Udvikling af monitorer for fordøjelses- og stofskiftelidelser. Af Karen Helle Sloth og Marlene Trinderup, AgroTech

Transkript

1 Udvikling af monitorer for fordøjelses- og stofskiftelidelser Af Karen Helle Sloth og Marlene Trinderup, AgroTech

2 INDHOLD 1. Sammendrag Baggrund Materialer Analyse af dyr-monitorer og racespecifikke tærskelværdier Analyse af besætnings-monitor og tærskelværdier Krav til minimum antal dyr ved besætningsmonitorering Forslag til præsentation af dyr- og besætnings-monitorer Konklusioner Litteratur Projektet er støttet under Innovationsloven af Ministeriet for Fødevarer, Landbrug og Fiskeri, FødevareErhverv. Udvikling af monitorer for fordøjelses- og stofskiftelidelser

3 1. SAMMENDRAG Denne interne rapport er første afrapportering tilhørende delprojektet "Arbejdspakke 4. Model til overvågning af nykælvere" i innovations- og udviklingsprojektet "Udvikling af en bæredygtig ressourceeffektiv kvægproduktion", som havde til formål at udvikle monitorer for fordøjelses- og stofskiftelidelser baseret på fedt- og proteinindholdet i mælken ved den første ydelseskontrol efter kælvning. Udvikling af nye monitorer baseret på de mere sikre og objektive ydelseskontroldata skulle bidrage til den eksisterende overvågning af nykælverperioden og give landmænd og rådgivere mulighed for tidligere indgriben ved en sundhedsmæssig negativ udvikling i nykælvergruppen. Delprojektet tog udgangspunkt i data til rådighed i Kvægdatabasen i perioden Kvægdyrlægers ketonstofmålinger på urin hos nykælvede køer blev anvendt som reference eller golden standard for ketosestatus på dyr ( køer) og på besætningsniveau (143 besætninger, køer). Fedt-protein forholdet var samlet set en bedre monitor for ketoserisiko på dyrniveau end protein-fedt differencen for HOL, Jersey og krydsninger, mens det var mere tvivlsomt, hvilken monitor der var den bedste for RDM og DRK. Vi valgte derfor at forsætte arbejdet på dyrniveau og senere også på besætningsniveau med fedt-protein forholdet som monitor for ketoserisiko. Racespecifikke tærskelværdier for kritisk fedtprotein forhold til udpegning af risiko-dyr blev bestemt til at være større end eller lig med 1,42 for RDM, 1,43 for HOL, 1,51 for Jersey, 1,45 for DRK og 1,40 for krydsninger, mens tærskelværdi for andel køer på besætningsniveau med kritisk fedtprotein forhold til udpegning af risiko-besætninger blev bestemt til mindst 42 % køer med kritisk fedt-protein forhold ved første ydelseskontrol. Analyserne af de danske data viste, at fedt-protein forholdet ved første ydelseskontrol 4-30 dage efter kælvning vil kunne anvendes som supplement i overvågning af forekomsten af ketose i nykælver perioden, men at udpegningen af risiko-dyr og risiko-besætninger baseret på fedt-protein forholdet ikke er nogen perfekt test givet sensitiviteter og specificiteter mellem 0,60 og 0,69. Krav til minimum antal dyr ved beregning af besætningsstatus samt forslag til præsentation af resultater på både dyr- og besætningsniveau er beskrevet i rapporten. Udvikling af monitorer for fordøjelses- og stofskiftelidelser

