kvæg [ Jens Yde Blom 1 og Lars-Arne Hjort Nielsen 2 ]

Transkript

1 I juni 2008 blev et nyt overvågningssystem lanceret. Det nye system, Herd Navigator, kan hjælpe brugeren med at overvåge mastitis, ketose, reproduktion og ureaniveuaet, baseret på in-line målinger af mælk under malkearbejdet [ Jens Yde Blom 1 og Lars-Arne Hjort Nielsen 2 ] 1 Dyrlæge, ph.d., Biosens, Agro Business Park 2 Cand. agro., Landscentret, Dansk Kvæg Den stigende besætningsstørrelse i Danmark og i andre lande med en intensiv mælkeproduktion har gjort, at det kan være besværligt at holde øje med køernes sundhed og reproduktion. Dertil kommer, at malkearbejdet i stigende grad varetages af udenlandske medarbejdere, hvor sprogbarrierer og uddannelse gør, at driftslederen har mindre kontakt med dyrene. Derfor tog to virksomheder, FOSS A/S og DeLaval i 2001 initiativ til at udvikle et automatisk system til at overvåge køernes sundhed, reproduktion og fodring. Man stiftede udviklingsfirmaet Lattec I/S, som har stået for den tekniske 22 Dansk Veterinærtidsskrift februar Nummer 3 Årgang 92

2 Herd Navigator et nyt styringsredskab til mælkeproducenter her at analysere det endotheliale enzym LDH (Laktal DeHydrogenase), som er en god parameter for celledestruktion i yvervævet. 2. Ketose. Sygdommen er sandsynligvis underdiagnosticeret og medfører et betydeligt mælketab. For at overvåge forekomsten af ketose valgtes et ketonstof, Beta-hydroxysmørsyre (BHB). 3. Reproduktion. Med stigende mælkeproduktion og stigende besætningsstørrelse er arbejdet med at finde køer i brunst blevet vanskeligere. Det afspejler sig klart i brunstdetektionsraten. Man valgte her at måle på progesteron, som afspejler brunstcyklus. 4. Urea. Kvægbrugerne efterlyser i stigende grad et værktøj til at styre protein- og energiforsyningen til køerne. Her valgte man at fokusere på urea. Landmandens eneste fysiske arbejde med Herd Navigator er at fylde forbrugsvarer i analyseinstrumentet. Her isættes kassetter med tørsticks. udvikling af systemet. Udgangspunktet var, at man ved hjælp af automatiserede analyser af mælken udtaget under malkningen, kunne give driftslederen nu-ogher informationer om de køer, som havde brug for særlig opmærksomhed. Hvordan tolker man data, og hvilke? Den første vigtige opgave i udviklingsprojektet var at finde ud af, hvordan man skal tolke data. Udgangspunktet var at overvåge fire parametre: 1. Mastitis. Denne sygdom er særdeles hyppig og tabvoldende. Man valgte Men målingen på de fire parametre giver i sig selv ikke nogen nyttig information til driftslederen, som i forvejen er belastet af mange daglige informationer. Derfor blev det besluttet at gennemføre et stort forsknings- og udviklingsprojekt for at finde veje til at kondensere informationerne, så de kunne blive til beslutningsstøtteredskaber. På den baggrund blev Biosens stiftet i 2001 som et forskningssamarbejde mellem Det Jordbrugsvidenskabelige Fakultet ved Århus Universitet, Dansk Kvæg og Lattec I/S. Projektet med et budget på cirka 34 mio. kr. fik støtte af Innovationsloven under Direktoratet for FødevareErhverv, og en løbetid på fem år fra Biosens projektet er i øvrigt blevet forlænget frem til 2012, igen med støtte fra Innovationsloven. Det var fra begyndelsen aftalt, at de enkelte delprojekter skulle have forskelligt tidsmæssigt perspektiv, således at en del af budgettet blev afsat til mere grundlæggende forskning i fysiologi og patofysiologi hos den højtydende ko samt mere grundlæggende biometrisk forskning, mens de kortsigtede projek- > Dansk Veterinærtidsskrift februar Nummer 3 Årgang 92 23

