5. OMÓWIENIE WYNIKÓW I DYSKUSJA
5.7. Termowizyjna analiza porównawcza temperatury skóry w wybranych
5.7.1. Omówienie wyników
Łączne wyniki dwóch serii badań temperatury wybranych punktach wymienia i tułowia krów potwierdzają statystycznie istotną wyższą temperaturę lewej połowy ciała o 1,55 ºC. W każdym relatywnym punkcie pomiaru na lewej połowie ciała zmierzono wyższą temperaturę, w porównaniu do temperatury w tym samym punkcie mierzenia na stronie prawej (tab. 21):
⇒ zatoki strzykowe przednie – o 0,40 ºC, ⇒ zatoki strzykowe tylne – o 0,71 ºC, ⇒ więzadło środkowe wymienia – o 1,43 ºC! ⇒ staw skokowy – o 3,05 ºC!
⇒ staw nadgarstkowy – o 1,80 ºC!
⇒ maksymalna temperatura zmierzona na skośnej długości tułowia o 1,43 ºC! ⇒ minimalna temperatura zmierzona na skośnej długości tułowia o 1,97 ºC!
Temperatury w wybranych punktach wymienia (tab. 21) po lewej i prawej stronie ciała statystycznie wysoko istotnie były wyższe aniżeli mierzone na powierzchni stawów (lewa – prawa strona): skokowego (odp. 27,56 i 24,52 ºC) oraz nadgarstkowego (odp. 25,89 i 24,09 ºC).
Współzależność między temperaturą wybranych punktów powierzchni ciała kro-wy a podstawokro-wym składem mleka liczono za pomocą korelacji fenotypokro-wych, oddziel-nie dla pomiarów na lewej i prawej strooddziel-nie ciała (tab. 22 i 23), w wybranych punktach wymienia, stawów oraz linii skośnej długości tułowia. Statystycznie istotne współczyn-niki korelacji zamieszczono w tabelach „tłustym” drukiem. Współczynwspółczyn-niki korelacji statystycznie istotne lub wysoko istotne w tabelach zaznaczono znakiem „x”, jeżeli dany współczynnik dotyczył tylko jednej strony ciała lub znakiem „xx”, jeżeli statystyczną istotność współczynnika potwierdzono po obu stronach ciała.
Tabela 21. Średnie wyniki pomiaru temperatury (ºC), w wybranych punktach tułowia krowy Table 21. Mean temperature at selected points on the cow’s body (ºC).
Pomiary temperatury wymienia i tułowia Temperature on body and udder
Skośna długość tułowia; wartości skrajne Oblique body length Extreme values Średnie temperatury w wybra-nych punk-tach pomiaru Mean temperatures at selected measurement points Pomiar temperatury Temperature measurement
wymię – udder stawy – joints
zatoka strzykowa ćwiartka przednia teat cistern fore quarter zatoka strzykowa ćwiartka tylna teat cistern hind quarter więzadło środkowe central ligament skokowy ankle nadgarst-kowy carpal temp max temp. min SP 1 SP 2 SP 3 SP 4 SP 5 Strona lewa Left side x 31,66A 31,54 A 33,64 A 27,56B 25,89 B 33,64 A 24,22 B 29,74 a sd 1,364 2,554 1,240 2,449 3,575 2,240 2,270 2,099 Strona prawa Right side x 31,26 A 30,83 A 32,21 A 24,51 B 24,09 B 32,21 A 22,25 B 28,19 b sd 1,326 2,848 1,727 3,452 3,866 1,727 3,591 2,648 Analiza statystyczna:
1) – w wierszach: A-B – różnica statystycznie wysoko istotna, przy P≤0,01 2) – w kolumnie a-b – różnica statystycznie istotna, przy P≤0,05. Statistical analysis:
2) – within columns a-b – difference significant statistically at P≤0.05.