4 2. BAGGRUND Forskellige undersøgelser primært gennemført på Holstein køer har vist, at proteinfedt forhold og protein-fedt difference i tidlig laktation kan bruges til at udpege risikodyr og risiko-besætninger med hensyn til fordøjelses- og stofskiftelidelser. Køer med et fedt-protein forhold større end 1,5 ved første ydelseskontrol havde således i følge Heuer et al. (1999) øget risiko for bl.a. ketose og ventresidig løbedrejning. Duffield og Bagg (2002) fandt senere, at besætninger med et protein-fedt forhold mindre end 0,75 hos 40 % eller flere af køerne ved første ydelseskontrol havde et sandsynligt problem med subklinisk ketose. Hutjens et al. (1996) angav, at køer med vomacidose havde en protein-fedt difference på 0,4 eller mere, og for nylig viste Bramley et al. (2008), at køer med vomacidose i tidlig laktation i produktionsbesætninger havde et gennemsnitligt lavt fedt-protein forhold på 1,06 ± 0,04. Det betydelige fald i andel fedt indeholdt i mælken ved vomacidose er knyttet til forøget glukosenedbrydning og nedsat fiberfordøjelighed i vommen, mens den forhøjede andel fedt i mælken ved ketose hænger sammen med fedtmobilisering fra kropsfedtdepoter som en følge af negativ energibalance. Tærskelværdier for anvendelse af forholdet mellem fedt og protein i mælk til udpegning af stofskifte- og fordøjelseslidelser bør ifølge Skidmore et al. (1996) defineres for hver race og hvert land på grund af forskelle i genetiske og fodringsmæssige forhold. Skidmore et al. (1996) anbefaler desuden at fastlægge tærskelværdier ud fra øget risiko for stofskifte- og fordøjelseslidelser. Muligheden for at evaluere monitorer baseret på fedt og protein i mælk til overvågning af ketose på enkeltdyr- og besætningsniveau er helt ideel, da kvægdyrlæger gennem flere år frivilligt har indberettet resultater til Kvægdatabasen fra hurtigtests af ketonstofindhold i urin i forbindelse med klinisk undersøgelse af nykælvede køer. Ved den seneste evaluering af hurtigtests på mælk og urin præsterede urin-testen rimeligt tilfredsstillende (Larsen et al., 2009). For stofskiftelidelsen ketose har vi derfor en mulig golden standard for ketose at vurdere fedt-protein monitorerne op i mod og også mulighed for at imødekomme behov for racespecifikke grænseværdier af monitorerne. Situationen er derimod anderledes for vomacidose. Her har vi i Kvægdatabasen ingen uafhængige målinger af vom-ph eller koncentrationer af flygtige fede syrer i vomindhold til rådighed. Det er derfor ikke muligt her at foretage samme evaluering af fedt-protein monitorer for vomacidose på enkeltdyrsniveau, som det er for ketose. I næste delprojekt, som handler om undersøgelse af sammenhænge mellem den valgte fedt-protein monitor og andre registreringer i Kvægdatabasen, vil vi i stedet undersøge om der er en kurvelineær sammenhæng mellem fedt-protein-monitoren og sygdomsforekomst, som udtryk for øget sygdomsforekomst ved både meget lav fedtprocent (vomacidose) og meget høj fedtprocent (ketose) ved første ydelseskontrol efter kælvning. Formålet med nærværende delprojekt bliver således at udnytte information om fedt og protein ved første ydelseskontrol til at overvåge enkeltdyr og besætninger for ketoserisiko under hensyntagen til dyrenes racemæssige baggrund. Udvikling af monitorer for fordøjelses- og stofskiftelidelser

5 3. MATERIALER Informationer fra ydelseskontroller foretaget 4-30 dage efter kælvning og kliniske nykælver registreringer udført 4-30 dage efter kælvning i 2008 og 2009 blev valgt som datagrundlag for evaluering monitorer baseret på fedt og protein i mælk til overvågning af ketose på enkeltdyr- og besætningsniveau. Før parring af de to datakilder blev ekstreme målinger på fedt- og proteinbestemmelserne (<1% fraktilen og >99 % fraktilen) bortcensureret. Ligeledes blev måleresultatet '0' for ketontest på urin bortcensureret, da det var uvist, om '0' betød 'test ikke udført' eller 'negativt resultat'. Fokus blev rettet mod de fem største racegrupperinger: Rød Dansk Malkerace (RDM), Dansk Holstein (HOL), Jersey, Dansk Rødbroget Kvæg (DRK) og krydsninger, som efter censurering talte observationer i alt til rådighed for analyserne. Fedt-protein forhold og protein-fedt difference blev valgt som potentielle monitorer for ketose. Fedt-protein forhold blev beregnet som fedt % divideret med protein %, mens protein-fedt differencen blev beregnet som protein % minus fedt %. Fordeling af ydelseskontrolresultater på racer fra første ydelseskontrol 4-30 dage efter kælvning er vist i Tabel 1. Jersey lå gennemsnitlig på 1,5 i fedt-protein ratio mod 1,4 hos øvrige racer og krydsninger. Gennemsnitligt protein-fedt difference varierede fra -1,8 til -1,3 mellem racer. Tabel 1. Ydelseskontrolresultater og dage i mælk fra første ydelseskontrol 4-30 dage efter kælvning hos køer fordelt på racerne Rød Dansk Malkerace (RDM), Dansk Holstein (HOL), Jersey, Dansk Rødbroget Kvæg (DRK) og krydsning. RDM N=3.582 Gennemsnit (std) HOL N= Gennemsnit (std) Jersey N=7.228 Gennemsnit (std) DRK N=841 Gennemsnit (std) Krydsning N=4.160 Gennemsnit (std) Dage fra kælvning 16,6 (7,5) 16,6 (7,5) 16,7 (7,4) 16,8 (7,4) 16,5 (7,6) Kg mælk 31,4 (8,9) 31,5 (9,2) 22,1 (6,3) 31,0 (8,1) 29,4 (9,1) Fedt % 4,8 (0,9) 4,7 (0,9) 5,7 (0,8) 4,8 (0,9) 4,8 (0,9) Protein % 3,4 (0,4) 3,4 (0,4) 3,9 (0,4) 3,3 (0,4) 3,4 (0,4) Fedt-protein forhold 1,4 (0,3) 1,4 (0,3) 1,5 (0,3) 1,4 (0,3) 1,4 (0,3) Protein-fedt difference -1,4 (0,8) -1,4 (0,8) -1,8 (0,9) -1,5 (0,9) -1,3 (0,9) Ketonstofmålinger på urin er, som tidligere nævnt, blandt de registreringer, som dyrlæger kan indberette til Kvægdatabasen i forbindelse med klinisk undersøgelse af nykælvere. Ketonstofmålingerne på urin udføres med hurtigtesten Ketostix. Testen måler semikvantitativt koncentrationen af ketonstoffet acetoacetat, idet koncentrationen aflæses på en 6-trins farveskala gående fra negativ (0 mmol/l), spor (0,5 mmol/l), mild (1,5 mmol/l), moderat (3,9 mmol/l), svær (7,8 mmol/l) til meget svær (14,7 mmol/l). I Tabel 2 er vist fordelingen af resultater af ketonstofmålingerne på racer i det udvalgte datagrundlag. Forekomsten af svær og meget svær ketose målt på acetoacetatkoncentrationen i urin var umiddelbart lavere hos Jersey sammenlignet med de øvrige racer og krydsninger. Golden standard for køer med ketose blev i analyserne defineret, som køer med en målt acetoacetatkoncentration i urin på mindst 1,5 mmol/l 4-30 dage efter kælvning. Niveauet er i overensstemmelse med anbefalinger i Larsen et al. (2009) og Carrier et al. (2004). I Figur 1 er vist fordelingen af køer med og uden ketose i henhold til den valgte golden standard inden for race. Forekomst af % ketosepositive køer synes umiddelbart at være højt i forhold til, at landsgennemsnittet for registrerede Udvikling af monitorer for fordøjelses- og stofskiftelidelser

