| Title | Mechanical (over)load of dairy cattle claws: effects on deformation, claw health and behaviour |
|---|---|
| Period | 01 / 2008 - 12 / 2011 |
| Status | Current |
| Research number | OND1337338 |
| Description: The majority of the Dutch dairy cows is housed in cubicle stalls when not in pasture. Separation of walking areas and lying space is typical for this kind of housing. Lying space is restricted by cubicle separators. Cubicle stalls in principle provide the animals freedom of movement, this is positive from a welfare point of view. In practice freedom is limited however by poor walkability of the alley floors. These are often hard, wet and slippery. Moreover, claw disorders such as sole haemorrhages are frequently observed. Sole haemorrhages indicate tissue damage inside the claw tissues and are a risk factor for other disorders, for instance sole ulcers. Traditionally it was assumed that sole haemorrhages are caused by unbalanced feeding, but more recently it is suggested that high mechanical load is a more important risk factor. High mecanical load can be caused by long standing on hard floors. Mechanical load of cattle claws however and the impacts thereof on claw tissues and animal welfare is only partly understood. More knowledge on mechanical load of claws is needed to reduce the occurence of sole haemorrhages and for more tailored design of welfare friendly cattle housing. Research objectives: - to quantify effects of housing conditions that imply different mechanical loads on claws of dairy cows - to measure stress-strain relationships of claw tissues in load-deformation experiments under a relevant range of loads and use these data as input for an available finite element model of the bovine claw - to test the finite element model with an in vitro load experiment of the distal leg in which external and internal deformations will be measured - to measure contact forces with the floor on dairy cattle claws during standing and walking with force plates, and impact accelerations of claws during walking with accelerometers - to predict mechanical stress distributions in claw tissues with a finite element model of the bovine claw and compare the predictions with observed sole lesions - to aid to a mechanistic explanation of sole haemorrhages - to identify possible early diagnostic tools for mechanical overload (using behavioural and mechanical parameters) Results and products: The first experiment is still running. Results are expected in the second half of 2009. |
| Doel Het overgrote deel van de Nederlandse melkkoeien wordt als ze geen weidegang krijgen gehouden in ligboxenstallen. Een kenmerk van deze stallen is de scheiding van loopruimten en ligplaatsen. Ligplaatsen worden afgebakend met boxafscheidingen. Deze stallen bieden de dieren in principe bewegingsvrijheid, hetgeen voor het dierenwelzijn positief is. Deze vrijheid wordt in de praktijk echter beperkt door slechte begaanbaarheid van loopvloeren (hard, nat en glad) en door het relatief vaak voorkomen van klauwaandoeningen. Een van de meest geconstateerde klauwaandoeningen zijn zoolbloedingen. Die duiden op beschadiging van weefsel in de klauw en vormen een risicofactor voor bijvoorbeeld zoolzweren. Van oudsher werd er van uitgegaan dat zoolbloedingen vooral door ongebalanceerde voeding worden veroorzaakt. De laatste tijd wordt echter verondersteld dat hoge mechanische belasting van de klauwen (als gevolg van lang staan op harde vloeren) een zeer belangrijke risicofactor is. Het inzicht in mechanische belasting van runderklauwen en de gevolgen daarvan voor de klauwweefsels en het dierenwelzijn is echter nog beperkt. Voor vermindering van het voorkomen van zoolbloedingen en gericht ontwerpen van welzijnsvriendelijke huisvesting is daarom meer kennis over mechanische belasting van klauwen nodig. De doelstellingen van dit onderzoek zijn: - het kwantificeren van effecten van huisvestingsomstandigheden die verschillen qua mechanische belasting van klauwen op klauwgezondheid, gedrag en performance van melkvee - het meten van rekspanningen in klauwweefsels in belastingsexperimenten als input voor een eindig elementenmodel van de runderklauw - testen van het eindig elementenmodel van de runderklauw met een in vitro belastingsexperiment waarbij externe en interne vervorming wordt gemeten - het meten van grondreactiekrachten