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ZellDiX

ZellDiX - Zelldifferenzierungsindex zur Beurteilung der Eutergesundheit
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Projektziel von ZellDiX war die  Nutzung von Informationen  aus der Differenzierung somatischer Zellen in der Milch zur Entwicklung innovativer Parameter in der Milchleistungsprüfung (MLP) und diese in die Praxis einzuführen.

Mit den entwickelten Tools sollen Managemententscheidungen unterstützt werden, die auf die Senkung der Mastitishäufigkeit sowie die gezielte und im Hinblick auf den Antibiotikaeinsatz ressourcenoptimierte Therapie von Eutergesundheitsstörungen abzielen. Es sollen aber auch Informationen zum Monitoring der Herdeneutergesundheit bereitgestellt werden, die es erlauben, den Gesamtstatus der Herde oder einzelner Tiergruppen zu verfolgen und prognostisch im Sinne eines Frühwarnsystems zu beurteilen.

 

Projektarbeiten

Für die Auswertung und Modellentwicklung wurde die Zelldifferenzierung erfolgreich in Bayern und Nordrhein-Westfalen etabliert und Messungen von > 10 Millionen Milchproben definierten einen Big Data Datensatz. Die mit Methoden der künstlichen Intelligenz (KI) entwickelten Managementtools zum betrieblichen Management der Eutergesundheit wurden mit Pilotbetrieben evaluiert. Einbezogen sind die Daten aus einem Feldversuch, in dem 45.071 Viertelgemelksproben bakteriologisch untersucht sowie deren Zellzahl und ZDI (= Zelldifferenzierungsindex) bestimmt wurden. Darüber hinaus wurde bei den beprobten Tieren max. zwei Tage zuvor eine Milchkontrolle einschließlich Zelldifferenzierung durchgeführt.

Zelldifferenzierung
Zelldifferenzierung
Projektergebnisse

Insgesamt konnte ein kleiner Mehrwert des ZDI zur Vorhersage der Eutergesundheit identifiziert werden. Jedoch wurde durch den Einsatz von KI-Methoden ein höherer Mehrwert durch die Verwendung schon vorhandener MLP-Daten, wie bspw. der Zellzahlhistorie über mehrere Monate, herausgearbeitet.

Es wurden folgende zwei KI-Modelle zur Vorhersage der Eutergesundheit entwickelt. Diese Modelle nutzen 20 Variablen, welche regelmäßig im
Rahmen der Milchkontrolle bestimmt werden:

I. Das erste Modell (Chronizitätsmodell) sagt die Wahrscheinlichkeit für eine langanhaltende (chronische) Zellzahlerhöhung vorher.

  • Ausgangssituation zum aktuellen Zeitpunkt t0: > 100.000 Zellen/ml
  • Wahrscheinlichkeit für erhöhte Zellzahl in den beiden nächsten Monaten (> 400.000 Zellen/ml)
    • Kann auf andere Vorhersagen angepasst werden (z.B. > 700.000 Zellen/ml)
    • Ergänzt die Liste der im Vorgängerprojekt milchQplus entwickelten Eutergesundheitskennzahl „chronisch euterkrank mit schlechten Heilungsaussichten“
    • Wichtiger Baustein für die Unterstützung zur Einsparung von Antibiotika

Für dieses Modell hat die Einbeziehung des ZDI einen Mehrwert, jedoch werden auch ohne ZDI-Bestimmung sehr gute Vorhersageeigenschaften erreicht.

Die berechneten Wahrscheinlichkeiten liefern Milchviehhaltern, aber auch Tierärzten und Beratern, wertvolle Informationen für z.B. die Zweckmäßigkeit einer antibiotischen Therapie oder die Merzung einer Milchkuh. Das KI-Modell unterstützt die Nutzer in der Interpretation der monatlichen MLP-Ergebnisse (bis zu sieben Monatsergebnisse werden berücksichtigt). Somit wird für den Anwender eine hohe Anzahl an Einzelwerten nutzbar.
Der antibiotische Behandlungserfolg ist für hohe Wahrscheinlichkeiten bei der Chronizitätsvorhersage nur begrenzt, während geringe Wahrscheinlichkeiten für eine chronische Mastitis keine antibiotische Intervention erfordern. Bei mittleren Wahrscheinlichkeiten kann eine weitergehende Diagnostik und antibiotische Therapie sinnvoll sein. Zusammenfassend sind diese Wahrscheinlichkeiten kuhindividuell und unter Berücksichtigung betriebsspezifischer Eigenheiten zu werten. Es stehen somit dem Nutzer mehr aufbereitete Informationen für differenziertere Entscheidungen zu einer einzelnen Kuh im Rahmen der MLP zur Verfügung.

II. Das zweite Modell sagt die Wahrscheinlichkeit für eine stabile Eutergesundheit vorher, welche über eine langfristige Zellzahl unter 100.000 Zellen definiert ist.

  • Ausgangssituation zum aktuellen Zeitpunkt t0: < 100.000 Zellen/ml
  • Wahrscheinlichkeit für Zellzahl < 100.000 Zellen/ml in den nächsten beiden Monaten
  • Man hat (erstmals) die gesunden Tiere im Blick – dass sie gesund bleiben
  • Als Resistenz gegen Infektion zu interpretieren. Bei hoher Wahrscheinlichkeit sollte die Kuh sich nach Erregerkontakt schnell und vollständig erholen.

Die im Modell für eine stabile Eutergesundheit geschätzte Wahrscheinlichkeit kann als Resistenz einer Kuh gegenüber einer Mastitisinfektion interpretiert werden. Hohe Wahrscheinlichkeiten für eine stabile Eutergesundheit geben den Hinweis, dass die Milchkuh eine Mastitisinfektion bei Erregerkontakt erfolgreich abwehren kann. Dagegen ist bei einer niedrigen Wahrscheinlichkeit die Resistenz einer Kuh gegenüber einer Infektion herabgesetzt. Eine Infektion kann jedoch in beiden Fällen nur bei Erregerkontakt erfolgen. Daher mündet eine geringe Wahrscheinlichkeit für eine stabile Eutergesundheit für eine Kuh nicht zwangsläufig in eine Mastitisinfektion. Dies gibt dem Landwirt die Möglichkeit, anfällige Kühe durch ein gutes Management vor einem Erregerkontakt zu schützen.

 

Projektpartner

ZellDiX wurde vom DLQ koordiniert und zusammen mit dem Projektpartner

bearbeitet.

 

Das Projekt wurde vom 01.04.2016 bis zum 31.05.2020 durchgeführt.

Gefördert durch Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages.

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