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Bosch, Gisela (2007): Dynamische Positionsmessung des Klauenbeins am 3-D-Computermodell der Klauen von Milchkühen mit unterschiedlicher Laktationszahl. Dissertation, LMU München: Faculty of Veterinary Medicine
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Abstract

Ziel dieser Arbeit war es, durch die Etablierung einer Methode zur Messung des Abstands zwischen Klauenbeinober- und Hornschuhinnenfläche am 3DComputermodell, Aussagen über die Lage des Klauenbeins unter verschiedenen Lastbedingungen machen zu können. Der Einfluss von steigendem Alter und zunehmender Anzahl an Abkalbungen und Laktationen auf die Lage des Klauenbeins und seine Lageveränderungen unter Belastung sollte untersucht werden. Für die Untersuchungen dieser Arbeit herangezogen wurden jeweils ein Vorder- und ein Hinterfuß von 41 Kühen der Rassen Deutsches Braunvieh und Deutsches Fleckvieh. Ausgewählt wurden die Tiere nach der Anzahl der Abkalbungen und Laktationen. Nach diesem Gesichtspunkt wurden sie in vier Untersuchungsgruppen (nullipare Tiere, primipare Tiere, multipare Tiere mit 2 bis 4 Abkalbungen, multipare Tiere mit 5 und mehr Abkalbungen) eingeteilt. Nach makroskopischer Beurteilung des Pflege- und Gesundheitszustands und einer funktionellen Klauenpflege wurden die Klauen im unbelasteten und belasteten Zustand computertomographisch untersucht. Anhand der Schnittbilder wurde eine 3-D-Rekonstruktion von Klauenbein und Hornschuh vorgenommen und der minimale Abstand zwischen Klauenbein- und Hornschuh am 3-D-Modell bestimmt. Mit Hilfe eines Rasters von Messpunkten wurden die Abstände an definierten und reproduzierbaren Stellen gemessen. Im unbelasteten Zustand ist der Abstand im apikalen Bereich der Sohlenfläche am geringsten und steigt in palmarer/plantarer Richtung an. Dies ist bedingt durch die Ausbildung einer zunehmend dicker werdenden Polsterschicht in der Ballenunterhaut. Am Tuberculum flexorium wird der Abstand von abaxial nach axial geringer. Dorsal am Klauenbeinrücken steigt er von der Klauenbeinspitze zum Processus extensorius an. An der abaxialen und axialen Wandfläche wird der Abstand in palmarer/plantarer Richtung größer. Die Außenklaue der Hintergliedmaßen hat an den meisten Messpunkten einen signifikant größeren Abstand als die Innenklaue. Mit zunehmendem Alter und steigender Nutzungsdauer wird der Abstand vor allem an der Sohlenfläche signifikant geringer. Grund ist vermutlich eine Klauenbeinsenkung durch morphologische Veränderungen im Klauenbeinträger der Wandlederhaut und im Stoßdämpfungsapparat der Ballenunterhaut Signifikante Änderungen des Abstands zwischen unbelastetem und belastetem Zustand vollziehen sich im Bereich der Sohle: Das Klauenbein senkt sich unter Belastung in Richtung Sohlenfläche ab. Die abaxiale und axiale Wandfläche und der Klauenbeinrücken zeigen nur geringe Abstandsveränderungen. Im apikalen Sohlenbereich kommt es bei den multiparen Tieren zu einem prozentual teils signifikant stärkeren Absinken unter Belastung im Vergleich zu den nulli- und primiparen Tieren. Hier wird die einwirkende Druckkraft hauptsächlich über den Blättchenapparat der Wandlederhaut transformiert. Bei den älteren Tieren ist es wahrscheinlich durch hormonelle Einflüsse um den Zeitpunkt der Abkalbung und durch Störungen der Lederhautdurchblutung im Sinne einer Reheerkrankung zu morphologischen Veränderungen des Aufhängeapparats gekommen. Nach palmar/plantar erfolgt wegen des schmaler werdenden Blättchenapparates in physiologischer Weise eine zunehmende Dämpfung der Kraft über die Polstereinrichtung der Ballenunterhaut. Die Einsinktiefen nehmen an der Sohle in Richtung Tuberculum flexorium zu und erreichen dort abaxial absolut und prozentual die größten Werte. Bei den nulli- und primiparen Tieren sind die Einsinktiefen großteils signifikant größer als bei den multiparen. Grund ist eine zunehmend dünnere Gewebeschicht zwischen Klauenbein und Hornschuh durch Absenkung des Klauenbeins und Änderungen in der Morphologie der Polstereinrichtungen. Während die Klauen der Vordergliedmaßen eher gleichmäßig einsinken, ist die Abstandsänderung der stärker belasteten Außenklauen der Hintergliedmaßen größer als die der Innenklauen. Außerdem sinken die Außenklauen der Hintergliedmaßen am Tuberculum flexorium unabhängig von Alter und Nutzungsdauer abaxial mehr ein als axial. Axial unterstützt das bradytrophe distale Zwischenzehenband die Aufhängung des Klauenbeins und kann der stärkeren Belastung der Außenklaue offensichtlich besser standhalten als die abaxiale Aufhängung über die Wandlederhaut. Durch die Klauenbeinsenkung bei älteren multiparen Tieren und durch eine anzunehmende Verschlechterung der Dämpfungseigenschaften der Polstereinrichtungen der Ballenunterhaut steigt das Risiko für Erkrankungen wie Sohlengeschwüre.