6 % ketosebehandlinger i eksempelvis 2007 lå på 3,2 pr. 100 årskøer og i Ny Sundhedsrådgivningsbesætninger på 8,3 pr. 100 årskøer (Krogh og Trinderup, 2007). Duffield og Bagg (2002) fandt imidlertid i deres undersøgelse af 25 Holsteinbesætninger en gennemsnitlig høj forekomst af subklinisk ketose på besætningsniveau på 21,5 % i uge 1 og 23,5 % i uge 2 efter kælvning. Hvis forskellen mellem registrerede ketosebehandlinger og andel køer med ketose kan skyldes, at nogle dyrlæger kun udfører ketontest på nykælvere ved konkret mistanke om ketose, er datagrundlaget ikke repræsentativt for populationen. Nødvendige forholdsregler vil derfor blive taget i forbindelse med analyser af monitorer for ketoserisiko på besætningsniveau. For analyser på koniveau anses det ikke for problematisk. Tabel 2. Resultater fra ketonstofmålinger på urin med hurtigtesten Ketostix 4-30 dage efter kælvning på køer fordelt på racerne Rød Dansk Malkerace (RDM), Dansk Holstein (HOL), Jersey, Dansk Rødbroget Kvæg (DRK) og krydsning. Ketonstof i urin (mmol/l) RDM N=3582 % HOL N=54484 % Jersey N=7228 % DRK N=841 % Krydsning N=4160 % 0 65,4 64,0 75,7 65,5 68,1 0,5 15,1 14,7 11,6 15,2 13,7 1,5 7,6 8,3 5,5 9,4 7,6 3,9 5,6 5,6 3,9 5,1 5,0 7,8 4,1 4,9 2,5 2,7 3,9 14,7 2,3 2,6 0,8 2,0 1, R DM HOL J ers ey DR K K ryds ning Normal K etos e Figur 1. Forekomst af ketose bestemt, som acetoacetatkoncentration 1,5 mmol/l i urin med hurtigtesten Ketostix 4-30 dage efter kælvning hos køer fordelt på racerne Rød Dansk Malkerace (RDM), Dansk Holstein (HOL), Jersey, Dansk Rødbroget Kvæg (DRK) og krydsning. Udvikling af monitorer for fordøjelses- og stofskiftelidelser

7 4. ANALYSE AF DYR-MONITORER OG RACESPECIFIKKE TÆRSKELVÆRDIER To hovedspørgsmål skulle besvares: (1) Hvilken af de to fedt-protein monitorer (forholdet eller differencen) var bedst til at beskrive ketoserisiko på dyrniveau? Og (2) Ved optimering af testperformance med henblik på både høj sensitivitet og høj specificitet, hvilke tærskelværdier for den bedste monitor skal vi så anvende på raceniveau? Metoder til evaluering af kliniske tests (Nielsen et al., 2002) blev anvendt til at besvare de konkrete spørgsmål. Ved at vælge en række værdier af fedt-protein monitorerne som tærskelværdier blev fedt-protein monitorerne oversat til binær skala, som værende enten større end eller lig med eller mindre end tærskelværdierne for den enkelte ko. Indsat i 2x2 tabeller mod den valgte golden standard for ketose, som vist i eksemplet nedenfor, kunne sensitivitet og specificitet for hver tærskelværdi af fedtprotein monitorerne beregnes inden for hver race. Sensitivitet er en tests evne til korrekt at udpege positive (her ketose positive køer), mens specificitet er en tests evne til korrekt at udpege negative (her negative eller normale køer). Eksempel: tærskelværdi for fedt-protein forhold=1,4 for HOL-køer: Fedt-protein forhold Sensitivitet = a/a+c = 7.512/ = 0,69 Specificitet = d/b+d = / = 0,58 Golden standard (Ketostix ) Ketose positive Ketose negative Positive ( 1,4) (a) (b) Negative (<1,4) (c) (d) (a+c) (b+d) Første spørgsmål kunne efterfølgende besvares ved at sammenligne ROC-kurverne for fedt-protein forhold og protein-fedt difference. ROC er et plot af en tests sensitivitet mod 1-specificitet for rækken af mulige tærskelværdier. Arealet under en ROC kurve er lig med sandsynligheden for, at testen ved en given tærskelværdi vil klassificere en tilfældig positiv observation højere end en tilfældig negativ observation. Med andre ord, jo større arealet er under en ROC kurve, jo bedre vil testen være til at skelne mellem positive og negative observationer. Figur 2-6 viser de racespecifikke ROC kurver for fedt-protein ratio og protein-fedt difference som test for ketoserisiko på dyrniveau. Fedt-protein forholdet var samlet set den bedste monitor for ketoserisiko på dyrniveau for HOL, Jersey og krydsninger, mens det var mere tvivlsomt, hvilken monitor der var den bedste for RDM og DRK. Vi valgte derfor at forsætte arbejdet på dyrniveau og senere også på besætningsniveau med fedt-protein forholdet som monitor for ketoserisiko. Udvikling af monitorer for fordøjelses- og stofskiftelidelser