3 Figur 1. Opbygning af det samlede Herd Navigator system. ter havde til formål at udvikle statistiske og biologiske modeller til at tolke på data fra systemet. Tabel 1. Sygdomme og tilstande som kan detekteres med Herd Navigator, samt den diagnostiske nøjagtighed (ved den valgte grænseværdi for indgriben) Parameter Sensitivitet, % Specificitet, % Mastitis >80 98 Brunst Konfirmering af drægtighed/abort >90 99 Luteincyster Follikelcyster Ketose >80 99 Lattec byggede hardware For at kunne foretage løbende målinger på malkekøer, skal hele processen automatiseres. Derfor iværksatte Lattec I/S et stort ingeniørarbejde, som havde til formål at konstruere udstyr, der kan opsamle en proportional mælkeprøve fra den enkelte ko under malkningen. Ingen landmand vil bruge tid på at tage mælkeprøver, mens han malker, så dette var en absolut nødvendighed. Dernæst skal prøven sendes automatisk til en opsamlingsenhed, hvorfra de enkelte prøver herefter sendes til analyse i et automatisk analyseinstrument. Opsamlingsenheden kan bedst illustreres som en telefoncentral, hvortil ledninger kommer fra de enkelte malkepladser. For at undgå overslæb (carry-over) fra den enkelte ko skylles slangerne igennem med den først passerende mælk, hvorefter analysen foretages på den sidst sendte mælk, som må anses for at være repræsentativ. Analyseinstrumentet var en udfordring for både kemikere og ingeniører, idet alt inde i instrumentet skulle automatiseres, og give mulighed for at rumme fire forskellige kemiske analyser. Dertil kommer, at kapaciteten skal kunne honorere flere hundrede analyser per malkning. Det samlede system er beskrevet i figur 1. En gruppe brugere var fra projektets begyndelse med i en fokusgruppe, og gruppen blev gennem hele udviklingsforløbet konsulteret om alt fra funktionalitet til forventede økonomiske resultater ved anvendelse af systemet. Deres involvering medførte, at udviklingsarbejdet i høj grad blev brugerdrevet. Gruppen ønskede blandt andet, at den samlede arbejdstid med at vedligeholde systemet skulle være minimal. Derfor er systemet konstrueret således, at det eneste fysiske arbejde forbundet med anvendelsen er påfyldning af forbrugsmaterialer (tørsticks som målingerne gennemføres på samt vaskemiddel og fortyndervæske). Systemet er bygget til at kunne fungere i en malkestald med op til 2 x 16 malkepladser, og Lattec I/S er i gang med at forberede en version, som kan tilkobles DeLaval malkerobotter. På et senere tidspunkt udvikles systemet til at kunne håndtere store malkestalde, malkekarruseller samt malkeanlæg af andre fabrikater. Biosens byggede modellerne Det afgørende nye i Herd Navigator er, at systemet bygger på analyser af tidsserier af analysedata fra den enkelte ko. Kommer man som dyrlæge til en ko mistænkt for ketose, tager man typisk en urin- eller mælkeprøve med en ketosestick, og hvis den målte koncentration af for eksempel BHB er over en given grænseværdi, anses koen for at lide af ketose! Hvad nu hvis den pågældende stick har ligget i en varm praksisbil 24 Dansk Veterinærtidsskrift februar Nummer 3 Årgang 92

4 sommeren over? Måler den korrekt? Her er det at tidsserieanalyser kommer ind i billedet. Med moderne statistiske hjælpemidler kan man glatte serier af analyser ud og også finde og kassere målinger, som må anses for at være ikkevalide (»outliers«). Derfor er første trin i dataanalysen at udglatte data, og omsætte dem til»sygdomsrisiko«. Da der er en glidende overgang mellem forskellige sygdomsstadier fra rask til alvorligt syg, afleverer den statistiske model et udtryk for den indikatorbaserede risiko for sygdom (se figur 2). Denne risiko kan gå fra 0 (helt rask) til 1 (meget syg). Derefter tilføres en række biologiske informationer fra den biologiske model. Det kan være