Utilização de ultrassom em peixes para identificação não invasiva do sexo e avaliação da maturidade gonadal.

A tecnologia de ultrassonografia, como ferramenta não invasiva, em tempo real e de alta precisão, tem sido amplamente aplicada na identificação do sexo de peixes e na avaliação da maturidade gonadal, substituindo gradualmente métodos invasivos tradicionais, como observação anatômica, medição do índice gonadossomático (IGS) e detecção de níveis hormonais. Ao fornecer imagens em tempo real da morfologia gonadal e informações hemodinâmicas, essa tecnologia oferece evidências científicas para a segregação sexual não destrutiva e o momento ideal de reprodução na aquicultura. A proporção sexual e a maturidade gonadal dos peixes impactam diretamente a estrutura populacional, a eficiência reprodutiva e os benefícios econômicos, particularmente na conservação de peixes selvagens e no desenvolvimento sustentável da aquicultura. Este artigo explora os princípios, as aplicações e o progresso da pesquisa em tecnologia de ultrassom nos principais países produtores de peixes (por exemplo, China, Noruega, Japão e Estados Unidos), juntamente com seus desafios e perspectivas futuras.

Princípios e características da imagem por ultrassom

A ultrassonografia gera imagens através da reflexão de ondas sonoras de alta frequência nos tecidos dos peixes, com diferenças na impedância acústica formando padrões de eco distintos para identificar os tipos de gônadas e os estágios de maturação:

• Ovário femininoOs ovários maduros exibem ecos granulares, com áreas de baixa ecogenicidade intercaladas com pontos de alta refletividade. Nos estágios finais de maturação (III-IV), grandes folículos hiperecogênicos com limites nítidos são visíveis.

• Testículo masculinoOs testículos apresentam ecos uniformes e finos. Nos estágios de maturação (III–IV), são comuns áreas lisas de alta reflexão, enquanto nos estágios iniciais (I–II) os ecos são mais fracos, dificultando a diferenciação dos ovários.

• HemodinâmicaA ultrassonografia com Doppler colorido pode detectar alterações no fluxo sanguíneo nas gônadas, fornecendo dados adicionais para a avaliação da maturidade.

A tecnologia de ultrassom alcançou resultados significativos em diversas espécies de peixes, com os seguintes casos notáveis.

• Pampo prateadoA ultrassonografia apresenta forte correlação com o IGS (Índice Gonadossomático) e os níveis hormonais. Ao definir os limiares de ecogenicidade F3 (maturidade feminina) e M3/M4 (maturidade masculina), os indivíduos maduros podem ser identificados rapidamente, reduzindo a frequência de manipulação.

• Tilápia do NiloA ultrassonografia atinge uma precisão de 95% na identificação do sexo, superando a triagem visual manual (87%). No entanto, a obtenção de imagens dos testículos em indivíduos com menos de 400 g continua sendo um desafio, exigindo uma frequência de sondagem otimizada.

• Salmão do AtlânticoA ultrassonografia é utilizada para monitorar a maturidade das gônadas em peixes machos selvagens e de cultivo, reduzindo significativamente sacrifícios desnecessários e oferecendo escalabilidade.

• Esturjão chinêsA combinação de imagens de ultrassom com medições de hormônios sexuais permite a classificação do sexo e da maturidade em indivíduos de 10 a 17 anos, demonstrando seu potencial na proteção de espécies ameaçadas de extinção.

• Truta arco-íris com sexo invertidoA ultrassonografia avalia eficazmente a estrutura gonadal em indivíduos com reversão sexual, auxiliando no cultivo de populações de um único sexo.

Progresso da pesquisa nos principais países produtores de peixes

Os principais países produtores de peixes têm dado contribuições significativas para a tecnologia de ultrassom, adaptando-a às necessidades locais e impulsionando sua industrialização:

• ChinaComo maior produtor mundial de aquicultura, a China tem alcançado avanços significativos na pesquisa com ultrassom para espécies como o esturjão chinês, a carpa e a tilápia. Instituições de pesquisa desenvolveram dispositivos de ultrassom portáteis e de baixo custo para peixes de pequeno e médio porte, integrando algoritmos de IA para aprimorar a eficiência da análise de imagens. Por exemplo, a Academia Chinesa de Ciências da Pesca desenvolveu um sistema automatizado de classificação da maturidade gonadal baseado em ultrassom, melhorando a precisão da separação de sexos em fazendas de aquicultura.

