On-farm digital treatment documentation: opportunities for monitoring purposes, investigation of treatments in the context of slaughter lesions and production performance in pigs

Görge, Hannah

Dissertation 2023 CC BY 4.0

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On-farm digital treatment documentation : opportunities for monitoring purposes, investigation of treatments in the context of slaughter lesions and production performance in pigs

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Themen wie Tierwohl und Antibiotikaeinsatz sowie damit zusammenhängende Antibiotikaresistenzen in der modernen Schweinehaltung sind vermehrt Bestandteil der öffentlichen Debatte. Im Kontext des Precision Livestock Farming erhalten Technologien wie Kameras, Mikrophone und Sensoren zunehmend Einzug in die landwirtschaftliche Nutztierhaltung. Die innerbetriebliche Dokumentation von Behandlungen wird durch die Verordnung (EU) 2019/6 gefordert und hat insbesondere in digitaler Form zusätzlichen Nutzen für Monitoring und Management. Der Medikamenteneinsatz kann erfasst, die hauptsächlichen Behandlungsgründe können herausgestellt und zielgerichtete Managementstrategien können eingeleitet werden, um die Tiergesundheit auf dem Betrieb zu verbessern. Andere Studien haben bereits negative Einflüsse von Krankheiten auf die Leistung und Schlachtbefunde von Saug-, Aufzuchtferkeln und Mastschweinen sowie auf die Produktionsleistung von Sauen herausgestellt. Ein umfassendes Wissen über die Zusammenhänge von Risikofaktoren, Krankheiten und Leistung ist notwendig für die Entwicklung von optimalen Managementstrategien für Nutztiere. Demzufolge war das Ziel dieser Dissertation zum einen die Zusammenhänge zwischen Behandlungen der Saug- und Aufzuchtferkel sowie Mastschweine und deren Schlachtbefunden herauszuarbeiten. Zum anderen sollten die Zusammenhänge von Behandlungen der Sauen und deren Würfen unter Berücksichtigung der verschiedenen Rassen und der Produktionsleistung untersucht werden.
Zu diesem Zweck wurden Behandlungsdaten mit Hilfe eines digitalen Tools auf einem kombinierten Schweinebetrieb in Norddeutschland von August 2020 bis September 2022 erfasst. Die Behandlungsroutinen wurden wie gewöhnlich vom Tierhalter ausgeführt. Jedoch wurde die Behandlung zum Zeitpunkt der Applikation mit der Radio Frequency Identification (RFID) Ohrmarke des Einzeltiers verknüpft und mit dem V-ETIC System (Henke Sass Wolf GmbH, Tuttlingen, Deutschland) digital dokumentiert. Gruppenbehandlungen wurden nur mit der Lokalisation der behandelten Tiere verknüpft. Zusätzliche Daten wurden aus Listen entnommen, die routinemäßig am ersten Lebenstag der Saugferkel mithilfe eines anderen digitalen Tools (WORKABOUT PRO™ 3, Psion Teklogix Inc., Mississauga, Kanada) erstellt wurden und das Geburtsdatum, das Gewicht sowie die Verknüpfung der RFID der Saugferkel mit den Sauen enthielten. Die Leistungsdaten der Sauen wurden regelmäßig aus dem Sauenplaner (AGROCOM SUPERSAU, Claas, Harsewinkel, Germany) des Betriebs entnommen. Des Weiteren wurden die Schlachtdaten von der künstlichen Besamungsorganisation (GFS, Ascheberg, Germany) bereitgestellt.
Im ersten Kapitel dieser Arbeit wurden die individuellen Behandlungen der Saug- und Aufzuchtferkel sowie Mastschweine betrachtet. Diese wurden je nach zugrundeliegender Indikation in acht Behandlungskategorien eingeteilt. Die Kategorien waren Behandlungen des Atmungstraktes, des Bewegungsapparates, des Gastrointestinaltraktes, von Hautläsionen, von Kümmerern, von Schwanzläsionen, des zentralen Nervensystems und andere Behandlungen. Um Folgebehandlungen derselben Krankheit von neuen Behandlungen in der gleichen Behandlungskategorie abzugrenzen, wurden Behandlungsintervalle eingeführt, indem Verteilungsanalysen durchgeführt und eine Grenze am 90. Perzentil gezogen wurde. Zusätzlich wurde die Verteilung der Behandlungen über den Zeitraum der Datenerfassung in den einzelnen Produktionsabschnitten betrachtet. Die meisten Einzeltierbehandlungen wurden für Mastschweine aufgezeichnet, dicht gefolgt von den Aufzuchtferkeln. Die Saugferkel erhielten die wenigsten Einzeltierbehandlungen. In allen Produktionsabschnitten machten die Behandlungen des Bewegungsapparates den größten Anteil aus. Daneben traten bei den Saugferkeln im Herbst 2020 und Frühling 2021 Behandlungen des Gastrointestinaltrakts gehäuft auf, welche in der übrigen Zeit gar nicht vorkamen. Für die Aufzuchtferkel waren die zweithäufigsten Einzeltierbehandlungen Behandlungen von Kümmerern, welche potentiell auf die Absetzprozesse zurückzuführen sind. Bei den Mastschweinen traten Behandlungen von Schwanzläsionen vergleichsweise häufig auf. Schwanzläsionen werden durch das multifaktoriell begründete Schwanzbeißen verursacht, welches zum Beispiel durch Besatzdichte begründet sein kann. Im saisonalen Vergleich wurden im Winterhalbjahr mehr Behandlungen an Mastschweinen durchgeführt als im Sommerhalbjahr. Digitalisierte Behandlungsdaten sind folglich eine gute Grundlage, um die Häufigkeit von Behandlungen verschiedener Erkrankungen zu ermitteln und entsprechend in das Management einzugreifen.
