Gezondheidsmonitoring via geluidstechnologie bij vleesvarkens (Veetournee)

Veetournee: Gezondheidsmonitoring via geluidstechnologie bij vleesvarkensTijdens de afgelopen edities van de Veetournee in Melle en Geel stonden er in het namiddaggedeelte verschillende infosessies gepland. De komende weken en maanden verschijnen hierover regelmatig artikels in de vakpers.

Op deze pagina:

Tijdens de Veetournee 2019 lichtte Isabelle Degezelle het thema ‘Gezondheidsmonitoring via geluidstechnologie bij vleesvarkens’, toe. Zij werkt aan de VIVES Hogeschool als docente en onderzoeksmedewerkster voor het expertisecentrum dier. Dit artikel past in een reeks artikels die verschijnen naar aanleiding van de Veetournee.

Gezondheidsmonitoring via geluidstechnologie bij vleesvarkens

Dit project kadert in een oproep om demonstratieprojecten in te dienen rond precisieveehouderij, ook gekend als Precision Livestock Farming (PLF)

Wat is PLF?

Op een bedrijf dat werkt met PLF, worden technologische middelen ingezet om de landbouwer te helpen bij het management van zijn bedrijf. De veehouderij maakt hiervoor gebruik van camera’s, microfoons en andere sensoren om de gezondheid en het welzijn van staldieren te monitoren, de productie op te volgen, de milieu-impact te meten, enz.
De data die deze sensoren genereren, worden real time verwerkt en de veehouder krijgt een signaal wanneer bepaalde vooraf vastgelegde grenzen worden overschreden. Binnen PLF verandert de rol van de landbouwer, omdat sensoren de dieren continu monitoren en de landbouwer acties onderneemt op basis van de info die de sensoren verzamelen, samen met verhoogde waakzaamheid bij eigen waarnemingen. Hierdoor kan de landbouwer sneller ingrijpen.
Het grote voordeel van PLF schuilt in de continue, objectieve meting. De landbouwer krijgt een verwittiging wanneer zaken foutlopen. Bovendien is het, door het gebruik van de smartphone, mogelijk om vanop afstand actie te ondernemen. Dit zorgt ervoor dat de bedrijfsbegeleiding door de bedrijfsdierenarts ook vlotter kan verlopen.

Doel demonstratieproject

Met het demonstratieproject willen we aantonen dat het mogelijk is om geluidstechnologie in te zetten op varkensbedrijven om ademhalingsproblemen bij de dieren vroegtijdig vast te stellen. Het grote voordeel van het tijdig en betrouwbaar vaststellen van ademhalingsproblemen is dat er efficiënt kan worden behandeld, eerder curatief om de daadwerkelijke ziekte te behandelen, dan preventief om ziektes te voorkomen. Deze methode houdt een besparing in op de medicatiekosten en kan zelfs antibioticaresistentie tegengaan.
Het belang van ademhalingsziektes bij varkens kan moeilijk onderschat worden. Varkens zijn door hun bouw en relatief kleine longen ten opzichte van hun massa, heel gevoelig aan ademhalingsziektes die vaak niet beperkt blijven tot enkel wat hoesten. Ademhalingsproblemen leiden tot verhoogde uitval, hogere voederconversie door groeivertraging, een verhoogde medicatiekost en meer arbeid.
Net zoals de meeste ziektes zijn problemen met de ademhaling een multifactoriële aandoening. Naast een ziekteverwekker in de omgeving van de dieren moeten ook de omstandigheden van dien aard zijn dat een ziekte uitbreekt. Enkel de aanwezigheid van een ziekteverwekker is met andere woorden niet voldoende om tot een ziekte te komen.
Juist omwille van deze verschillende factoren, hebben varkens een gevoelig ademhalingsstelsel. Trilhaartjes in de neus die het neusslijm vasthouden, raken snel geïrriteerd door ammoniak die steeds in de stallucht aanwezig is. Het neusslijm verliest hierdoor een stuk van zijn functie om de ingeademde lucht te filteren. Hierdoor zullen ziekteverwekkers gemakkelijker tot in de longen doordringen en dieren ziek maken.