• NoruegaNa Noruega, o ultrassom é amplamente utilizado na criação de salmão do Atlântico e bacalhau, com foco na relação entre o fluxo sanguíneo gonadal e a maturidade. O Instituto Norueguês de Pesquisa Marinha desenvolveu sondas de alta frequência que geram imagens nítidas dos testículos em peixes menores, superando as limitações de resolução e adequando-se à aquicultura comercial em larga escala.

• JapãoO Japão desenvolveu aplicações avançadas de ultrassom em espécies de alto valor comercial, como a truta arco-íris e o bonito, particularmente para a reversão sexual e o monitoramento do desenvolvimento das gônadas. Instituições de pesquisa japonesas combinaram o ultrassom com marcadores genéticos para desenvolver modelos não invasivos de identificação sexual, aumentando a eficiência da produção de alevinos.

• Estados UnidosOs Estados Unidos promovem o uso de ultrassom na criação de bagre e salmão, principalmente em pequenas propriedades. Projetos apoiados pelo USDA têm se concentrado na miniaturização de dispositivos de ultrassom para reduzir custos e torná-los acessíveis a pequenos produtores. Além disso, equipes de pesquisa americanas desenvolveram ferramentas de análise de imagens de ultrassom baseadas em aprendizado de máquina para melhorar a objetividade.

Vantagens e desafios técnicos

A tecnologia de ultrassom em peixes oferece as seguintes vantagens:

• Não invasivoEvita ferimentos nos peixes causados ​​pela dissecação tradicional, sendo adequado para a conservação de espécies ameaçadas de extinção.

• Capacidade em tempo realPermite a digitalização rápida dentro ou fora da água, ideal para operações de aquicultura em larga escala.

• Alta precisãoAtinge uma precisão superior a 90% na identificação do sexo, superando os métodos visuais tradicionais.

No entanto, ainda existem desafios:

• Limitação do tamanho dos peixesA obtenção de imagens dos testículos em peixes pequenos (<200 g) é difícil, exigindo sondas de frequência mais alta e equipamentos mais sensíveis.

• Custo do equipamentoAparelhos de ultrassom de alta tecnologia e sistemas Doppler coloridos são caros, o que limita sua adoção por pequenos agricultores.

• Experiência do operadorA interpretação de imagens depende da experiência, o que torna necessárias ferramentas de análise automatizadas para reduzir as barreiras de conhecimento técnico.

Direções Futuras

Para promover ainda maisultrassom de peixesNa aquicultura, recomenda-se seguir os seguintes passos:

1. Aprimorar a resolução da imagemDesenvolver sondas de ultra-alta frequência para melhorar a visualização dos testículos em peixes pequenos.

2. Reduzir custos com equipamentosCriar dispositivos de ultrassom portáteis e acessíveis para que pequenos e médios agricultores possam utilizá-los.

3. Padronização e AutomaçãoEstabelecer protocolos padronizados de análise de imagens e integrar IA e aprendizado de máquina para reduzir a dependência da experiência do operador.

4. Colaboração InternacionalFortalecer a cooperação entre a China, a Noruega, o Japão, os EUA e outros países para compartilhar dados e tecnologias, promovendo a aquicultura global sustentável.

A tecnologia de ultrassom para peixes, com sua natureza não invasiva, capacidade de visualização em tempo real e alta precisão, é uma ferramenta ideal para a identificação do sexo e avaliação da maturidade das gônadas. A pesquisa contínua realizada pelos principais países produtores de peixes tem impulsionado os avanços tecnológicos, particularmente na conservação de espécies ameaçadas de extinção e na otimização da aquicultura comercial. Por meio de futuras inovações em resolução, redução de custos e automação, a tecnologia de ultrassom está preparada para uma adoção mais ampla na aquicultura global, promovendo sustentabilidade e benefícios econômicos.