Der Zusammenhang zwischen Einzeltierbehandlungen und Schlachtbefunden wurde anhand von logistischen Regressionsmodellen untersucht. Hierfür wurden die Behandlungen der Saugferkel und Aufzuchtferkel zusammengefasst, um Behandlungen in der frühen Lebensphase der Individuen darzustellen. Daneben stellten die Behandlungen der Mastschweine, Behandlungen der späteren Lebensphase der Individuen dar. Im Vergleich zu Individuen, die keine Einzeltierbehandlungen erhalten haben, hatten Individuen, die Behandlungen in der frühen oder späteren Lebensphase erhalten haben ein höheres Risiko für Schlachtbefunde. Dies war nicht der Fall für Individuen, welche Behandlungen in beiden Lebensphasen erhalten haben. Große Konfidenzintervalle und die kleine Anzahl an Beobachtungen in dieser Kategorie deuteten darauf hin, dass dieses Ergebnis auf einen nicht balancierten Datensatz zurückzuführen ist. Das Risiko für Schlachtbefunde war höher für Individuen, die in der späteren Lebensphase behandelt wurde, während das Risiko für Schlachtbefunde des Atemtraktes (Befunde der Lunge, der Pleura und des Perikards) annähernd gleich groß war, wenn die Tiere in der frühen oder späten Lebensphase behandelt wurden. Der Effekt der Geburtsgruppen, welche immer drei aufeinander folgende Abferkelgruppen einschlossen, wurde zusätzlich in den logistischen Regressionsmodellen untersucht. Verglichen mit der ersten Geburtsgruppe, hatten einige Geburtsgruppen ein höheres Risiko für Schlachtbefunde. Unter diesen war eine Gruppe, in der die Mehrheit der behandelten Tiere in der frühen Lebensphase behandelt wurden, während die anderen Gruppen hauptsächlich in der späteren Lebensphase behandelt wurden. Die letzte Geburtsgruppe, die in der Studie berücksichtigt wurde, hatte ein geringeres Risiko für Schlachtbefunde des Atmungstraktes, was möglicherweise auf eine geringere Besatzungsdichte im Maststall zurückzuführen ist. Diese Auswertung konnte aufzeigen, dass die Zeit von Behandlungen und verschiedene Geburtsgruppen das Risiko für Schlachtbefunde beeinflussen.
Für die Analysen von den Behandlungen der Sauen und deren Würfen, wurden Behandlungsindizes im zweiten Kapitel dieser Arbeit ermittelt. Der Behandlungsindex der Sau beinhaltete alle individuellen Behandlungen der Sau innerhalb eines Produktionszyklus. Dieser begann für die Jungsauen mit der Eingliederung in die Gruppe und endete mit dem Absetzen des ersten Wurfs. Für die älteren Sauen wurde der Zeitraum von Absetzen zu Absetzen genutzt. Der Behandlungsindex des Wurfs umfasste alle Behandlungen der Individuen, die dem Wurf zugeordnet wurden, von der Geburt an bis zum Ende der Mastperiode. Verteilungsanalysen wurden durchgeführt, um zu ermitteln welche Sauen und Würfe wenige bzw. viele Behandlungen benötigten. Die Grenze wurde am dritten Quartil gezogen. Außerdem wurden geburtsbezogene Behandlungen im Speziellen betrachtet. Für die Analysen von Behandlungen, Produktionsleistung und Rassen wurden lineare gemischte Modelle benutzt. Besonders junge Sauen (Paritäten 1 und 2-3) und alte Sauen (Paritäten ≥8) wiesen höhere Behandlungsindizes auf. Gleichzeitig produzierten junge Sauen (Paritäten 1 und 2-3) die wenigsten lebend geborenen Ferkel. Die Anzahl der totgeborenen Ferkel stieg wiederum mit steigender Parität. Insgesamt wurde die Betriebsleistung im zweiten Jahr der Datenerfassung verbessert, da mehr lebend geborene Ferkel produziert wurden, weniger totgeborene Ferkel auftraten und weniger geburtsbezogene Behandlungen durchgeführt wurden. Geburtsbezogene Behandlungen und hohe Behandlungsindizes der Sauen resultierten in erhöhten Zahlen an totgeborenen Ferkeln und hohe Behandlungsindizes der Sauen resultierten außerdem in einem Rückgang an lebend geborenen Ferkeln. Im Vergleich zu den reinrassigen Edelschweinen, wiesen die mit Landrasse gekreuzten Edelschweine höhere Zahlen lebend geborene und abgesetzte Ferkel jedoch auch totgeborene Ferkel auf. In der Betrachtung der Rasse des Ebers fiel auf, dass die Pietrain-Genetik mit mehr lebend geborenen Ferkeln assoziiert war als die Duroc-Genetik.
Zusammenfassend konnte die vorliegende Dissertation das Potential von digitaler Behandlungsdokumentation für das Monitoring der Tiergesundheit aufzeigen. Die Zusammenhänge von Einzeltierbehandlungen und Schlachtbefunden verdeutlichte, dass die Schlachtbefunde nicht nur Hinweise auf die Tiergesundheit in den späteren Lebensphasen der Individuen gibt, sondern auch auf die frühen Lebensphasen. Die Ergebnisse der Analysen im Zusammenhang mit den Behandlungen der Sauen zeigten auf, dass dem Gesundheitsmanagement von jüngeren und ältere Sauen besondere Beachtung geschenkt werden sollte. Vor allem, weil hohe Behandlungsindizes einen Einfluss auf die Produktionsleistung und das Tierwohl haben. Die Ergebnisse dieser Analysen können im Hinblick auf Management- und Selektionsentscheidungen herangezogen werden, um die Herdengesundheit zu optimieren. Im Kontext der Weiterentwicklung von Technologien, wäre die Entwicklung einer Plattform, welche automatisch Analysen der Behandlungsdaten erstellt und diese für Interpretationen veranschaulicht, ein wichtiger nächster Schritt.

