thành của tuyến sinh dục ở cá hoang dã và cá nuôi ảnh hưởng trực tiếp đến cấu trúc quần thể, hiệu quả sinh sản và lợi ích kinh tế của ngành. Các phương pháp truyền thống để đánh giá độ trưởng thành của tuyến sinh dục bao gồm quan sát giải phẫu, xác định chỉ số tuyến sinh dục (GSI), phát hiện nồng độ hormone, v.v. Mặc dù chính xác, nhưng chúng có nhược điểm là xâm lấn cao, tốn thời gian và công sức, và khó tái sử dụng. Công nghệ hình ảnh siêu âm có thể thực hiện quét thời gian thực cơ thể cá trong nước hoặc ngoài nước. Bằng cách phân tích đặc điểm phản âm của mô, nó cho phép hình dung hình thái và huyết động học của tuyến sinh dục, trở thành một công cụ giám sát không xâm lấn quan trọng.
1. Nguyên tắc củaSiêu âm cáCông nghệ
Thiết bị siêu âm cho cáPhát ra sóng âm tần số cao để hình dung các cơ quan nội tạng, bao gồm cả tuyến sinh dục. Mật độ mô khác biệt giữa buồng trứng (chứa các tế bào trứng đang phát triển) và tinh hoàn (cấu trúc ống đồng nhất) tạo ra các hình ảnh phản âm độc đáo 16. Ví dụ:
Cá cái: Buồng trứng xuất hiện dưới dạng các cụm cấu trúc hình cầu nhỏ, giảm âm (tối màu) do các tế bào trứng chứa đầy dịch.
Cá đực: Tinh hoàn có hoa văn phản âm đồng nhất (sáng) với hình thái nhỏ gọn và đối xứng.
Các hệ thống tiên tiến dựa trên trí tuệ nhân tạo hiện nay tự động hóa việc phân tích hình ảnh, đạt độ chính xác >97% trong việc xác định giới tính trong vòng 0,03 giây 5.
2. Quy trình vận hành đánh giá tuyến sinh dục
Bước 1: Chuẩn bị cá
Dùng thuốc an thần cho cá để giảm thiểu căng thẳng và giữ tư thế ổn định.
Thoa gel tan trong nước lên vùng bụng để tăng cường khả năng truyền sóng siêu âm.
Bước 2: Quy trình quét
Đặt đầu dò song song với đường bên, phía sau nắp mang, để thu được hình ảnh mặt cắt ngang của khoang bụng 213.
Xác định các địa danh quan trọng:
Dạ dày: Đóng vai trò là điểm tham chiếu để xác định vị trí của tuyến sinh dục.
Buồng trứng: Buồng trứng trưởng thành lấp đầy khoang phúc mạc (ví dụ, ở cá hồi) hoặc tập trung theo chiều lưng bụng gần dạ dày (ví dụ, ở các loài nhỏ hơn như cá rô phi).
Tinh hoàn: Nằm cạnh bong bóng cá, có cấu trúc đồng nhất.
Bước 3: Đánh giá mức độ trưởng thành
Tiêu chí hình thái: Đường kính noãn bào (>50μm biểu thị sự sẵn sàng sinh sản), chỉ số sinh dục (GSI = trọng lượng tuyến sinh dục/trọng lượng cơ thể)× 100%) 13.
Các dấu ấn sinh học phân tử: Phân tích qPCR mức độ biểu hiện CYP19A1 (aromatase) và Vtg (vitellogenin) để xác thực kết quả siêu âm.
3. Ứng dụng máy siêu âm cho cá trong nuôi trồng thủy sản
Phù thai: Siêu âm có mối tương quan cao với chỉ số GSI và nồng độ hormone. Có thể nhanh chóng xác định được các cá thể trưởng thành thông qua ngưỡng F3 và M3/M4, giúp giảm tần suất các ca phẫu thuật.
Cá rô phi sông Nile: Độ chính xác nhận dạng bằng siêu âm đạt 95%, tốt hơn đáng kể so với phân loại bằng mắt thường thủ công (87%), nhưng vẫn còn khó khăn đối với việc chụp ảnh tinh hoàn của những cá thể nhỏ hơn 400. g.
Cá hồi Đại Tây Dương: Việc ứng dụng siêu âm trong theo dõi quá trình trưởng thành của cá hồi đực hoang dã và nuôi giúp giảm số lượng cá thể bị giết mổ không cần thiết và có giá trị quảng bá rộng rãi.
