Biomechanische Eigenschaften des Strahlbeins beim Pferd

Exner, Ellen Bärbel (2025): Biomechanische Eigenschaften des Strahlbeins beim Pferd. Dissertation, LMU München: Tierärztliche Fakultät

Abstract

Die Pathogenese des Palmar-Huf-Syndroms ist heutzutage nach wie vor nicht endgültig geklärt. Man geht davon aus, dass der Großteil der Symptome auf biomechanische Ursachen zurückzuführen ist. Ziel dieser Arbeit war es, biomechanische Eigenschaften der verschiedenen anatomischen Strukturen des Strahlbeines zu erarbeiten. Hierfür wurden 84 Strahlbeine der Vorder- und der Hintergliedmaßen von insgesamt 22 Pferden unterschiedlichen Alters herangezogen und Daten der Kompakta und Spongiosa sowie des subchondralen Knochens und des Faserknorpels der Facies flexoria erhoben. Wert wurde insbesondere auf die vergleichende Betrachtung der Strahlbeine der Schulter- und der Beckengliedmaße gelegt, da letztere häufig außen vor gelassen wird. Für die Bestimmung der Basis- und Vergleichsdaten im pQCT erfolgte eine Vorabklassifizierung der Strahlbeine mittels röntgenologischer Klassifizierung nach Sue Dyson. Schwer veränderte Strahlbeine der Grade 3 (poor) und 4 (bad) sowie diejenigen der Feten und Fohlen blieben unberücksichtigt. Aus der Vielzahl der erhaltenen Messwerte wurden aus den pQCT-Daten die Parameter Gesamtknochendichte (TOT_DEN), Spongiosadichte (TRAB_DEN), Kortikalisdichte (CRT_DEN), Gesamtquerschnittsfläche (TOT_A), periostaler Umfang (PERI_C) sowie der Stress Strain Index (SSI) ausgewertet. Hierfür wurden Mittelwerte an 7 sagittalen Schnittebenen von medial nach lateral bestimmt. Diese sind erheblich niederer als erhobene Werte anderer equiner Knochen. Beim Vergleich der pQCT-Werte von medial nach lateral ergibt sich ein flacher M-förmiger Kurvenverlauf für die Parameter TOT_DEN, TRAB_DEN und CRT_DEN. Bei den Parametern TOT_A, PERI_C und SSI ist der Kurvenverlauf steil ansteigend bis zur Scheibe 4 und danach steil abfallend bis zur Scheibe 7. Alle Messwerte der Scheibe 4, die sich im Bereich des Sagittalkammes befindet, weichen von denen der medial und lateral gelegenen Scheiben ab. Der Messbereich der Scheibe 4 liegt zwischen den beiden Schenkeln der tiefen Beugesehne. Signifikante Unterschiede in den pQCT- und CT-Daten von Kompakta und Spongiosa finden sich beim Vergleich der Schulter- und Beckengliedmaße. Die Messwerte des Faserknorpel-Mappings der Facies flexoria des Strahlbeins sowie die des darunter liegenden subchondralen Knochens wurden in einer proximalen, mittleren und distalen Messreihe auf Höhe der Scheiben erhoben. Der Kurvenverlauf der Mittelwerte ist M-förmig für die erhobenen Parameter Faserknorpeldicke (NPT) und Instantaneous Modulus (IIM). In allen drei Messreihen ist die mittlere Faserknorpeldicke der Strahlbeine der Beckengliedmaße signifikant dicker als die der Strahlbeine der Schultergliedmaße und in der distalen Reihe signifikant dicker als bei der mittleren und proximalen Reihe. An der Schultergliedmaße sind die korrespondierenden Messwerte medial des Sagittalkammes signifikant höher als die lateral davon gelegenen Messwerte. Beim IIM sind die Verhältnisse umgekehrt. Die Messwerte des subchondralen Knochens unter der Faserknorpelschicht der Facies flexoria der Strahlbeine zeigen ebenfalls einen M-förmigen Verlauf. Hierbei gibt es keine Unterschiede im Vergleich von Schulter- und Beckengliedmaße sowie der medial und lateral des Sagittalkammes gelegenen korrespondierenden Messwerte. Verantwortlich hierfür sind möglicherweise unterschiedliche Einflüsse von Trage- und Schubfunktion der Vorder- bzw. Hintergliedmaße sowie der nutzungsbedingten Einflüsse. Ergänzend hierzu konnte in dieser Arbeit eine hochsignifikante Altersbeziehung für die pQCT-Daten erarbeitet werden, nicht jedoch für die Werte des subchondralen Knochens und des Faserknorpel-Mappings.