8 Figur 2. ROC-kurver for fedt-protein forhold og protein-fedt difference som test for ketoserisiko på dyrniveau 4-30 dage efter kælvning for Rød Dansk Malkerace (RDM). Figur 3. ROC-kurver for fedt-protein forhold og protein-fedt difference som test for ketoserisiko på dyrniveau 4-30 dage efter kælvning for Dansk Holstein (HOL). Udvikling af monitorer for fordøjelses- og stofskiftelidelser

9 Figur 4. ROC-kurver for fedt-protein forhold og protein-fedt difference som test for ketoserisiko på dyrniveau 4-30 dage efter kælvning for Jersey. Figur 5. ROC-kurver for fedt-protein forhold og protein-fedt difference som test for ketoserisiko på dyrniveau 4-30 dage efter kælvning for Dansk Rødbroget Kvæg (DRK). Udvikling af monitorer for fordøjelses- og stofskiftelidelser

10 Figur 6. ROC-kurver for fedt-protein forhold og protein-fedt difference som test for ketoserisiko på dyrniveau 4-30 dage efter kælvning for krydsninger. Det andet spørgsmål gik på at finde den tærskelværdi, hvor fedt-protein monitoren samtidig både havde højest mulige sensitivitet og højest mulige specificitet inden for race. Det punkt kunne findes som krydspunktet i plot af sensitivitet og specificitet mod hinanden for forskellige tærskelværdier, som vist i Figur 7 til 11 for de fem racer/racegrupper. Figur 7. Sensitivitet og specificitet for tærskelværdier af fedt-protein forhold som test for ketoserisiko på dyrniveau 4-30 dage efter kælvning for Rød Dansk Malkerace (RDM). Udvikling af monitorer for fordøjelses- og stofskiftelidelser

11 Figur 8. Sensitivitet og specificitet for tærskelværdier af fedt-protein forhold som test for ketoserisiko på dyrniveau 4-30 dage efter kælvning for Dansk Holstein (HOL). Figur 9. Sensitivitet og specificitet for tærskelværdi af fedt-protein forhold som test for ketoserisiko på dyrniveau 4-30 dage efter kælvning for Jersey. Udvikling af monitorer for fordøjelses- og stofskiftelidelser

12 Figur 10. Sensitivitet og specificitet for tærskelværdier af fedt-protein forhold som test for ketoserisiko på dyrniveau 4-30 dage efter kælvning for Dansk Rødbroget Kvæg (DRK). Figur 11. Sensitivitet og specificitet for cut-off værdier af fedt-protein ratio som test for ketoserisiko på dyrniveau 4-30 dage efter kælvning for krydsninger. Af Tabel 3 fremgår sensitiviteter og specificiteter for bedste racespecifikke tærskelværdier (krydspunktet i plottene) for fedt-protein forholdet som ketosemonitor på dyrniveau. Udvikling af monitorer for fordøjelses- og stofskiftelidelser

