Abstract
Objective As dairy herds increase in size, close monitoring of health becomes a necessity,
but this is expensive and labour-intensive. Early detection of febrile diseases is
essential for economical and welfare reasons and to prevent the spread of disease.
The goal of this study was therefore to evaluate a mobile, non-invasive technique
for measuring the body temperature of cows that precludes the need for restraint of
the animals.
Materials and methods An infrared thermographic imaging camera installed on a smart phone was used to measure
the surface temperature of cows. In experiment 1, a metal block heated to defined
temperatures was used to obtain infrared thermographic measurements (THM). The accuracy
of THM made at different distances from the block and at 2 different ambient temperatures
was determined. In experiment 2, non-febrile cows underwent infrared thermographic
imaging, and the body regions with the highest correlations between thermographic
and rectal temperature were identified. In experiment 3, THM were made in febrile
and neighbouring non-febrile cows.
Results In experiment 1, the thermographic and true temperatures of the block had the strongest
relationships at 0.5 and 1.0 m (r = 0.98). The ambient temperature had a significant
effect on the THM, which had larger variations and greater deviations from the block
temperature at 14.8 °C than at 23.8 °C. In experiment 2, the maximum temperature at
the eye (r = 0.37), THM at the muzzle (r = 0.28) and the medial canthus (r = 0.27)
showed the strongest relationships with the rectal temperature. After correcting the
THM with the mean difference between thermographic and rectal temperatures of the
non-febrile cows, sensitivities of 88, 90 and 82 %, respectively, were calculated
for THM at the muzzle, eye and medial canthus in febrile cows in experiment 3. The
corresponding specificities were 6, 23 and 32 %.
Conclusion and clinical relevance Based on the low specificities of the infrared THM, the thermographic imaging camera
has limited usefulness for the mass screening of dairy cows for febrile conditions.
Cattle falsely identified as febrile need to be separated, caught and re-examined,
which causes unnecessary stress to the animal and increases labour input.
Zusammenfassung
Ziel Mit zunehmenden Bestandsgrößen wird ein engmaschiges Gesundheitsmanagement unumgänglich,
aber aufwendiger. Die frühzeitige Erkennung fieberhafter Erkrankungen ist dabei essenziell,
um deren Ausbreitung zu verhindern. Ziel dieser Untersuchung war, eine mobile, nicht
invasive Methode zur Messung der Körpertemperatur zu evaluieren, die keine Fixation
der Tiere erfordert.
Material und Methoden Getestet wurde eine mit einem Mobiltelefon verbundene Infrarotkamera, mit der thermografisch
die Oberflächentemperatur eines Objekts bestimmt werden kann. Im ersten Schritt erfolgten
Infrarotmessungen (IR-Messungen) an einem auf verschiedene Temperaturen (25–45 °C)
erhitzten Metallblock. Die Genauigkeit der Messung bei verschiedenen Abständen (0,5–5 m)
und 2 Umgebungstemperaturen (14,7 °C und 23,8 °C) wurde bestimmt. Im zweiten Schritt
wurde bei Kühen ohne Fieber (< 39,3 °C, n = 30) die Körperregion gesucht, deren Temperatur
in der IR-Messung die höchste Korrelation zur Rektalmessung zeigte. Hierzu dienten
Messungen in einem Abstand von 0,5 und 1 m an Flotzmaul, Auge, Flanke, Kronsaum, Euter
und Schwanzbereich. An den 3 Stellen mit der höchsten Korrelation wurden die Messungen
anschließend bei Kühen mit Fieber (n = 34) und deren fieberfreien Nachbarkühen (n = 23)
durchgeführt. Bland-Altman-Plots wurden erstellt und Regressionsanalysen, Klassifikations-
sowie Kappa-Tests berechnet.
Ergebnisse Die Ergebnisse der IR-Messung korrelierten bei einem Abstand von 0,5 m und 1 m am
engsten mit den entsprechenden Temperaturen des Metallblocks (jeweils r = 0,98). Neben
dem Abstand hatte die Außentemperatur einen signifikanten Einfluss auf die Messung.
So variierten die Messergebnisse bei einer Außentemperatur von 14,8 °C stärker und
wichen deutlicher von der Blocktemperatur ab als bei 23,8 °C. Bei den Kühen ohne Fieber
wies die Maximaltemperatur am Auge sowie die Temperatur am medialen Augenwinkel und
am Flotzmaul die höchsten Korrelationen (r = 0,37 bzw. 0,27 bzw. 0,28) zur rektal
bestimmten Körpertemperatur auf. Nach Korrektur der IR-Messergebnisse mit der mittleren
Abweichung zwischen der IR- und der Thermometermessung bei den gesunden Kühen ergab
sich eine Sensitivität der IR-Messungen von 88 % am Flotzmaul, von 90 % am Auge und
82 % am medialen Augenwinkel zur Erkennung von Kühen mit Fieber. Allerdings lag die
Spezifität bei 6 %, 23 % bzw. 32 %.
Schlussfolgerung und klinische Relevanz Aufgrund der niedrigen Spezifität der IR-Messungen mit dem Wärmebild-Kameramodul
sind diese nur begrenzt geeignet, um ein Screening nach Kühen mit Fieber durchzuführen.
Die falsch-positiv detektierten Tiere müssten jeweils fixiert und nachuntersucht werden,
was ein erheblicher zusätzlicher Aufwand für das Betreuungspersonal und Stress für
die Tiere wäre.
Key words
Infrared thermography - smart phone - health monitoring - fever - body regions - surface
temperature
Schlüsselwörter
Infrarot-Thermografie - Smartphone - Gesundheitsüberwachung - Fieber - Körperregionen
- Oberflächentemperatur
