Calving prediction and evaluation of calving ease after medical treatment in Holstein-Friesian heifers | Geburtsvorhersage und Beurteilung der Geburtserleichterung nach Behandlung von Holstein-Friesian Färsen

The overall objectives of this thesis were to predict calving via direct observation and to evaluate calving ease after medical treatment in Holstein Friesian heifers and their calves. Calving is the crucial event in the life cycle of a dairy cow. Recognizing the beginning of calving, especially the beginning of stage 2 of calving, facilitates calving management and enables an optimal start for cow and calf. We aimed to predict calving dispensing with technical equipment. Prior to the study six signs of imminent parturition were identified based on a literature research and systematic assessment. We intended to develop a reliable prediction method with regard to the second study. Reliable calving prediction facilitates conducting a field study whereas the beginning of stage 2 of calving is important to recognize. Hence, the first study examined physical and behavioral alterations in heifers shortly before parturition. We intended to predict calving without technical equipment via direct observation and evaluation of relaxation of the pelvic ligaments and teat filling. In a first experiment, the interobserver reliability of SIP was tested. Except for one case, cohen’s kappa results were good or very good. During the second experiment SIP was tested under field condition. Thirty-seven heifers from day 267 ± 4 d of parturition were observed hourly for 15 sec each. If one SIP was seen, it was ticked off in a list. Additionally, the relaxation of the pelvic ligaments and teat filling was evaluated every 12 hours. Compared to a precalving control period (day 4 for before calving) tail raising, clear vaginal discharge and bloody vaginal discharge were significantly more likely to occur 24 h before calving. Lying lateral with abdominal contractions was excluded because it was not observed during the control period. Additionally, an equation was built to predict the hours until parturition. In a first version the absence or presence of every SIP except turning the head toward the abdomen was included. In a second version, hours until parturition were estimated with the factors days of gestation, tail raising and clear vaginal discharge. As SIP are animal specific, they are no precise instrument for calving prediction. However, the equation is only a first approach to develop a formula, that might be included in a calving prediction application. Further research is necessary to identify pattern in occurrence of SIP and to ensure a reliable basis for calving prediction. A cut-off value of > 5 points combining PL double weighted and TF resulted in a negative predictive value of 96.8 whereas sensitivity was 68.97 and specificity 87.91. Hence, the examination of PL and TF was not satisfying for predicting calving within the next 12 hours. Consistent with previous findings, results for excluding calving were considerably higher. Overall, the prediction of stage two of calving via direct observation and evaluation of PL and TF was not sufficient. Nevertheless, further research into the occurrence of SIP is warranted to enable a solid basis for an equation as a prediction tool. The second study was conducted to examine the effects of DNH on calving ease in heifers and calves. A study protocol with a concise timeline was developed to enable comparable results. The beginning of stage two was defined as the first time one or both of the calves’ feet became visible. Thirty minutes later, DNH or a Placebo (NaCl) was administered to the heifer subcutaneously. If calving was completed during the next 30 minutes, the case was recorded as unassisted. Duration of calving was measured and blood samples were drawn for cortisol and lactate concentration in heifers and calves, respectively. If calving was not completed 60 min after beginning of stage 2, calving assistance was conducted. A mechanical calf puller was utilized to ensure a comparable extraction method. Furthermore, a digital force gauge was attached to the calves’ feet and the mechanical calf puller. Pulling force was measured during calving assistance. Finally, blood samples were drawn, heifers were examined for vaginal lacerations and calves were supplied with colostrum. Data from 83 calvings were included in the final analyses. Nearly 50 % of heifers treated with DNH and 38 % of heifers treated with PLA calved without assistance (P = 0.524). Duration of calving in both groups did not differ significantly, but a tendency was found that calving assistance was shorter in heifers treated with DNH (3 min 11 s ± 1 min 47 s) compared to PLA (3 min 59 s ± 3 min 5 s; P = 0.075). There was a significant difference of concentration of cortisol before and after calving in both treatment groups. A difference in the increase of cortisol concentration after calving between treatment groups was not found (P = 0.257). The authors speculate that the stressful event itself superimposed the effect of DNH during parturition. The area under the curve was estimated to enable comparison of pulling force data. The AUC was significantly smaller in the DNH treatment group compared to PLA (P = 0.035). This result indicates the influence of DNH on the calving process. We assume that the widening and softening of the birth canal facilitates the delivery of the calf. The vitality of the newborn calves was evaluated by appliance of the APGAR score. Moreover, l-lactate concentration in blood of the calves was measured directly after calving with a validated handheld meter. Both parameters were not influenced by the treatment group. Overall, the first study clearly demonstrated that further research is warranted to achieve a reliable prediction method. There is a rapid and ongoing progress in the development of technical devices for calving prediction. Still, a better understanding of behavior and physical alterations before calving is essential. A measurable effect of DNH on pulling force was found in the second study. We assume that this means an improvement in the calving process for the dam. For evaluation of stress in dam and calf, further research is warranted.e of the APGAR score. Moreover, l-lactate concentration in blood of the calves was measured directly after calving with a validated handheld meter. Both parameters were not influenced by the treatment group.

