Termografijos taikymo veterinarijoje analizė Analysis of thermography application in veterinary ...

38 Pages·2014·2.69 MB·English

LIETUVOS SVEIKATOS MOKSLŲ UNIVERSITETAS
VETERINARIJOS AKADEMIJA
VETERINARINĖS MEDICINOS STUDIJŲ PROGRAMA
ANATOMIJOS IR FIZIOLOGIJOS KATEDRA

Alfonsas Genys

Termografijos taikymo veterinarijoje analizė
Analysis of thermography application in veterinary medicine
MAGISTRO BAIGIAMASIS DARBAS

Darbo vadovė: prof. dr. Judita Žymantienė

KAUNAS 2014
Turinys

SUMMARY ....................................................................................................................................................... 3
SANTRAUKA ................................................................................................................................................... 6
1. ĮVADAS ......................................................................................................................................................... 9
2. LITERATŪROS APŽVALGA .................................................................................................................... 11
2.1 Infraraudonieji spinduliai (IFR) ir jų reikšmė ........................................................................................ 11
2.2. Infraraudonųjų spindulių termografija, taikymas biomedicinos mokslo srityje, veikimo principas ..... 14
2.3.Infraraudonųjų spindulių termografijos taikymas gyvulininkystėje ....................................................... 17
3. TYRIMO METODAI, MEDŽIAGOS IR PRIEMONĖS ............................................................................. 19
4. REZULTATAI ............................................................................................................................................. 21
4.1. Termografiniai odos paviršiaus temperatūros tyrimo rezultatai ............................................................ 22
4.2. Šlubavimo vertinimas ............................................................................................................................ 23
4.3. Ortopedinis tyrimas ............................................................................................................................... 24
5. Tyrimo rezultatų aptarimas .......................................................................................................................... 28
6. IŠVADOS .................................................................................................................................................... 32
7. LITERATŪRA ............................................................................................................................................. 33

2
SUMMARY
The topic: Analysis of thermography application in veterinary medicine. The final thesis
consists of an introduction, literature review, research methods, materials and instruments, results
and their consideration, conclusions; the paper includes 3 tables and 11 images, 73 entries of
references, summary in English. The volume of the final thesis is 38 pages. The paper is written in
Lithuanian, the summary - in English.
Recently, the European Union and other countries of the world has paid much attention to
animal health security and the introduction of new technologies related to the prevention of disease.
The aim is to improve and promote programs of the prevention and control of disease by searching
for new modern research methods to examine the animal health condition. Many pathological
changes are caused by temperature changes. Infrared thermography (IRT) is a non-invasive method
of measuring the intensity of heat dissemination from the skin, reflecting metabolism (Jones,
Plassmann, 2002). This method helps to detect functional disorders of the body, fractures, joint and
ligament injuries, sprains, inflammation processes, and fever. Currently, thermographic research is
not carried out in the field of veterinary in Lithuania, although they are widely applied in various
fields of medicine and even cancer treatment.
The aim of the research- to analyse, systematize and investigate the possibility to apply
infrared rays (IR) in the field of veterinary medicine as well as to perform the thermal analysis of
cows limbs.
The tasks of the research:
1. To analyse and systematize the possibility to apply thermography in the field of
veterinary medicine.
2. To determine the possibility to apply FLIR system THERMA CAM P640 in the
assessment of the cow leg condition in a herd also using the assessment system of limping points.
3. To perform the orthopedic examination of the cow limbs.
The research was carried out in March-June of 2012. The herd of dairy cattle of Lithuanian
black-white population (n = 97) was examined. Thermograms of front and hind legs of cows were
determined using the thermal camera ThermaCAM P640. The thermal imaging of dairy cows kept
in the farm was conducted in front and hind limbs. According to the date of thermal imaging, the
limbs of dairy cows were divided into 4 groups. Thermal camera captured and scanned the surface
area of subjects at a distance of 2-3 m from the test surface. Thermograms were analysed using
3
computer software FLIR QuickReport 1.2., meanwhile thermal images were assessed by asymmetry
applying the method of Lahiri (2012).
The level of cow lameness and the vertebral arch were assessed when the animal was standing
on a solid ground applying the method of a five-point system (Sprecher et al., 1997).
Orthopaedic examination was carried out for each individual cow on mills. Pathology was
assessed applying the methods of Van der Linde and other researchers (2010) and Claw Health
Index (2013).
The statistical data were calculated using SPSS software (version 15, SPSS Inc., Chicago, IL).
Results were considered reliable when p≤0.05.
The results of examining changes in limb temperatures:
When analysing the surface temperature of limbs, it was determined that the limb surface
temperature of Group BP dairy cows in measurement points was by 7.71°C, or by – 41 persent, (P
<0.001) higher than the temperature or Group KP (control).
The surface temperature of hind limbs of dairy cows between Groups BU and KU
considerably in all measurement points. In was found out that the surface temperature of hind limbs
of Group BU cows was by 8.38°C, or by 41,6 percent, higher (P <0.001) than the temperature of
Group KU (control).

