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Journal Schweiz Arch Tierheilkd  
Verlag GST  
Heft Band 161, Heft 10,
Oktober 2019
 
Thema Zum 60. Geburtstag von Prof. Dr. Adrian Steiner  
ISSN (print) 0036-7281  
ISSN (online) 1664-2848  
online seit 01 Oktober 2019  
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Wissenschaft | Science

Measurement of oxygen concentration for detection of subclinical mastitis

T. Wittek1, C. Mader1, V. Ribitsch2, J. Burgstaller1
1Universitätsklinik für Wiederkäuer, Veterinärmedizinische Universität Wien, 1210 Wien, Austria, 2TecSense GmbH, 8074 Grambach, Austria

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Abstracts: English - Deutsch - Français - Italiano

English

Measurement of oxygen concentration for detection of subclinical mastitis

Subclinical mastitis is a frequent and economically important disease in cattle. Since the milk appears macroscopically normal the diagnosis depends on indirect parameters. In automatic milking systems ideally the measurements have to be automatized and completed during milking process. Oxygen concentration of the milk is a parameter which has not been used widely to date. Oxygen is consumed by cells in the milk, hence an increased number of cells results in decreased oxygen concentration. The main objectives of the study were to study the association of milk oxygen concentration with the number of cells and the electric conductivity and to assess the feasibility of oxygen concentration for detection of subclinical mastitis. The study was performed on five dairy farms using 690 macroscopically normal quarter milk samples. Oxygen concentrations (OC), somatic cell count (SCC) and electric conductivity (EC) were measured. The associations between the parameters were calculated and the diagnostic value of OC for detection of subclinical mastitis was estimated. Significant correlations were found between OC and SCC (rs =-0.28) and between OC and EC (rs = -0.20). SCC of the samples varied between 1,000 and 21,602,000 cells/ml. Out of the 690 milk samples 404 had SCC < 100,000 cells/ml; 95 had an SCC between 100,00 and 200,000 cells/ml and 191 had SCC >200,000 cells/ml (subclinical mastitis). OC decreased whereas EC increased significantly with increasing SCC (P < 0.001). The threshold for OC to diagnose subclinical mastitis was 5.22% (sensitivity 84%, specificity 46%). The area under the curve describing the diagnostic value of OC was 0.72 (confidence interval 0.68-0.76). In conclusion OC has potential to be used as parameter to detect subclinical mastitis in dairy cattle. Currently the application is not suitable for routine use. Further research is necessary to improve measurement technology and diagnostic value of the parameter.

Keywords: mastitis diagnosis, oxygen concentration, subclinical mastitis

Deutsch

Messung der Sauerstoffkonzentration der Milch zur Diagnostik von subklinischen Mastitiden

Subklinische Mastitiden sind beim Rind häufig auftretende und ökonomisch bedeutende Erkrankungen. Da die Milch makroskopisch unverändert ist, muss die Diagnostik über indirekte Parameter erfolgen. Für automatische Melksysteme ist dabei eine automatisierbare Messung erforderlich. Ein bisher wenig beachteter Parameter stellt die Sauerstoffkonzentration in der Milch dar. Sauerstoff wird durch die ansteigende Anzahl an Zellen bei Mastitiden verbraucht, die Konzentration sinkt ab. Ziel der Studie war es, den Zusammenhang zwischen Sauerstoffkonzentration und Zellzahlgehalt sowie Leitfähigkeit der Milch zu untersuchen und die Eignung des Parameters zur Detektion von subklinischen Mastitiden zu überprüfen. Die Untersuchungen wurden an fünf landwirtschaftlichen Betrieben an 690 klinisch unveränderten Viertelgemelksproben durchgeführt. Es wurden die Sauerstoffkonzentration (oxygen concentration, OC), die Anzahl somatischer Zellen (somatic cell count, SCC) und die elektrische Leitfähigkeit (electric conductivity, EC) gemessen. Die Assoziationen zwischen den Parametern und die diagnostische Wertigkeit der Sauerstoffkonzentration zur Diagnose von subklinischen Mastitiden wurden berechnet. Signifikante Korrelationen lagen zwischen OC und SCC (rs =-0,28) sowie OC zur EC (rs = -0,20) vor. Der SCC lag zwischen 1.000 und 21.602.000 Zellen/ml. Von den 690 Viertelgemelksproben wiesen 404 SCC < 100.000 Zellen/ml auf, 95 hatten SCC zwischen 100.000 und 200.000 Zellen pro ml, während 191 Proben SCC > 200.000 Zellen/ml hatten (subklinische Mastitis). Die OC sank mit dem Anstieg der Zellzahl signifikant ab (P < 0,001) während die EC anstieg. Der cut-off Wert für die OC beträgt 5,22 %, die Sensitivität dieses Grenzwertes beträgt 84 %, die Spezifität 46 %. Die Fläche unter der ROC Kurve zur Beschreibung des diagnostischen Wertes der OC beträgt 0,72 (Konfidenzintervall 0,68 - 0,76). Die OC kann als Parameter zur Detektion von subklinischen Mastitiden in Betracht gezogen werden. Die Anwendung ist gegenwärtig jedoch nicht praxisreif, die ­diagnostische Wertigkeit noch zu gering, so dass weitere Untersuchungen und Verbesserungen notwendig sind.

