Quantifizierung und Klassifizierung der kaninen Ellbogeninkongruenz auf Grundlage einer standardisierten Röntgen- und Messmethode

Andreas Starke Quantifizierung und Klassifizierung der kaninen Ellbogeninkongruenz auf Grundlage einer standardisierten Röntgen- und Messmethode Klinik für Kleintiere der Veterinärmedizinischen Fakultät der Universität Leipzig (79 Seiten, 27 Abbildungen, 8 Tabellen, 132 Literaturangaben) Zielstellung: Ziel der vorliegenden Arbeit war die objektive Quantifizierung der knöchernen Konformation des Ellbogengelenkes gesunder und erkrankter Hunde unter standardisierten Bedingungen. Dazu sollte eine Methode entwickelt werden mit der Röntgenaufnahmen von Ellbogen unter Belastung angefertigt und anhand von Messungen an markanten Knochenstrukturen evaluiert werden können. Diese standardisierte Röntgen- und Messmethode sollte an einer Kontrollgruppe getestet werden, um die Eignung der Methodik zu untersuchen und Referenzwerte zu erstellen. Besonderer Schwerpunkt war die Überprüfung der Reliabilität der Messungen in Abhängigkeit von Lagerungsartefakten und Messwiederholungen. Danach sollten Ellbogengelenke klinisch erkrankter Hunde untersucht und mit den Ergebnissen der Kontrollgruppe verglichen werden, um herauszufinden, ob sich die Messergebnisse signifikant von gesunden Gelenken unterscheiden. Zudem wurde die Hypothese aufgestellt, dass sich die dysplastischen Ellbogengelenke anhand der röntgenologischen Messparameter in unterschiedliche Formen der humeroulnaren und humeroradialen Inkongruenz unterteilen lassen. Material und Methode: Bei 27 lahmheitsfreien Hunden wurden von 47 Ellbogengelenken Röntgenaufnahmen mit und ohne Belastung (mediolateral, kraniokaudal; Aufnahmen am liegenden, narkotisierten Tier) sowie Aufnahmen im Stehen (kraniokaudal) untersucht. Digital gemessen wurden subchondrale Gelenkspaltenabstände, subchondrale Knochenabstände und ein Winkel. Anschließend wurden 149 Hunde mit ED der Röntgen- und Messmethode unterzogen und mit den Ergebnissen der Kontrollgruppe verglichen. Anhand von gehäuft auftretenden Messwertabweichungen wurden die 149 Hunde in Untergruppen eingeteilt und erneut mit der Kontrollgruppe verglichen. Danach wurden 4 Gruppen mit jeweils unterschiedlicher Osteotomie an Radius bzw. Ulna zur zwei- und dreidimensionalen Gelenkumstellung erstellt (euthanasierte Hunde ohne Ellbogenerkrankung), der gleichen Röntgen- und Messprozedur unterzogen und mit der Kontrollgruppe und den Gruppen der kranken Hunde verglichen. Ergebnisse: Eine standardisierte und reliable Lagerung sowie Längen- und Winkelmessungen an definierten Knochenpunkten konnten mit und ohne Belastung bei gesunden und kranken Hunden etabliert werden. Mittels Normalisierung der Parameter der Längenmessungen gelang eine Vergleichbarkeit zwischen unterschiedlichen Gelenken und Projektionsebenen herzustellen. Messwerte von Aufnahmen im Stehen zeigten viele Lagerungsartefakte und eine geringe Reliabilität. Von den einzelnen Messparametern der Aufnahmen mit und ohne Belastung konnten aufgrund ihrer geringen Streuung Normwerte von der Kontrollgruppe abgeleitet werden. Eine deutliche Abgrenzung auf Grundlage signifikanter Unterschiede führte zur Bildung der Untergruppen Typ I (n=60), Typ II (n=40) und indiff (n=49) innerhalb der 149 Hunde mit ED. Unterscheidungskriterien für die Einteilung eines kranken Ellbogengelenkes in Typ I, Typ II und indiff waren 3 subchondrale Gelenkspaltenabstände (mp3, mp4, mp6), 3 aus Gelenkspaltenabständen errechnete Indizes (LI 3, LI 4, LI 6) und ein Winkel. Diese Parameter wiesen in der Kontrollgruppe eine hohe Reliabilität auf. Durch die