Tijdens de presentatie ging Isabelle Degezelle dieper in op de oorzaken en de behandeling van ademhalingsproblemen. Problemen met de ademhaling kunnen grofweg ingedeeld worden in infectieuze en niet-infectieuze problemen. In de eerste groep zitten de virale, bacteriële en parasitaire ziektes die overdraagbaar zijn van het ene dier op het andere. De niet-infectieuze of niet- overdraagbare problemen zijn gerelateerd aan de dieromgeving (stallenbouw, overbezetting, hygiëne…) en het klimaat (slechte ventilatie, slechte kwaliteit van de stallucht…) en kan bij individuele dieren hoesten uitlokken. Een onderdeel van dit demoproject bestond er in om na te gaan of het mogelijk was om op basis van het geluid de hoest te koppelen aan een ziekte.
Om ademhalingsproblemen in een varkensstal te voorkomen, ligt de sleutel in de bioveiligheid. Het doel van de bioveiligheidsmaatregelen is om zowel de insleep van ziekteverwekkers als het verspreiden van problemen binnen het bedrijf te vermijden.

hoestmonitoren

Afbeelding van een hoestmonitor waarbij het geluid van de hoest aangeeft om welke ziekte het gaat (Bron: Isabelle Degezelle, VIVES)

De insleep kan gebeuren door de aankoop van subklinische dragers van ziektes. Dit zijn dieren die geen ziekteverschijnselen vertonen, maar de ziekte wel kunnen doorgeven. Een voldoende lange quarantaineperiode, 6 tot 8 weken, zal toelaten om dieren te contoleren op ziektes. Het is echter niet noodzakelijk een ander varken dat ervoor zorgt dat een ziekte op een bedrijf binnengebracht werd. Zo kan PRRSV op verschillende manieren op een bedrijf binnen komen, en niet elke transmissieroute is zomaar af te sluiten. De overdracht van ziektekiemen door vogels, knaagdieren en insecten kan je vermijden door gepaste bestrijdingsmethoden toe te passen. Sperma aankopen van PRRSV-vrije beren sluit ook deze route af. Aandacht voor de drinkwaterkwaliteit aan de nippels, en het regelmatig reinigen en ontsmetten van de leidingen zal ook de ziektedruk verlagen. Enkele ziektes zoals mycoplasma, Influenza en PRSSV kunnen ook via de lucht overgedragen worden van tussen verschillende stallen of bedrijven. Dit kan je enkel vermijden door het plaatsen van filters op de luchtinlaten.

Het verslepen van pathogenen binnen het bedrijf maakt dat dieren in verschillende afdelingen of over verschillende leeftijdsgroepen besmet raken. De oorzaak van dit verslepen moet bij de varkenshouder gezocht worden. Een aantal maatregelen in de dagelijkse routine en het management zullen de kans op versleping danig verminderen. Standaardmaatregelen bij interne bioveiligheid bestaan uit onder meer handhygiëne, reinigen en ontsmetten, looplijnen respecteren, ziekenboeg en euthanasiebeleid. Daarnaast zijn er nog een aantal managementmaatregelen die de verspreiding van ziektes zullen verminderen. All-in All-out werken, voldoende leegstand respecteren, biesttoediening, vaccinatiebeleid zijn enkele van de veel gebruikte managementsmaatregelen die hun werking bewezen hebben.

Om niet-infectieuze problemen te voorkomen, moet aan het stalklimaat gewerkt worden. De temperatuur moet afgesteld zijn op de behoefte van de diersoort waarbij temperatuurschommelingen worden vermeden. De ventilatie moet zo afgesteld zijn dat de concentratie van ammoniak en CO2 niet te hoog is. Een concentratie van meer dan 3000 ppm voor CO2 betekent dat de minimumventilatie te laag is, bij minder dan 2000 ppm wordt bij minimumventilatie te veel geventileerd. De relatieve vochtigheid moet binnen de marges van 50 tot 80% vallen. Bij een hogere RV of vochtige lucht zal condens ontstaan op de koudere oppervlakken, lagere RV of droge lucht zal irritatie aan de luchtwegen veroorzaken.

Een vuistregel bij de ventilatieregeling is om 1m³ lucht per uur per kilogram levend gewicht te ventileren. In de praktijk wordt vaak overgeventileerd, waardoor een hoge luchtsnelheid zorgt voor afkoeling en temperatuurschommelingen. Dit leidt tot meer ademhalingsstoornissen en verhoogde stookkosten.

Voorkomen is beter dan genezen.