Schlüsselwörter: Mastitisdiagnostik, Sauerstoffkonzentra­tion, subklinische Mastitis

Français

Mesure de la concentration en oxygène pour la détection de la mammite subclinique

La mammite subclinique est une maladie fréquente et économiquement importante chez les bovins. Puisque le lait apparaît macroscopiquement normal, le diagnostic dépend des paramètres indirects. Dans les systèmes de traite automatique, les mesures doivent idéalement être automatisées et effectuées pendant le processus de traite. La concentration en oxygène du lait est un paramètre qui n’a pas été largement utilisé à ce jour. L’oxygène est consommé par les cellules dans le lait, un nombre accru de cellules entraînant donc une diminution de la concentration en oxygène. Les principaux objectifs de l’étude étaient d’étudier l’association de la concentration d’oxygène du lait avec le nombre de cellules et la conductivité électrique et d’évaluer la praticabilité de la mesure de la concentration en oxygène pour la détection de la mammite subclinique. L’étude a été réalisée dans cinq fermes laitières à l’aide de 690 échantillons de lait de quartier macroscopiquement normaux. Des concentrations d’oxygène (OC), le nombre de cellules somatiques (SCC) et la conductivité électrique (EC) ont été mesurés. Les associations entre les paramètres ont été calculées et la valeur diagnostique de l’OC pour la détection de la mammite subclinique a été estimée. Des corrélations significatives ont été trouvées entre OC et SCC (rs= -0,28) et entre OC et EC (rs = -0,20). Le SCC des échantillons variait entre 1’000 et 21’602’000 cellules/ml. Sur les 690 échantillons de lait, 404 avaient un SCC de <100 000 cellules/ml; 95 avaient un SCC entre 100 000 et 200 000 cellules/ml et 191 avaient un SCC de > 200 000 cellules/ml (mammite subclinique). L’OC a diminué alors que l’EC a augmenté de façon significative avec l’augmentation du SCC (P - 0,001). Le seuil pour que l’OC permette un diagnostic de mammite subclinique était de 5,22 % (sensibilité 84 %, spécificité 46 %). La zone sous la courbe décrivant la valeur diagnostique de CO était 0.72 (intervalle de confiance 0.68-0.76). En conclusion, l’OC pourrait être utilisée comme paramètre pour détecter la mammite subclinique chez les bovins laitiers. Actuellement, l’application n’est pas adaptée à une utilisation de routine. D’autres recherches sont nécessaires pour améliorer la technologie de mesure et la valeur diagnostique du paramètre.

Mots-clés: Diagnostic de mammite, concentration en oxygène, mammite subclinique

Italiano

Misura della concentrazione di ossigeno per la rilevazione della mastite subclinica

La mastite subclinica è una malattia frequente ed economicamente importante nei bovini. Poiché il latte appare macroscopicamente normale, la diagnosi dipende da parametri indiretti. Idealmente, nei sistemi di mungitura automatica, le misurazioni devono essere automatizzate e completate durante il processo di mungitura. La concentrazione di ossigeno nel latte è un parametro finora poco utilizzato. L’ossigeno viene consumato dalle cellule del latte, quindi un numero maggiore di cellule comporta una minore concentrazione di ossigeno. Gli obiettivi principali dello studio erano di studiare l’associazione della concentrazione di ossigeno nel latte con il numero di cellule e la conduttività elettrica e valutare la fattibilità della concentrazione di ossigeno per la rilevazione della mastite subclinica. Lo studio è stato condotto in cinque aziende di produzione di latte utilizzando 690 campioni di latte proveniente da dei quarti macroscopicamente normali. Sono state misurate le concentrazioni di ossigeno (OC), il conteggio delle cellule somatiche (SCC) e la conduttività elettrica (EC). Sono state calcolate le associazioni tra i parametri ed è stato stimato il valore diagnostico della OC per la rilevazione della mastite subclinica. Sono state riscontrate correlazioni significative tra le OC, il SCC (rs = -0.28) e tra la OC e la EC (rs = -0,20). Il SCC dei campioni variava tra 1.000 e 21.602.000 cellule / ml. Dei 690 campioni di latte 404 avevano un SCC <100.000 cellule / ml; 95 avevano un SCC tra 100,00 e 200.000 cellule / ml e 191 avevano un SCC> 200.000 cellule / ml (mastite subclinica). La OC è diminuita mentre la EC è aumentata significativamente con l’incremento del SCC (P <0,001). La soglia per la diagnosi della mastite subclinica da parte della OC era del 5,22% (sensibilità 84%, specificità 46%). L’area sotto la curva che descrive il valore diagnostico della OC era 0,72 (intervallo di confidenza 0,68-0,76). In conclusione, la OC potrebbe essere utilizzata come parametro per rilevare la mastite subclinica nei bovini da latte. Attualmente l’applicazione non è adatta per un uso di routine. Sono necessarie ulteriori ricerche per migliorare la tecnologia di misurazione e il valore diagnostico del parametro.

Parole chiavi: Diagnosi di mastite, concentrazione di ossigeno, mastite subclinica

 
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