Abstract

The pathogenesis of palmar hoof syndrome is still not fully understood. It is assumed that the majority of the symptoms are due to biomechanical causes. The aim of this study was to determine the biomechanical properties of the various anatomical structures of the navicular bone. For this purpose, 84 navicular bones of the forelimbs and hind limbs from a total of 22 horses of different ages were used and data of the compacta and spongiosa as well as the subchondral bone and the fibrocartilage of the facies flexoria were collected. Particular emphasis was placed on the comparative analysis of the navicular bones of the shoulder and pelvic limb, as the latter is often left out. To determine the baseline and comparative data in pQCT, the navicular bones were classified in advance using the Sue Dyson radiographic classification system. Severely altered navicular bones of grades 3 (poor) and 4 (bad) as well as those of the foetuses and foals were not taken into account. The parameters total bone density (TOT_DEN), cancellous bone density (TRAB_DEN), cortical bone density (CRT_DEN), total cross-sectional area (TOT_A), periosteal circumference (PERI_C) and the stress strain index (SSI) were evaluated from the large number of measured values obtained from the pQCT data. For this purpose, mean values were determined at 7 sagittal sectional planes from medial to lateral. These are considerably lower than the values obtained for other equine bones. A comparison of the pQCT values from medial to lateral shows a flat M-shaped curve for the parameters TOT_DEN, TRAB_DEN and CRT_DEN. For the parameters TOT_A, PERI_C and SSI, the curve rises steeply up to slice 4 and then falls steeply down to slice 7. All measured values of slice 4, which is located in the area of the sagittal crest, deviate from those of the medial and lateral slices. The measurement range of slice 4 lies between the two legs of the deep flexor tendon. Significant differences in the pQCT and CT data of compacta and cancellous bone are found when comparing the shoulder and pelvic limb. The measured values of the fibrocartilage mapping of the facies flexoria of the navicular bone and the underlying subchondral bone were recorded in a proximal, middle and distal series of measurements at the level of the disks. The curve of the mean values is M-shaped for the measured parameters fibrocartilage thickness (NPT) and instantaneous modulus (IIM). In all three measurement series, the mean fibrocartilage thickness of the navicular bones of the pelvic limb is significantly thicker than that of the navicular bones of the shoulder limb and significantly thicker in the distal row than in the middle and proximal row. On the shoulder limb, the corresponding measurements medial to the sagittal crest are significantly higher than those lateral to it. The ratios are reversed for the IIM. The measured values of the subchondral bone under the fibrocartilage layer of the facies flexoria of the navicular bones also show an M-shaped course. There are no differences in the comparison of the shoulder and pelvic limb measurements and the corresponding measurements medial and lateral to the sagittal crest. This may be due to different influences of weight-bearing and pushing function of the forelimb and hind limb as well as usage-related influences. In addition to this, a highly significant age relationship was established for the pQCT data in this study, but not for the values of the subchondral bone and fibrocartilage mapping.

• Dokumententyp: Dissertationen (Dissertation, LMU München)
• Keywords: navicular bone, Navicular Disease, pQCT, biomechanical mapping
• Themengebiete: 500 Naturwissenschaften und Mathematik ; 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 590 Tiere (Zoologie)
• Fakultäten: Tierärztliche Fakultät
• Sprache der Hochschulschrift: Deutsch
• Datum der mündlichen Prüfung: 26. Juli 2025
• 1. Bericht­erstatter:in: Reese, Sven