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Jenner, Florien (2006): Arthroskopische Anbohrung equiner Strahlbeine: eine in vitro und in vivo Untersuchung an gesunden Pferden. Dissertation, LMU München: Faculty of Veterinary Medicine
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Abstract

Navicular disease is associated with intraosseous hypertension and venous stasis. Although core decompression by drilling is an accepted treatment regimen for similar conditions in humans, no experimental results exist concerning its application in the equine navicular bone and its physiological effects. During an in vitro study, the effects of decompression drilling of various drill bit sizes and drill channel numbers on the intraosseous pressure and the 3-point bending breaking strength of isolated navicular bones were studied and correlated to the bone mineral density (BMD). Core decompression significantly reduced the intraosseous pressure response to stresstest- injections. A significant correlation existed between response to stress tests and BMD. The drill channels did not significantly reduce the 3-point bending breaking strength, regardless of their size and number. In the course of the second part of the investigation, core decompression was carried out arthroscopically in navicular bones of 6 healthy horses. The procedure was performed in both front limbs staged by 3 weeks. The venous, arterial, articular and intraosseous pressures were recorded before and after drilling, after intraosseous stress – test- injections as well as 3 resp. 6 weeks after core decompression. Postoperative lameness was assessed subjectively and using force plate gait analysis before inclusion of the animals into the study as well as 1, 3 and 6 weeks post operatively. Navicular radiographs were taken prior to acceptance of the horses into the program, immediately after surgery and at week 1,3,6,9 and 12. Fluorochrome bone – labeling was performed by alternating intravenous administration of oxytetracycline and calcein green every 3 weeks starting at day 0 (first surgery). The animals were sacrificed following a 12 week observation period. The navicular bones were isolated, the bone mineral density was measured and bone histology was performed on undecalcified sections using Toluidinblue and von Kossa/McNeill stains in addition to the unstained fluorochrome slides. Core decompression significantly reduced the intraosseous pressure response to stresstest- injections. The effect decreased over the course of the observation period. A significant correlation existed between response to stress tests and BMD. 114 No significant lameness was observed after the first 5 days following surgery. The drill defects were clearly visible on tangential radiographs for the entire study period. Histology revealed an almost complete seal of the drill channels with fibrous tissue and woven bone at the time of sacrifice, 12 weeks after surgery. Significant remodeling and neovascularization was demonstrated in the vicinity of the surgery sites. In conclusion core decompression of the equine navicular bone appears to be a safe procedure in regard to breaking strength and postoperative lameness score. It significantly decreased intraosseous pressures following stress tests in healthy horses. As the direct decompression effects of the procedure are short – lived due to the rapid healing of the drill channels, its possible long – term effects, which might be extended by the neovascularization, as well as its efficacy in the treatment of horses with navicular disease remain to be assessed.

Abstract

Strahlbeinkrankheit weist viele Parallelen mit dem idiopathischen osteonekrotischen Arthrosekomplex des Menschen auf. Erhöhter intraossärer Druck und venöse Stase im Knochenmark sind pathognomonische Symptome dieses Krankheitskomplexes und können auch in erkrankten Strahlbeinen des Pferdes nachgewiesen werden. In der Humanmedizin wird Knochendekompression durch Pridie-Bohrungen oft mit Erfolg als Behandlungsverfahren eingesetzt, im Pferd ist diese Methode jedoch noch nicht erprobt worden. Die vorliegende Studie untersuchte die Auswirkungen von Pridie - Bohrungen auf klinisch und radiologisch unauffällige Strahlbeine in vitro und in vivo. Der Effekt der Bohrungen auf den intraossären Druck, die biomechanische Belastbarkeit und den Komfortlevel der Pferde war dabei von besonderem Interesse. Währen der in vitro Phase des Projektes, wurden die Effekte von Pridie – Bohrungen verschieder Anzahl und unterschiedlichen Bohrkanaldurchmessers auf den intraossären Druck und die 3-Punkt Beugestärke von isolierten Strahlbeinen studiert und mit der Knochendichte (BMD) korreliert. Pridie – Bohrung reduzierte die intraossäre Druckreaktion zu Stresstest – Injektionen statistisch signifikant. Die Korrelation zwischen intraossärer Druckreaktion zu Stresstest- Injektion und BMD war ebenfalls statistisch signifikant. Die 3-Punkt Beugestärke wurde durch die Bohrkanäle nicht signifikant reduziert. Während der in vivo Phase des Projektes, wurden die Strahlbeine von 6 gesunden, lahmheitsfreien Pferden arthroskopisch mit Pridie- Bohrungen versehen. Die Operation wurde im Abstand von 3 Wochen an beiden Vordergliedmassen durchgeführt. Der venöse, arterielle, intraartikuläre und intraossäre Druck wuden vor and nach den Pridie – Bohrungen gemessen. Jeder Messzyklus des intraossären Druckes bestand aus Messung des Basiswertes und Messung der intraossären Druckreaktion zu intraossärer Injektion von physiologischer Kochsalzlösung (Stresstest). Die Messungen wurden 3 Wochen nach Operation der 2. Gliedmasse an beiden Voderbeinen wiederholt. Der postoperative Lahmheitsgrad wurde subjektiv sowie objektiv mittels force plate Ganganalyse evaluiert. Die Strahlbeine wurden vor Einschluss der Pferde in die Studie, sofort nach der Operation und in den Wochen 1,3,6,9 und 12 geröngt. Fluorochrome Knochenmarker wurden alle 3 Wochen intravenös gespritzt. Die Pferde wurden 12Wochen nach Beginn der Studie eingeschläfert. Die Strahlbeine wurden zur Messung der Knochendichte und histologischen Auswertung entnommen. Pridie- Bohrung reduzierte die intraossäre Druckreaktion zu Stresstests statistisch signifikant. Der Effekt nahm im Laufe der Studiendauer ab. Die Korrelation zwischen der intraossären Druckreaktion zu Stresstests und der BMD war statistisch signifikant. Die Pferde zeigten nach den ersten 5 Tagen nach der Operation keine signifikante Lahmheit. Die Bohrkanäle blieben für die gesamte Studiendauer klar auf den tangentiellen Röntgenaufnahmen ersichtlich. Histologisch waren die Kanäle fast zur Gänze mit Gewebe und Faserknochen gefüllt. Um die Bohrkanäle war signifikante Remodellierung und Neovaskularisierung zu sehen. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass Pridie – Bohrung von 3 unter arthroskopischer Kontrolle angefertigten Bohrkanälen mit einem Durchmesser von 3.2 mm die intraossäre Druckreaktion des Strahlbeins zu Stresstests signifikant moduliert. Die Reduktion des Dekompressionseffekts im Verlauf der 3. bzw. 6 Wochen der Kontrollphase und die rapide Füllung der Bohrkanäle mit hoch vaskularisiertem Faserknochen, sind im Einklang mit anderen publizierten Untersuchungen. In Angesicht der Regenerationsfähigkeit des Knochens, ist das Einwachsen von Gefäßen in das Operationsfeld die Voraussetzung für mögliche Langzeiteffekte der Bohrung. Da die biomechanischen Tests keine signifikante Reduktion der Belastbarkeit als Konsequenz der Operation zeigten und die Versuchspferde sich schnell von der Operation erholten, wäre eine Untersuchung der Effekte der core decompression auf podotrochlotisch veränderte Strahlbeine, der nächste Schritt.