The importance of acute puerperal metritis (APM) and an efficacious treatment has been outlined by many authors (Benzaquen et al., 2007; Drillich et al., 2007; Overton and Fetrow 2008). However, there is a lack of science-based evidence for the diagnostic values of methods to identify cows with APM. Therefore, the objective of this thesis was to investigate how relevant research publications address the validity of diagnostic methods for APM, to determine the test characteristics of an evaluation of vaginal discharge by human senses and an electronic device and to compare two monitoring and treatment strategies of fresh cows for APM. In the first study, a literature search was conducted in four relevant scientific Journals utilizing the Sciencedirect database. Studies were checked for definitions of possible findings, thresholds, and test characteristics of the diagnostic methods used to identify a cow with APM.On average 2.5 ± 1.75 diagnostic methods were used in a study. References to support the use of the diagnostic methods were provided in 10 of 48 articles (20.8%). Thresholds for diagnostic tests and test characteristics were mentioned in 6 and 3 of the 48 articles, respectively. Based on this systematic review of 48 research papers the evidence supporting the use of the diagnostic methods to identify cows with APM has either been not reported or is weak. In conclusion, the reporting of diagnostic methods to identify cows with APM needs to be improved and further research is necessary to improve diagnostic performance of the methods employed. The objective of the second part of my thesis was to evaluate the reliability of a sensory assessment for color, smell, and viscosity of vaginal discharge from healthy cows and cows with APM. A total of 15 investigators evaluated 6 vaginal discharge samples 10 times each. Subsequently the investigators rated the health status of the cows and the diagnostic value of color, smell, and viscosity. In a final questionnaire, the investigators estimated their ability to diagnose APM correctly and the influence of experience. Reliability was tested using Cohen’s kappa (К). Our study revealed slight to moderate reliabilities concerning the assessment of vaginal discharge. Overall interobserver reliability for color, smell, and viscosity was К= 0.15, 0.27 and 0.44, respectively. Overall intraobserver reliability for color, smell and viscosity were К=0.35, 0.39 and 0.6, respectively. The overall personal expertise to detect cows suffering from APM correctly as such was estimated to be 59%. Our study shows that the sensorial assessment of color, smell, and viscosity of vaginal discharge in cows postpartum is subjective. Therefore, the third part of this thesis involves the use of an electronic nose device to test whether the diagnosis of APM can be refined by technical means. This part includes the definition of test characteristics of an evaluation of odor from vaginal discharge (VD) of cows in the first 10 d postpartum conducted by olfactory cognition and an electronic device, respectively. In experiment 1, 16 investigators (9 veterinary students and 7 licensed veterinarians) evaluated 5 VD samples each on 10 different days. The kappa test revealed an agreement between investigators (interobserver) of κ = 0.43. Mean agreement within observers (intraobserver) was κ = 0.52. In experiment 2, the repeatability of an electronic device (DiagNose; C-it, Zutphen, the Netherlands) was tested. Therefore, 5 samples of VD from 5 cows were evaluated 10 times each. The repeatability was 0.97, determined by Cronbach’s α. In experiment 3, 20 samples collected from healthy cows and 20 of cows with acute puerperal metritis were evaluated by the 16 investigators and the DiagNose using a dichotomous scale (1 = cow with acute puerperal metritis; 0 = healthy cow). Sensitivity and specificity of olfactory evaluation was 75.0 and 60.1% compared with 92.0 and 100%, respectively, for the electronic