Journal of Applied Optics, Volume. 45, Issue 1, 166(2024)
Application of X-ray in detection of fish tissue and trace elements
Figures & Tables(9)
Fig. 2. Application relationship diagram of X-ray in fish body tissue detection
Fig. 4. Cumulative literature diagram of X-ray technology in different fields and at different times in fishery research
Table 1. Differences between X-ray photography and X-ray computed tomography
View tableView in ArticleTable 1. Differences between X-ray photography and X-ray computed tomography
不同点 X-ray照相法/X-ray实时成像技术 X-CT技术 储存介质 X-ray胶片/数字信号储存 数字信号储存 成像结果 二维重叠平面 三维数字建模 设备价格 万元 百万元 精度 毫米级 纳米级
Table 2. Related studies on fish body modeling
View tableView in ArticleTable 2. Related studies on fish body modeling
年份 作者 建模对象 技术 结果 2018 WEINHARDT V等[ 12 ]小型脊椎动物的身体、器官和组织形态 CT扫描 设计了一整套适用于小型脊椎动物的自动数据处理、器官和组织分割的细胞级CT高通量3D数据采集和图像分析系统。 2019 DORNAN T等[ 13 ]南大洋中上层鱼类 CT扫描 证明了随着纬度向南极大陆增加，鱼类群落从拥有充气泳囊的鱼类转变为缺乏充气泳囊的鱼类。 2020 MUELLER M等[ 14 ]通过水力涡轮机通道的鱼类 X-ray数字成像法 X-ray图像成功检测到鱼体内的骨骼损伤、膀胱异常、肺气肿、游离腹腔气体和出血。 2021 杨蕊等[ 15 ]青干金枪鱼 X-ray数字成像法与骨骼标本制作法 揭示了青干金枪鱼的骨骼形态特征，丰富了金枪鱼属鱼类的生物学基础。 2022 宋利明等[ 16 ]黄鳍金枪鱼 CT扫描与医学影像软件 Mimics 在实验中对黄鳍金枪鱼的骨骼、鳔和肌肉进行三维重构，并测定了相应部分的体积和表面积。
Table 3. Related studies on fish bone recognition in recent years
View tableView in ArticleTable 3. Related studies on fish bone recognition in recent years
年份 作者 研究数据 算法模型 评价指标 准确率 应用场景 2011 MERY D等[ 19 ]鳟鱼的X-ray数字光片 支持向量机 交叉验证法 对大型、中型和小型鱼骨的检测性能分别为100%、98.5%和93.5% 实现了自动检测鱼片中是否 存在鱼骨。 2020 HUNG T R等[ 25 ]3332条鱼的X-ray数字图片 ConvNet 准确率 其关键点正确率高达98.86% 提出了FishPose预测，简化了测量鱼骨骼长度的相关工作。 2021 URAZOE K等[ 26 ]使用虚拟鱼骨构建数据集 CNN 平均F值 平均F值为0.747 实验结果表明，在实际的X-ray图片中仍成功检测到了鱼骨。
Table 4. Related studies on fish otoliths
View tableView in ArticleTable 4. Related studies on fish otoliths
年份 作者 技术 研究对象 结果 2007 LIMBURG K E等人[ 34 ]同步辐射微束X-ray荧光法 Ca、Sr、Zn、Ba、Mn、Se等元素 绘制了耳石中多种微量元素的20 µm高分辨率面积图与浓度图。 2018 SCHULZ-MIRBACH T 等人[ 35 ]硬X-ray相位对比成像（XPCI） 琼脂糖 建立了琼脂糖分离耳石的简单模型，成功地将耳石的原位运动可视化。 2018 LONG J M等人[ 36 ]X-CT技术 斑点鲑在孵化过程中的耳石日环形成过程 研究结果证明它们耳石的日环在孵化后几天形成，这与从附着的无柄幼体到自由游泳幼体的过渡有关。 2019 MOORE B R等人[ 37 ]CT显微扫描数据与预训练的卷积神经网络（CNN） 鱼耳石图像识别年龄的模型 该模型在鲷鱼图像中47%的类别与人类判断年龄相符， 35%与人类年龄估计误差在1年以内。鳕鱼图像中41%与人类判断的年龄相符。
Table 5. Related studies on trace elements in fish bodies by X-ray technique
View tableView in ArticleTable 5. Related studies on trace elements in fish bodies by X-ray technique
年份 作者 研究样本 技术 测量元素 研究结果 2006 VIVES A E S等[ 38 ]皮拉西卡巴河中鱼类的肌肉和内脏 全反射X-ray荧光分析法 Al、Si、K、Ca、和Ti等元素 通过内脏中的重金属元素含量对皮拉西卡巴河的污染情况进行了评估。 2006 MICHAEL G等[ 39 ]搪瓷食品罐中存放的鱼类产品 X-ray显微分析法 C、Al、Sn、Ti、S和Fe 实验结果表明，金属罐变色对人体健康无害，而漆粘附失效可能导致脱铁和钢腐蚀现象，会影响罐装产品的安全性。 2011 DA SILVA CARNEIRO C等[ 40 ]巴西Septiba湾鱼类和牡蛎 同步辐射全反射X-ray荧光法 Al、K、Ca、Cr、Mn等元素 实验结果表明，Septiba湾的鱼类肌肉中积累了高浓度的铬和硒，牡蛎中铬、锌、硒含量较高，其中锌含量特别高。 2011 PHIBBS J等[ 32 ]加拿大萨斯喀彻温省北部铀加工厂水域笼养小鱼 X-ray吸收光谱法 Se 实验测定了鱼体内硒的生物累积和营养转移的主要途径与化学分布，支持了硒摄取的主要形式是饲料的假说。 2012 KARTHIKEYAN S 等[ 41 ]可食性鱼类 X-ray衍射技术 Ni、Cr、Ca、Mg和P 结果表明，可食性鱼类骨组织中镍的毒性作用比铬更明显 2014 ZARAZÚA G等[ 42 ]Tepuxtepec大坝的草鱼样本 全反射X-ray荧光分析法 Cr、Ni、Cu、Zn、Hg和Pb 草鱼组织中重金属含量超标且具有毒性，除汞外，鳃、肝脏和肾脏中的金属积累量明显高于肌肉。 2022 LEITO R G等[ 43 ]斑马鱼 微能色散X射线荧光分析法 Ca、Fe、Cu、Zn和Hg 实验绘制微量元素在斑马鱼中的分布图，其中鳃的汞浓度较高。
Tools
Get Citation
Copy Citation Text
Yifan SONG, Shengmao ZHANG, Heng ZHANG, Fenghua TANG, Hanye ZHANG, Yongchuang SHI, Xuesen CUI. Application of X-ray in detection of fish tissue and trace elements[J]. Journal of Applied Optics, 2024, 45(1): 166
Paper Information
Category: Research Articles
Received: Mar. 23, 2023
Accepted: --
Published Online: May. 28, 2024
The Author Email: ZHANG Shengmao (张胜茂（1976—）)
© Copyright 2018-2021 | Chinese Laser Press.
All Rights Reserved 沪ICP备15018463号-20