Кинематические изменения у молочных коров с индуцированной односторонней хромотой передних конечностей при движении по прямой

Изучение биомеханики хромоты у молочных коров, особенно в отношении передних конечностей, остается недостаточно исследованным направлением. Хромота может существенно влиять на здоровье животных и их продуктивность, поэтому раннее выявление хромоты является важной задачей для фермеров. В данном исследовании рассматривается характер походки 12 коров до и после индукции односторонней хромоты передних конечностей, что может помочь в разработке автоматизированных инструментов для выявления хромоты на фермах.

Методология

В исследовании участвовали 12 клинически здоровых молочных коров. Для анализа их походки было проведено 27 испытаний, в рамках которых было выполнено более 2000 шагов. На телах коров были установлены девять инерциальных измерительных блоков (IMU), которые обеспечивали сбор данных о движениях. Каждая корова проходила одно базовое испытание и одно или два испытания, направленных на выявление хромоты.

Для индукции хромоты использовался метод, при котором создавалось повышенное давление на копыто, что позволяло вызвать легкую и обратимую одностороннюю хромоту. На основе данных IMU были рассчитаны 31 параметр движения конечностей и верхней части тела, с акцентом на симметрию движений. Сравнение базовых данных и данных о хромоте проводилось с использованием линейных смешанных моделей, учитывающих изменчивость между коровами.

Результаты

1. Изменения в параметрах движения:
- В результате анализа было выявлено, что 22 параметра движения значительно различались в условиях нормальной походки и хромоты (P < 0.05).
- Хромота передних конечностей приводила к более быстрой походке: относительное время между постановкой на землю обеих задних конечностей и соответствующими передними конечностями уменьшилось на 0,022 и 0,036 соответственно. В то же время, относительное время между постановкой на землю задней конечности, противоположной хромой передней конечности, и хромой передней конечностью увеличилось на 0,050.

2. Углы протракции и ретракции:
- Максимальный угол протракции поврежденной передней конечности увеличился на 1,5°, в то время как угол протракции здоровой передней конечности и угол ретракции поврежденной передней конечности уменьшились на 1,7° и 3,0° соответственно.
- Все углы протракции и ретракции задних конечностей, за исключением угла протракции задней конечности, противоположной поврежденной передней конечности, уменьшились на 1,2–1,4°.

3. Движения верхней части тела:
- Наибольшие изменения были выявлены в движениях головы и шеи. Амплитуды первой гармоники (асимметричный компонент) увеличились на 0,13 и 0,11, в то время как амплитуды второй гармоники (симметричный компонент) уменьшились на 0,10 и 0,050.
- Также наблюдались изменения в разнице в положении холки во время выноса конечностей и в середине шага.

4. Вертикальный диапазон движений:
- Вертикальный диапазон движений при каждом шаге увеличился для головы, шеи и спины, но уменьшился для таза.

Исследование показало, что хромота передних конечностей у молочных коров вызывает специфические кинематические изменения, отличающиеся от хромоты задних конечностей. Эти изменения могут быть использованы в качестве индикаторов хромоты, что имеет важное значение для раннего выявления проблем у животных и их своевременного лечения. Хотя результаты исследования являются многообещающими, необходимо подтвердить выявленные изменения в клинических случаях хромоты, чтобы обеспечить возможность использования описанного паттерна для автоматического выявления хромоты передних конечностей на фермах. Это может значительно снизить затраты на лечение и улучшить общее состояние здоровья молочного скота.


Исследование: Animal