世界首支团队定期以成像方法调查鲸豚死因及健康状况

 

鲸鱼和海豚等海洋哺乳动物的尸体,不时会被冲刷到岸上。香港城市大学(香港城大)的研究团队是全球首队定期运用先进尸体检测技术:影像解剖(virtopsy)的团队,以调查这些动物的死因、健康状况,以及人类活动对牠们所造成的影响等。研究团队的宝贵经验及发现,将有助政府组织和持份者实施有效的海洋保育计划与政策,以保护各地易受伤害的鲸豚类动物。

研究团队由香港城大临床动物医学系客座助理教授、海洋污染国家重点实验室(State Key Laboratory of Marine Pollution, SKLMP)副研究员葛展荣博士领导。研究的结果已于科学期刊《海洋科学前沿》(Frontiers in Marine Science)上发表,题为〈Virtopsy as a Revolutionary Tool for Cetacean Stranding Programs: Implementation and Management〉。

非入侵性的影像解剖:更准确及省时

影像解剖可理解为以成像的方法验尸,即是在进行传统尸体解剖前,运用现代的成像方式检测尸体。葛博士说:“影像解剖更准确及省时,而且无需像传统尸体解剖般切开尸体,相对而言是非入侵性的,减低兽医及其他工作人员感染疾病的机会。”

他又解释:“大部分在香港搁浅死亡的鲸豚类尸体都已经严重腐烂,因此无法进行完整的尸体解剖,于是有90%的个案死因都未能确定,令重要的生物健康问题被忽略,例如尸体体内有否寄生虫、寄生虫对宿主有何影响等。”

在此情况下,使用高通量成像技术来纪录尸体内外结构的影像解剖,是个良好的替代方案,或能初步提供重要或额外的信息。影像解剖有助查明死因,以及找出重要的生物健康问题。更重要的是,进行影像解剖无需既复杂又费时地剖开尸体来检查。

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葛博士与团队准备为一条中华白海豚的尸体进行影像解剖。(图片由葛博士提供)

 

首个融合影像解剖的鲸豚搁浅行动计划

葛博士领导的香港城大团队与香港渔农自然护理署(AFCD)、香港海洋公园(OPC)和香港海洋公园保育基金(OPCFHK)合作多年,共同开展首个融合影像解剖的香港水域鲸豚搁浅行动计划。而团队早于2014年提出将影像解剖引进该行动计划,更成为全球首支定期为鲸豚进行影像解剖的团队。

该计划的运作流程如下:渔护署收到搁浅的报告后,会把个案转介予OPCFHK。然后,OPCFHK会派员到场并纪录如搁浅的时间和位置、尸体大小、腐烂情况和伤口的位置等信息。因受仪器设定所限,体重超过250公斤、身体直径阔过90厘米的尸体都难以进行影像解剖。相关人员不会移走这些尸体并会直接于现场解剖,以采集样本。而可以运走的尸体就会送到海洋动物影像解剖研究组(Aquatic Animal Virtopsy Lab),由葛博士及其团队进行影像解剖。之后,再由OPC和OPCFHK的团队进行传统尸体解剖。

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葛博士及其团队分析影像解剖所得的影像。(图片由葛博士提供)

 

葛博士及其团队检视了计划的运作流程,并找出可以改善之处。他们提出了一些实质的建议,以解决所发现的问题,希望令整个流程更顺畅。例如,他们建议设立一站式的检查中心,整合影像解剖和传统尸体解剖的先进技术和标准检验方法,以减省运输所需的时间和资源。

葛博士总结说:“我们的研究,可为有意将影像解剖或其他现代诊断方式,整合到搁浅行动计划日常流程的地方,提供有价值的参考。希望我们的研究不仅能帮助水生动物,亦有助人类实现‘海洋一体化’的理想。”

比较电脑扫描及磁力共振

葛博士与团队已经运用电脑扫描(Postmortem computed tomography, PMCT)和磁力共振成像(postmortem magnetic resonance imaging, PMMRI)技术,为230条于香港搁浅的鲸豚类动物尸体进行过影像解剖,提供了传统尸体解剖以外的重要或额外信息。

葛博士及其团队进一步比较了两种技术用于检查18具尸体脑部的效果。他们发现,与传统的尸体解剖相比,PMCT能更精确地识别出骨骼病变(bone lesions)、异物、病理性气体形成和器官创伤;而PMMRI则在展示软组织损伤、神经和非神经器官损伤,以及非创伤性病理学方面,更具优势。

搁浅鲸豚类动物的尸体因为含有大量水分,普遍很快出现脑自溶(cerebral autolysis)和腐烂的现象,但是这些已腐烂的大脑,仍然可以在搁浅鲸豚类动物的生物健康问题上,提供有用的信息。葛博士说:“我们的研究表明,尸体大脑腐烂得愈严重,PMMRI相对于PMCT在展示软组织对比上会更显优势,令我们可以作详细的形态评估。因此,我们建议为已腐烂的鲸豚类尸体进行检验时,也应进行大脑PMMRI。”

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虽然在已腐烂的鲸豚类大脑中积聚了气体,但与同一部分的PMCT影像(图C)相比,两幅PMMRI影像(图A和B)更能展示不同的神经解剖结构。(图片来源:DOI number: 10.3389/fmars.2020.544037)

 

此外,研究团队建议将PMMRI与PMCT结合使用,以检测脑部软组织病变和实质性病变(parenchymal pathologies)。因为单单运用PMMRI,会容易受因气体和异物所产生的假象影响。

研究团队希望上述的发现有助于洞察鲸豚类动物大脑的健康状况,并揭示更多鲸豚类动物智力的秘密。此外,葛博士指出,记录大脑的形态也有助调查对搁浅鲸豚类逐渐浮现的威胁,例如人为带来的化学物质(anthropogenic chemicals)和来自藻华的生物毒素。

相关研究的结果同样已于科学期刊《海洋科学前沿》(Frontiers in Marine Science)上发表,题为〈Postmortem Neuroimaging of Cetacean Brains Using Computed Tomography and Magnetic Resonance Imaging〉。

葛博士身兼上述两篇论文的通讯作者和第一作者,首篇论文的共同第一作者、SKLMP研究助理徐振乐,也是第二篇论文的共同作者之一。另外,SKLMP研究助理锺易陶博士亦参与了上述两项研究。团队其他成员则来自东华学院。

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葛博士(中)与研究团队的成员:锺易陶博士(左)、徐振乐(右)。(图片由葛博士提供)

 

两项研究均获得香港研究资助局,和改善海洋生态及渔业提升基金信托有限公司的资助进行。

DOI number: 10.3389/fmars.2020.54201510.3389/fmars.2020.544037

 

本文已于 “香港城大研创” 微信公众号发布。
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