De beste manier om dieren te wapenen tegen ziektes, is te zorgen dat ze over voldoende weerstand beschikken. Biggen worden zonder weerstand geboren, hun afweer wordt opgebouwd door de opname van biest bij de zeug. Biest zorgt voor een start van immuniteit tegen ziektes, maar deze daalt weer vrij snel. Een volgende stap in de opbouw van afweer is het toedienen van vaccinaties die het dier beschermen tegen de klinische symptomen van een ziekte. Maar ook de infectiedruk op een bedrijf onder controle houden, kan een eerste stap zijn in de eradicatie van een ziekte op een bedrijf. Gevaccineerde zeugen zullen de nakomelingen beschermen, omdat er geen overdracht van ziekte is in de baarmoeder. Er zal na de geboorte minder overdracht zijn van de zeug naar de big en de biest zal meer antistoffen bevatten die de big beter zal beschermen. Kortom,  op lange termijn zal een goed vaccinatiebeleid leiden tot lagere dierenarts- en medicatiekosten.

Het project praktisch

Tijdens dit project werd op tien bedrijven een hoestmonitor geplaatst. Een hoestmonitor bestaat uit twee microfoons die verbonden zijn met een computer. In deze computer filtert en verwerkt de software de hoestgeluiden van andere geluiden. De hoestfrequentie wordt vervolgens omgezet in een Respiratory Distress Index (RDI) en weergegeven in een grafiek. Bij afwijkend hoestgedrag waarschuwt het systeem de varkenshouder. Dit gebeurt via de LED-kleur op het toestel in de stal zelf (groen – oranje – rood afhankelijk van het respectievelijke hoestgedrag of paars bij geen internetconnectie) en via sms of via e-mail.
Een microfoon kan in dit systeem geluiden oppikken binnen een straal van 20 meter. Correcte detectie is goed voor een groep varkens van maximaal 200 dieren per microfoon.
De economisch impact van een vroegtijdige waarschuwing van ademhalingsziekten vertaalt zich in de directe impact op de technische en economische kengetallen zoals groei, voederconversie en uitval. Dankzij de vroegtijdige waarschuwing vanuit het systeem kan de varkenshouder snel ingrijpen bij een ziekte, wat de technische en dus ook de economische cijfers positief zal beïnvloeden.

Voorbeelden van RDI

Figuur 1: voorbeeld van bedrijf met lage RDI

Figuur 1: voorbeeld van bedrijf met lage RDI

 

Figuur 2: voorbeeld van bedrijf met hoge RDI

Figuur 2: voorbeeld van bedrijf met hoge RDI

Praktijkvoorbeelden

Voorbeeld 1

In het RDI-diagram van dit bedrijf worden drie rondes weergegeven. In de eerste ronde is er halfweg een toename in hoest die naar het einde toe terug afneemt. In de tweede ronde is er ook halfweg een toename, met een hoge piek met een RDI van 45, naar het einde toe is er opnieuw een plotse en forse toename in de RDI. Een heel ander beeld is er tijdens de derde ronde. Hier is nauwelijks hoest waargenomen. De varkenshouder ontdekte problemen met Glässer en zette een volgende ronde op met een antibioticum. Op het einde van deze ronde wogen de dieren 3 kilogram meer dan in de voorgaande rondes.

Figuur 3: evolutie van RDI over verschillende rondes in eenzelfde bedrijf

Figuur 3: evolutie van RDI over verschillende rondes in eenzelfde bedrijf

Voorbeeld 2

Hier worden twee rondes weergegeven waarbij de seizoensinvloed heel duidelijk is. Tijdens de zomerronde is er nauwelijks iets te zien op de RDI. In de winterronde, wanneer de inkomende lucht kouder en vochtiger is, is er een piek in hoestfrequentie. Deze piek is echter niet extreem groot, de schaalverdeling op deze grafiek is heel anders dan die uit het vorige voorbeeld. In de interpretatie van de grafieken is dit een heel belangrijk gegeven, en de RDI-waarden zijn ook over de bedrijven heen niet te vergelijken, enkel binnen eenzelfde bedrijf. De problemen werden hier aangepakt met het toedienen van aspirine en het aanpassen van de ventilatie, waarbij de tocht werd verminderd wat leidde tot duidelijk betere RDI-resultaten.