nose device. The study confirms a considerable subjectivity of the human nose concerning the classification into healthy and sick animals based on the assessment of vaginal discharge. The repeatability of the electronic nose was higher. In conclusion, the DiagNose system, although imperfect, is a reasonable tool to improve odor assessment of VD. Further research is warranted to adapt such electronic devices to practical on-farm screening tools. In the forth part of my thesis, two strategies for screening and subsequent treatment of acute puerperal metritis (APM) in dairy cows have been compared. Therefore, a study with 79 cows, having APM and 114 healthy control cows was conducted. Cows with APM were divided into two groups (treated n= 67 cows, not treated n= 12 cows). The treated animals were further subdivided into two groups (treated between D1-4, n=12 and treated between D5-10, n= 55). The results of this study did not show any significant differences in cure rates, milk yield, serum haptoglobin concentrations on DIM 2, 5 and 10 and subsequent uterine health (DIM 21 to 27). Considering this study as a proof of concept study, we conclude that there might not be a negative impact following a screening and treatment protocol beginning at DIM 5 and leaving early APM cows untreated. This hypothesis needs to be confirmed by a larger field study. Overall, in the course of the four studies a systematic review of current literature considering cows with APM revealed that the evidence of diagnostic methods to identify cows with APM is weak. My second study was implemented to evaluate the diagnostic performance of color, smell and viscosity of cows with and without APM evaluated by human senses. The third part involves the use of an electronic nose device, revealing a better diagnostic performance than by sensorial assessment of VD. The aim of the forth part of this theses was to find out the most efficient strategy to detect cows, suffering from APM and cope with the prudent antibiotic drug use. The results show that a delayed treatment beginning at DIM 5 can lead to a considerable reduction of antibiotic drug use in cows with APM.
Die Bedeutung, die dem Krankheitskomplexes der akuten puerperalen Metritis (APM) in Milchviehbeständen beigemessen wird, wurde bereits in verschiedenen Publikationen hervorgehoben (Benzaquen et al., 2007; Drillich et al., 2007; Overton and Fetrow 2008). Bis heute besteht jedoch ein Mangel an wissenschaftlich fundierter Evidenz zum diagnostischen Wert der Methoden, Kühe mit und ohne APM korrekt voneinander zu unterscheiden. Der erste Teil meiner Doktorarbeit umfasst eine systematische Aufarbeitung der diagnostischen Methoden für Kühe mit APM in anerkannten wissenschaftlichen Zeitschriften. Insgesamt wurden 9 verschiedene Diagnostikmethoden aufgezählt, im Mittel 2.5 ± 1.75 pro Artikel. Referenzen für diese Methoden waren in 10 von 48 Artikeln (20.8%) angegeben. Grenzwerte und Testcharakteristika der Methoden wurden in 6 und 3 der 48 Artikel erwähnt. Basierend auf dieser systematischen Untersuchung ist die Evidenz, auf der die Diagnostik von Kühen mit APM beruht entweder gering oder nicht beschrieben. Es besteht weiterhin Forschungsbedarf um die Diagnostik für Kühe mit APM zu plausibel und reproduzierbar zu machen. Aufgrund dieser Erkenntnisse umfasst der zweite Teil dieser Arbeit die Bewertung der Diagnostikmethoden, die aktuell im Feld angewendet werden. In einem Versuch mit 15 Probanden wurden bei 6 Proben von vaginalem Ausfluss gesunder und kranker Kühe Farbe, Geruch und die Viskosität beurteilt. In einem sich anschließendem Fragebogen wurden die Probanden gebeten ihre eigene Fähigkeit zur Korrekten Diagnose einer Kuh mit APM einzuschätzen. Die Reliabilitäten wurden mittels Cohen’s kappa (К) berechnet und ergaben nur schwach bis moderate Reliabilitätswerte für die sensorische Diagnostik von APM. Die Interobserver- Reliabilitäten für Farbe, Geruch und Viskosität waren К= 0.15, 0.27 