Dissertation

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

Hanna Gerß

Anwendung der Infrarotthermographie zur nicht-invasiven Detektion fieberhafter Tiere in Schweinegruppen – Einschätzung der Anwendbarkeit im Tierseuchenkrisenfall am Beispiel der Klassischen Schweinepest

NBN-Prüfziffer

urn:nbn:de:gbv:95-104753

title (engl.)

Practicability of Infrared Thermography for non-invasive detection of febrile animals in groups of pigs - Assessment of practicability of this method in case of animal disease outbreaks, e.g. Classical Swine Fever

publication

Hannover, Tierärztliche Hochschule, Dissertation, 2014

text

http://elib.tiho-hannover.de/dissertations/gerssh_ss14.pdf

abstract (deutsch)

Die Klassische Schweinepest (KSP) ist eine weltweit vorkommende anzeigepflichtige Infektionskrankheit beim Schwein mit großer wirtschaftlicher Bedeutung. Der Erreger ist ein kleines behülltes RNA-Virus aus dem Genus Pestivirus der Familie Flaviviridae.

Die KSP verläuft in vielen Fällen mit unspezifischen Symptomen. Erkrankte Tiere zeigen hohes Fieber, Inappetenz, Apathie, Diarrhoe und/oder Atemwegsinfekte. Charakteristische Symptome, wie petechiale Blutungen und größere Hämorrhagien der Unterhaut, sowie zentralnervöse Störungen finden sich weniger häufig. Dies erschwert eine zeitnahe und sichere klinische Diagnose und die KSPV-Infektion kann in einem Bestand längere Zeit unentdeckt bleiben. Als Folge kann sich das Virus unbemerkt ausbreiten und erhebliche wirtschaftliche Verluste verursachen, besonders in Regionen mit hoher Schweinedichte.

Da Fieber eines der ersten zweifelsfrei feststellbaren klinischen Symptome bei KSPV-infizierten Schweinen ist, wurde gesetzlich festgelegt, dass die rektale Körpertemperatur der Tiere als Entscheidungshilfe für das weitere Vorgehen bei ungeklärten Krankheitszuständen, wie z.B. bei Verdacht oder Ausschluss der KSP, heranzuziehen ist. Die rektale Temperaturmessung bei einzelnen Tieren führt jedoch häufig in den Buchten zu erheblichem Stress der gesamten Gruppe und damit auch zu einer Erhöhung der Körpertemperatur mit Verfälschung der Messwerte. Zudem stellt sie einen nicht unerheblichen Zeit- und Arbeitsaufwand dar.

Im Rahmen dieser Arbeit wurde daher die Einsatzmöglichkeit der Infrarotthermographie als nicht-invasive Methode zur Körpertemperaturmessung bei Schweinen untersucht. In Vorversuchen wurden relevante physikalische Parameter ermittelt. Anschließend wurde in zwei Tierversuchen unter standardisierten Bedingungen die Korrelation der Oberflächentemperatur verschiedener Hautregionen mit der Rektaltemperatur von fieberhaften und nicht fieberhaften Schweinen unterschiedlichen Alters untersucht. Anhand dieser Einzeltierergebnisse wurden Schwellenwerte (Cut offs) festgelegt und damit Gruppenbilder ausgewertet. Nach Auswertung der vier Messregionen erschienen die Ohrregion bei Sauen, die Schulterregion bei Läufern und die Rückenregion bei Mastschweinen am geeignetsten. Bei Sauen und Mastschweinen konnten feste Cut off Werte für die einzelnen Hautregionen zur Feststellung von Fieber angegeben werden. Für Läufer zeigte sich, dass die Hauttemperatur stark abhängig von der Umgebungstemperatur ist. Daher mussten für die Cut off Werte Funktionsgleichungen aufgestellt werden. In einer weiteren Versuchsreihe wurden kommerzielle Schweinebetriebe besucht, um die Methode unter Feldbedingungen zu testen.

Die Ergebnisse zeigen, dass eine signifikante Korrelation zwischen der Oberflächentemperatur der unterschiedlichen Hautregionen und der Rektaltemperatur besteht. Allerdings besteht eine mäßige bis schlechte Sensitivität und eine gute bis mäßige Spezifität bei der Auswertung von Gruppenbildern, so dass die Infrarotthermographie im praktischen Einsatz nur eine begrenzte Aussagekraft besitzt. Ausschlaggebend dafür ist, dass die Hauttemperaturmessung beim Schwein stark von technisch-physikalischen Faktoren (wie z.B. Bildschärfe, Winkel, Abstand und Qualität der IR Kamera), Umweltfaktoren (wie z.B. die Umgebungstemperatur) und individuellen Faktoren (wie z.B. Alter, Stress und aktive Bewegung) beeinflusst wird. Die Anwendung der Infrarotthermographie kann daher zur nicht-invasiven Detektion fieberhafter Tiere in Schweinegruppen nur unter Einschränkungen empfohlen werden.

abstract (englisch)

Classical Swine Fever is a notifiable infectious disease of pigs with a great commercial relevance throughout the world. The pathogen is a small enveloped RNA-virus of the genus Pestivirus, within the family Flaviviridae. In many cases the symptoms of a CSFV infection are unspecific, e.g. fever, inappetence, apathy, diarrhoea and/or respiratory diseases. Characteristic symptoms, e.g. petechial bleedings, major bleedings in the subcutis as well as neurological symptoms are not necessary present. Thus, a prompt clinical diagnosis is difficult and the infection may remain undetected in a farm for a prolonged time. This may result in an unnoticed spread of the virus causing major economic losses, especially in regions with high density of pigs.

Because fever is a most reliable clinical symptom that arises early in CSFV infected pigs, it is stated in the relevant legislation that rectal temperature has to be measured as an indicator in unclear situations, for example suspicion or exclusion of CSF. However, the manual rectal temperature measurement in pigs can lead to stress reactions affecting the whole group and this might result in increased body temperatures in more animals of the group giving misleading measurements. Additionally, it is a very time consuming and labour intensive method.

In the present study the use of Infrared Thermography as a non-invasive tool to detect body temperature of pigs was investigated. In preliminary tests relevant physical parameters were determined. Thereafter the correlation of the surface temperature of different skin regions and the rectal temperature of febrile and non febrile pigs was measured in two animal experiments under standardized conditions. The results were used to calculate cut off values. Using these values it was attempted to analyse infrared pictures of groups of pigs. After statistical analysis the ear region of sows, the shoulder region of weaners and the back region of fatteners seemed to be most suitable for the analysis. For sows and fatteners it was possible to obtain fixed cut off values for detection of febrile animals. However the skin temperature of weaners was significantly influenced by ambient temperature. This required a correction of the cut off values using functional equations. In another series of experiments commercial pig farms were visited to evaluate the method under field conditions.

Although there was a significant correlation between skin temperature and rectal temperature we observed a rather low sensitivity and specificity for analyses of group pictures. The skin temperature measurement of pigs is influenced by technical-physical factors (e.g. focus of images, angle of shot, distance and quality of IR camera), environmental factors (e.g. ambient temperature) and individual factors of the animals (e.g. age, stress and active movement), so the value of this method in practice is restricted. Consequently, the use of Infrared Thermography to detect febrile animals in groups of pigs can only be recommended to a limited extent.

keywords

Infrarotthermographie, Schwein, Fieber, infrared thermography, pig, fever

kb

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