Untersuchungen zu biomechanischen Eigenschaften von Gleit- und Zugsehnen

Heintel, Kim Elena (2013): Untersuchungen zu biomechanischen Eigenschaften von Gleit- und Zugsehnen. Dissertation, LMU München: Tierärztliche Fakultät

Abstract

In der vorliegenden Studie wurden Untersuchungen zu biomechanischen Eigenschaften von Gleit- und Zugsehnen modellhaft an ausgewählten Streck- und Beugesehnen der Vorderzehe des Hundes durchgeführt. Das Untersuchungsmaterial, dazu gehörte die tiefe Beugesehne, die oberflächliche Beugesehne, die gemeinsame sowie die laterale Strecksehne der Vordergliedmaße, stammte von 19 verstorbenen Hunden aus dem Sektionsgut der Anatomie der Tierärztlichen Fakultät der Ludwig-Maximilians-Universität München. Histologisch wurden die ausgewählten Gleit- und Zugsehnenbereiche als solche identifiziert und verifiziert. Die biomechanischen Untersuchungen lieferten Ergebnisse zur Bruchlast (Fmax), Zugfestigkeit (Fmax/A), Zugbelastbarkeit (Fmax/KGW), sowie zur Druckbelastbarkeit (Fmax). Die rheologischen Eigenschaften wurden mittels des Elastizitätsmoduls bestimmt. Die eingangs aufgestellten Hypothesen der Heterogenität von Sehnen in ihren biomechanischen Eigenschaften, sowie der Heterogenität einer einzelnen Sehne in ihrem Verlauf konnten eindeutig gezeigt werden. Es wurde deutlich, dass Gleitsehnen sich von Zugsehnen unterscheiden, genauso unterscheiden sich Gleitsehnen von Gleitsehnen und Zugsehnen von Zugsehnen. Die Ergebnisse der Bruchlast (Fmax) sind sehr heterogen. Die Zugfestigkeit, als reine Materialeigenschaft Fmax/A, ist bei Zugsehnen deutlich erhöht. Die Zugfestigkeit (Fmax/kg KGW) hingegen ist bei Gleitsehnen gleich oder gar höher als bei Zugsehen. Ausschlaggebender Faktor ist die Sehnenquerschnittsfläche. Geringere Zugfestigkeiten werden mittels einer Vergrößerung der Sehnenquerschnittsfläche kompensiert um funktionellen Belastungen standhalten zu können. Mit Hilfe morphometrischer Untersuchungen konnte diese Annahme verifiziert werden. In der Histologie konnten die unterschiedlichen Differenzierungen und Orientierungen faserknorpelhaltigen Gewebes klar aufgezeigt werden. Die Druckbelastbarkeitsergebnisse bestätigen diese Heterogenität von Gleitsehnen deutlich. Die Werte des Elastizitätsmoduls zeigen sich ebenfalls sehr heterogen. Gleitsehnen mit ihrer kraftdämpfenden Funktion weisen eine hohe Elastizität auf. Zugsehnen mit ihrer kraftleitenden Funktion hingegen haben eine geringe Elastizität. Die Ergebnisse dieser Studie sind auch von großer Bedeutung für das klinische Verständnis von Sehnen. Eine Gleitsehne ist per se nicht ruptur-disponiert. Vielmehr ist der Sehnenquerschnitt die ausschlaggebende Komponente einer Ruptur. Eine in ihrem Querschnitt verringerte so genannte Sehnentaille ist der eigentlich rupturdisponierte Bereich einer Sehne, unabhängig davon ob es sich um einen Gleitsehnen- oder Zugsehnenbereich handelt.

Abstract

Examinations about biomechanical characteristics of gliding and traction tendons In the present study examinations were performed into the biomechanical characteristics of gliding and traction tendons. In this case exemplary on certain extensor and flexor tendons of the front digits of dogs. The specimens were derived from 19 dead dogs out of the Anatomical Department of the Veterinary Institute of the Ludwig-Maximilians-University of Munich, including the deep digital flexor tendon, the superficial digital flexor tendon, the common extensor tendon as well as the lateral extensor tendon, The selected category groups of gliding and traction tendons were histologically identified and verified. The biomechanical research included tests to determine tensile power (Fmax), tensile strength (Fmax/A), tensile load (Fmax/body weight), and compressive strength (Fmax). The rheological properties were determined by the elastic modulus. As hypothesized at the outset as to the heterogeneity of tendons, as well as the heterogeneity of a single tendon in regards to their biomechanical properties were clearly demonstrated. It became apparent, that gliding tendons differ from traction tendons, as well as gliding tendons differ from other gliding tendons and traction tendons from other traction tendons. The results of the tensile power (Fmax) are very heterogenic. The tensile strength, as the pure material property Fmax/A, is clearly increased in traction tendons. In comparison the tensile load (Fmax/kg body weight) of gliding tendons is the same, at times even higher then that of traction tendons. The decisive factor is the cross-section of the tendon. Lower tensile strength is compensated by an increased cross-section to resist functional forces. This assumption was verified by morph-metrical analyses. The histology definitely showed the varying differentiations and orientations of fibrocartilaginous tissue. The results of the compressive strength tests confirm the heterogeneity of gliding tendons. The data of the elastic modulus were likewise very heterogeneous. Gliding tendons with their force-cutting function show a high elasticity. Traction tendons on the other hand with their force-leading function show minor elasticity. The results of this study are of great importance in regards to clinical understanding of tendons. A gliding tendon is not automatically pre-disposed to ruptures. The cross-section area of the tendon is the decisive factor of a potential rupture. The so called tendon waist with its reduced cross-sectional area is the actual area which is pre-disposed to ruptures irrespective of whether it is a section of gliding or traction tendon.

• Dokumententyp: Dissertationen (Dissertation, LMU München)
• Keywords: Biomechanik, Gleitsehnen, Zugsehnen, biomechanics, tendon
• Themengebiete: 500 Naturwissenschaften und Mathematik ; 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 590 Tiere (Zoologie)
• Fakultäten: Tierärztliche Fakultät
• Sprache der Hochschulschrift: Deutsch
• Datum der mündlichen Prüfung: 9. Februar 2013
• 1. Bericht­erstatter:in: Reese, Sven