und 0.44. Die Intraobserver Reliabilitäten lagen bei К= 0.35, 0.39 und 0.6. Insgesamt schätzten Probanden ihre Fähigkeit zur Korrekten Diagnose von APM als zu 59% korrekt ein. Somit zeigt nicht nur die subjektive Einschätzung der Probanden sondern auch die errechnete Reliabilität, dass die sensorische Beurteilung von vaginalem Ausfluss bezüglich der Diagnostik von APM insgesamt schlecht wiederholbar ist. Diese Ergebnisse führten zu meiner dritten Studie in welcher eine elektronische Nase (DiagNose; C-it, Zutphen, the Netherlands) mit der menschlichen Nase bezüglich der Diagnostik von APM verglichen wurde. Im ersten Teil bewerteten 16 Probanden (9 Studenten und 7 Tierärzte) 5 Proben von vaginalem Ausfluss an je 10 verschiedenen Zeitpunkten. Der Kappa- Test ergab eine Interobserver Reliabilität von κ = 0.43 und eine Intraobserver Reliabilität von κ = 0.52 . Im zweiten Teil wurde die Wiederholbarkeit der Messung mit der DiagNose getestet. Dafür wurden 5 Proben von vaginalem Ausfluss von 5 verschiedenen Kühen 10-mal hintereinander gemessen. Die Wiederholbarkeit wurde mittels Cronbach’s α bestimmt und ergab einen Wert von 0.97. Im dritten Teil der Studie wurden je 20 Proben von Gesunden und Kühen mit APM von 16 Probanden und der DiagNose analysiert. Die Sensitität und Spezifität der menschlichen Nase ergab 75.0 and 60.1%, die der DiagNose 92.0 und 100%. Diese Studie bestätigt die hohe Subjektivität des menschlichen Geruchssinnes bezüglich der Beurteilung von vaginalem Ausfluss. Die elektronische Nase hat in den Versuchen deutlich besser abgeschnitten. Zwar ist dieses System bisher noch nicht im Feld anwendbar, bietet aber vielversprechendes Optimierungspotential für die objektive Diagnose von Kühen mit APM. Während der Schwerpunkt der ersten drei Teile dieser Arbeit vorwiegend in den diagnostischen Methoden liegt, geht es im vierten Teil um Management und Therapie von Kühen mit APM. In einer Studie mit 193 Kühen (79 mit APM, 114 Gesunde) wurden die erkrankten Tiere zunächst in zwei Gruppen aufgeteilt (antibiotisch behandelt n= 67, unbehandelt n= 12). Die behandelten Tiere wurden anschließend in zwei weitere Gruppen unterteilt (Behandlung an Tag 1-4, n =12 und Behandlung an Tag 5-10, n = 55). Die Daten zu Heilungsraten, Milchleistung und Uterusgesundheit zwischen Tag 21 und 27 in Milch zeigen keinen negativen Einfluss eines Beobachtungs- und Behandlungsprotokolls, welches ab Tag 5 post partum beginnt und Kühe, die vor diesem Tag erkrankten, zunächst unbehandelt lässt. Ziel dieser Dissertation ist, in einem ersten Teil durch die Aufarbeitung von aktueller Literatur einen Überblick über die Evidenz der Diagnostik von Kühen mit APM zu gewinnen. Es zeigt sich eine schwache Evidenz sowie dass Diagnostikmethoden zurzeit nur unzureichend beschrieben werden. Im zweiten Teil dieser Arbeit wird der vaginale Ausfluss von an APM erkrankten und gesunden Kühen untersucht. Im Ergebnis weist die sensorische Beurteilung von Farbe, Geruch und Viskosität durch die dem Menschen zur Verfügung stehende Sinne gewisse Schwächen auf und kann als Entscheidung für eine antibiotische Behandlung im Grunde nicht solide genug sein. Der dritte Teil umfasst den Vergleich des menschlichen Geruchssinnes mit einem elektronischen Gerät welches imstande ist bestimmte flüchtige organische Komponenten zu messen. Im Zuge dessen wurden die Test- Charakteristika der menschlichen Nase und dieses Gerätes bestimmt und miteinander verglichen. Das Ergebnis zeigte eine relativ hohe Subjektivität für die menschliche Nase und eine im Vergleich recht gute Wiederholbarkeit des elektrischen Gerätes. Weitere Studien sind jedoch von Nöten um dieses Gerät auch im Feld einsetzen zu können. Der vierte Teil dieser Dissertation beinhaltet eine Feldstudie, im Zuge derer zwei verschiedene Behandlungsprotokolle für Kühe mit APM verglichen wurden. Diese ergab, dass eine Behandlung ab Tag 5 post partum zu relevanten Einsparungen von Antibiotika bei Kühen mit APM führen kann.