Conclusions
1. The method of thermal imaging can be applied in determining early changes in
temperature, local pathological changes associated with the development of
inflammation and circulatory disorders.
2. The temperature of measurement points in hind limbs of diary cows of control
groups was by 2.81°C higher (P <0.001) than in front limbs of the respective
measurement points (18.81 ± 0.09°C).
3. The skin surface temperature of limbs of test (lame) cows (n=64) in all four
measurement points was on average by 7.71±0.05°C, or by 41 percent, higher (P
<0.001) than of healthy cows.
4. The increased skin surface temperature of limbs indicates the orthopaedic pathology.
4
Keywords: infrared thermography, cows, thermography, temperature, limb
5
SANTRAUKA
Baigiamąjį darbą sudaro įvadas, literatūros apžvalga, tyrimo metodai, medžiagos ir
priemonės, rezultatai ir jų aptarimas, išvados, darbe pateikta 3 lentelės ir 11 paveikslėliai, naudotos
literatūros sąrašas(73 šaltiniai), santrauka anglų kalba. Baigiamojo darbo apimtis – 38 psl. Darbas
parašytas lietuvių kalba, santrauka – anglų.
Pastaruoju metu Europos Sąjungoje ir kitose pasaulio valstybėse daug dėmesio skiriama
gyvūnų sveikatos užtikrinimui ir naujų technologijų diegimui, susijusių su ligų prevencija. Siekiama
tobulinti ir vykdyti ligų prevencijos ir kontrolės programas, ieškanti naujų modernių tyrimų metodų
gyvūnų sveikatos būklei tirti.Daugelis patologinių pakitimų atsiranda dėl temperatūros pokyčių.
Infraraudonųjų spindulių termografija (IRT) yra neinvazinis metodas matuojantis spinduliuojamos
šilumos skleidimą iš odos, atspindintis medžiagų apykaitą (Jones, Plassmann, 2002). Šio metodo
pagalba galima aptikti organizmo funkcinius sutrikimus, lūžių, sąnarių ir raiščių traumas,
patempimus, uždegimo procesus, karščiavimą.Šiandien termografiniai tyrimai veterinarijos kryptyje
Lietuvoje nevykdomi, jie vis plačiau naudojam medicinojoe įvairiose srityse ir net onkologijoje.
Darbo tikslas- išanalizuoti, susisteminti ir ištirti infraraudonosios spinduliuotės (IFR)
taikymo galimybes veterinarijoje bei atlikti karvių galūnių termografinius tyrimus.
Darbo uždaviniai:
1. Išanalizuoti ir susisteminti termografijos taikymo galimybes veterinarijoje.
2. Nustatyti FLIR sistemos. THERMA CAM P640 taikymą karvių bandoje kojų būklei
vertinti kartu naudojant ir šlubavimo taškų vertinimo sistemą.
3. Atlikti karvių galūnių ortopedinį tyrimą.
Darbo metodika: darbas atliktas 2012 kovo– birželio mėnesiais tirta Lietuvos juodmargių
populiacijos aukšto pieningumo karvių banda (n=97).Karvių priekinių ir užpakalinių kojų
termogramos nustatytos naudojant termo kamerą ThermaCAM P640. Melžiamų karvių laikomų
fermojetermografinis galūnių tyrimas atliktas priekinėse ir užpakalinėse galūnėse. Pagal