Osteotomiemodelle konnten Parallelen zwischen Typ I und einer short ulna sowie zwischen Typ II und einem short radius ermittelt werden. Schlussfolgerungen: Röntgenaufnahmen am stehenden Hund sind nicht praktikabel, nur bedingt auswertbar und daher nicht geeignet. Anhand von Röntgenbildern mit und ohne Belastung lassen sich dagegen die Knochenverhältnisse im Gelenk beschreiben und Normwerte erstellen. Die untersuchte Methodik ist geeignet 67% erkrankter Tiere einem Inkongruenztyp (Typ I oder Typ II) zuzuordnen. Die Ergebnisse der dreidimensionalen Ulnaverkürzung und dreidimensionalen Radiusverkürzung weisen auf dreidimensionale Bewegungen der Knochenoberflächen bei Typ I bzw. Typ II im und am Gelenk hin. Ob Ellbogengelenke des Typ I (40%) von einer dreidimensionalen Osteotomie der proximalen Ulna und Ellbogengelenke des Typ II (27%) von einer Radiuselongation profitieren würden, müssen weitere Untersuchungen zeigen. Die Inkongruenz selbst konnte nicht näher quantifiziert werden.:1 EINLEITUNG 1 2 LITERATURÜBERSICHT 3 2.1 Anatomie des kaninen Ellbogengelenkes 3 2.2 Biomechanik des Ellbogengelenkes 5 2.3 Ellbogendysplasie 7 2.3.1 Inkongruenzen 8 2.3.1.1 Radioulnare Längendisparität 9 2.3.1.2 Dynamische radioulnare Längendisparitäten 10 2.3.1.3 Ellipsoide Malformation der Incisura trochlearis 10 2.3.1.4 Primäre Rotationsinstabilität von Radius und Ulna relativ zum Humerus 11 2.3.2 Angular vector model 12 2.3.3 Bildgebende Verfahren zur Darstellung einer Inkongruenz 13 2.3.3.1 Röntgenuntersuchung als planare Projektion 13 2.3.3.2 Computertomographie 16 2.3.3.3 Magnetresonanztomographie 17 2.3.3.4 Arthroskopie 17 2.3.3.5 Röntgen, CT, MRT und Arthroskopie im Vergleich 18 3 EIGENE PUBLIKATIONEN 19 3.1 Röntgenologische Quantifizierung der Ellbogengelenks- konformation mit einer neuen standardisierten Röntgentechnik unter Last: Referenzwerte für mittelgroße und große Hunde ohne Ellbogengelenksdysplasie 19 3.2 Vergleichende röntgenologische Untersuchung von kaninen Ellbogengelenken mit ED und ohne ED unter standardisierten belasteten Bedingungen 49 4 DISKUSSION 72 5 ZUSAMMENFASSUNG 76 6 SUMMARY 78 7 LITERATURVERZEICHNIS 80 8 DANKSAGUNG 91Andreas Starke Quantification and classification of canine elbow incongruency using a standardized method for radiography and measurement Department of Small Animal Medicine, Faculty of Veterinary Medicine, Universitiy of Leipzig (79 pages, 27 Figures, Tables, 132 references) Objective: Goal of this paper was the objective quantification of elbowjoint conformation for healthy and diseased dogs under standardized conditions. Therefor we developed a method for taking x-rays of the elbow joint under load to facilitate measurements using bone-landmarks. For this we aimed to test a standardized X-ray- and measurement methodology on a control group for evaluation of the developed methodology and to compile reference values. Emphasis has been placed on the validation of the reliability of the taken measurements especially were positioning artefacts and repeat measurements were concerned. Subsequently we examined elbow joints of clinically affected dogs and compared the results to that of the control group to determine whether signifikant differences can be found in the measurements compared to those taken in joints of healthy dogs. Additionally we formulated the hypothesis that displastic Elbow joints can be grouped into humero-ulnar and humero-radial incongruencies using the developed method of measurement. Material and methods: Plain x-rays and standardized stressed x-rays (medio-lateral, cranio-caudal taken under sedation; cranio-caudal views taken while