La detección de cojeras en vacas lecheras mediante sistemas de cámaras y el aprendizaje profundo | Dellait

Álvaro García

La cojera es un trastorno de la marcha muy doloroso que afecta a las vacas lecheras y se caracteriza por un movimiento locomotor anómalo. En las tres últimas décadas, se ha registrado una incidencia mundial de casi el 23%, por lo que sus repercusiones en el bienestar animal, la productividad y la economía de las granjas son sumamente importantes. Esta enfermedad repercute negativamente en la producción de leche y la reproducción, además de que a menudo requiere sacrificar prematuramente a los animales. Para detectar las cojeras, se suele estudiar la forma de andar de las vacas y calificar su locomoción, lo que requiere mucho tiempo y es poco práctico a la hora de realizar un seguimiento regular. Por ello, cada vez hay un mayor interés por la detección automática de cojeras mediante el uso de sistemas de cámaras. Se han llevado a cabo varios estudios sobre la automatización de la calificación de la locomoción y la detección de cojeras mediante cámaras de vídeo. Para ello se emplean técnicas de visión artificial para identificar las partes del cuerpo y calcular las características de locomoción con el objetivo de detectar la cojera. Gracias a los últimos avances en materia de aprendizaje profundo informatizado, es posible estimar la postura sin necesidad de utilizar marcadores y detectar objetos, lo que facilita el cálculo de las características de locomoción esenciales para valorar una cojera. No obstante, la mayoría de los estudios utilizan rasgos de locomoción individuales para detectar este problema, y no profundizan demasiado en la combinación de varias de estas características. Además, el hecho de basarse en las calificaciones de locomoción emitidas por cada evaluador como si fueran una «prueba irrefutable» da lugar a problemas de subjetividad y fiabilidad.

Últimos estudios

En la calificación de la locomoción de las vacas lecheras se emplea una escala de 5 puntos, en la que las puntuaciones de 1 a 5 representan desde una marcha normal hasta una cojera severa, respectivamente. En un experimento realizado recientemente en los Países Bajos (Russello et al. 2024) se observó que la concordancia variaba en función de las puntuaciones, siendo la puntuación 5 la que mostraba la menor consistencia. Los investigadores observaron que existía una cierta ambigüedad a la hora de distinguir entre las puntuaciones 4 y 5, sobre todo entre los evaluadores con menos experiencia. Sin embargo, la mayoría de los estudios sobre la detección de cojeras utilizan calificaciones de locomoción de dos o tres puntos en lugar de la escala de cinco puntos, ya que las vacas con cojeras graves no son muy habituales en las granjas lecheras comerciales y la subjetividad de las valoraciones visuales puede dar lugar a una baja concordancia y fiabilidad. En el presente experimento se calcularon seis características de locomoción: la evaluación de la postura dorsal, el balanceo de la cabeza, la distancia del recorrido, la longitud de la zancada, y la duración del apoyo y del balanceo.

  1. Evaluación de la postura dorsal: permite medir la curvatura de la espalda de la vaca durante la marcha. Determina el grado de arqueamiento o rectitud de la espalda de la vaca mientras camina. Cualquier cambio en la postura de la espalda puede indicar incomodidad o dolor, a menudo asociados con una cojera o problemas musculoesqueléticos.
  2. Balanceo de la cabeza: mide el movimiento vertical que realiza la cabeza de la vaca al caminar. Normalmente, las vacas realizan un movimiento suave y rítmico con la cabeza mientras andan, sin embargo, puede verse alterado por una cojera o cualquier otro malestar, haciendo que la cabeza de la vaca se balancee o se mueva de forma poco natural.
  3. Distancia del recorrido: se trata del movimiento lateral del cuerpo de la vaca durante la marcha, que suele medirse en uno de los lados (ya sea por la izquierda o por la derecha). Se valora hasta qué punto se mueve horizontalmente hacia un lado el cuerpo de la vaca mientras camina. Las cojeras pueden causar patrones de movimiento asimétricos, lo que provoca diferencias en la distancia de recorrido entre los lados izquierdo y derecho.
  4. Longitud de la zancada: calcula la distancia que cubre un solo paso de la vaca al caminar. La longitud de la zancada indica cuánto se extienden las extremidades de la vaca hacia delante o hacia atrás en cada paso. Cualquier cambio en la longitud de la zancada puede indicar alteraciones en el modo de andar, ya sea por cojera o por otros problemas locomotores.
  5. Duración del apoyo: permite evaluar el tiempo que permanecen las extremidades de la vaca en contacto con el suelo durante la marcha. Se mide la duración de cada una de las fases del ciclo de la marcha en las que una extremidad está en contacto con el suelo (fase de apoyo) o separada del suelo (fase de balanceo). Cualquier variación en la duración de la fase de apoyo puede indicar cambios en la distribución del peso y en los patrones de movimiento que pueden estar asociados a una cojera.
  6. Duración del balanceo: cuantifica la duración total de la fase de balanceo del ciclo de la marcha en la que una extremidad se separa del suelo y se desplaza hacia delante. También se mide el tiempo que tarda la extremidad en completar el movimiento hacia delante antes de volver a tocar el suelo. Cualquier alteración de la duración del balanceo puede ser un indicio de anomalías en el movimiento y la coordinación de las extremidades, que a su vez pueden indicar una cojera o trastornos en la marcha.