13 Tabel 3. Sensitiviteter og specificiteter for bedste racespecifikke tærskelværdier for fedt-protein forholdet som ketosemonitor ved første ydelseskontrol 4-30 dage efter kælvning hos danske køer i 2008 og Race Tærskelværdi for Sensitivitet Specificitet fedt-protein forhold RDM 1 1,42 0,64 0,63 HOL 2 1,43 0,63 0,63 Jersey 1,51 0,61 0,62 DRK 3 1,45 0,62 0,60 Krydsning 1,40 0,64 0,62 1 RDM=Rød Dansk Malkerace, 2 HOL=Dansk Holstein, 3 Dansk Rødbroget Malkerace. De racespecifikke tærskelværdier for fedt-protein forhold blev fastlagt til 1,42 for RDM, 1,43 for HOL, 1,51 for Jersey, 1,45 for DRK og 1,40 for krydsninger. Når køer ved første ydelseskontrol 4-30 dage efter kælvning lå på eller over deres fastlagte tærskelværdi i fedt-protein forhold havde % af dem ketose defineret som 1,5 mmol/l acetoacetat i urin. Af dem der lå under deres fastlagte tærskelværdi i fedtprotein forhold var % normale (<1,5 mmol/l acetoacetat i urin). Sensitiviteter og specificiteter mellem 0,60 og 0,65 er samtidig udtryk for, at % af køer med et fedt-protein forhold større end eller lig med tærskelværdien for racen var falsk positive og, at % af dyr med et fedt-protein forhold mindre end tærskelværdien var falsk negative. For at undersøge om en indsnævring af testvinduet (dage efter kælvning) eller skærpede krav til afstand mellem de to tests (ketonmåling og første ydelseskontrol) kunne øge testperformance blev ovenstående analyseforløb kørt igennem på to mindre sæt af data. I det ene datasæt reducerede vi det tidsmæssige testvindue fra 4-30 dage til 4 14 dage efter kælvning for både ydelseskontrol og ketontest. Det resulterede i at den racespecifikke sensitivitet øgedes med 0 til 0,02 og specificiteten med 0 0,04. Indsnævring af testvinduet i praksis reducerede imidlertid antallet af køer, som fik beregnet fedt-protein forholdet ved første ydelseskontrol til ca. 42 %, hvilket var en forholdsvis høj pris at betale for en ganske lille forbedring i testperformance. I det andet datasæt stillede vi krav om, at antal dage mellem ketontest og første ydelseskontrol skulle være mindre end 7 og, at hvis ketontesten var udført før første ydelseskontrol og havde givet anledning til en sygdomsbehandling for ketose, så blev observationen bortcensureret. Det betød fra -0,04 til 0,01 på sensitiviteten og fra -0,03 til 0,03 på specificiteten. Testpræstationen blev således ikke generelt forbedret ved skærpede krav til afstand mellem de to tests. Endelig blev det undersøgt om den automatiske korrektion i Kvægdatabasen af fedtog proteinprocenter målt ved ydelseskontrol øvede nævneværdig indflydelse på fedtprotein forholdets testpræstation. Sammenlignet med resultaterne i Tabel 3 betød anvendelse af ukorrigerede data -0,03 til -0,01 på sensitivitet og -0,01 til 0,00 på specificiteten. Der var således ikke noget at vinde ved at anvende rå ukorrigerede ydelsesdata i forhold til korrigerede data. Bedste tærskelværdi for krydsning kunne i princippet være fremkommet som en vægtet værdi baseret på reel racesammensætning givet, at alle krydsninger var sammensatte af de fire rene malkeracer. Men da de indledende analyser viste, at håndtering af krydsninger som selvstændig gruppe gav tilsvarende sensitiviteter og specificiteter, som de racerene, valgte vi den viste løsning for krydsninger. Udvikling af monitorer for fordøjelses- og stofskiftelidelser

14 5. ANALYSE AF BESÆTNINGSMONITOR OG TÆRSKELVÆRDIER I denne del af analysearbejdet var fokus rettet ind på, hvordan fedt-protein forholdet ved første ydelseskontrol 4-30 dage efter kælvning bedst kunne anvendes til at udpege risiko-besætninger med hensyn til ketose. Til formålet udvalgte vi data fra 143 besætninger fra basisdatasættet (se Kapitel 3), som på besætningsniveau var karakteriseret ved, at mindst 80 % af alle nykælvere med en ydelseskontrol 4-30 dage efter kælvning også havde en ketonstofmåling på urin i samme tidsrum og, at besætningen minimum kunne bidrage med 100 observationer i perioden 2008 til Vi forsøgte derved at sikre, at der ikke kun indgik selekterede risiko-observationer på besætningsniveau. I alt bidrog køer med information om både første ydelseskontrol og ketonstofindhold i urin. I Tabel 4 er vist fordelingen af ketose defineret som acetoacetatkoncentration 1,5 mmol/l i urin 4-30 dage efter kælvning samt forekomst af kritiske fedt-protein forhold ved første ydelseskontrol 4-30 dage efter kælvning i de udvalgte besætninger. Kritisk fedtprotein forhold blev bestemt som fedt-protein forhold lig med eller højere end de racespecifikke tærskelværdier bestemt på dyrniveau (se Kapitel 4). Procent kritisk fedt-protein forhold på besætningsniveau blev beregnet som: (antal kritisk fedtprotein forhold ved første ydelseskontrol 4-30 dage efter kælvning/antal køer med en første ydelseskontrol 4-30 dage efter kælvning) * 100. Tabel 4. Fordeling af ketose 1 og kritisk fedt-protein forhold (FPF) 4-30 dage efter kælvning i 143 danske malkekvægsbesætninger i 2008 til Gennemsnit Standard afvigelse Minimum 25 % fraktil Median 75 % fraktil Maximum Antal køer 282,5 133,6 103,0 196,0 244,0 341,0 781,0 Antal ketose 1 51,6 36,1 4,0 26,0 42,0 63,0 190,0 % ketose 1 18,4 8,9 2,2 11,2 17,1 25,2 43,4 Antal kritisk FPF 120,3 68,4 23,0 73,0 112,0 143,0 404,0 % kritisk FPF 42,3 12,3 12,8 33,0 42,0 50,3 81,0 1 Ketose defineret som acetoacetatkoncentration 1,5 mmol/l målt i urin 4-30 dage efter kælvning. Først trin i analysen måtte nødvendigvis være at definere risikobesætning uafhængigt af fedt- og proteinindholdet i mælk. Under antagelse af, at et forhøjet ketonstofindhold i blod og urin var udtryk for samme patofysiologiske belastning uanset race, kunne vi anvende samme tilgang til definition af ketose-risikobesætninger som Duffield og Bagg (2002), hvor medianen for forekomst af ketose hos nykælvere på besætningsniveau blev anvendt til at skille ikke-risikobesætninger fra risikobesætninger. Når vi gjorde det blev definitionen på ketose-risikobesætninger besætninger med mere end 17 % ketose (se median for % ketose i Tabel 4). Samme metodetyper som i Kapitel 4 blev anvendt til at bestemme bedste niveau for % køer med kritisk fedt-protein forhold til udpegning af ketose-risikobesætninger. Ved at vælge en række værdier for % køer med kritisk fedt-protein forhold som tærskelværdier blev besætningsmonitoren oversat til binær skala, som værende enten større end eller lig med eller mindre end tærskelværdierne. Indsat i 2x2 tabeller mod den valgte definition af ketose-risikobesætning, som vist i eksemplet nedenfor, kunne sensitivitet og specificitet beregnes for hver tærskelværdi. Sensitiviteten beskrev således tærskelværdiens evne til korrekt at udpege ketose-risikobesætninger, Udvikling af monitorer for fordøjelses- og stofskiftelidelser