standing) of 47 elbow-joints of 27 lameness free dogs were examined. We digitally measured subchondral jointgaps, subchondral bone gaps and an angle. Afterwards 149 dogs with ED were examined using our standardized X-ray method and we compared the results to the control group. The 149 dogs were divided into subgroups using frequent measurement deviances and the subgroups again compared to the control group. Afterwards we created 4 groups based on the kind of radial or ulnar osteotomy for two- and three- dimensional joint adjustment, took measurements based on our standardized X-ray method and compared the results to the control group and ED group. Results: A reliable standardized X-ray methodology as well as length and angle measurement on defined bone landmarks with and without load could be established on healthy dogs and those with ED. Using normalization of length-measurements we were able to establish comparability between different joints and projections. Measurements from x-rays taken in a standing position showed a lot of positioning related artefacts and low reliability. We were able to compile standard values from x-rays of the control group taken with- and without load due to the low deviation of the norm values. Due to marked delination based on significant differences we were able to establish subgroups Typ I (n=60), Typ II (n=40) and Group indiff (n=49) in the ED Group. Distinction Criterions to classify an ED elbow joint in Types I, II or indiff were 3 subchondral jointgaps (mp3, mp4, mp6), three indices calculated out of joint gaps (LI 3, LI 4 and LI 6) and an angle. In the control group these parameters showed a high reliability. Using an osteotomy model we were able to draw parallels between Typ I and a short Ulna, as well as Typ II and a short radius. Conclusions: X-rays taken in a standing position are not feasible. Using x-rays taken with and without load we were able to adequately describe bone-marker relations and could compile norm values. Using our developed method we have been able to assign 67% of the examined diseased joints to a type of incongruency (Type I or II). The results of three dimensional ulna and radius shortening indicate three dimensional movement of the bone surface in Typ I or II in the joint. Whether elbow joints of Typ I (40%) benefit of a three dimensional proximal ulna-osteotomy or joints of Typ II (27%) would benefit of a radial elongation needs to be shown in further studies.:1 EINLEITUNG 1 2 LITERATURÜBERSICHT 3 2.1 Anatomie des kaninen Ellbogengelenkes 3 2.2 Biomechanik des Ellbogengelenkes 5 2.3 Ellbogendysplasie 7 2.3.1 Inkongruenzen 8 2.3.1.1 Radioulnare Längendisparität 9 2.3.1.2 Dynamische radioulnare Längendisparitäten 10 2.3.1.3 Ellipsoide Malformation der Incisura trochlearis 10 2.3.1.4 Primäre Rotationsinstabilität von Radius und Ulna relativ zum Humerus 11 2.3.2 Angular vector model 12 2.3.3 Bildgebende Verfahren zur Darstellung einer Inkongruenz 13 2.3.3.1 Röntgenuntersuchung als planare Projektion 13 2.3.3.2 Computertomographie 16 2.3.3.3 Magnetresonanztomographie 17 2.3.3.4 Arthroskopie 17 2.3.3.5 Röntgen, CT, MRT und Arthroskopie im Vergleich 18 3 EIGENE PUBLIKATIONEN 19 3.1 Röntgenologische Quantifizierung der Ellbogengelenks- konformation mit einer neuen standardisierten Röntgentechnik unter Last: Referenzwerte für mittelgroße und große Hunde ohne Ellbogengelenksdysplasie 19 3.2 Vergleichende röntgenologische Untersuchung von kaninen Ellbogengelenken mit ED und ohne ED unter standardisierten belasteten Bedingungen 49 4 DISKUSSION 72 5 ZUSAMMENFASSUNG 76 6 SUMMARY 78 7 LITERATURVERZEICHNIS 80 8 DANKSAGUNG 9