Las tres características determinantes en este experimento fueron: la evaluación de la postura dorsal, el balanceo de la cabeza y la distancia del recorrido del lado izquierdo, en ese orden. Estos hallazgos subrayan la importancia de combinar múltiples rasgos para una clasificación precisa y para mejorar la detección de cojeras en el sector ganadero.

Las repercusiones en la producción de leche

Existen datos contradictorios sobre cómo afecta la cojera a la producción lechera. En algunos estudios se aprecia una disminución de la producción tras el diagnóstico, mientras que en otros se observan disminuciones tanto antes como después del tratamiento, y, en algunos, no se observa ningún cambio. Para poder evaluar con precisión el impacto de la cojera en la producción, sobre todo en vacas de alto rendimiento, hay que evaluar la pérdida de leche mediante el análisis de las desviaciones de las curvas de lactación.

En un estudio exhaustivo realizado en Inglaterra se analizaron durante 18 meses diariamente cerca de 8.000 datos de la producción de leche de 900 vacas en distintos días de control. Se detectaron varios casos clínicos de cojera, y los diagnósticos más frecuentes fueron úlceras en la suela, la enfermedad de la línea blanca, necrobacilosis interdigital y dermatitis digital. Algunos tipos de cojeras, como las úlceras de la suela y la enfermedad de la línea blanca, pueden afectar a la producción de leche incluso antes de que aparezcan síntomas visibles, lo que pone de relieve la importancia de detectarlas a tiempo.

Las cojeras comprometen el potencial de las vacas de alto rendimiento, pudiéndose observar una disminución del rendimiento lechero desde los cuatro meses previos al diagnóstico hasta los cinco meses posteriores al mismo. Se calcula que la disminución total de la producción media de leche de una vaca con cojera desde el quinto mes de lactancia en adelante fue de casi 360 kg por período de lactancia (305 días). Si el precio de la leche es de 13 euros por cada 100 litros, esto supone una pérdida económica considerable. Estos datos son cruciales para evaluar las repercusiones económicas y sanitarias de la cojera, y subrayan la necesidad urgente de identificar precozmente la cojera y de perfeccionar el método de diagnóstico.

Casos reales

A continuación, se muestran dos vacas de una granja, la número 251 (arriba) y la 605 (abajo), a las que el sistema de cámaras 3D ha detectado una caída de casi 1,5 puntos en su calificación de locomoción (última columna a la derecha). Como hemos mencionado anteriormente, lo importante es comparar su producción actual con las expectativas basadas en la curva de lactación. Sus beneficios diarios en el rebaño son de -9,77 y -7,77, respectivamente.

A los 250 días en leche, la vaca 251 experimentó un notable empeoramiento de la locomoción, que coincidió con una disminución de la producción de leche y una caída de la puntuación de la condición corporal (CC). No obstante, a raíz de este descenso, mostró signos de recuperación tanto en la producción como en la CC. Es evidente que, aunque la cojera afectó a su producción de leche, su salud general y su estado nutricional se mantuvieron constantes, tal y como demuestra su capacidad para recuperar el peso y la condición. Todo esto pone de relieve la importancia de vigilar de cerca no sólo la producción de leche, sino también la calificación de la locomoción y la CC para evaluar la salud y el bienestar general de la vaca.

Por otra parte, también se observó un descenso de la calificación de locomoción en la vaca 605, aunque menos acusado que en la vaca 251, que coincidió con un descenso de la producción de leche en torno a los 110 días en leche. Aunque su CC se mantuvo en niveles acordes con su nivel de producción y la fase de lactación en la que se encontraba, este cambio tan significativo en la calificación de locomoción requiere atención urgente. Este hecho pone de relieve la importancia de abordar con prontitud cualquier cambio en la puntuación de locomoción, incluso si no van acompañados de cambios significativos en la CC, ya que pueden ser indicativos de problemas de salud subyacentes que pueden afectar a la productividad y al bienestar general del animal.

En resumen, ambas vacas nos demuestran lo importante que es controlar al mismo tiempo la locomoción, la producción de leche y la condición corporal. La monitorización de estos tres parámetros permite evaluar de forma más exhaustiva la salud y la productividad de cada vaca, lo que permite detectar e intervenir a tiempo cuando sea necesario para optimizar la gestión del rebaño y el bienestar de cada animal.

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