Evaluation of vaginoscopy and transrectal examination of cervical diameter for the diagnosis of clinical endometritis in dairy cows

Abstract

The two present studies of my thesis were performed to evaluate 1) the visual assessment of vaginal discharge by vaginoscopy and 2) the manual assessment of cervical diameter through palpation in dairy cows. Both studies are based on an in vivo and in vitro trial. In the first study Holstein-Friesian cows (n = 380) were examined by vaginoscope between 21 and 27 days in milk by three investigators twice. Vaginal discharge was categorized on a 4-point classification system (0 = clear mucus, 1 = mucus containing flecks of pus, 2 = discharge containing less than 50 percent pus, 3 = discharge containing more than 50 percent pus). Cows with a vaginal discharge score of 0 were classified as healthy whereas cows with a vaginal discharge score of 1 to 3 were classified as having a clinical endometritis. My results illustrate that vaginal discharge score on a scale from 0 to 3 has moderate intra- (Cohen´s kappa coefficient = К; К = 0.55 – 0.60) and interobserver (К = 0.44) repeatability. The prevalence of clinical endometritis was comparable between the three investigators (1st VE: 42.6%, 34.8%, 38.7%; 2nd VE: 46.8%, 36.9%, 43.7%). Transrectal palpation (RR = 0.96 - 1.03) or experience of the investigator (RR = 0.9 - 1.1) did not affect results of vaginoscopic examination (VE). In an in vitro trial sensitivity and specificity of a visual assessment were determined utilizing 33 images showing yellow and pink areas in certain percentages as a reference standard. Pus was represented as yellow and the mucosa including clear mucus as pink areas. These images were visually assessed by 30 investigators via power point (experiment 1) and by 23 investigators via a simulated vaginoscopic examination (experiment 2) utilizing the same 4-point classification system. Sensitivity was 99.6% and 96.3% and specificity was 96.7% and 90.1% in experiment 1 and 2, respectively. In the second study, three investigators examined 64 Holstein- Friesian cows between 2 and 5 days in milk and between 21 and 27 days in milk by transrectal palpation. For calculation of sensitivity and specificity, ultrasound- generated measurements were used as reference standard. A cervix >7.5 cm was categorized as large. The Pearson coefficient of correlation between the results of the 3 investigators and ultrasound-generated measurements was moderate (r = 0.71, 0.74 and 0.51). The estimates generated by palpation by the 3 different investigators did not differ and were similar to measurements obtained by ultrasound. The coefficient of variation between the investigators and ultrasound was high (20.9, 18.7 and 32.0%). The mean difference between the investigators and the ultrasound was 0.60 cm (95% confidence interval: −2.4 to 3.6 cm). Sensitivity was 28.6%, 42.9% and 42.9% and specificity was 100%, 96.2% and 92.6% for the ability of the 3 investigators, respectively, to detect a cervix with a diameter of 7.5 cm by palpation. Overall, sensitivity and specificity for all 3 investigators, considering ultrasound measurements as reference, were 37.5% and 96.2%, respectively. In vitro, 24 wooden cylinders were used to represent cervical diameter and to examine the reliability, as well as sensitivity and specificity, of manual assessment of different diameters. The Pearson coefficient of correlation between the results of the investigators (n = 11) and the actual diameters of the cylinders was 0.78. The coefficient of variation between the investigators and the cylinders was 27.8%. The variation in the results was greater for cylinders with a larger diameter (3.5 cm diameter: mean ± standard deviation = 2.6 ± 0.9 cm; 10.5 cm diameter: mean ± standard deviation = 13.2 ± 4.0 cm). The estimate obtained by palpation for the 7.5 cm cylinder was 7.4 ± 2.1 cm. Sensitivity was 79.4 % and specificity 92.5%. After training one group of investigators, sensitivity and specificity improved to 85.9% and 94.4%, respectively. The results show that a visual assessment conducted by vaginoscopic examination is not perfect but can be considered a reasonable measurement of vaginal discharge and as a practical tool to distinguish healthy from diseased cows. My data provide clear evidence that manual assessment of diameters by palpation remains a challenge.