mælkeydelse, laktationsstadium, ydelsesacceleration, koens paritet og tidligere sygdomme (»ekstra risiko«- denne kan være både positiv og negativ). De to risikotyper adderes og udgør den samlede risiko, som sendes til brugergrænsefladen på gårdens pc. Samtidig beregner modellerne, hvornår der er brug for den næste prøve fra koen. Er risikoen stigende, eller koen tæt på forventet brunst, forlanger modellen en prøve så snart som muligt. Da alle prøver har en omkostning, vil systemet derfor optimere prøvetagningen til tidspunkter, hvor der er stærk brug for ny information. De enkelte modeller er publicerede i internationale anerkendte tidsskrifter, og DJF holdt i 2008 et temamøde om forskningsresultater fra Biosens. To forskellige brugergrænseflader Fra begyndelsen var vi opmærksomme på, at driftslederen ikke må overbebyrdes med unødvendige informationer. Derfor besluttede vi, at alarmlisten i brugergrænsefladen kun skulle rumme de køer, som han forventes at skulle age- Figur 2. Opbygning af biomodellerne - her illustreret med mastitismodellen. I analyseapparatet måles koncentrationen af LDH, som herefter sendes til biomodellen, som bearbejder den nye information i forhold til tidligere informationer om koen. LDH målinger Biometrisk model Udglatning af data Indikatorbaseret Risiko Risiko for mastitis re på. Derfor kan brugeren opsætte systemet, så kun køer med et alarmniveau over en given grænse kommer på alarmlisten. Dette kan gøres i en særlig opsætningsmenu, hvor man også kan bestemme, i hvilke tidsintervaller man ønsker at måle på de enkelte parametre. Der er udviklet to typer af brugergrænseflader med tilhørende systemer til Herd Navigator: Herd Navigator Local, hvor al databehandling foregår på gårdens pc, og alarmlister mv. er indlejret i DeLavals Herd Management System»Alpro Windows«. Herd Navigator Central er en webbaseret løsning, hvor data fra besætningen sendes til en server hos Dansk Kvæg via en fast internetopkobling. Her foretages databehandlingen, herunder træk af oplysninger fra Kvægdatabasen. Brugeren får adgang til brugergrænsefladen via en netklient med password-beskyttelse. Fordelen ved denne version er, at man kan få tilgang til brugergrænsefladen fra enhver pc med netadgang, og besætningens rådgivere kan også få adgang til brugergrænsefladen. Det giver blandt andet mulighed for fjernrådgivning. Diagnoser og diagnostisk nøjagtighed I tabel 1 er vist, hvilke sygdomme og hændelser som Herd Navigator kan håndtere. I tabellen er også vist den Graden af kronicitet Biologisk model Ydelsesacceleration Malketid Yverkarakteristika Mastitisniveau I besætningen Sygdomme I nuværende laktatiom Elektrisk ledningsevne Ekstra risiko Dage til næste prøve Sample garanterede sensitivitet og specificitet af systemet. Især specificiteten har stor betydning, da ingen bruger bryder sig om, at skulle fraseparere og tilkalde dyrlæge til køer, som ikke fejler noget! De viste krav til systemets krav er dokumenteret af DJF eller ved blindtest i de seks testbesætninger, som har deltaget i udviklingen af Herd Navigator. I testbesætningerne blev den praktiserende dyrlæge tilkaldt til alarmkøer, og der blev på disse køer foretaget en grundig diagnostisk undersøgelse. Det er karakteristisk, at Herd Navigator i de fleste tilfælde er i stand til at opfange køer med risiko for sygdomme flere dage før, der optræder kliniske tegn. Dette er især tydeligt ved ketose. Testen af Herd Navigator gav også interessante oplysninger om sundhedstilstanden i de seks besætninger. Der forekom fx mange flere tilfælde af ketose og follikelcyster, end man tidligere diagnosticerede, og testen viste også, at Herd Navigator kan skelne mellem den klassiske hungerketose (Type I ketose) og den fedtleverassocierede Type II ketose. Denne øgede indsigt, stiller terapeuten væsentlig bedre i valg af behandling. Da en ketosealarm også kan være forårsaget af andre årsager (metritis, løbedrejning eller klovproblemer) er der i de opstillede handlingsplaner for indgriben (»Standard Operating Procedu- > Dansk Veterinærtidsskrift februar Nummer 3 Årgang 92 25

