18 gennaio 2013

Nicola LUDWIG - Veronica REDAELLI Fabio LUZI

Una proposta di ricerca innovativa: la

termografia ad infrarosso quale sistema non invasivo per la valutazione del

benessere animale

Applicazioni in campo biomedico

SOMMARIO SEMINARIO • Cronistoria gruppo di ricerca

• Gruppo di lavoro attuale

• Tematiche di ricerca

• Attività di divulgazione e formazione

• Termografia: principi e applicazioni nell’uomo

• Termografia: principi e applicazioni in medicina veterinaria

• Collaborazioni

Marina Verga Fabio Luzi UNIMI - VESPA

Veronica Redaelli UNIMI – VESPA

Nicola Ludwig & Marco Gargano UNIMI– DIPART. DI FISICA

Adriana Maggi – Center of Excellence on Neurodegenerative Diseases – UNIMI Massenzio Fornasier – Siena Biotech

Giuliano Grignaschi – Istituto Mario Negri Milano Augusto Vitale & Francesca Cirulli – Istituto Superiore Sanità Roma

Leonardo Nanni Costa UNIBO – DSTAA Domenico Bergero, Emanuela Valle, Francesca Bisacco - UNITO – DPAEE

Collaborazioni:

C. Bernardi, S. Cerolini , C. Domeneghini, V. Moretti, M. Di Giancamillo,

F. Ferrucci, E. Zucca, D. Proverbio Elisabetta Rosina POLIMI – DIPART. BEST

Malcolm Mitchell – SRUC AC UK (Edinburgh – Scotland) Al Schaefer , Nigel Cook - Agricultural and Agri Food Canada (Alberta)

Luc Maertens ILLVO – Ghent Belgium

Col. Walter Di Mari - GdF – Direzione Generale Veterinaria – Roma Ten. Col. Michele Santoro - Unità Cin. Antidroga Castiglione del Lago (PG)

Francesca Galbiati – Charles River Calco (CO) Stefania Fantino – Tecniplast Buguggiate (VA)

Lorenzo Crosta, Paolo Selleri, Nicola Di Girolamo, Massimo D’Acierno – SIVAE - SCIVAC

Dip. Scienze Farm. Biom.

Unimi

DSTAA Unibo

DPAEE Unito

Agriculture and

Agri-Food Canada

ATTIVITA’ DI RICERCA, DIVULGAZIONE E FORMAZIONE

• Sito web interattivo riguardante le attività di ricerca

• Libri - Pubblicazioni - Tesi - Progetti di Ricerca

• Corsi di Perfezionamento e Formazione in collaborazione con UNIMI, IZSLER, FONDAZIONE DI BRESCIA e ISTITUTO MARIO NEGRI DI MILANO

• Congressi e Seminari

•La termografia

•Partner

•Blog

•Avvisi

•Ricerca

•Staff

•Pubblicazioni/Congressi

•Bibliografia

•Contatti

•Ricerca nel sito

•Corsi universitari •Aviconiglicoltura

•Allevamento e Igiene delle piccole specie

•Biotecnologie e Benessere animale

•Coniglicoltura

•Gestione degli animali da laboratorio e Animal Care

•Modelli animali e Nutrizione

Enfermedades del conejo

editado por Mundi-Prensa

Libros SA, Madrid, en

noviembre de 2000. Está

formado por dos volúmenes

con un total de 1.200 páginas

y 400 fotografía

Anno: 2009

Mese: febbraio

Editore: Le

Point

Vétérinaire Italie

Autore:

C.Carenzi,

M.Panzera et al.

Titolo: Benessere

Animale

Edizione: 2010

A cura di: Fulvio

Biancifiori

Numero di pagine: 514

Editore: IZSUM

Thermography: basic principles

and applications in

veterinary medicine

Editors: V. Redaelli, F. Luzi,

L. Nanni Costa, M. Mitchell

Fondazione Iniziative Zooprofilattiche e Zootecniche

Via Istria,3/B – 25125 Brescia

Tel. 030/223244 – 2422151 Fax 030/2420569

• ATTIVITA’ FORMATIVE 2010 -2012

- 15 tesi di laurea

(STPA, Biotecnologie, Med. Vet. Agraria, Fisica)

- 1 corso opzionale in ABA

• PROGETTI DI RICERCA 2013 - 2014

- Animali da laboratorio (Istituto Mario Negri)

