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Moser, Johannes Benjamin (2010): Biomechanische Untersuchungen zur Belastbarkeit des Ellbogengelenkes bei Hund, Katze und Kaninchen. Dissertation, LMU München: Faculty of Veterinary Medicine
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Abstract

Das Ziel dieser Arbeit war es, traumatische Ellbogengelenkluxationen durch standardisierte biomechanische Belastungsversuche an den Vordergliedmaßen der Tierarten Hund, Katze und Kaninchen, in Abhängigkeit vom Beugewinkel des Ellbogengelenks, ohne dem Einfluss von Rotationskräften, zu simulieren. Die Vordergliedmaßen wurden tierartunabhängig bei gestreckten, 90° gebeugten und stark gebeugten Ellbogengelenken mit einer Materialprüfmaschine Z010 (Firma Zwick, Ulm) in 0,1 mm-Schritten fortlaufend belastet. Das Versuchsende war erreicht, wenn ein Kraftabfall von mindestens 40 % gegenüber dem höchsten gemessenen Kraftwert (Fmax) in einer Testserie erreicht war. Dazu wurden Gliedmaßen von 29 Katzen, 20 Kaninchen und 28 Hunden beider Geschlechter in biomechanischen Belastungsversuchen getestet. Biomechanische Untersuchungen an Vordergliedmaßen mit gestreckten und 90° gebeugten Ellbogengelenken wiesen hauptsächlich Frakturen der langen Röhrenknochen, in Form von distalen Humerusschaftfrakturen auf. Die Ellbogen-gelenke selbst waren zumeist unversehrt. Nur bei der Tierart Katze konnten bei biomechanischen Belastungsversuchen mit gestreckten Vordergliedmaßen in 3 von 15 Fällen Gelenksubluxationen beobachtet werden. Bei biomechanischen Versuchen an Vordergliedmaßen mit stark gebeugten Ellbogengelenken waren die Schadensbilder anders. So ließen sich bei der Tierart Hund in 8 von 10 Fällen mediale Kollateralbandüberdehnungen provozieren. Im Vergleich dazu bestand das Schadensbild bei der Tierart Katze neben Frakturen an den Ossa antebrachii und des distalen Humerusschaftes auch in 2 von 15 Fällen aus lateralen Bandschäden. Bei der Tierart Kaninchen trat nur in 1 von 10 Fällen eine mediale Kollateralbandruptur auf, ansonsten kam es zu Frakturen des distalen Humerusschaftes. Die in den Belastungsversuchen erreichten maximalen Werte (Fmax) zeigen in Abhängigkeit vom Gelenkwinkel und der Tierart signifikante Unterschiede. Die grösste Belastbarkeit wurde bei gestrecktem Ellbogengelenk gemessen (Fmax-Hund 1091,95 N ±58 5,20 N, Katze 644,37 ± 190,24, Kaninchen 275,34 N ± 102,35 N), wobei es unter dieser Last zu Humerusfrakturen kam und noch keine Luxation auslösbar war. Auch bei einer Winkelung von 90° war die Bruchfestigkeit des Humerusschaftes geringer als die Luxationsstabilität des Gelenkes. In maximaler Beugestellung überstiegen die ausgeübten Kräfte beim Hund dagegen schon bei 783,67 N ± 450,62 N die Belastungsfähigkeit der Gelenkbänder noch bevor es zu Frakturen kam. Zusammenfassend kann man sagen, dass durch die vorliegenden anatomischen und biomechanischen Ergebnisse ein deutlich besseres Verständnis für die großen Unterschiede in den Auswirkungen traumatischer Einwirkungen auf das Ellbogengelenk bei Hund, Katze und Kaninchen erlangt werden konnte.

Abstract

The objective of this thesis was to simulate traumatic elbow joint luxation by means of standardised biomechanical stress testing on the front limbs of dogs, cats and rabbits, in accordance with the bending angle of the elbow joint, without the influence of rotational forces. Independently of the type of animal concerned, the front limbs were placed under constant stress and tested while the elbow joints were extended, bended to 90˚ and strongly bended, in 0.1 mm steps using a material testing machine Z010 (Zwick company, Ulm). The end of the test was reached when a decrease of force of at least 40% in relation to the highest measured stress value (Fmax) was reached in a test series. The joints of 29 cats, 20 rabbits and 28 dogs of both sexes were tested in biomechanical stress tests. Biomechanical examinations of front limbs with extended and 90˚ bent elbow joints demonstrated predominantly fractures of the long bones in the form of fractures of the distal humeral shaft. The elbow joints themselves were mostly unaffected. Only in the cats was joint subluxation observed in 3 out of 15 cases during biomechanical stress tests with extended front limbs. On biomechanical tests on front limbs with strongly bent elbow joints the damage was different. For example, in the dogs, in 8 out of 10 cases medial collateral ligament hyperextension was provoked. In comparison to this, the damage in the cats demonstrated, in addition to fractures of the Ossa antebrachii and the distal humeral shaft, in 2 out of 15 cases, lateral collateral ligament damage. In the rabbits a medial collateral ligament rupture occurred only in 1 out of 10 cases, in addition to fractures of the distal humeral shaft. The maximum stress (Fmax) tolerated on the front limbs was significantly different depending on the test angle and the type of animal being tested. Extended elbow joints were able to bear the greatest stress (Fmax-dogs 1091.95 N ±58 5.20 N, cats 644.37 ± 190.24, rabbits 275.34 N ± 102.35 N), without provoking luxations. The load more often caused fractures of the distal humerus. Even with 90° bended elbow joints the breaking strength of the humerus was lower than the structural stability of the elbow joint. In the dog the load (783.67 N ± 450.62 N) exceeded tensile strength of the articular ligaments. In conclusion the anatomical and biomechanical results give a better understanding of the great differences in the traumatic injuries of the elbow joints in dogs, cats and rabbits.