Refinement of current approaches for planning, conducting and interpreting animal health information systems

• Research unit: FSVO
• Project number: 1.00.04

Key words (English)

Surveys - Surveillance systems - Quantitative assessment - Expert systems - Veterinary services - Veterinary Public Health

Short description (German)

Ziel dieses Projektes ist es, Werkzeuge zur Dokumentation der Seuchenfreiheit zu verbessern. Der Nachweis der Seuchenfreiheit gewinnt angesichts der zunehmenden Öffnung der Märkte stark an Bedeutung. Zum Nachweis der Seuchenfreiheit müssen Daten erhoben und statistisch ausgewertet werden. Falls dabei mit Stichproben gearbeitet wird (gegenwärtig die Standardmethode in der Schweiz), bleibt immer eine gewisse Unsicherheit bestehen. Diese Unsicherheit gilt es zu minimieren.

Während der letzten Jahre sind sowohl auf dem Gebiet der Stichprobenberechnung als auch im Bereich der statistischen Analyse von Übersichtsstudien u.a. am IVI grosse Fortschritte gemacht worden. Die wissen-schaftlichen Entwicklungen sind jedoch noch keineswegs abgeschlossen und auch in keiner Weise in die Praxis umgesetzt. Dieses Projekt ist deshalb auf die Entwicklung und Prüfung der neuen Methoden (Simula-tionsmodelle) ausgerichtet, um die Umsetzung in die Praxis zu ermöglichen. Ausserdem sollen weitere Schritte zur Erarbeitung neuer Werkzeuge in Form eines Expertensystems unternommen werden. Drittens soll die Nutzung von Daten aus verschiedenen existierenden Quellen (z.B. Routinelaboruntersuchungen) zur Dokumentation der Seuchenfreiheit geprüft werden.

Die Erkenntnisse werden der Schweiz beim Nachweis der Seuchenfreiheit von direktem Nutzen sein und somit den Zugang zu neuen Märkten unterstützen. Ausserdem leisten sie einen Beitrag zur Erarbeitung internationaler Standards zum Nachweis der Seuchenfreiheit.

Project aims (English)

The aim of this proposed research plan is to evaluate and refine existing methods used to collect animal health information with particular emphasis on information related to diseases that are reaching the zero level in Switzerland. The specific objectives are to:

1. Develop methods to evaluate and refine the application of currently used diagnostic tests in survey and surveillance systems on the herd, regional, and national levels.

2. Develop a quantitative approach to declare Switzerland free of a disease using data available from different sources.

3. Investigate the potential integration of several sources of data and information toward a specific goal in determining the level of a disease and its impact on the implementation of animal health information systems.

Abstract (German)

Im internationalen Handel mit Tieren und tierischen Produkten wird der Nachweis der Tierseuchenfreiheit immer wichtiger, weil mit der Gründung der Welthandelsorganisation WTO im Jahre 1995 das Abkommen über die sanitarischen und phytosanitarischen Massnahmen (SPS Agreement) in Kraft getreten ist. Dieses Abkommen impliziert den freien Handel und setzt eine transparente Informationspolitik betreffend dem Seuchenstatus der jeweiligen Länder voraus. Die dazu notwendigen Informationen zum Gesundheitszustand der entsprechenden Tierpopulationen und zur Dokumentation der jeweiligen Seuchenfreiheit können u.a. mittels Stichprobenerhebungen gewonnen werden. Dabei ist der Umfang der zu erhebenden Stichprobe entscheidend für ihre Aussagekraft und auch für die anfallenden Kosten.
Bei dem neu entwickelten Risiko-basierten Ansatz für die Bestimmung des Stichprobenumfangs einer repetierten Stichprobe wird von der Wahrscheinlichkeit für die Seuchenfreiheit nach dem Durchführen der vorhergehenden Stichprobe (PFPS) ausgegangen. Mittels einer Risikoanalyse (RA) wird die Grösse des Risikos für das Einschleppen der Seuche für die Zeit zwischen der alten und der nachfolgenden Stichprobe geschätzt. Diese Daten erlauben eine Berechnung des noch gültigen Wertes der Wahrscheinlichkeit für die Seuchenfreiheit der vorhergehenden Stichprobe zum gegenwärtigen Zeitpunkt (PFPSadj). Durch Berücksichtigung des noch vorhandenen Informationsgehaltes PFPSadj kann die erforderliche Vertrauenswahrscheinlichkeit für die aktuelle Stichprobe verkleinert und dadurch auch der notwendige Stichprobenumfang reduziert werden.
Für die Planung der Stichproben 2002 in der Schweiz zum Nachweis der Freiheit von enzootischer boviner Leukose (EBL) und Brucella melitensis bei Schafen und Ziegen wurde erstmals der Risiko-basierte Ansatz angewendet. Es konnte gezeigt werden, dass mit dieser Methode der Stichprobenumfang bei den Rindern von 2'325 auf 415 Herden, bei den Schafen von 2'325 auf 838 Herden und bei den Ziegen von 1'975 auf 761 Herden gesenkt werden konnte. Dabei wurde die geforderte Vertrauenswahrscheinlichkeit von 99%, eine Prävalenz von 0.2% nachweisen zu können, unverändert beibehalten.