Die wichtigsten Ziele dieser Arbeit waren die Vorhersage der Kalbung sowie die Beurteilung der Geburtserleichterung nach Behandlung von Holstein-Friesian Färsen. Die Kalbung ist der entscheidende Moment im Lebenszyklus einer Milchkuh. Das Erkennen der nahenden Geburt, besonders ihrer zweiten Phase, vereinfacht das Abkalbemanagement und ermöglicht einen optimalen Start für Mutter und Kalb. Wir beabsichtigten die Kalbung ohne den Einsatz von technischen Geräten vorherzusagen. Vor Beginn der Studie wurde eine Literaturrecherche durchgeführt, aus der sich schließlich sechs signs of imminent parturition (SIP) ergaben. Ziel war es, eine verlässliche Vorhersagemethode zu entwickeln, um auch für weitere Studien gute Voraussetzungen zu schaffen, bei denen der Beginn der zweiten Geburtsphase genau vorhergesagt werden muss. Folglich, wurden in der ersten Studie physische – sowie Verhaltensveränderungen bei Färsen kurz vor der Geburt untersucht. Ziel war eine Vorhersage ohne technische Ausstattung mithilfe von direkter Überwachung und Bewertung der Beckenbänder und der Zitzenfüllung. In einem ersten Versuch wurde die Verlässlichkeit zwischen Beobachtern (interobserver reliability) untersucht. Abgesehen von einem Fall waren die Ergebnisse für cohen’s kappa gut oder sehr gut. Während des zweiten Experiments wurden die SIP unter Feldbedingungen getestet. Insgesamt 37 Färsen vom 267 ± 4 d nach der Besamung wurden stündlich für je 15 s beobachtet. Wenn ein SIP auftauchte, wurde es in einer Liste vermerkt. Zusätzlich sind die Entspannung der Beckenbänder sowie die Zitzenfüllung alle 12 h untersucht worden. Im Vergleich zu einem Kontrollzeitraum (4 d vor der Abkalbung), traten Schwanzabhalten, klarer Vaginalausfluss und blutiger Vaginalausfluss signifikant häufiger in den letzten 24 h vor der Kalbung auf. Seitenlage mit Bauchpresse wurde aus dieser Rechnung ausgeschlossen, da es im Kontrollzeitraum nicht auftrat. Zusätzlich wurde eine Formel entwickelt, um die Stunden bis zur Geburt vorherzusagen. In der ersten Variante waren alle SIP, bis auf Kopf zum Bauch drehen, miteingeschlossen. In der zweiten Variante wurden die Stunden bis zur Geburt mit den Faktoren Trächtigkeitstag, Schwanzabhalten und klarer Vaginalausfluss berechnet. Da SIP sehr individuell auftreten, sind sie kein genaues Vorhersageinstrument. Die Formel ist als erste Annäherung zu betrachten, die vielleicht zukünftig in eine Kalbungsvorhersage-App eingebaut werden könnte. Weitere Untersuchungen sind notwendig, um ein Muster im Auftreten der SIP zu finden und eine solide Basis zur Geburtsvorhersage zu gewährleisten Ein Schwellenwert von > 5 Punkten aus der Kombination Beckenbänder doppelt - und Zitzenfüllung einfach gewichtet führte zu einem negativen prädiktiven Wert von 96,8, mit einer Sensitivität von 69,0 und einer Spezifität von 87,9. Folglich war die Geburtsvorhersage anhand der Untersuchung von Beckenbändern und Zitzenfüllung nicht zufriedenstellend, um die Geburt in den nächsten 12 h vorherzusagen. Vergleichbar mit vorherigen Studienergebnissen waren die Ergebnisse deutlich besser, wenn die Kalbung in den nächsten 12 h ausgeschlossen wurde. Insgesamt war die Vorhersage anhand von SIP und Beckenbändern und Zitzenfüllung nicht ausreichend. Trotzdem ist weitere Forschung sinnvoll, damit SIP vielleicht doch als Formel in ein Vorhersagetool eingesetzt werden können. Die zweite