Modern pig production has been subject to public debates regarding the topics of animal welfare and antimicrobial use within the scope of growing antimicrobial resistance. Monitoring technologies in the form of cameras, microphones and sensors are being adapted more and more in livestock farming within the context of precision livestock farming. On-farm drug documentation as required by Regulation (EU) 2019/6 as well has potential for monitoring and management purposes if acquired in a digital format. The use of treatments can be monitored, the main treatment reasons can be pinpointed and targeted management changes can be implemented in order to improve animal health on the farm. Other studies have shown negative effects of disease on performance as well as slaughter lesions for farrow-finishing pigs and production performance for productive sows. In order to provide optimal management strategies for livestock, a comprehensive knowledge of the interrelationships of risk factors, disease and performance is needed. Hence, the aim of this thesis was to examine relations between treatments of farrow-finishing pigs and slaughter lesions and further between treatments of the sows, the sows’ litters, different breeds and production performance.

For this purpose, treatment data was collected with the use of a digital tool on a combined pig farm in northern Germany from August 2020 to September 2022. Treatment routines were executed as usual by the farmer, but were documented at the time of application with the V-ETIC system (Henke Sass Wolf GmbH, Tuttlingen, Germany) linked to the individual pigs’ radio frequency identification (RFID) ear tag. However, group treatments were only linked to the location of the pigs which received treatments. Once weekly, the farm was visited to compare manual and digital documentation and digital documentation was completed in the event of missing treatments. Additional data was drawn from lists which were generated on the first day of the piglets’ lives using a digital tool (WORKABOUT PRO™ 3, Psion Teklogix Inc., Mississauga, Canada), where their RFID linked to the sows’ identification, their birthdate and weight was deposited. Performance data of the sows were regularly obtained from the farm’s sow planner (AGROCOM SUPERSAU, Claas, Harsewinkel, Germany). Veterinary slaughter inspection data was provided by the artificial insemination organisation (GFS, Ascheberg, Germany).