- Animali da laboratorio (Istituto Superiore di Sanità)

- Suini (Unibo)

Technical Note: Year, season, and parity effect on weaning performance of the Carmagnola Grey Rabbit breed

Carla Lazzaroni, Davide Biagini, Veronica Redaelli, Fabio Luzi

PUBLISHED 2012

Effect of lycopene supplementation on semen quality and reproductive

performance in rabbit

M.G. Mangiagalli, Valentina Cesari, S. Cerolini, Fabio Luzi, I. Toschi

PUBLISHED 2012

An easy method for the evaluation of the microbial air composition in a farm for conventional rabbit PA Martino, V Redaelli, F Luzi

Short review: Thermography in animal production

V. Redaelli, N. Ludwig, L. Nanni Costa, L. Crosta, F. Luzi

UNDER REFEREE 2013

Use of thermography techniques in equines: principles and applications

Veronica Redaelli, Domenico Bergero, Enrica Zucca, Francesco Ferrucci,

Leonardo Nanni Costa, Lorenzo Crosta, Fabio Luzi

UNDER REFEREE 2013

Journal of Equine Veterinary Science

An Official Publication of the Equine Science Society

DRUGS DETECTION DOGS (2010-2012)

J. Riva, S.P. Marelli, V. Redaelli, G.P. Bondiolotti, E. Sforzini, M.M. Santoro, C.

Carenzi, M. Verga, F. Luzi (2012). The effects of drug detection training on

behavioral reactivity and blood neurotransmitter levels in drug detection dogs : a

preliminary study. J. of Vet. Beh., vol. 7, p. 11-20

J. Riva, S.P. Marelli, V. Redaelli, E. Sforzini, F. Luzi, W. Di Mari, M. Verga

(2010). Video infrared termography technique in dogs. J. of Vet. Beh., vol. 5, p. 64

PIGS (2011-2012)

V. Redaelli, F. Luzi, M. Farish, L. Nanni Costa (2012). The use of

thermography to assess the teeth temperature during resection by grinding in

piglets. In: Qirt 2012 e-book. Napoli, 2012

L. Nanni Costa, V. Redaelli, D. Magnani, S. Cafazzo, M. Amadori, E. Razzuoli,

M. Verga, F. Luzi (2011). Preliminary study on the relationship between piglet skin

temperature measured by infrared thermography and environmental temperature in

a vehicle in transit. Vet, Res. Comm, vol. 35, p. 569

DAIRY COWS/HORSES (2009-2011)

V. Redaelli, S. Tarantino, R. Vitali, A. Zecconi, M. Verga (2011). 16th

Sympososium and 8th Conference Lameness In Ruminants. Rotorua, 28 february-

3 March 2011.

V. Redaelli, M. Minero, F. Ferrucci, E. Zucca, F. Luzi, C. Carenzi, M. Verga

(2009). Infrared video-thermography of sport horses on a high speed treadmill : a

pilot study. Ital. Jour. of Anim. Sci., vol. 8, p. 736

Utilizzo degli animali in campo biomedico:

aspetti di etica, legislazione e benessere animale

23 maggio 2012

Welfare and animal care in lab animals:

physiology and legislation

29 maggio 2012

CONVEGNI PRESSO LA “FONDAZIONE INIZIATIVE ZOOPROFILATTICHE E ZOOTECNICHE” e l’ IZSLER DI BRESCIA 2013 - 2014

21 MARZO 2013

“Thermography: current status and recent developments in pets and livestock

7 MAGGIO 2013

"Allevamento e gestione dei Lagomorfi, Roditori Uccelli e Pesci”

24 SETTEMBRE 2013

“Benessere nel coniglio allevato industrialmente: Aspetti pratici ed orientamenti per la normativa»

26 FEBBRAIO 2014

Riabilitazione equestre: “emozionante” rapporto uomo animale 13 MARZO 2014

"Bioetica e animal care dell’animale da laboratorio”

Congress Sessions 2012

ARAV Conference

ASSOCIATION OF REPTILIAN

AND AMPHIBIAN VETERINARIANS

1 9th Annual Conference Oakland - California, USA

Presidential Service Award – Dr. Katie Heinz-Taheny

Certificates of Appreciation:

P Selleri, V Redaelli, F Luzi (2012) Use of thermography to

study environmental well-being in reptiles. 19th ARAV

Congress 21-25 October 2012-Oakland, California, USA

Congress Sessions 2013

12th FELASA and 12th SECAL joint congress entitled:

‘Animal Research: Better Science from Fewer Animals’ to be held 10-13

June 2013 in Barcelona, Spain

Baltimore Convention Center,

Baltimore, MD

October 27–31, 2013

American Association for Laboratory

Animal Science

Federation of Laboratory Animal Science Associations

Generation of a GIS-based environment for infrared

thermography analysis of buildings

Mattia Previtali a, Silvia Erba a, Elisabetta Rosina a Veronica Redaelli b, Marco Scaioni c, Luigi Barazzetti a

a Politecnico di Milano, Department of Building Environmental Science and Technology Piazza Leonardo da Vinci 32, Milan, Italy

(mattia.previtali,silvia.erba)@mail.polimi.it

b Università degli Studi di Milano, VESPA Department Via Celoria 10, Milan, Italy - vereda@tin.it

c Tongji University, Centre for Spatial Data Analysis and Sustainable Development Applications College of Surveying and Geo-Informatics

1239 Siping Road, 200092 Shanghai, P.R. China

marco@tongji.edu.cn

August, 2012San Diego USA

IRT PRINCIPI E APPLICAZIONI

NICOLA LUDWIG

Degree in Physics PhD in Cultural Heritage DIPARTIMENTO DI FISICA via Celoria 16

tel - 02 5031 7473 nicola.ludwig@unimi.it

VERONICA REDAELLI Degree in Physics PhD in Animal Production

VESPA via Celoria 10 tel – 02 5031 8053 vereda@tin.it

L’INFRAROSSO

TERMOVISIONE

l

Tecniche di imaging in infrarosso

PRINCIPI FISICI DI FUNZIONAMENTO (1)

L’ENERGIA EMESSA DA UN CORPO E’ PROPORZIONALE ALLA SUA TEMPERATURA ALLA QUARTA POTENZA

4TE

=> ogni temperatura emette una radiazione prevalente

lmaxT = costante

Legge di Stefan-Boltzmann

La distribuzione spettrale dell’energia dipende dalla temperatura

Esempi:

SOLE (c. 6000 K) UV, visibile, vicino IR

LAMPADE A INCANDESCENZA (c. 3000 K) Visibile (30%) e IR (70%)

OGGETTI A TEMP. AMBIENTE (c. 300 K) lontano IR (intorno ai 10 mm)

La termocamera rileva la radiazione emessa dagli oggetti e la trasforma in un valore di temperatura

PRINCIPI FISICI DI FUNZIONAMENTO (2)

piccole variazioni di temperatura causano grosse variazioni di energia GRANDE SENSIBILITÀ DEL METODO !

Energia di corpo nero

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 100 200 300 400 500

Temperatura (°C)

Ener

gia (W

att/m

q)

GLI ALTRI METODI DI MISURA SONO LEGATI A FENOMENI LINEARI MISURE LOCALI INFLUENZANO LA MISURA

Applicazioni sul vivente

• Misura della temperatura

corporea non a contatto

(SARS – screening passivo di massa)

- la pelle è un emettitore ideale di radiazione (quasi un corpo nero)

Punto di misura per la temperatura corporea

• Traumi e flògosi • Termoregolazione • Variazioni del metabolismo tissutale

• Disfunzioni della circolazione superficiale • Diabete (circolazione piedi) • Assistenza microchirurgia e cardiochirurga: tenuta anastomosi

– riperfusioni. (Stima del flusso delle coronarie epicardiche) • Raynaud sindrome, Artrite reumatoide (risposta a stimolazione) • Neoplasie (tumore al seno) • Neoangiogenesi tumorale • Asimmetrie funzionali • Varicocele

• Respirazione • Studi di microclima di ambienti

Cfr. ecodoppler

Profilo termico

Insufficienza venosa

Termografia e immagine visibile di paziente con insufficiente circolazione periferica.

