Dissertation

Tierärztliche Hochschule Hannover / Bibliothek – School of Veterinary Medicine Hannover / Library

Dorothee Eva

Verzerrung von Studienergebnissen der Beurteilung von Haltungssystemen für Legehennen durch Haltung und Management

 

NBN-Prüfziffer

urn:nbn:de:gbv:95-110454

title (eng.)

Confounding of study results on assessment of laying hen husbandry systems by housing and management

publication

Hannover, Tierärztliche Hochschule, Dissertation, 2017

text

http://elib.tiho-hannover.de/dissertations/evad_ws17.pdf

abstract (deutsch)

In experimentellen Studien zur Legehennenhaltung können neben den untersuchten Faktoren zusätzliche Einflüsse durch das Haltungsumfeld existieren, welche die Ergebnisse verzerren. Die vorliegende Arbeit untersuchte diese Verzerrung im Rahmen eines Verbundprojekts zur Weiterentwicklung der Kleingruppenhaltung für Legehennen auf Versuchsstationen. Hierzu wurden in einem ersten Teil der Arbeit die Ähnlichkeit respektive Unterschiedlichkeit der Versuchsstationen hinsichtlich potentieller Confounder untersucht, um in einem zweiten Teil der Arbeit das Ausmaß von Confounding durch die Stallumgebung auf eine der Zielvariablen des Verbundprojekts zu ermitteln.

In dem ersten Teil der Arbeit wurden anhand standardisierter Fragebögen Daten in den Versuchsstationen erhoben. Die für die Analysen verwendeten Variablen wurden in die inhaltlichen Bereiche „Struktur der Versuchsstation“, „Stall“, „Beleuchtung“, „Stallklima“, „Fütterung“, „Management“, „Gesundheit/Hygiene“ und „Personal“ gruppiert. Anhand von hierarchischen, agglomerativen Clusteranalysen wurde insgesamt eine große Heterogenität zwischen den Versuchsstationen ermittelt. Innerhalb der verschiedenen inhaltlichen Bereiche wurden Ähnlichkeiten zwischen unterschiedlichen Versuchsstationen festgestellt; welche Versuchsstationen miteinander ähnliche Umgebungseinflüsse aufwiesen, hing vom jeweiligen Kontext ab.

In dem zweiten Teil der Arbeit wurden exemplarisch in einer Versuchsstation mittels Varianzanalysen Unterschiede zwischen einzelnen Kleingruppensektionen hinsichtlich der Mortalität aufgezeigt. Insgesamt erklärten die mehrfaktoriellen Modelle 19 bis 36% der Variabilität zwischen den Kleingruppensektionen eines Stalls. In bestimmten Lokalisationen (oberste Etage und vordere Position in der Reihe) wurde eine im Vergleich zu anderen Lokalisationen erhöhte Mortalität beobachtet. Gleichzeitig schien die Präsenz einzelner Stalleinrichtungselemente (verspiegelte Fensterflächen, Kameras über dem ECH-System) mit einer höheren Mortalität assoziiert zu sein als ohne diese Einflüsse; andere hingegen (direkte Nähe zu einem Ventilator, Beleuchtung mit LED-Lichtschläuchen anstelle von Neonröhren) waren mit einer niedrigeren Mortalität assoziiert. Diese Confounder sollten bei der Planung zukünftiger experimenteller Studien berücksichtigt und möglichst kontrolliert werden.

Der zweite Teil der Studie zeigt, wie deutlich und vielfältig die Haltungsumgebung auch unter den kontrollierten Bedingungen einer experimentellen Studie Legehennen beeinflussen kann. Die Ergebnisse zeigen auf, dass nicht nur dominante Confounder mit konsistent signifikanten Effekten relevant sind, sondern auch Faktorenmuster, die dazu führen können, dass weniger konsistente Faktoren zu manifesten Confoundern werden. Insbesondere im Hinblick auf die im ersten Teil der Arbeit festgestellte Heterogenität der Versuchsstationen untermauert das die Notwendigkeit, die Situation vor Ort in Bezug auf Haltung und Management detailliert zu erfassen.