Większość współczynników korelacji fenotypowej pomiędzy wybranymi punk-tami pomiaru temperatury a cechami jakościowymi mleka okazała się zbieżna (dodatnie lub ujemne). Wszystkie statystycznie istotne współczynniki korelacji obliczone dla tem-peratur lewej połowy ciała były także istotne lub bliskie statystycznej istotności dla po-miarów temperatury prawej połowy ciała. Dziewięć współzależności potwierdzonych statystycznie istotnym współczynnikiem korelacji obliczono dla cech mleka i punktów temperatury ciała:
1. korelacje ujemne:
1.1. relatywnie niższy poziom komórek somatycznych (LKS) skorelowany był z wyższą temperaturą zmierzoną na zatoce strzykowej przedniej (–0,475=r=–0,479);
1.2. relatywnie niższy poziom komórek somatycznych (LKS) skorelowany był z wyższą temperaturą więzadła środkowego wymienia (–0,360=r=–0,370);
1.3. relatywnie niższa zawartość tłuszczu w mleku skorelowana była z wyższą temperaturą więzadła środkowego wymienia (–0,438=r=-0,502) – porównaj p. 2.1;
1.4. relatywnie niższy poziom laktozy był skorelowany z maksymalną temperatu-rą zmierzoną na skośnej długości tułowia (–0,425=r=–0,346);
1.5. relatywnie niższa zawartość suchej masy beztłuszczowej (smb) skorelowana była z wyższą temperaturą zmierzoną na skośnej długości tułowia (–0,473=r=–0,349);
1.6. relatywnie niższa zawartość mocznika skorelowana była z wyższą temperatu-rą mierzoną na wysokości zatoki strzykowej ćwiartek tylnych (–0,453=r=–0,462);
2. korelacje dodatnie:
2.1. relatywnie wyższa zawartość tłuszczu w mleku skorelowana była z minimal-ną temperaturą mierzominimal-ną na skośnej długości tułowia (+0,428=r=0,535), co jest w pew-nym sensie potwierdzeniem zależności zawartości tłuszczu w mleku i temperatury wię-zadła środkowego wymienia (patrz p. 1.3);
2.2. relatywnie wyższa zawartość suchej masy (sm) mleka skorelowana była z minimalną temperaturą mierzoną na skośnej długości tułowia(+0,450=r=0,547).
Tabela 22. Współczynniki korelacji fenotypowej między aktualnym składem mleka badanych termowizyjnie a temperaturą mierzoną w wybranych punktach tułowia i wymienia krów (łącznie dwie serie badań)
Table 22. Coefficients of phenotypic correlation between the milk composition of cows examined by and the temperature measured at selected points on the cow’s body and udder (two test series jointly)
Temperatura ciała w punktach
mierzenia Body temperature
at measurement
Lewa strona ciała krowy Left side of the cow’s body OLB
ONB LKS SCC
Zawartość składników mleka, % Content of milk components, %
Zawartość Mocznika Content tłuszcz białko laktoza SM SMB
points fat protein lactos DM NFDM of urea SP1 –,175 –,479 –,068 –,232 ,215 –,050 –,007 ,088 SP2 –,477 –,037 –,201 ,019 ,532 ,076 ,401 –,453 SP3 –,129 –,360 –,438 –,442 ,199 –,377 –,168 ,044 SP4 ,409 –,057 –,132 –,178 ,055 –,132 –,090 ,300 SP5 ,074 –,143 ,422 ,048 ,256 ,395 ,223 –,238 LI01 max –,124 –,098 ,180 –,230 –,423 –,129 –,473 ,307 LI01 min –,311 –,788 ,428 ,117 ,331 ,450 ,321 ,190
Współczynniki zapisane „tłustym drukiem” – korelacje statystycznie istotne, przy P≤ 0,05. Coefficients marked in bold letters – correlations statistically significant at P≤ 0,05.
Tabela 23. Współczynniki korelacji fenotypowej między aktualnym składem mleka badanych termowizyjnie a temperaturą mierzoną w wybranych punktach tułowia i wymienia krów (łącznie dwie serie badań)
Table 23. Coefficients of phenotypic correlation between the milk composition of cows examined by and the temperature measured at selected points on the cow’s body and udder (two test series jointly)
Temperatura ciała w punktach mierzenia Body temperature at measurement points
Prawa strona ciała krowy Right side of the cow’s body
OLB ONB
LKS SCC
Zawartość składników mleka, %
Content of milk components, % Zawartość Mocznika Content of urea tłuszcz fat białko protein laktoza lactose SM DM SMB NFD M SP1 –,160 –,475 ,010 –,059 ,231 ,069 ,140 ,053 SP2 –,247 –,022 –,363 –,060 ,465 –,115 ,328 –,462 SP3 –,108 –,370 –,502 –,375 ,250 –,391 –,056 ,326 SP4 ,068 –,113 –,164 –,382 ,064 –,212 –,208 ,101 SP5 ,127 –,111 ,259 ,120 ,280 ,324 ,306 –,168 LI01 max –,168 –,083 –,066 –,111 –,346 –,210 –,349 ,061 LI01 min ,014 –,756 ,535 ,126 ,328 ,547 ,343 ,235
Współczynniki zapisane „tłustym drukiem” – korelacje statystycznie istotne, przy P≤ 0,05. Coefficients marked in bold letters – correlations statistically significant at P≤ 0,05.