Limiti

Problemi delle riprese termografiche: 1° gli oggetti reali NON emettono radiazione come corpi neri ( =1) => emissività spettrale 2° fonti di radiazione esterne all'oggetto inquadrato alterano la corretta lettura della temperatura 3° la radiazione dell’IR termico NON è penetrante

, si osserva la diffusione del calore analisi superficiale (c.ca 3 cm)

sole

Corpo a temperatura ambiente

Lunghezza d’onda

Sistemi Videotermografici e loro evoluzione risoluzione termica 0.05 0.005 °C

risoluzione spaziale 50mm

dimensioni del rivelatore 320x 240 pixel 640x480 1000x1000

Circolazione superficiale

Tessuti con ridotta circolazione: Masse muscolari più fredde Grasso (isolante)

TEMPERATURA SUPERFICIALE

PROPAGAZIONE DEL CALORE ALL’INTERNO DEI TESSUTI

RIVELAZIONE DI ELEMENTI/FENOMENI INTERNI NASCOSTI

Osservabile fisica misurata:

PRINCIPIO DI APPLICAZIONE

(Scoliosi) Asimmetrie

nello sviluppo muscolare

Evoluzione della temperatura durante sforzo fisico per gruppi di soggetti allenati e non-allenati.

RISULTATI: • Soggetti allenati hanno

maggiore vaso costrizione iniziale e hanno maggiore capacità di dissipare il calore metabolico che si sviluppa durante l’esercizio.

• Una migliore termoregolazione differenzia i soggetti allenati da quelli non allenati.

allenatinonallenati TT

Soggetto allenato a riposo

… e dopo sforzo

Stress e temperatura cutanea

Ricerca in collaborazione con Istituto di Zootecnica, Facoltà di Medicina Veterinaria

(Carenzi-Verga-Luzi)

Studio su popolazioni di conigli per la valutazione dello stato di stress da misure non invasive.

Variabilità dipendente dal singolo individuo

Dati non significativi per la condizione basale : variazione di temperatura entro gli errori

TERMOGRAFIA

IN CAMPO ANIMALE *ANALISI A DISTANZA

*NON INVASIVA

*NON PUNTUALE

*SEMPLICITA’ DI LETTURA

*STRUMENTI PORTATILI

*Possibilita’ di usare OTTICHE DIFFERENTI

*POSSIBILITA’ DI VIDEOREGISTRARE

principale problema della misurazione delle temperature con i metodi attuali :

manipolazione degli animali da parte dell’uomo invasivi

• messa a punto del sistema e della strumentazione

per la misurazione a distanza della temperatura

su animali sia da reddito sia da affezione

• verifica della possibilità di ottenere misurazioni oggettive

in relazione a specie, condizioni ambientali, patologie

2007-2012

Gli ambiti scelti:

-applicabilità nella gestione quotidiana

-impatto atteso (benessere e produzione)

BENESSERE

Conigli

Cani da lavoro

LAB Animals - Misura della TEMPERATURA

Benessere

DIAGNOSTICA precoce

Patologie PODALI

ZOOTECNIA Suini

Management

Trasporto

Cavalli sportivi

MANAGEMENT

ALIMENTAZIONE

Benessere

ottimi risultati come screening preventivo

possibile inserimento nella

gestione quotidiana

introduzione di uno score termografico oggettivo

°C38,0

35,8

33,5

31,3

29,0

26,8

24,5

22,3

20,0

PROBLEMATICHE

PODALI

°C40,0

37,5

35,0

32,5

30,0

27,5

25,0

22,5

20,0

32,0

33,0

34,0

35,0

36,0

37,0

38,0

39,0

T (°C)

ora

Temperature 24h cavalli

occhi

corone

rettale

Monitoraggio dei

cambiamenti fisiologici

di temperatura

dopo i pasti

Controllo degli animali ma anche AMBIENTALE

Controllo degli animali ma anche AMBIENTALE

Video termografico è

particolarmente utile:

*movimento degli animali

*variazioni termiche rapide

Monitorare l’evoluzione di fenomeni non

misurabili in altri modi

GESTIONE CAVALLI SPORTIVI

283032343638

PRE PAS TRT GLP REC RAF LMP

AZIONE

TEMPERATURA ⁰C

DIPARTIMENTO DI SCIENZE ANIMALI

BODY CONDITION SCORE vs TEMPERATURA

32

34

36

3;4 5;6 7;8

BCS

T ⁰C

TERMOREGOLAZIONE IN CLIMI DIVERSI

LAB ANIMALS variazioni della temperatura cutanea

LAB ANIMALS

30

32

34

36

38

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41

Temperatura max nido (°C) h 10

h 14

h 14

1 d a.m.

1 d a.m.

1 d p.m.

2 d a.m.

2 d p.m.

3 d a.m.

3 d p.m.

4 d a.m.

°C40.0

37.5

35.0

32.5

30.0

27.5

25.0

22.5

20.0

BENESSERE