15 mens specificiteten beskrev tærskelværdiens evne til korrekt at udpege ikke-ketoserisikobesætninger eller normale besætninger. Eksempel: tærskelværdi for % køer med kritisk fedt-protein forhold = 40 %: % køer med kritisk fedt-protein forhold Ketose på besætningsniveau (Ketostix ) Risikobesætning (> 17 % ketose) Ikke risikobesætning ( 17 % ketose) Positiv ( 40) 55 (a) 27 (b) Negativ (<40) 18 (c) 43 (d) Sensitivitet = a/a+c = 55/73 = 0,75 Specificitet = d/b+d = 43/70 = 0,61 73 (a+c) 70 (b+d) Figur 12 viser sensitivitet og specificitet plottet mod hinanden for forskellige tærskelværdier af % køer med kritisk fedt-protein forhold på besætningsniveau som udpegningstest for ketoserisikobesætninger. Igen var tærskelværdien, hvor de to kurver krydser hinanden, punktet, hvor testen (her % kritisk fedt-protein ratio på besætningsniveau) var maksimeret med hensyn til både sensitivitet og specificitet. Figur 12. Sensitivitet og specificitet for tærskelværdier af % køer med kritisk fedtprotein forhold på besætningsniveau ved første ydelseskontrol 4-30 dage efter kælvning som test for ketose-risikobesætning defineret som besætninger med mere end 17 % ketose (Ketostix 1,5 mmol/l 4-30 dage efter kælvning). Kurverne for sensitivitet og specificitet krydsede ved 42 % køer med kritisk fedtprotein forhold på besætningsniveau. Valgte vi det niveau til besætningsmonitoren for ketoserisiko betød det, at 68 % af besætninger med mindst 42 % køer med kritisk fedt-protein forhold ved første ydelseskontrol 4-30 dage reelt var ketoserisikobesætninger (defineret som besætninger med mere end 17 % ketosepositive køer 4-30 dage efter kælvning). Modsat var 69 % af besætninger med mindre end 42 % køer med kritisk fedt-protein ratio ved første ydelseskontrol normale besætninger Udvikling af monitorer for fordøjelses- og stofskiftelidelser

16 (defineret som besætninger med 17 % eller færre ketosepositive køer 4-30 dage efter kælvning). Den anvendte definition for ketose-risikobesætning var skønsmæssig ansat og kan derfor diskuteres. Hvordan ville det eksempelvis se ud, hvis vi i stedet for medianen på 17 % anvendte 75 % fraktilen på 25 % ketosepositive køer på besætningsniveau som definition af ketose-risikobesætning? I Figur 13 er vist sensitivitets- og specificitetskurver for forskellige tærskelværdier for % køer med kritisk fedt-protein forhold på besætningsniveau som udpegningstest for ketose-risikobesætninger defineret som besætninger med mere end 25 % ketosepositive køer 4-30 dage efter kælvning. Figur 13. Sensitivitet og specificitet for tærskelværdier af % køer med kritisk fedtprotein forhold på besætningsniveau ved første ydelseskontrol 4-30 dage efter kælvning som test for ketose-risikobesætning defineret som besætninger med mere end 25 % ketose (Ketostix 1,5 mmol/l 4-30 dage efter kælvning). Valgte vi i stedet definitionen mere end 25 % ketose på besætningsniveau som golden standard for ketose-risikobesætninger, krydsede kurverne for sensitivitet og specificitet mellem tærskelværdierne 44 og 45 % køer med kritisk fedt-protein forhold. Ved tærskelværdien 45 % køer med kritisk fedt-protein forhold lå sensitiviteten på 0,64 og specificiteten på 0,66. Testpræstationen faldt således 3-4 % ved en skærpelse af definitionen af ketose-risikobesætning. Da besætningsmonitoren er tænkt som et supplement til eksisterende sundhedsstyringsværktøjer (fx øget sygelighed), der tidligt skal advare om øget risiko for ketose i nykælverperioden, vælger vi at anbefale 42 % køer med kritisk fedt-protein forhold på besætningsniveau som alarmgrænse eller tærskelværdi for øget risiko for ketose på besætningsniveau. Udvikling af monitorer for fordøjelses- og stofskiftelidelser

