18 gennaio 2013 Nicola LUDWIG - unimi.it...NICOLA LUDWIG Degree in Physics PhD in Cultural Heritage...
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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 - [email protected]
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
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 [email protected]
VERONICA REDAELLI Degree in Physics PhD in Animal Production
VESPA via Celoria 10 tel – 02 5031 8053 [email protected]
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