Abstract (English)

This thesis proposes a novel methodology for evaluating strategies for the
control and prevention of food-borne pathogens throughout the production
chain of animal-derived food. The methodology integrates data from
various sources to provide an evaluation of a national safety-assurance
system throughout a “farm to fork” continuum. The application of the
method on the Swiss safety system for Salmonella permitted to detect
strengths and weaknesses in the national safety-assurance system:
• In the production of chicken meat, the evaluation was satisfactory as a
result of the strict standards followed by the various stakeholders in the
production chain, and of the integrated production system that
incorporated all production steps,
• Throughout the pork and beef production sectors, safety-assurance
levels for Salmonella were weak,
• In milk and dairy production, a satisfactory overall estimation of safetyassurance
measures was observed, mostly relying on the last step of the
production chain, the product manufacturing step.
Because it relied on data made available by the various stakeholders in the
production continuum, the method was of relatively straightforward
implementation. This made it particularly appropriate in the context of a
preliminary evaluation of the safety-assurance levels for Salmonella
throughout the Swiss animal-derived food production.
Because the results of the evaluation do not give a evaluation of the level of
risk, but provide an evaluation of the safety measures taken to control and
prevent the spread of a zoonotic pathogen in a production step, the impact
of a weak safety assurance level was investigated in more depth for the
production of feed for finishing pigs. A quantitative release assessment was
Summary 3
performed for estimating the probability and level of contamination with
Salmonella of the feed produced in Switzerland, and the impact of different
production pathways. The study showed that, despite the very low
frequencies of contamination, there was some probability of a Salmonellacontamination
of feed for finishing pigs. The probability of contamination
was highest when no production process able to reduce or eliminate the
pathogen was implemented, and the addition of organic acids in
combination with heat treatment was shown to be the solution of choice for
the control of Salmonella in feed.

Abstract (French)

Cette thèse propose une nouvelle méthode pour évaluer les stratégies de
contrôle et prévention des pathogènes d’origine alimentaire, tout au long de
la chaîne de production des denrées d’origine animale. La méthode intègre
des données de différentes sources et permet d’évaluer un système de
sécurité “de la table à l’étable”. L’application de la méthode pour évaluer le
système de sécurité pour Salmonella en Suisse a permis de détecter les
points forts et les faiblesses du système national de sécurité alimentaire:
• En production de viande de volaille, l’évaluation était très satisfaisante,
résultant de standards stricts suivis par les différents membres impliqués
le long de la chaîne de production, ainsi que d’un système de production
englobant toutes les étapes de la production
• Dans les secteurs de production de viande de porc et de bœuf, les
niveaux de sécurité étaient faibles,
• En production de lait et produits laitiers, une évaluation globalement
satisfaisante a pu être réalisée, basée principalement sur la dernière
étape de production: l’élaboration des produits alimentaires.

4 Evaluating a food safety-assurance system throughout the farm to fork continuum
Comme la méthode se base sur des données déjà existantes et mises à
disposition par les différents intervenants le long de la chaîne de
production, son application s’est montrée relativement simple. Cela l’a
rendue particulièrement appropriée dans le contexte d’une évaluation
préliminaire des niveaux de sécurité pour les salmonelles en Suisse.
Les résultats obtenus à l’aide de cette nouvelle méthodologie ne sont
cependant pas une estimation des risques, mais une évaluation des mesures
prises pour le contrôle et la prévention des pathogènes dans une étape de
production. C’est pourquoi l’impact d’un niveau de sécurité faible a été
étudié plus en détail pour la production d’aliments pour porcs
d’engraissement. Une analyse de risques quantitative a été réalisée pour
estimer la probabilité et le niveau de contamination avec Salmonella des
aliments produits en Suisse; l’impact de différents procédés de fabrication a
également été étudié. L’étude a montré que, malgré de basses fréquences de
contamination, il existe une certaine probabilité de contamination avec
Salmonella des aliments pour porcs d’engraissement. La probabilité de
contamination était la plus élevée lorsque aucun procédé de fabrication
susceptible de réduire ou éliminer des salmonelles était appliqué. L’ajout
d’acides organiques en combinaison avec un traitement thermique est
apparue comme une solution de choix pour le contrôle de Salmonella dans
les aliments pour animaux.

Publications / Results (German)

Hadorn, D.C., Hauser, R., and Stärk, K.D.C. (2002). Epidemiologische Grundlagen und Resultate der Stichprobenuntersuchung 2001 in der schweizerischen Schweinepopulation. Schweiz. Arch. Tierheilk. 144(10), 532-541.

Publications / Results (English)

Hadorn, D., Rüfenacht, J., Stärk K.D.C. (2001). Risk-based design of repeated surveys for the documentation of freedom from disease in national livestock populations in Switzerland. Conference of Research Workers in Animal Diseases (CRWAD), St. Louis, Missouri, USA, November 11-13 2001.

Hadorn, D.C., Rüfenacht, J., Hauser, R., and Stärk, K.D.C. (2002). Risk-based design of repeated surveys for the documentation of freedom from non-highly contagious diseases. Prev. Vet. Med. 56, 179-192.