17 6. KRAV TIL MINIMUM ANTAL DYR VED BEREGNING AF BESÆTNINGSSTATUS Et væsentligt spørgsmål at tage stilling til forud for brug af procent køer med kritisk fedt-protein forhold til udpegning af risikobesætninger er, hvor meget information vi nødvendigvis skal inddrage for at kunne udtale os så tidligt som muligt og alligevel med en vis sikkerhed. Ved hjælp af metode til beregning af stikprøvestørrelser for estimering af proportioner i Toft et al. (2002) var det muligt at regne sig frem til et passende antal i forhold til besætningsstørrelse. Beregning forudsatte beslutninger vedr. ønsket konfidensniveau (eksempelvis 95% eller 90%) og maximum tilladelig fejl (præcision). Som vist i Tabel 5 falder kravet til minimum antal dyr undersøgt ved faldende konfidensniveau og stigende maximum tilladelig fejl. Grunden til, at vi her valgte proportionen 0,50 svarende til 50 % køer med kritisk fedtprotein forhold på besætningsniveau var, at formlen for beregning af stikprøvestørrelse netop på det niveau ville være maksimeret og dermed tilstrækkelig i forhold til både højere og lavere proportioner. Tabel 5. Krav til minimum antal køer med en første ydelseskontrol 4-30 dage efter kælvning for beregning af en proportion af størrelsen 0,50 (svarende til 50 % køer med kritisk fedt-protein forhold) afhængig af besætningsstørrelse og ønsker til konfidensniveau og præcision. Besætningsstørrelse Minimum antal køer med en 1. ydelseskontrol 4-30 dage efter kælvning for beregning af 50 % kritisk fedt-protein forhold Antal kælvninger pr. år Konfidensniveau 95%, Konfidensniveau 90%, Konfidensniveau 90%, max. fejl 5 % max. fejl 5 % max. fejl 10 % Afhængig af ønske til konfidensniveau og acceptabel maksimal fejl (præcision) på proportionen, kan vi i princippet efter hver ydelseskontrol beregne % køer med kritisk fedt-protein forhold som et rullende gennemsnit af det seneste minimum antal køer i forhold til besætningens størrelse (jf. Tabel 5), som har en første ydelseskontrol 4-30 dage efter kælvning. Udvikling af monitorer for fordøjelses- og stofskiftelidelser

18 7. FORSLAG TIL PRÆSENTATION AF DYR- OG BESÆTNINGSMONITORER Udnyttelse af informationen om fedt-protein forholdet ved første ydelseskontrol efter kælvning i sundhedsovervågning forudsætter, at resultaterne præsenteres på både dyr- og besætningsniveau og med tilstrækkelig detalje og historik. På dyr-niveau vil man være interesseret i identifikation af det enkelte risiko-dyr med henblik på enkeltdyrs opfølgning (se forslag i Tabel 6). Tabel 6. Eksempel på liste over køer med kritisk fedt-protein forhold ved første ydelseskontrol 4-30 dage efter kælvning seneste 3 måneder i en besætning med 165 kælvninger i CKR dyrnr. Race Laktnr Kælvning s-dato Dage fra kælvning Fedt- % Protein- % Fedt-protein forhold HOL 2 30/11/09 9 6,76 3,81 1, HOL 2 18/11/ ,21 2,94 1, HOL 4 14/11/ ,63 3,02 1, HOL 6 12/11/ ,55 3,55 1, HOL 1 07/11/09 4 6,47 3,54 1, HOL 1 07/11/09 4 6,69 4,54 1, HOL 7 04/11/09 7 6,93 4,17 1, HOL 2 31/10/ ,60 3,46 1, HOL 3 30/10/ ,34 3,13 1, HOL 3 29/10/ ,79 3,58 1, HOL 1 29/10/ ,44 3,12 2, HOL 2 20/10/ ,35 3,46 1, HOL 4 17/10/ ,25 3,37 1, HOL 2 16/10/ ,88 3,05 1, HOL 1 15/10/ ,56 3,01 1, HOL 1 15/10/ ,48 2,76 1, HOL 1 06/10/09 9 5,55 3,60 1,54 På besætningsniveau vil man både være interesseret i at holde øje med, hvordan besætningsrisiko for ketose udvikler sig over tid (Figur 14) og for, om der kan være særlig stor risiko i bestemte laktationsgrupper (kælvningsnr.) (Figur 15). I Figur 14 indgår seneste 49 til 55 køer med første ydelseskontrol 4-30 dage efter kælvning i den rullende beregning af hvert punkt afhængigt af antal kælvninger seneste rullende 12 måneder (159 til 182) svarende til et konfidensniveau omkring 90 % og en maksimum tilladelig fejl på 10 % (se Tabel 5). Udvikling af monitorer for fordøjelses- og stofskiftelidelser