tijdens staan en lopen met een krachtenplatform en het meten van impactversnellingen van klauwen tijdens lopen met versnellingsopnemers - het voorspellen van mechanische belasting van interne klauwweefsels met een eindig elementenmodel van de runderklauw en vergelijken met waargenomen hoornbeschadigingen - bijdragen aan een mechanistische verklaring van zoolbloedingen - identificeren van mogelijke parameters voor vroegdiagnostiek van mechanische overbelasting Werkwijze Het onderzoek start met een dierproef waarbij vier groepen vaarzen vanaf het afkalven gedurende acht weken onder verschillende huisvestingsomstandigheden gehouden worden. Er zijn twee proeffactoren, ieder met twee niveaus: vloer van de loopruimte (betonnen roostervloer of met rubber toplaag bedekte roostervloer) en al dan niet 's nachts ligbeperkingen (afsluiting ligboxen tussen 23 uur en 5 uur). In alle proefgroepen hebben de dieren de beschikking over één ligbox per dier. Het onderzoek wordt uitgevoerd met pas afgekalfde vaarzen omdat deze dieren relatief gevoelig zijn voor mechanische overbelasting. De dieren worden in totaal dertien weken gevolgd. Gedurende het onderzoek zijn de proefdieren uitgerust met IceTag sensoren, waarmee activiteit en lig- en stabeurten continu worden geregistreerd. Verder worden de voeropnames automatisch geregistreerd met het RIC-systeem. Wekelijks wordt de locomotie visueel gescoord en gedurende de eerste vier weken na afkalven worden driemaal per week (maandag, woensdag, vrijdag) bloedmonsters genomen voor bepaling van C-reactive protein, haptoglobine en IL6. De klauwen worden bij intake en na acht en en dertien weken beoordeeld op het voorkomen van aandoeningen. Daarbij wordt met name gelet op zoolbloedingen. Onderzocht wordt welke invloed de proeffactoren hebben op de uitleesparameters. De tweede fase is het uitvoeren van in vitro belastingsexperimenten met klauwweefsels en poten. De benodigde weefsels en poten worden verkregen van een slachthuis. Ten eerste worden mechanische eigenschappen van de interne weefsels bepaald. Te verwachten is dat deze niet-lineair zijn terwijl het bestaande eindige elementenmodel daar wel vanuit gaat. De resultaten zijn nodig om het model op dit punt te verbeteren. Verder wordt een belastingsproef uitgevoerd met een complete poot in een mechanisch testapparaat, waarbij de externe en interne vervorming wordt bepaald. Deze resultaten worden gebruikt voor validatie van het eindige elementenmodel. De derde fase betreft het in vivo meten van grondreactiekrachten tijdens staan en lopen op verschillende ondergronden en het meten van impactversnellingen tijdens het lopen op deze ondergronden. Grondreactiekrachten worden gemeten met een krachtenplatform. Bij meten van de impactversnellingen wordt gebruik gemaakt van op de klauw bevestigde versnellingsopnemers. Aspecten van de ondergrond die hierbij van belang zijn: hardheid en mate waarin de klauw wordt ondersteund (op roostervloeren en geprofileerde vloeren wordt de klauw niet volledig ondersteund). Tenslotte wordt in een 'desk' studie met het eindige elementenmodel doorgerekend wat de voorspelde interne spanningsverdeling is in de klauwen voor de in derde fase gemeten belastingen. Aan de hand van deze spanningsverdeling kan worden ingeschat waar en onder welke omstandigheden overbelasting in de klauwen kan optreden. Deze resultaten worden ter verdere validatie van het model vergeleken met de resultaten van het eerste experiment. Resultaten Het eerste experiment loopt nog. Resultaten worden verwacht in de tweede helft van 2009. Publicaties bij dit project zijn beschikbaar via deze Link |
| Secretariat | Wageningen UR Livestock Research (WUR) |
|---|---|
| Collaboration | Central Veterinary Institute (WUR) |
| Collaboration | Experimental Zoology Group (WUR) |
| Collaboration | LEI Wageningen UR (WUR) |
| Financier | Department of Knowledge (EL&I) |
| Researcher | Dr.ir. B. Beerda |
|---|---|
| Researcher | Dr. R.H.M. Bergevoet |
| Researcher | J.G.M. van den Boogaart |
| Researcher | Prof.dr.ir. J.L. van Leeuwen |
| Researcher | Dr. M. Muller |
| Researcher | Dr. N. Stockhofe |
| Project leader | Ir. W. Ouweltjes |
| A22000 | Animal husbandry |
|---|---|
| D21500 | Histology, cell biology |
| D21800 | Immunology, serology |
| D23110 | Infections, parasitology |
Go to page top
Go back to contents
Go back to site navigation