Fyzikální základy termografie pro radiologické asistenty

Šimon LÁVIČKA

Bachelor's thesis

Physical bases of thermography for radiotherapists

Abstract:

V současné době není k dispozici edukační materiál pro radiologické asistenty a studenty tohoto oboru, který by pojednával o fyzikálních základech termografie. Zejména materiál, který by byl přiměřený předpokládaným fyzikálním a matematickým znalostem potřebným pro obor Radiologický asistent a další příbuzné obory. V termografii vidí část vědecké obce slibnou metodu pro mammologii, revmatologii, ortopedii, angiologii a stomatologii. Výše zmíněná motivace vedla k vypracování této bakalářské práce, ve které byly vytyčeny následující cíle: Výběr teorie přenosu poznatků na úroveň oboru "Radiologický asistent" a dalších příbuzných oborů. Vytvoření edukačního textu, který bude respektovat vybranou teorii a odrážet zákony záření černého tělesa. Zmapování současného stavu znalostí termografie u adresátů. Na základě analýzy současného stavu a vytyčení cílů byly formulovány dvě hypotézy: Aplikací teorie kurikulárního procesu lze vytvořit významné složky projektového kurikula pro danou skupinu adresátů edukace. Znalosti adresátů budou mít v oblasti fyzikálních základů termografie teoretické rozdělení blízké rozdělení normálnímu. Vhodnou teorií pro přenos poznatků z vědy do edukační sféry se ukázala být teorie kurikulárního procesu, jejíž aplikabilita byla přijata i zahraniční vědeckou komunitou viz impaktovaná publikace (Záškodný, 2012). Nejprve byl připomenut obecně známý vztah infračerveného záření k termografii, dále bylo nutné shrnout a analyzovat objevené teoretické fyzikální podklady k dnešnímu datu, nejdůležitější pro termografii rovněž ve vztahu k záření černého tělesa. V práci jsou uvedeny a popsány následné fyzikální zákony: Stefanův-Boltzmannův zákon, Wienův zákon posuvu, Rayleigh-Jeansonsův zákon a Planckův vyzařovací zákon, přičemž je nutné zejména zdůraznit vztah těchto zákonů k záření černého tělesa, jehož teplota je 0 K nebo -273,15 přes vysvětlení parametru emisivity, která je bezrozměrnou veličinou určující schopnost vyzařování tepla. Parametr emisivity je poměrem vyzařování daného tělesa k intenzitě vyzařování absolutně černého tělesa se stejnou teplotou. Její hodnota musí být v termokameře zadána. Následně byl vytvořen vědomostní test čítající osmnáct otázek s výběrem ze čtyř možností, přičemž pouze jedna byla považována za správnou. Adresátem bylo dvacet pět radiologických asistentů aktivně činných ve svém oboru ve věku od dvaceti tří do padesáti tří let, s délkou praxe od půl roku do třiceti jednoho roku. V kvantifikaci znalostí adresátů bylo použito metod deskriptivní a matematické statistiky. Takto bylo zpracováno všech dvacet pět testů. Provedení neparametrického testování empirického rozdělení četností získaných bodových hodnocení těchto testů ukázalo, že druhá z nastavených hypotéz nebyla potvrzena. Znalosti adresátů byly vyšší, než hypotetický předpoklad.

Abstract:

There is currently no educational material for radiological assistants and students in this field to discuss the physical foundations of thermography. In particular, material which is appropriate to the presumed physical and mathematical knowledge required for the field of Radiologic Assistant and other related disciplines. Especially due to the fact that part of the scientific community sees in thermography a promising method for mammologii, rheumatology, orthopedics, angiology and dentistry. This motivation led to the elaboration of this bachelor thesis which set out these following goals: The selection of theory of knowledge transfer to the level of "Radiological Asssistant" and other related fields. The creation of an educational text that respects the chosen theory and reflects the blackbody radiation laws. The monitoring of current state of thermography knowledge in the addressees. There were two hypotheses formulated on the basis of an analysis of the current state and the setting of objectives: The application of theory to the curriculum process can create important components of a project curriculum for a given group of learners. The knowledge of the learners will have a theoretical distribution of the near- normal distribution in the area of physical fundamentals of thermography. As a convenient theory for transferring knowledge from science to the educational sphere has been proved to be the theory of the curricular process. Its applicability was accepted by the international scientific community as well see the impacted publication (Záškodný, 2012). Firstly, it was necessary to remind a generally known relationship of infrared radiation to thermography and than analyze the discovered theoretical physical backgrounds up to date, the most important for thermography also in relation to the radiation of the blackbody. There are also shown and described subsequent physical laws: Stefan-Boltzmann law, Wien displacement law, Rayleigh-Jeansons law and Planck´s radiation law, whereby it is especially necessary to emphasize the relationship of these laws to blackbody radiation whose temperature is between 0 K or -273,15 through the explanation of the emissivity parameter, which is a dimensionless quantity determining the heat emission capability. Its value must be entered in the thermal camera. Subsequently, a knowledge test was created on eighteen questions with a selection of four options, where only one was correct. Twenty-five radiological assistants active in their field at the age of twenty-three to fifty-three, with a length of practice from half a year to thirty-one years, were addressed. The methods of descriptive and mathematical statistics were used in the quantification of the addressees´ knowledge. All twenty-five tests were processed this way. Performing nonparametric testing of the empirical distribution of the scores obtained from these tests revealed that the second of the hypotheses set was not confirmed. The knowledge of the addressees was higher than the hypothetical assumption.

Keywords

Radiologický asistent, termografie, infračervené záření, záření černého tělesa, emisivita, kurikulární proces, edukační text

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 2. 5. 2018

Thesis defence

• Supervisor: doc. RNDr. Přemysl Záškodný, CSc.

UNIVERSITY OF SOUTH BOHEMIA IN ČESKÉ BUDĚJOVICE

Faculty of Health and Social Sciences

Bachelor programme / field:
Specialization in Health Service / Radiological Assistant