5 res«) også indlagt besked om at undersøge koen, før den behandles. Standard Operating Procedures er en integreret del af Herd Navigators brugergrænseflader. Brunstdetektionsraten er i de seks testbesætninger højere end de krævede 95 %, og ligger i dag omkring 98 %. Sammen med brunstalarmen kommer også en melding om, hvor høj sandsynligheden for en vellykket insemination er, forudsat at koen insemineres på brunsten. Insemineringen skal foretages timer efter brunstalarmen. Den tidligere diagnose af follikelcyster samt den høje brunstdetektionsrate har medført, at antallet af tomdage er reduceret i testbesætningerne. Samtidig kan brugeren få at vide, om der er tale om tidligt fostertab eller manglende drægtighed hos de inseminerede køer, som kommer i brunst igen. En af testbesætningerne deltager i Ny Sundhedsrådgning, og den praktiserede dyrlæge gennemgår dagen før ugebesøget køer til undersøgelse i Herd Navigator for at få maksimal forhåndsviden om køerne. Tidlig diagnostik indebærer, at man kan gribe ind, før der er alvorlige sygdomsforandringer, hvorfor vi forventer, at især mastitisbehandlingen kan udføres med mindre mængder antibiotika i kortere tid. For øjeblikket gennemføres i regi af Biosens et projekt, hvor vi under kontrollerede forhold afprøver strategier for mastitisbehandling ved mastitisalarmer, før der er kliniske symptomer. Vi forventer, at behandlingen af koens vigtigste sygdomme vil ændre karakter fra en reaktiv behandling til proaktiv indgriben, før der er kliniske tegn (Mousing & Blom 2004), hvilket blandt andet vil medføre en forbedret dyrevelfærd. Salg og uddannelse Herd Navigator blev frigivet til salg i Danmark i juni 2008, idet salget i Danmark foretages igennem et salgsselskab stiftet af DeLaval Danmark A/S, FOSS A/S og Dansk Kvæg ( I forbindelse med køb af systemet tilbydes køberen et kursusforløb organiseret af Dansk Kvæg, således at man straks kan få glæde af systemet. Herd Navigator-specialisten fra Dansk Kvæg hjælper også med til at indstille systemet til de krav og ønsker, man har i den enkelte besætning. I forbindelse med testen af Herd Navigator deltog besætningernes dyrlæger og brugskonsulenter i et kursusforløb, således at de også blev oplært til at anvende systemet til diagnostik og rådgivning. Ud fra disse erfaringer planlægges kurser for rådgiverne i nye besætninger, som køber Herd Navigator. For øjeblikket forberedes også markedsintroduktion i Sverige og Holland, og i december 2008 var der solgt to anlæg i Holland. Litteratur Chagunda, M.G.G., N.C. Friggens, M. D. Rasmussen & T. Larsen A model for detection of individual cow mastitis based on an indicator measured in milk. J. Dairy Sci. 89, Friggens, N.C. & M.G.G. Chagunda Prediction of the reproductive status of cattle on the basis of milk progesterone measures: Model description. Theriogenology, 64, Mousing, J. & J.Y. Blom From Farmer s Expectations to Research Needs. 2004: Agricultural Risk Management Solutions (ARMS) in Dairy Herds. Proceed. Cattle Consultancy Days, Nyborg, Danmark, Nielsen, N.I., N.C. Friggens, M.G.G. Chagunda & K.L. Ingvartsen Predicting the risk of ketosis in dairy cows using on-line measurements of betahydroxybutyrate in milk: A biological model. J. Dairy Sci., 88, Dansk Veterinærtidsskrift februar Nummer 3 Årgang 92