termovizinio tyrimo duomenis melžiamų karvių galūnės suskirstytos į 4 grupes. Termokamera buvo
fiksuojami ir skenuojami tiriamųjų paviršių plotai, 2 3 m atstumu nuo tiriamojo paviršiaus.
Termogramos analizuotos naudojant kompiuterinę programinę įrangą FLIR QuickReport 1.2., o
termogramų vaizdai vertinti asimetrijos būdu pagal Lahiri (2012) metodą.
Karviųšlubavimo lygis ir nugaros išlenkimo lankas vertinti gyvūnui stovint ant kieto pagrindo
taikant penkių taškų sistemą (Sprecher et al., 1997) metodu.
6
Ortopedinis vertinimas atliktas kiekvienai karvei individualiai staklėse. Patologijos vertintos
taikant Van derLinde ir kitų tyrėjų (2010) bei ClawHealthIndex tyrimo metodikas (2013).
Gauti statistiniai duomenys buvo apskaičiuoti naudojant SPSS programą (versija 15,
SPSSInc., Čikaga, IL). Rezultatai laikyti patikimais, kai p≤0,05.
Tyrimų rezultatai: analizuodami mokslinėje literatūroje aprašytus tyrimus apie
termografijos taikymą veterinarijoje, išanalizavome ir sugrupavome (1 lentelė) pateiktus duomenis
pagal gyvūnų rūšį, laikymo sąlygas, fiziologinius procesus, patologijas. Visose matavimo vietose
priekinėse karvių galūnėse BP (bandomoji) grupėje nustatėme, kad odos paviršiaus temperatūra
buvo 7,71°C, arba – 41 proc. (p<0,001) aukštesnė, nei kontrolinės grupės. Paviršinė užpakalinių
galūnių temperatūra tarp kontrolinės (KU) ir bandomosios (BU) grupių visose matavimo vietose
ženkliai skyrėsi. Nustatėme, kad bandomosios grupės karvių užpakalinių galūnių paviršiaus
temperatūra buvo 8,38°C, arba 41,6 proc., aukštesnė (p<0,001), nei kontrolinės grupės, kurioje
nustatyta 20,17±0,16°C. Šlubavimą vertinome praėjus 24 val. po termografinio tyrimo, individualiai
melžiamą karvę vertinome žengiant jai betoniniu taku link ortopedinio tyrimo staklių. Vertinome
vadovaudamiesi metodika, nustatėme šlubavimo taškus. Buvo nustatyta, kad 40,32 proc. melžiamų
karvių buvo sveikos, o 64 melžiamoms karvėms buvo nustatyta šlubavimo taškai, nuo 2 iki 5.
Ortopedinį tyrimą melžiamoms karvėms atlikome esant teigiamai aplinkos temperatūrai, praėjus 24
val., nuo termografinio tyrimo. Tyrimo metu buvo nustatyta 12 skirtingų galūnių patologinių atvejų.
Išvados
a. Termografiniutyrimometodu veterinarijoje galima nustatyti ankstyvuosius
temperatūros, vietinius patologinius pokyčius, susijusius su uždegimo
vystymųsi bei kraujotakos sutrikimu.
b. Kontrolinių grupių melžiamų karvių užpakalinių galūnių temperatūra
matavimo vietose buvo 2,81°C aukštesnė (p<0,001), nei priekinių galūnių
atitinkamose matavimo vietose (18,81±0,09°C).
c. Bandomųjų (šlubuojančių) karvių (n=64) galūnių paviršiaus odos temperatūra
visuose keturiuose matavimo taškuose vidutiniškai 7,71±0,05°C, arba 41
proc., aukštesnė (p<0,001), nei sveikų.
d. Ortopedinę patologiją rodo padidėjusi galūnių odos paviršiaus temperatūra.