In Chapter One, individual treatments were considered for suckling piglets, weaning piglets and fattening pigs. They were assigned eight treatment categories depending on their underlying treatment indication. The categories differentiated treatments of the central nervous system, the gastrointestinal tract, the locomotor system, the respiratory system, runt pigs, skin lesions, tail lesions and other treatments. In order to distinguish ongoing treatments of the same disease from treatments of a new disease for the same individual within the same category, treatment intervals were defined conducting distribution analyses and drawing a line at the 90^th percentile. Furthermore, the distribution of treatments over the time of data collection was examined for the different production areas. While the most individual treatments were administered in the fattening stable, followed closely by the rearing stable, the least individual treatments were administered to the suckling piglets. Treatments of the locomotor system was the predominant treatment category in all production areas. Apart from that, gastrointestinal treatments played a large role for suckling piglets in autumn 2020 and spring 2021, but otherwise were not administered. The second most frequent individual treatment reason for rearing piglets were runt pigs, which may reflect on the weaning processes. For fattening pigs treatments of tail lesions occur frequently. Tail lesions appear due to tail biting, a behaviour shown by pigs which is influenced by multifactorial factors e.g. the stocking density. Overall, treatment numbers in the fattening stable seemed to be higher in the winter season compared to the summer season. Thus, digitalised treatment data can provide an overview and can point out targets for future implementation of management strategies.

The relation of individual treatments and lesions recorded at slaughter were investigated using logistic regression models. For the purpose of analyses, treatments in the piglet production and treatments in the rearing stables were aggregated to represent treatments in the early stage of life, whereas treatments in the fattening stable represented treatments in the later stage of life. When compared to individuals that did not receive any treatments, individuals which received treatments in the early and later stages of life had higher risks of lesions at slaughter. This was not the case for individuals which received treatments in both stages of life. Nevertheless, large confidence intervals and the small number of observations in this category suggest this result to be due to unbalanced data. For lesions in general, the risks of slaughter lesions were higher for individuals which received treatments in the later stage of life. For lesions of the respiratory tract including lesions of the lung, pleura and pericardium, the risks were nearly the same for treatments in either stages of life. The effect of birth groups, each representing three following farrowing groups, where integrated into the logistic regression models as well. There were higher risks present for some groups. In one, the majority of the treated individuals were treated in the early stage of life mostly within the category of treatments of the gastrointestinal tract. In others, they were treated mostly in the later stage of life within the predominant categories treatments of tail lesions and the locomotor system. The last birth group integrated had lower risk of lesions of the respiratory tract, which might be due to reduced stocking density in the fattening stable. Hence, time of treatment and different birth groups influence the risk of slaughter lesions.

For the analyses of sow treatments and their litters’ treatments, treatment indices were generated in Chapter Two. The treatment index of the sow considered all treatments of the individual sow within a production cycle, counted from integration into the herd to weaning for gilts and from weaning to weaning for all other sows. The treatment index of the litter considered all treatments of the individuals associated to the litter from farrow to finish. Distribution analyses were conducted to differentiate sows and litters with the need for more treatments from the ones which did not need as many treatments, with the line drawn at the third quartile. Furthermore, farrowing-related treatments in particular were considered in the analyses. Linear mixed models were used to investigate relations between treatments, performance parameters and breeds. Especially young sows of parities 1 and 2-3 and old sows with parities ≥8 had higher treatment indices. At the same time, young sows of parities 1 and 2-3 produced the lowest number of piglets born alive and stillborn piglets increased with parity number. The overall farm performance improved in the second year of data collection, including more piglets born alive, fewer stillborn piglets and fewer farrowing-related treatments. Farrowing-related treatments and high treatment indices of the sow resulted in increased numbers of stillborn piglets and high treatment indices of the sow related to a decrease in piglets born alive. Crossbred Large White x Landrace sows produced higher numbers of piglets born alive and weaned piglets but also stillborn piglets in comparison to purebred Large White sows. As for the breed of the boar, Pietrain genetics were associated with more piglets born alive in comparison to Duroc genetics.

In conclusion, the present thesis demonstrated advantages in the use of digitalised treatment data to monitor the herd’s health status. The presence of interrelationships between treatments and slaughter lesions could be demonstrated, emphasising that herd health affects slaughter lesions not only in the fattening period but also in the early stages of life. The results of the analyses conducted regarding sow treatments revealed that care should be taken in the health management of gilts and older sows as they seem to require more treatments, especially due to the influence of high treatment indices on production performance. The information at hand may be considered for management and selection decisions to maintain a healthy herd. Nevertheless, in the context of technology development, a platform on which the treatment information is automatically analysed and presented for interpretation would be a valuable next step.