Toekomstmuziek of realiteit: Paarden nooit meer ziek dankzij digitale stalknecht.

Koliek is een van de belangrijkste doodsoorzaken bij paarden. Wat als koliek nu tijdig ontdekt kan worden en hiermee operaties en zelfs inslapen van het paard overbodig zijn? Dit onderzocht Anniek Eerdekens, studente Biomedische Ingenieurswetenschappen aan de Universiteit van Gent.

Koliek 

Koliek is een soort van buikpijn bij paarden die verschillende oorzaken kan hebben. De belangrijkste oorzaak van koliek zijn problemen in het spijsverteringskanaal. Dit komt omdat de lengte van het maag-darm kanaal een relatief lange weg is: bij een volwassen paard moet voedsel een reis van bijna 40 meter afleggen! Ter vergelijking: het spijsverteringskanaal van een volwassen man is ongeveer 9 meter. De problemen in het spijsverteringskanaal kunnen veel verschillende oorzaken hebben. Eén daarvan is verkeerde voeding. Denk hierbij aan bedorven of beschimmeld voer of het paard heeft te veel stro of zelfs zand gegeten. 6% van de paarden sterft ten gevolge van kolieken en daarmee is het één van de grootste doodsoorzaken. 

Symptomen 

Een paard met koliek vertoont specifieke gedragingen waarmee het wil laten zien dat het pijn heeft. Een aantal voorbeelden: 

*het paard krabt met zijn voorbeen, 

*het paard kijkt naar zijn buik, 

*het paard rolt veel, 

*het paard gaat constant liggen, 

*het paard heeft koorts en/of een te hoge hartslag. 

Als de eigenaar deze signalen tijdig ziet, is er niets aan de hand. De veearts kan dan worden gebeld om verdere hulp te bieden. Echter, vaak is een continu toezicht op paarden te duur of praktisch onhaalbaar waardoor levensbedreigende kolieken soms te laat worden opgemerkt. Het paard kan zich dan ondertussen al verwond hebben, de darmen kunnen door een verstopping verplaatst zijn en in het ergste geval kan het paard al overleden zijn. 

Hoe werkt de digitale stalknecht? 

In de masterthesis werd software ontwikkeld die het welzijn van paarden detecteert en analyseert met behulp van een bewegingssensor die op het been van het paard geplaatst werd. Als het paard dan bewegingen begint te maken gerelateerd aan kolieken kan een algoritme deze tijdig detecteren. 

Zo werden voor het onderzoek zes paarden geselecteerd die elk twee sensoren op hun voorbenen geplaatst kregen. De eigenaar liet het paard dan allerlei bewegingen uitvoeren zoals rollen, krabben en buikwijzen. Dit alles werd gefilmd. De verzamelde data werd dan van het juiste label voorzien die het gedrag aangeeft welk het paard aan het uitvoeren is. Dit stukje data werd dan toegevoegd aan het model zodat het model kon leren bij welke data welke beweging hoort. Naderhand werden stukjes data zonder label aan het model gegeven. Het model moest dan voorspellen welke beweging het paard aan het uitvoeren was. De uitkomsten zijn veelbelovend want zeven bewegingen van zes verschillende paarden konden met een nauwkeurigheid van 99% voorspeld worden. 

Zuinig met energie 

Gezien het om een kleine sensor gaat die een kleine batterij heeft, moet er ook zuinig worden omgesprongen met energie. Hoe meer data, hoe meer energie: in een sensor worden data-pakketjes verzonden als energie. Daarom werd er onderzocht hoe er met zo min mogelijk data een grote nauwkeurigheid kan gehaald worden voor bewegingsdetectie. In dit onderzoek werden nauwkeurigheden van 99% gehaald aan meetsnelheden waarmee we meer dan 34 dagen doorkomen. Meer dan 47 dagen lukt indien je de sensor in een laag energieverbruik modus configureert. 

Algoritme voorspelt ondergrond 

In het onderzoek is er ook rekening gehouden met de omgeving van het paard. Zo zouden de types grond waarop het paard zich bevindt invloed kunnen hebben op de nauwkeurigheid van het model. Denk aan een natte, harde of zachte ondergrond.  Het bleek echter dat het algoritme het nog altijd performanter was dan 99% betreffende de detectie van de activiteit die paard aan het uitvoeren was. Nog interessanter was dat het algoritme zelfs kon voorspellen op welk type ondergrond het paard aan het bewegen was. 

Gebruiksvriendelijke app 

De meettechnieken zijn vooralsnog ontwikkeld voor onderzoek in een testomgeving, maar zullen zeker in de praktijk gebruikt kunnen worden. Het doel is om uiteindelijk een gebruiksvriendelijke app te ontwikkelen waarop paardeneigenaars meldingen ontvangen wanneer hun paard ´zieke´ gedragingen vertoont. Ook zou het systeem geschikt zijn voor veterinaire onderzoekers en diervoerderproducenten. Bijvoorbeeld om het effect te monitoren van (ander) paardenvoer op de gezondheid en welzijn van paarden. 

Commercieel jasje 

De paardensportwereld heeft inmiddels ook interesse getoond. Zo zou het met dit systeem mogelijk zijn om te zien of bepaalde trainingsmethoden aangepast moeten worden zodat het paard beter kan presteren. De paardensportwereld kijkt nu samen met verschillende partners hoe het voorgestelde systeem in een commercieel jasje gegoten kan worden.