Studie wurde durchgeführt, um die Auswirkungen von Denaverinhydrochlorid (DNH) auf Geburtserleichterung zu testen. Ein Studienprotokoll mit einer klaren zeitlichen Abfolge wurde entwickelt, um vergleichbare Ergebnisse zu bekommen. Der Beginn der zweiten Geburtsphase wurde definiert als der Zeitpunkt, an dem zum ersten Mal mindestens eine Klaue des Fetus sichtbar wurde. Dreißig Minuten später wurde DNH oder Placebo (NaCl) unter die Haut der Färsen injiziert. Falls die Färse in den weiteren 30 Minuten gekalbt hatte, wurde die Geburt als spontan bewertet. Die Dauer der Geburt wurde gemessen und Blutproben wurden genommen, um Cortisol im Blut der Färsen und Lactat im Blut der Kälber zu bestimmen. Falls die Geburt nach insgesamt 60 min nach Beginn der zweiten Geburtsphase noch nicht abgeschlossen war, wurde Geburtshilfe geleistet. Dazu wurde ein mechanischer Geburtshelfer verwendet, um eine vergleichbare Auszugsmethode sicherzustellen. Ein digitales Kraftmessgerät wurde zwischen Geburtshelfer und den Vordergliedmaßen der Kälber befestigt. Zugkraft wurde während der Geburtshilfe gemessen. Schließlich wurden ebenfalls Blutproben genommen, die Färsen wurden geburtshilflich auf Verletzungen untersucht und die Kälber mit Kolostrum versorgt. Die Daten von 83 Geburten konnten in die abschließende Auswertung aufgenommen werden. Ungefähr die Hälfte der mit DNH behandelten Färsen und 38 % der mit einem Placebo behandelten Färsen, kalbten ohne Geburtshilfe (P = 0.524). Die Dauer der Geburt unterschied sich nicht zwischen beiden Behandlungsgruppen. Die Dauer der Geburtshilfe in der DNH Gruppe war numerisch etwas kürzer (3 min 11 s ± 1 min 47 s) im Vergleich zur Placebogruppe (3 min 59 s ± 3 min 5 s; P = 0.075). Beim Vergleich der Kortisolkonzentrationen vor und nach der Kalbung gab es in beiden Behandlungsgruppen jeweils signifikante Unterschiede. Keine signifikanten Unterschiede konnten hingegen im Anstieg der Kortisolkonzentration im Vergleich der beiden Behandlungsgruppen miteinander festgestellt werden (P = 0,275). Möglicherweise hat die durch die Geburt entstandene Stresssituation die Wirkung von DNH überlagert. Die Fläche unter der Kurve (errechnet aus den Parametern Geburtsdauer und Auszugskraft) war signifikant kleiner in der DNH Gruppe im Vergleich zur Placebogruppe (P = 0.035). Das könnte einen Einfluss von DNH auf den Geburtsvorgang zeigen. Wir nehmen an, dass die Geburtswegerweichung und -erweiterung durch DNH die Entwicklung des Kalbs vereinfacht. Die Vitalität der neugeborenen Kälber wurde mithilfe des APGAR Schemas beurteilt. Außerdem wurde direkt nach der Geburt aus dem Blut der Kälber L-Laktat mittels eines validierten Handmessgerätes bestimmt. Die Behandlungsgruppe zeigte keinen Einfluss auf die Parameter. Insgesamt zeigte die erste Studie, dass noch weitere Untersuchungen notwendig sind, um eine verlässliche Vorhersagemethode zu entwickeln. Außerdem gibt es einen stetigen technischen Fortschritt bezüglich der Entwicklung von technischen Geräten zur Geburtsvorhersage. Trotzdem ist ein ausgeprägteres Wissen um die physischen - sowie die Verhaltensveränderung vor der Kalbung notwendig. Ein messbarer Effekt von DNH auf die Zugkraft wurde in der zweiten Studie gefunden. Wir nehmen an, dass das eine Verbesserung für das Muttertier darstellt. Für die Beurteilung der Stressparameter müssen noch weitere Untersuchungen durchgeführt werden.