Abstract

The objective of this dissertation was to determine the position of the coffin bone during different conditions of loading by establishing a method to measure the distance between the coffin bone and the inner surface of the claw horn in a three-dimensional computer model. The influence of progressing age and increasing number of pregnancies and lactations on the position of the coffin bone and its dislocations during exposure were investigated. A forefoot and a hindfoot of each of 41 German Braunvieh and German Fleckvieh cows were investigated in this work. The animals were chosen on the criteria: number of pregnancies and lactations. Taking these factors into consideration, the cows were divided into four groups: nulliparous animals, primiparous animals, multiparous animals with two to four pregnancies and multiparous animals with five and more pregnancies. After a macroscopic evaluation of the state of care and health of the feet and a functional claw trimming, the claws were examined by computed tomography in a condition without loading. Each foot was exposed to the proportionate body weight in a “material testing machine” and the required force was transferred by a “clamping machine”. Afterwards the examination by computed tomography was repeated with the foot exposed to load. By means of the ct scans the coffin bone and the claw capsule were reconstructed three-dimensionally and the minimum distance between the coffin bone and the claw capsule was determined using the three-dimensional model. With the aid of a raster with test points the distances were measured at pre-defined and reproducible positions. In the unloaded condition, the distance was minimal in the apical area of the sole area and increased in palmar/plantar direction. This resulted from the formation of a progressively thickening cushioning layer of the subcutis of the bulb. At the flexor tubercle the distance grew smaller from abaxial to axial. The distance rose at the dorsal surface from the tip of the coffin bone to the extensor process. In the area of the abaxial and axial walls the distance increased in palmar/plantar direction. The outer claw of the hindfoot showed significantly higher values of distances than the inner claw. With progressing age and increasing duration of use, the distance decreased significantly, mainly at the sole area. That may be a consequence of a displacement of the distal phalanx caused by morphological changes of the suspensory apparatus and of the shock absorbing apparatus of the bulb. The most distinct changes of the distance between the conditions with and without load could be found in the sole area: the coffin bone lowered under exposure to load significantly towards the sole area. The abaxial and axial wall areas and the dorsal surface only showed slight changes in the distance. The lowering of the coffin bone in the apical sole area of multiparous cows was significantly more pronounced when expressed as percentage than in nulli- and primiparous heifers and cows. In the apical sole area the affecting pressure is mainly transformed by the dermal lamellae of the wall segment. In older animals, hormonal changes in the periparturient period and circulatory disturbances of the corium in terms of a laminitis probably resulted in morphological changes of the suspensory apparatus. In palmar/plantar direction an increasing cushioning of the pressure takes place physiologically via the cushion of the bulb since the area of dermal lamellae progressively narrows. The depth of sinking increases at the sole towards the flexor tubercle and reaches abaxial the highest absolute and percental values. The depths of sinking are significantly higher in most cases in nulli- and primiparous animals than in multiparous animals. This result can be explained by a thinning tissue layer between coffin bone and horn capsule due to sinking of the coffin bone and morphological changes of the cushioning system. While the claws of the forefeet sink evenly, the change of distance of the more strained outer claw of the hindfeet is clearly greater than that of the inner claws. Furthermore, the outer claws of the hindfeet lower more on the abaxial side of the flexor tubercle than on the axial side independent of age and duration of use. On the axial side, the bradytrophe distal interdigital ligament does support the suspension of the coffin bone and therefore, obviously, is able to resist the more pronounced strain on the outer claw in a better way than the abaxial suspension mediated by the corium of the wall segment. Due to the lowering of the coffin bone in older multiparous animals and due to a supposed deterioration of the absorbing abilities of the cushioning system of the bulb segment the risk for diseases like sole ulcers increases.