Figuur 4: seizoensinvloed op de RDI

Figuur 4: seizoensinvloed op de RDI

Voorbeeld 3

In deze grafieken worden zowel de voeder- en wateropname als de RDI weergegeven. Er is een duidelijke link tussen de stijging van de RDI en de daling in de voer- en wateropname. Vooral in de wateropname zien we dat deze begint te dalen vóór de RDI zijn piek bereikt. De plaatsing van debietmeters zou een alternatief kunnen zijn voor de hoestmonitor, op voorwaarde dat deze waarden worden elke dag worden gevalideerd en bijgehouden. De debietmeter is een goedkope oplossing maar vraag wel wat extra opvolgingswerk. Het beste is een debietmeter per hok. Indien dit niet mogelijk is, wordt bij voorkeur per compartiment een debietmeter geplaatst.

Figuur 5: koppeling RDI aan voeder- en wateropname in een afdeling

Figuur 5: koppeling RDI aan voeder- en wateropname in een afdeling

Voorbeeld 4

Deze grafieken laten duidelijk zien wat de impact kan zijn van een APP infectie op een bedrijf. De grafieken tonen de RDI in twee afdelingen tijdens dezelfde ronde op een bedrijf. De piek in RDI in de bovenste grafiek gaat tot 70, in de onderste blijft de hoogste piek onder de 10. Dit weerspiegelt zich in de technische cijfers van deze afdelingen. In de afdeling met de APP uitbraak is bij een gelijke groei de voederconversie slechter, net als het sterftecijfer dat in de APP-afdeling hoger ligt.

Figuur 6: effect van APP uitbraak op RDI

Figuur 6: effect van APP uitbraak op RDI 

Figuur 6 en 7 : effect van APP uitbraak op RDI

Reacties landbouwers

Uit dit project kunnen we besluiten dat de hoestmonitor een efficiënt hulpmiddel is bij het vroegtijdig vaststellen van ademhalingsproblemen. Bij de dieren werd na een alarm steeds een ziekte vastgesteld bij bloedonderzoek. Er was ook een grote overeenkomst tussen de alarmen en de vaststellingen door de varkenshouder in de stallen.
Voor de varkenshouder zit het voordeel in de continue observatie van de dieren, met de zekerheid dat een alarm ook effectief aan een probleem is gekoppeld waardoor hij vroegtijdig kan optreden.

Als besluit kunnen we stellen dat geluidsmonitoring bij vleesvarkens wel degelijk werkt als hulpmiddel voor gezondheidsmonitoring. Alleen stellen we vast in de Vlaamse praktijkbedrijven de meerwaarde van een snelle detectie via geluidsmonitoring zeer sterk bedrijfsafhankelijk is, aangezien de meeste Vlaamse varkenshouders zelf heel vaak in hun vleesvarkensstallen aanwezig zijn. Door hun frequente aanwezigheid stellen ze gezondheidsproblemen soms even snel op als het alarm dat ze binnen krijgen van het geluidssysteem. Op andere bedrijven waar de varkenshouder minder vaak aanwezig is in de vleesvarkensstal, kan het zeker en vast nuttig zijn om meer aan monitoring te doen. Zo kan de varkenshouder sneller en juister ingrijpen bij gezondheidsproblemen. Het systeem heeft zeker en vast zijn meerwaarde bewezen voor de bedrijfsdierenarts die van op afstand zijn te begeleiden bedrijven op ieder moment kan opvolgen. Daarom zou het systeem zeer nuttig kunnen zijn als ondersteuning van de bedrijfsdierenartsen. Dit betekent niet dat er geen bedrijfsbezoeken en observaties meer nodig zijn, maar wel dat de bedrijfsbezoeken veel gerichter zullen kunnen uitgevoerd worden. Tot op vandaag is het nog niet mogelijk om zuiver op basis van geluidstechnologie de juiste ziekte te specificeren. Analyses zijn bijgevolg nog steeds nodig. Verder onderzoek zou het mogelijk moeten kunnen maken om de hoestfrequenties te linken aan de juiste diagnose. Uit het project bleek verder dat varkenshouders deze technologie liever zouden inzetten in de biggenbatterij dan in de vleesvarkensafdelingen. De varkenshouders zijn immers van mening dat gezondheidsproblemen in de biggenbatterij een groter probleem vormen. Spijtig genoeg is deze technologie nog niet gehomologeerd voor de biggenbatterijen.