7
Raktiniai žodžiai: termografija, karvės, galūnės, infraraudonieji spinduliai, temperatūra
8
1. ĮVADAS

Pastaruoju metu Europos Sąjungoje ir kitose pasaulio valstybėse daug dėmesio skiriama
gyvūnų sveikatos užtikrinimui ir naujų technologijų diegimui, susijusių su ligų prevencija.
Ypatingai svarbu, kad tik saugi produkcija pasiektų vartotoją vidaus ir tarptautinėje rinkoje.
Siekiama tobulinti ir vykdyti ligų prevencijos ir kontrolės programas, ieškanti naujų modernių
tyrimų metodų gyvūnų sveikatos būklei tirti. Kad sumažinti ligų atvejus atliekami moksliniai
tyrimai nukreipti į prevencinių priemonių paieškos metodus.
Daugelis patologinių pakitimų atsiranda dėl temperatūros pokyčių gyvūnams. Temperatūra
tai- fizikinis rodiklis, kuriuo remiasi daug mokslo šakų, įskaitant ir infraraudonųjų spindulių
technologijas (Kastberger, Stachl, 2003). Remiantis šiuo fizikiniu dydžiu, galima įvertinti, kaip
gyvūno šilumos atidavimas sąveikauja su aplinka, pagrįsti konvekcija, spinduliavimu ir garavimu ir
tai yra pagrįsta moksliškai (McArthur, 1987; 1990; Turnpenny et al., 2000; Gebremedhin, Wu,
2002). Fiziologinis gyvūno sveikatos rodiklis yra nepakitusi kūno temperatūra, o atsiradęs bet koks
karščiavimas, kad ir susijęs su vietiniu temperatūros pakilimu , siejamas su liga (Tan et al., 2009).
Jau Hipokrato laikais buvo domimasi temperatūros pokyčiais organizme. Literatūroje
aprašyti atvejai, kaip tyrėjas su savo pacientais atlikdavo bandymus, uždėdavo purvo ant ligonio
pilvo ir stebėdavo, kaip jis džiūsta, kaip keičiasi jo spalva, analizuodamas temperatūros įtaką. 1871
metais mokslininkas Vunderlichas pirmą kartą įdiegė ir moksliškai pagrindė organizmo kūno
temperatūros matavimo įtaką funkcijoms. Pirmuosius termografinius tyrimus atliko Voketijos
gydytojas Švamas 1952 metais, kuris naudojo bolometrą. Tai buvo pirmasis infraraudonųjų
spindulių bolometras. Su šiuo aparatu jis atliko įvairių sričių kūno temperatūros matavimus. 1957
metais metais yra minimas termografijos metodas, kai gydytojas Lausonas aptiko pacientę sergančia
krūties vėžiu, kuriai krūties srityje buvo padidėjusi temperatūra lyginant aplinkiniams audiniams.
Tai buvo įrodymas, kad termografijos metodą, galima taikyti medicinos praktikoje, aptinkant
onkologines ligas. Infraraudonųjų spindulių termografija, buvo sėkmingai naudojama žmonių
medicinoje nuo 2005 m., o taip pat pradėta taikyti ir veterinarijoje ( Alsaaod,, Büscher 2012).
Žemės ūkio paskirties gyvūnams, IRT aparatai buvo naudojami ankstyviems rujos
požymiams patvirtinti (Hurnik et al., 1985), mastitams aptikti (Berry et al., 2003), nustatyti
virusinės diarėjos metu veršeliams pakilusios temperatūros svyravimus (Schaefer et al., 2007),
galvijams užsikrėtusiems snukio ir nagų liga temperatūros pokyčiams vertinti (Rainwater-Lovett et
al., 2009) ir analizuoti melžimo proceso metu sukeltus patologinius procesus tešmenyje, susijusius
su temperatūros pokyčiais (Kunc et al., 2007).
9
Infraraudonųjų spindulių termografija (IRT) yra neinvazinis metodas matuojantis
spinduliuojamos šilumos skleidimą iš odos, atspindintis medžiagų apykaitą (Jones, Plassmann,
2002). Šio metodo pagalba galima aptikti organizmo funkcinius sutrikimus, lūžių, sąnarių ir raiščių
traumas, patempimus, uždegimo procesus, karščiavimą. Užsienio šalyse IRT yra naudojama, kaip
prevencinis metodas, apsaugantis nuo didelių ekonominių nuostolių pienininkystės ir
kiaulininkystės sektorių (Cook, Schaefer, 2013). Elektromagnetinių bangų spinduliavimas vyksta
dėl medžiagose vykstančių tarpatominių ir tarpmolekulinių procesų. Visų kūnų, kurių temperatūra
yra aukštesnė nei nulis spinduliuoja infraraudonąsias bangas. Spinduliavimas priklauso nuo kūno
energijos intensyvumo. Tiriant infraraudonąjį spinduliavimą galima aptikti sutrikusią kraujotakos
požymius, ko pasėkoje vystosi ir uždegimo procesus. Termovizoriai yra geros raiškos vaizdo
kameros, jų pagalba galima spinduliuotę fiksuoti per atstumą. Aparatas skenuoja infraraudonųjų
spindulių intensyvumą ir performuoja į elektrinius signalus ir lygina su temperatūrų etalonu.
Aukščiausios temperatūros skalės etalonai svyruoja nuo +31,80C iki +35,80C, jautrumas – 0,10C
(Nguyen et al., 2010).
2007 m. pasirodė pirmosios medicinos poreikiams skirtos IRT sistemos (MammoVision,
ReguVision, FlexiVision), pagamintos „InfraMedic“ kompanijos. Jos gavo CE sertifikatus
(kategorija 1) kaip termovizualizaciniai medicininiai prietaisai, atitinkantys Europos medicinos
direktyvos reikalavimus.
Šiandien termografiniai tyrimai veterinarijos kryptyje Lietuvoje nevykdomi, jie vis plačiau
naudojam medicinojoe įvairiose srityse ir net onkologijoje.
Darbo tikslas- išanalizuoti, susisteminti ir ištirti infraraudonosios spinduliuotės (IFR)
taikymo galimybes veterinarijoje bei atlikti karvių galūnių termografinius tyrimus.
Darbo uždaviniai:
4. Išanalizuoti ir susisteminti termografijos taikymo galimybes veterinarijoje.
5. Nustatyti FLIR sistemos. THERMA CAM P640 taikymą karvių bandoje kojų būklei
vertinti kartu naudojant ir šlubavimo taškų vertinimo sistemą.
6. Atlikti karvių galūnių ortopedinį tyrimą.

10