19 Figur 14. Udvikling i besætningsrisiko for ketose angivet ved procent køer med kritisk fedt-protein forhold ved første ydelseskontrol 4-30 dage efter kælvning i en besætning med 165 kælvninger i Figur 15. Fedt-protein forhold ved første ydelseskontrol 4-30 dage efter kælvning hos køer i 2009 fra en besætning med 165 kælvninger i I større besætninger vil Figur 15 med fordel kunne splittes op i tre figurer (1.kalvs, 2.kalvs og 3.+kalvs) eller vises i tabelform med angivelse af antal målte og antal kritiske dyr pr. kælvningsnr. for hver kontroldato seneste 12 måneder (se Tabel 7). Udvikling af monitorer for fordøjelses- og stofskiftelidelser

20 Tabel 7. Eksempel på oversigt over antal målte køer og antal køer med kritisk fedtprotein forhold (FPF) ved første ydelseskontrol 4-30 dage efter kælvning fordelt på kælvningsnr. (klvnr) i en besætning med 165 kælvninger i Klvnr Antal 20/ 01/ 09 18/ 02/ 09 24/ 03/ 09 01/ 05/ 09 Kontroldato 1.kalv 1. yd.kont Kritisk FPF kalv 1. yd.kont Kritisk FPF kalv 1. yd.kont Kritisk FPF / 06/ 09 01/ 07/ 09 11/ 08/ 09 10/ 09/ 09 15/ 10/ 09 11/ 11/ 09 09/ 12/ 09 Udvikling af monitorer for fordøjelses- og stofskiftelidelser

21 8. KONKLUSIONER Analyse af danske data i denne rapport viste, at fedt-protein forholdet ved første ydelseskontrol 4-30 dage efter kælvning generelt var bedre end protein-fedt difference til overvågning af ketosestatus på enkeltdyrsniveau. Racespecifikke tærskelværdier for kritisk fedt-protein forhold til udpegning af risiko-dyr blev bestemt til at være større end eller lig med 1,42 for RDM, 1,43 for HOL, 1,51 for Jersey, 1,45 for DRK og 1,40 for krydsninger, mens tærskelværdi for andel køer med kritisk fedt-protein forhold til udpegning af risikobesætninger blev bestemt til mindst 42 % køer med kritisk fedtprotein forhold ved første ydelseskontrol 4-30 dage efter kælvning. Udpegningen af risiko-dyr med kritisk forhøjet fedt-protein forhold og risiko-besætninger med en stor andel dyr med kritisk forhøjet fedt-protein forhold på besætningsniveau viste sig ikke at være nogen perfekt test med sensitiviteter og specificiteter mellem 0,60 og 0,69, men anses for et interessant supplement til den eksisterende overvågning af nykælverperioden. Krav til minimum antal dyr ved beregning af besætningsstatus samt forslag til præsentation af resultater på både dyr- og besætningsniveau blev beskrevet. Udvikling af monitorer for fordøjelses- og stofskiftelidelser

22 9. LITTERATUR Bramley, E., I. J. Lean, W. J. Fulkerson, M. A. Stevenson, A. R. Rabiee, N. D. Costa The definition of acidosis in dairy herds predominantly fed on pasture and concentrates. J. Dairy Sci. 91: Carrier, J., S. Stewart, S. Godden, J. Fetrow, P. Rapnicki Evaluation and use of three cowside tests for detection of subclinical ketosis in early postpartum cows. J. Dairy Sci. 87: Duffield, T. og R. Bagg Herd level indicators for the prediction of high-risk dairy herds for subclinical ketosis. Proceedings of American Association of Bovine Practitioner 2002, vol. 35 p Heuer, C., Schukken, Y. H., P. Dobbelaar Postpartum body condition score and results from the first test day milk as predictiors of disease, fertility, yield, and culling in commercial dairy herds. J. Dairy Sci. 82: Hutjens, M. F., T. R. Overton, A. Brand Chapter 4. Part 1. Monitoring milk production: optimizing rumen digestion in the dairy cow. In: Herd health and production management in dairy practice. 1st edition. Wageningen Pers, The Netherlands. P Krogh, K. og M. Trinderup Ny opgørelse over registrerede sygdomsbehandlinger i malkekvægsbesætninger. KvægInfo nr Larsen, M., M. Engbæk, N. B. Kristensen Måling af ketonstoffer i urin giver et bedre udtryk for koens ketogene status end måling i mælk. KvægInfo nr Nielsen, S. S., H. Houe, A. K. Ersbøll, N. Toft Chapter 9. Evaluating tests used in veterinary medicine. In: Veterinary Epidemiology - from hypothesis to conclusion. Edited by H. Houe, A. K. Ersbøll, N. Toft, J. F. Agger. 1 st edition. Samfundslitteratur KVL Bogladen, Frederiksberg C, Denmark. P Skidmore, A. L., A. Brand, C. J. Sniffen Chapter 4. Part 3. Monitoring milk production: Decision making and follow-up. In: Herd health and production management in dairy practice. 1st edition. Wageningen Pers, The Netherlands. P Toft, N., H. Houe, S. S. Nielsen Chapter 8. Sample size and sampling methods. In: Veterinary Epidemiology - from hypothesis to conclusion. Edited by H. Houe, A. K. Ersbøll, N. Toft, J. F. Agger. 1 st edition. Samfundslitteratur KVL Bogladen, Frederiksberg C, Denmark. P Udvikling af monitorer for fordøjelses- og stofskiftelidelser