3 MATERIAL UND METHODEN .1 Tiermaterial
3.2.7 Druckverteilung unter den Klauen
Zur Messung der Druckverteilung unter den Klauen wurde der Pedographie-Analyser Emed-SF der Firma ZEBRIS Medizintechnik GmbH (Isny) verwendet. Die Messungen der Druckverteilung erfolgten an der rechten Vordergliedmaße und an der linken Hintergliedmaße eines jeden Tieres. Es wurden pro Messtag jeweils mindestens drei Messungen je Gliedmaße durchgeführt.
Technische Daten zur Messanlage
Die hier verwendete Messanlage bestand aus zwei Grundeinheiten, zum einen aus der zentralen Steuerung und zum anderen aus der Messplattform. Die zentrale Steuerung setzte sich aus einer Rechnereinheit und den dazugehörenden Peripheriegeräten, wie Farbmonitor, Tastatur, Diskettenlaufwerk und wahlweise einem Drucker zusammen (Abbildung 11).
Die Messplattform beinhaltete eine sensible Messfläche, eine Signalverarbeitung und eine Matrixsteuerung. Die Messfläche war in einen gefensterten Stahlkasten mit den Abmessungen 350 mm x 600 mm x 10 mm eingelassen. Die Wandstärke der 9,2 kg schweren Platte betrug 1,5 mm. Die Messfläche war durch eine Gummiauflage gegen Verschmutzung und Beschädigung geschützt. Abbildung 12 zeigt die Messplattform.
Die einzelnen Messfühler der 23 cm x 40 cm großen Messfläche arbeiteten nach dem kapazitativen Messprinzip. Das bedeutet, dass zwischen zwei Kondensatorplatten ein elastisches Dielektrikum eingeklebt war, welches durch vertikalen Druck auf eine der Platten komprimiert wurde. Bei Belastung der Messplattform nahm der Abstand der Platten zueinander ab, die Kapazität vergrößerte sich und dies wurde über Spannungsleiter als elektrisches Signal erfasst und verstärkt.
Als Dielektrikum wurde ein geschlossenporiger Schaumstoff mit einer Stärke von 1 mm verwendet. Die Kondensatorplatten bestanden aus sich kreuzenden, silberbeschichteten und mit Kupferfolie verstärkten Leiterbahnen. Auf diese Weise musste nicht jeder Kondensator einzeln beschaltet werden. Die Leiterbahnen hatten eine Breite von 5 mm. Pro cm² waren vier Messfühler matrixförmig angeordnet.
Abbildung 9: Entwicklung der Fußungsfläche der rechten Vordergliedmaße eines Einzeltieres anhand von Farbabdrucken (Tiernummer 413, DH, ITZ)
2 Monate 3 Monate
6 Monate 10 Monate
Abbildung 10: Entwicklung der Fußungsfläche der rechten Vordergliedmaße eines Einzeltieres anhand von Farbabdrucken (Tiernummer 413, DH, ITZ)
12 Monate 15 Monate
20 Monate 24 Monate
Abbildung 11: Anordnung der zentralen Steuerung
Abbildung 12: Messplattform
Insgesamt enthielt die Messfläche 2736 unabhängig voneinander ansprechbare Messfühler.
Mit der Matrixsteuerung wurden innerhalb von 0,05 Sekunden nacheinander alle Messfühler nach ihrer Amplitude abgefragt. Die Signale wurden in der Signalverarbeitung verstärkt und gefiltert, bevor sie an den Rechner weitergeleitet wurden. Dort wurden sie im Arbeitsspeicher abgelegt und über den Monitor oder den Drucker als Druckverteilungsbild ausgegeben.
Während einer Messung wurde die Druckverteilung 104 mal mit einer Geschwindigkeit von 50 Bildern pro Sekunde gemessen und abgespeichert.
Die Messplattform wurde für den Messvorgang in eine entsprechende Aussparung einer 120 cm x 300 cm großen bzw. im Messstand 160 x 220 cm großen und 10 mm starken Schichtholzplatte eingelegt, damit die Standfläche für das zu messende Tier eben war.
Darüber wurde noch eine rutschfeste Gummimatte gelegt, um den Untergrund für das Tier unauffällig zu gestalten und die Reinigung zu erleichtern (Abbildung 13).