5.7.2. Dyskusja
W opracowaniu własnym przedstawiono termowizyjną analizę porównawczą tempe-ratury powierzchni tułowia i wymion; jest to próba określenia związku z jakością i skła-dem chemicznym mleka. Termogramy są ilościowym odzwierciedleniem temperatury powierzchni badanych ciał, ponieważ ilość oddawanej przez ciała energii jest funkcją ich temperatury. Prawidłowa temperatura ciała zależy od stanu metabolicznego organi-zmu. Temperatura skóry normalnie jest niższa niż temperatura głębiej położonych tka-nek i zależy nie tylko od stanu metabolicznego zwierzęcia, ale także od wielu innych czynników, jak: wpływ innych źródeł ciepła, aktywność naczyniowa skóry i tkanek położonych tuż pod jej powierzchnią, utrata ciepła przez przewodzenie, konwekcję i promieniowanie (Purohit i Mc Coy, 1980). Transport ciepła poprzez promieniowanie różni się od zjawiska konwekcji i przewodzenia tym, że do jego przebiegu nie jest nie-zbędna materia przewodząca energię. Utrata energii poprzez promieniowanie jest podstawą termografii (Jaworski, 2000).
Badania termowizyjne obejmują pomiar i zobrazowanie promieniowania pod-czerwonego pochodzącego z badanego obiektu. Kamera umożliwia cyfrową rejestrację rozkładu temperatur badanego obiektu. Tak powstała "mapa temperatur" jest następnie interpretowana graficznie – każdej temperaturze przypisywana jest inna barwa, dzięki czemu w wizjerze widziany jest termalny obraz obiektu.
Ponieważ zapisywane dane w praktyce są mapą temperatur obiektu, ten sam obiekt, w zależności od przyjętej skali barw oraz jej relacji do skali temperatur, może wyglądać różnie.
Ponadto, możliwa jest analiza termogramów, np. wykreślanie izoterm, określanie rozkładu temperatur wzdłuż dowolnego profilu, tworzenie histogramów, pobieranie da-nych z termogramu bezpośrednio do wykonywania obliczeń.
Zasady działania termografii
Termografia zajmuje się detekcją i wizualizacją promieniowania podczer-wonego lub mikrofalowego emitowanego przez obiekty. Ciało zwierząt emituje szero-kie spektrum promieniowania podczerwonego – pomiędzy 3 a 50 µ m. Promienio-wanie to może być wykrywane i mierzone przez urządzenia termowizyjne na dwa spo-soby. Pierwszy, kiedy to detektor termiczny pochłania całkowicie promieniowanie pod-czerwone o każdej długości fali, drugi, gdy detektor fotonowy reaguje jedynie na pro-mieniowanie o określonej długości fali (Barnes, 1963; Purohit i Mc Coy, 1980).
Ponieważ detektory termiczne wymagają pewnego czasu do stworzenia termo-gramu i nie są one odpowiednie w diagnostyce medycznej, dlatego też w powszechnym użyciu znalazły się detektory fotonowe. To ogranicza możliwość wykrywania podczer-wieni o określonym przedziale długości fali, jednakże umożliwiają stworzenie termo-gramu o odpowiedniej wartości diagnostycznej. Ponieważ długość fal podczerwieni emitowanych z powierzchni ciała znajduje się w środkowym i dalekim zakresie widma, dwa rodzaje detektorów fotonowych znalazły zastosowanie w diagnostyce medycznej i weterynaryjnej: antymonek indu (InSb) i tellurek kadmowo-rtęciowy (CdHgTe). Kame-ra termowizyjna, w której znajduje się detektor, umożliwia zamianę energii promienio-wania podczerwonego emitowanego przez ciało na sygnał elektroniczny. W poszczegól-nych modułach przetwarzania sygnału ulega on wzmocnieniu, konwersji na postać cy-frową i zamianie na wartości temperatur poszczególnych punktów macierzy obrazu. Punktom tym (pikselom) przyporządkowane zostają kolory z palety barw. W ten sposób powstaje kolorowy termogram - mapa rozkładu temperatury na badanym obiekcie. Obraz ten wyświetlany jest na monitorze komputera lub wyświetlaczu LCD kamery.
Aparatura do pomiarów termowizyjnych wykorzystuje zjawisko promieniowania podczerwonego. Każde ciało o temperaturze powyżej –273 °C emituje energię w postaci promieniowania elektromagnetycznego. Wraz ze wzrostem temperatury, ilość emitowa-nej w ten sposób energii rośnie proporcjonalnie do 4. potęgi temperatury (prawo Stefana– Boltzmanna). Dzięki temu możliwy jest pomiar temperatury ciała poprzez pomiar emi-towanej przez nie energii, szczególnie w zakresie promieniowania podczerwonego.
5.7.3. Podsumowanie i wnioski
Analiza zależności korelacyjnych wybranych parametrów jakościowych mleka i pomiarów temperatury powierzchni ciała wykazała, że:
1) wyższa temperatura ciała zdrowych klinicznie krów może wskazywać na rela-tywnie niższą zawartość bakterii (OLB) i komórek somatycznych (LKS),
2) wyższa temperatura powierzchni ciała krowy (z wyjątkiem laktozy, sm i smb) może się wiązać z niższą zawartością tłuszczu, białka i mocznika w mleku.
Sumując otrzymane wyniki, autor oparł je na pomiarach temperatury w 7 wybranych punktach na powierzchni ciała krów.