Die hier vorliegenden Studien wurden durchgeführt, um 1) die visuelle Beurteilung des vaginalen Ausflusses mit Hilfe eines Vaginoskops und 2) die manuelle Untersuchung des Zervix Durchmessers zu evaluieren. Beide Studien basieren auf einem in vivo und einem in vitro Versuch. In der ersten Studie wurden 380 Holstein-Friesian Kühe von drei Untersuchern zweimalig zwischen dem 21 und 27 Tag in Milch mittels Vaginoskopie (VE) untersucht. Der Scheidenausfluss wurde mit Hilfe einer 4-Punkt-Klassifikation beurteilt (0 = klarer Schleim, 1 = Schleim mit Flecken von Eiter, 2 = Ausfluss mit weniger als 50 Prozent Eiter, 3 = Ausfluss mit mehr als 50 Prozent Eiter). Kühe mit einem Ausfluss von 0 wurden als gesund und Kühe mit einem Ausfluss von 1 bis 3 als an klinischer Endometritis erkrankt eingestuft. Die Wiederholbarkeit der Ergebnisse bei einer Skala von 0 bis 3 sind moderat für den einzelnen Untersucher und zwischen den verschiedenen Untersuchern. Die Prävalenz der klinischen Endometritis war zwischen den drei Untersuchern vergleichbar (VE 1: 42,6 %, 34,8%, 38,7 %; VE 2: 46,8 %, 36,9 %, 43,7 %). Die transrektale Palpation (RR = 0,96 - 1,03) sowie die Erfahrung des Untersuchers (RR = 0,9 - 1,1) hatten keinen Einfluss auf die Ergebnisse der vaginoskopischen Untersuchung. In einer in vitro Studie wurden 33 Bilder als Referenzstandard verwendet, um die Sensitivität und die Spezifität zu ermitteln. Die Bilder zeigen gelbe und rosa Bereiche in bestimmten Prozentsätzen als Referenzstandard. Eiter wurde als gelb und die Schleimhaut, einschließlich des klaren Schleims, als rosa Bereiche dargestellt. Diese Bilder wurden visuell durch 30 Untersucher via Power Point (Experiment 1) und 23 Untersucher via einer simulierten vaginoskopischen Untersuchung (Experiment 2) unter Verwendung der gleichen 4-Punkt-Klassifikation beurteilt. Die Sensitivität lag bei 99,6 % und 96,3%, die Spezifität bei 96,7% und 90,1 % im Versuch 1 und 2. In der zweiten Studie haben drei Untersucher 64 Holstein-Friesian Kühe zwischen dem 2 und 5 Tag in Milch und zwischen dem 21 und 27 Tag in Milch durch transrektale Palpation untersucht. Für die Berechnung der Sensitivität und Spezifität wurden Ultraschall generierte Messungen als Referenzstandard verwendet. Eine Zervix >7,5 cm wurde als zu groß eingestuft. Der Korrelationskoeffizient nach Pearson zwischen den Ergebnissen der drei Untersucher und der Ultraschalluntersuchung lagen bei r = 0,71, 0,74 und 0,51. Die Ergebnisse der drei Untersucher wichen nur geringgradig voneinander ab und waren vergleichbar mit den Ultraschallergebnissen. Der Variationskoeffizient zwischen den Untersuchern und der Ultraschalluntersuchung war hoch (20,9%, 18,7% und 32,0%). Die mittlere Differenz zwischen den Untersuchern und der Ultraschalluntersuchung lag bei 0,6 cm (95 % Konfidenzintervall: -2,4 bis 3,6). Die Sensitivität betrug 28,6%, 42,9% und 42,9%, die Spezifität 100%, 96,2% und 92,6% für die drei Untersucher und der Toleranzgrenze von 7,5 cm. Die Sensitivität und Spezifität für alle 3 Untersucher mit dem Ultraschall als Referenzstandard lag bei 37,5% und 96,2%. In vitro wurden 24 hölzerne Zylinder als Modelle verwendet. Es wurden Sensitivität und Spezifität sowie die Wiederholbarkeit der manuellen Untersuchung unterschiedlicher Durchmesser ermittelt. Elf Untersucher haben die Durchmesser der 24 Modelle in 10 Durchgängen manuell geschätzt. Der Korrelationskoeffizient nach Pearson zwischen den Ergebnissen der Untersucher (n = 11) und den tatsächlichen Durchmessern der Zylinder betrug 0,78. Der Variationskoeffizient zwischen den Untersuchern und den Zylindern betrug 27,8%. Die Ergebnisse variierten stärker bei Modellen mit einem größeren Durchmesser (3,5 cm Durchmesser: Mittelwert ± Standardabweichung = 2,6 ± 0,9 cm; 10,5 cm Durchmesser: Mittelwert ± Standardabweichung = 13,2 ± 4,0 cm). Die Ergebnisse der Untersucher für die 7,5 cm-Zylinder lagen bei 7,4 ± 2,1 cm. Die Sensitivität betrug 79,4% und die Spezifität 92,5%. Mit Training konnte die Sensitivität und Spezifität auf 85,9% und 94,4% verbessert werden. Die Ergebnisse belegen, dass die Befunde der vaginoskopischen Untersuchung zwar nicht perfekt ausfallen, die Vaginoskopie aber dennoch als angemessene Untersuchungsmethode von vaginalem Ausfluss angesehen werden sollte. Bezüglich der zweiten Studie zeigen meine Daten eindeutig, dass die Beurteilung von Durchmessern durch Palpation eine Herausforderung darstellt.