Cá tầm Trung Quốc: Bằng cách kết hợp hình ảnh siêu âm với việc xác định hormone giới tính, giới tính và độ trưởng thành của các cá thể từ 10 đến 17 tuổi đã được phân loại, chứng minh tiềm năng ứng dụng của siêu âm trong việc bảo tồn các loài cá quý hiếm.
Cá hồi vân đực và cái đảo giới tính: Nghiên cứu đã khẳng định hiệu quả cao của siêu âm trong việc đánh giá cấu trúc tuyến sinh dục ở cá thể đực và cái đảo giới tính, điều này hữu ích cho việc nhân giống nguồn cá thể đực và cái đơn lẻ.
Hình ảnh siêu âm đã chứng minh độ chính xác và độ lặp lại cao trong việc xác định sự trưởng thành của tuyến sinh dục và giới tính ở cá, nhưng việc ứng dụng nó vẫn bị ảnh hưởng bởi các yếu tố sau:
4Nghiên cứu và ứng dụng toàn cầu
Úc
Các nhà nghiên cứu Úc đã tiên phong trong việc phát triển hệ thống siêu âm di động cho việc nuôi cá chẽm (Lates calcarifer). Bằng cách đối chiếu kết cấu âm vang buồng trứng với nồng độ estradiol trong huyết tương, họ đạt được độ chính xác 95% trong việc dự đoán thời điểm sinh sản, tối ưu hóa lịch trình trại giống 13.
Vương quốc Anh
Vương quốc Anh'Đại học Stirling tích hợp học máy với hình ảnh siêu âm để theo dõi sự trưởng thành của cá hồi Đại Tây Dương (Salmo salar). Các mô hình AI của họ dự đoán giới tính và giai đoạn trưởng thành bằng cách sử dụng hình ảnh B-mode thời gian thực, giảm 70% công sức lao động thủ công 5.
New Zealand
Tại New Zealand, việc chọn lọc giống cá hồi vua (Oncorhynchus tshawytscha) bằng siêu âm đã cải thiện tỷ lệ cá cái/cá đực trong các trại giống. Người nuôi cá sử dụng thiết bị cầm tay để xác định“giá trị cao"con cái ở giai đoạn đầu, giúp nâng cao hiệu quả sản xuất trứng cá muối 6.
4. Ưu điểm so với các phương pháp truyền thống
Không xâm lấn: Loại bỏ căng thẳng và nguy cơ tử vong liên quan đến việc xác định giới tính bằng phẫu thuật 1.
Hiệu quả về chi phí: Giảm chi phí nhân công 50% so với phương pháp sinh thiết tuyến sinh dục thủ công 5.
Khả năng mở rộng: Phù hợp cho cả các trang trại quy mô nhỏ (ví dụ: trang trại nuôi cá hồi ở Anh) và các hoạt động công nghiệp (ví dụ: trang trại nuôi cá ngừ ở Úc).
5. Thách thức và định hướng tương lai
Hiệu chỉnh theo loài: Độ phản âm của tuyến sinh dục khác nhau giữa các loài (ví dụ: cá trê so với cá chép), đòi hỏi các giao thức chụp ảnh được thiết kế riêng.
Tự động hóa: Các nền tảng mới nổi như GreenFox'Các máy phân loại sử dụng trí tuệ nhân tạo hứa hẹn sẽ xử lý 3.500 con cá/giờ với độ chính xác 99%, phù hợp với xu hướng Công nghiệp 4.0 5.
Thích ứng với biến đổi khí hậu: Các nhà nghiên cứu ở New Zealand đang phát triển các mô hình khả năng phục hồi trước căng thẳng nhiệt bằng cách sử dụng dữ liệu phát triển tuyến sinh dục được theo dõi bằng siêu âm.
Phần kết luận
Công nghệ siêu âm cho cá (siêu âm cá, siêu âm cá) đang định hình lại ngành nuôi trồng thủy sản toàn cầu bằng cách cho phép quản lý chính xác chu kỳ sinh sản. Với những đổi mới liên tục trong trí tuệ nhân tạo và công nghệ hình ảnh di động, các quốc gia như Úc, Anh và New Zealand đang dẫn đầu quá trình chuyển đổi sang nuôi trồng thủy sản bền vững dựa trên dữ liệu.
Thời gian đăng bài: 20/06/2025