Daher sollte vor einem Projektbeginn eine Harmonisierung der Gegebenheiten erfolgen, um systematisches Confounding zu minimieren (Optimierung des Studiendesigns). Im Rahmen der Analysen kann ein Adjustieren für Confounder durch Einführen von Gewichtungsfaktoren oder durch Stratifizierung, sowie ein Integrieren der wichtigsten Confounder als Faktoren in die Modelle (z.B. als „Versuchsstations-Effekt“), Confounding minimieren und so die Qualität der erzielten Ergebnisse verbessern. Das wichtigste Instrument der Qualitätssicherung ist jedoch die Vermeidung von Verzerrung durch ein Vermeiden von Confoundern im Vorfeld sowie im Verlauf von Studien. Um dies zu erreichen, ist es empfehlenswert, speziell bei multizentrischen Studien, anhand von SOPs Arbeitsabläufe, Stalleinrichtungen und studienbedingte Veränderungen am Haltungssystem festzulegen. Insbesondere vor dem Hintergrund der unterschiedlichen in Versuchsstationen involvierten Personengruppen (u.a. Wissenschaftler, Versuchsstationsleiter, Stallpersonal, Studenten) sollte der Kommunikation von Stakeholdern auf allen Ebenen vor und im Verlauf von Studien eine besondere Beachtung gewidmet werden.

Durch die epidemiologische Betrachtungsweise einer experimentellen Studie in dem praxisnahen Umfeld einer Versuchsstation trägt die vorliegende Arbeit zu der Qualitätssicherung zukünftiger experimenteller Studien bei. Insbesondere bei multizentrischen Studien in Versuchsstationen sollte ein Schwerpunkt auf der Vermeidung von Confounding Bias durch Haltung und Management liegen.

abstract (englisch)

In experimental studies on laying hen husbandry environmental influences additional to the experimentally investigated factors which confound study results may appear. The present study investigates confounding bias within a network project on the improvement of enriched colony housing for laying hens on field stations. For this purpose, similarity respectively heterogeneity of the field stations concerning potential confounders was assessed in a first part of the study, in order to investigate the amount of confounding bias of the environment on an outcome variable of the network project in a second part of the study.

In the first part of the study data was collected on the field stations by means of standardised questionnaires. The variables used in the analysis were grouped in the contextual subsets „facility structure“, „poultry premises“, „light“, „climate“, „nutrition“, „management“, „health/hygiene“ and „workforce“. Altogether, considerable heterogeneity between the field stations was detected by means of hierarchical, agglomerative cluster analysis. Within the different contextual subsets similarity of individual field stations was visible. Which particular field stations displayed closest matching environmental influences depended on the actual context.

In the second part of the study differences between individual small group housing sections concerning mortality were identified exemplarily on one of the field stations by means of ANOVA. Altogether, the multifactorial models explained 19 to 36% of the variability between the small groups housing sections in one hen house. In certain locations (upper level and front position of a row) mortality appeared to be increased compared to other locations. Simultaneously, presence of some housing equipment (mirrored-glass windows, cameras fixated above the ECH system) appeared to be associated with a higher mortality than without these influences. However, other influences (proximity to a ventilator, illumination by LED strip lights instead of neon tube lamps) tended to be associated with a decreased mortality. These confounders should be considered and preferably controlled in future experimental studies.

 The second part of the study shows how markedly the multifaceted housing environment can affect laying hens, even under the controlled conditions of an experimental study. The results indicate that, additionally to dominant factors with consistently significant effects, combinations of factors are relevant, which can turn less powerful factors into manifest confounders. This underlines the requirement to assess the local situation concerning housing and management in detail, particularly with regard to the heterogeneity between the field stations detected in the first part of the study.

For this reason an adjustment of the environmental settings should be realised in advance of future studies in order to minimize systematic confounding (optimisation of the study design). In the subsequent statistical analysis an adjustment for confounding via an introduction of weighting factors or via a stratification process as well as an integration of the most important confounders in the models (i.e. as a “site-effect”) can minimise confounding and thus increase the value of the achieved results. However, the most important tool to ensure data quality is the prevention of confounding bias by eliminating confounders prior to and in the course of research projects. To achieve this, it is recommended to define workflow, housing equipment and study-related modifications of the housing system by using SOPs, notably in multisite projects. In particular in view of the different groups of persons involved in field station matters (i.a. scientists, field station managers, workforce, students), special attention should be paid to the communication of all levels of stakeholders in advance of and during research projects.

By the epidemiologic approach to an experimental study in the practical surroundings of a field station the present work contributes to the quality assurance of future experimental studies. Particularly in multisite projects in field stations emphasis should be placed on the prevention of confounding bias by housing and management.

keywords

Legehenne, Umgebungseinflüsse, Confounding Bias ; laying hen, environmental influences, confounding bias

kb

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