Abbildung 13: Vorbereitung zu einer Messung der Druckverteilung unter der rechten Vordergliedmaße (linkes Bild) bzw. der linken Hintergliedmaße (rechtes Bild) an einem durch eine Hilfsperson fixierten acht Monate alten Rind (Tiernummer 415, DH, LuFG)
Praktische Durchführung der Messungen
Die Messanlage wurde in einem ruhigen, geschlossenen Raum bei Stalltemperatur aufgestellt.
Die zu messenden Klauen wurden mit Wasser und einer Bürste gereinigt. Das Tier wurde von einer Hilfsperson am Halfter auf die Messplattform im Messraum geführt und so platziert, dass es mit der zu messenden Gliedmaße auf Höhe der Messfläche bei gleichmäßiger Gliedmaßenbelastung ruhig zum Stehen kam. Jetzt mußte die zu messende Gliedmaße erneut aufgehoben werden, die Schutzmatte über der eigentlichen Messfläche entfernt und eine Nullmessung des Gerätes durchgeführt werden, bevor die Klaue vorsichtig auf der Messplattform abgesetzt werden konnte. Dabei war besonders darauf zu achten, dass die Tiere nicht zu stark mit der Klauenspitze zuerst fußten und die Klaue möglichst wenig beim Aufsetzen rotierte, um die mechanische Belastung der Messplattform gering zu halten.
Bei ruhigem Stand des Tieres konnte die Messung gestartet werden. Selbst kleine Bewegungen des Kopfes oder Schwanzes beeinflussten die Messung. Nach knapp drei Sekunden waren 105 Einzelbilder der Belastungsverteilung unter der Klaue aufgenommen.
Die Gliedmaße wurde vorsichtig von der Messplattform entfernt und die Schutzmatte aufgelegt.
Die im Arbeitsspeicher vorhandenen Daten der Druckverteilungsmessung wurden in der zentralen Recheneinheit bearbeitet. Die von den einzelnen Druckfühlern gemessenen Werte wurden zu acht Druckklassen zusammengefasst und als Falschfarbendarstellung in einem Koordinatensystem visualisiert.
Des weiteren wurden die Auftrittsfläche in cm², der Maximaldruck in Newton/cm², die Gesamtkraft in Newton und die Koordinaten des Maximaldruckes als Verlaufskurve über alle 105 Einzelbilder angegeben. Zusätzlich zum Aufnahmedatum und –zeit, konnten eine Versuchskennzeichnung und Kommentare eingegeben werden. Die gemessenen Daten konnten als ASCII-Datei zur Archivierung und weiteren Bearbeitung auf einer Diskette abgespeichert werden. Die Abbildung 14 gibt die beschriebene Bildschirmanzeige wieder.
Die Entwicklung der Fußungsflächen der rechten Vordergliedmaße eines Einzeltieres wird anhand von Druckverteilungsbildern in den Abbildungen 15 und 16 dokumentiert.
Abbildung 14: Ausdruck der Bildschirmanzeige einer Messung der Druckverteilung unter der rechten Vordergliedmaße eines 14 Monate alten Jungrindes der Rasse Deutsche Holsteins (Tiernummer 413, DH, ITZ)
Die drei den Verlauf der Messung darstellenden Kurven sollten wenig Schwankungen aufweisen und konnten als Kriterium zur Einschätzung der Qualität der Messung interpretiert werden. Die Gesamtbelastung in Newton bot weiterhin durch den Vergleich mit dem Körpergewicht der Tiere eine weitere Kontrollmöglichkeit der gleichmäßigen Belastung der Gliedmaßen.
Abbildung 15: Entwicklung der Fußungsflächen der rechten Vordergliedmaße eines Einzeltieres anhand von Druckverteilungsbildern (Tiernummer 413, DH, ITZ)
10 Monate 12 Monate
6 Monate 8 Monate
2 Monate 4 Monate
Abbildung 16: Entwicklung der Fußungsflächen der rechten Vordergliedmaße eines Einzeltieres anhand von Druckverteilungsbildern (Tiernummer 413, DH, ITZ)
22 Monate 24 Monate
18 Monate 20 Monate
14 Monate 16 Monate
Auswertung des Materials
Für die statistische Auswertung der Daten erfolgte eine Bildanalyse mit einem von MAIR
(1989) in der Programmiersprache Quick-Basic entwickelten und am Institut für Tierzucht und Vererbungsforschung der Tierärztlichen Hochschule Hannover neu angepassten Programm auf einem Personalcomputer. Für die Einleseroutine wurde von der Firma ZEBRIS, Isny, ein neues Programm, das dem Datenformat der neuen Plattform angepasst ist, entwickelt.