Project

Onderzoek naar de rol van biomechanische belasting in het ontstaan van osteochondrose bij de hond.

Looptijd
01-01-2013 → 31-12-2016
Financiering
Gewestelijke en gemeenschapsmiddelen: IWT/VLAIO
Mandaathouder
Onderzoeksdisciplines
  • Natural sciences
    • Animal biology
  • Agricultural and food sciences
    • Veterinary medicine
    • Other veterinary sciences
    • Other agricultural, veterinary and food sciences
Trefwoorden
osteochondrose manken bij de hond biomechanische belasting
 
Projectomschrijving


Osteochondrose (OC) is een multifactoriele  aandoening en een belangrijke oorzaak        
van manken bij de hond. De exacte pathofysiologie is nog  onduidelijk, maar        
verschillende factoren wijzen erop dat de biomechanische belasting van het gewricht        
een belangrijke rol speelt.        
In Hoofdstuk 1 wordt een kort overzicht gegeven van bot en de aanpassingen die op        
weefselniveau kunnen plaatsvinden. Daarnaast wordt besproken waarom de        
densiteitsdistributie van het subchondrale bot een interessante parameter is om te        
bestuderen en hoe we dit door middel van CTOAM kunnen evalueren.        
In Hoofdstuk 2 wordt een literatuur overzicht gegeven van osteochondrose bij de        
hond in het algemeen, en meer specifiek ter hoogte van het tarsocrurale gewricht.        
Naast een  algemene achtergrond van tarsocrurale OC, komen verschillende        
diagnostische technieken, zoals klinisch onderzoek, radiografie, CT en arthroscopie        
aan bod. De diagnose van tarsocrurale OC is moeilijk door de superpositie van de        
verschillende botten op radiografie,en CT is een veel gevallen noodzakelijk voor een        
definitieve diagnose. Er zijn verschillende behandelingen, maar arthroscopische        
verwijdering van het fragment is in de meeste gevallen de beste keus. De prognose        
varieert naargelang verschillende bronnen, maar met minimaal invasieve        
technieken, zoals arthroscopie, wordt er verbetering of volledig herstel bekomen in        
de meerderheid van de gevallen.        
Tarsocrurale osteochondrose kan voorkomen op de mediale en laterale taluskam. In        
Hoofdstuk 3 worden klinische en morfologische parameters vergeleken tussen        
mediale en laterale OC letsels.De klinische parameters zijn ras, leeftijd, geslacht,        
gewicht en duur van de symptomen, en de morfologische parameters zijn grootte,        
locatie en aantal fragmenten, op basis van de CT  beelden.De laterale letsels zijn        
groter en vertonen een  grotere variatie in grootte in  vergelijking met de mediale        
letsels. Daarnaast zijn honden met laterale letsels jonger en hebben ze in veel        
gevallen minder lang  symptomen vooraleer ze worden aangeboden bij de dierenarts.        
Deze bevindingen zijn in lijn met bestaande hypotheses dat mediale en laterale        
letsels mogelijk een andere etiologie hebben, waarbij de mediale letsels echte        
osteochondrose letsels zijn, waarbij micro-schade een belangrijke rol speelt, en de        
laterale letsels eerder traumatische, transchondrale fracturen, zoals bij de mens.        
Om de rol van biomechanische belasting in het ontstaan van OC letsels te        
onderzoeken, is er gebruik gemaakt van een  combinatie van niet-invasief, in vivo
onderzoek  van de subchondrale bot densiteit in combinatie met geavanceerde        
biomechanische modelleringstechnieken, meer specifiek muskuloskeletale        
modellering,  dynamische bewegingsanalyse en eindige elementen modellering. De        
wetenschappelijke doelstellingen (Hoofdstuk 4) werden geformuleerd rond de        
centrale hypothese dat er een duidelijke correlatie bestaat tussen een  hoge,        
experimenteel bepaalde densiteit van het subchondrale bot, hoge modelgebaseerde        
spanningen, en de locatie van OC letsels in het tarsocrurale gewricht.        
Er is een hoge correlatie van de  densiteit van het subchondrale bot met de        
distributie van de gewrichtsbelasting en dit kan  gebruikt worden om de        
gewrichtsbiomechanica op een niet-invasieve manier te bestuderen. Om te beginnen        
werd de densiteitsdistributie van het subchondrale bot van de talus van gezonde        
Labrador Retrievers geëvalueerd (Hoofdstuk 5). Hieruit bleek dat er een heterogene        
distributie is van de densiteit, waarbij er twee maxima te onderkennen zijn, een op        
het proximale aspect van de mediale taluskam, en een op distale aspect van de        
laterale taluskam. Er werden geen verschillen gevonden tussen linker en rechter        
talus en de distributie van de densiteit van het subchondral bot was zeer gelijkaardig        
tussen honden van hetzelfde ras.De laterale taluskam had een hogere densiteit in        
vergelijking met de mediale taluskam, omdat de laterale taluskam hoger is, en        
waarschijnlijk een hogere belasting ondergaat tijdens beweging.        
De locatie van het densiteitsmaximum is dezelfde als waar de OC letsels op de        
mediale taluskam worden gevonden, hetgeen eerdere suggesties dat herhaalde        
micro-schade een belangrijke rol speelt in het ontstaan van OC bevestigd. Daarbij        
heeft het gebruik van CTOAM in veterinair biomechanisch onderzoek belangrijke        
voordelen ten opzichte van de meer traditionele en invasieve onderzoekstechnieken        
om gewrichtsbelasting te evalueren.        
De materiaaleigenschappen van de subchondrale beenplaat werden onderzocht        
door de densiteit van het subchondrale bot te correleren met de mechanische        
sterkte van het subchondrale bot, door middel van indentatie testen (Hoofdstuk 6).        
Er werden hoge correlaties gevonden tussen de densiteit en de gemeten        
mechanische sterkte met een gemiddelde r2 van 0.89.
Dit toont aan dat CTOAM bij honden ook gebruikt kan worden voor het evalueren van de       
mechanische sterkte, en het geeft de mogelijkheid om dit te doen in longitudinale       
studies vanwege het nietinvasieve karakter van CTOAM.        
Tijdens de groei ontwikkelt het skelet zich voortdurend en past zich continue aan,        
aan de belasting. De leeftijdsafhankelijke verandering van de densiteit van het        
subchondral bot tijdens het opgroeien (Hoofdstuk 7), is voornamelijk een        
toegenomen densiteit met toenemende leeftijd. Dit is hetgeen we verwachten en is        
waarschijnlijk  een aanpassing aan een hoger lichaamsgewicht en meer fysieke        
activiteit. Interessant is dat de densiteitsdistributie van het subchondral bot vrijwel        
gelijk tussen honden van 8 tot 20 maanden. Dit toont aan dat de distributie van de        
gewrichtsbelasting waarschijnlijk erg gelijkaardig blijft. Dus hoewel de algemene        
densiteit toeneemt, blijft de densiteitsdistributie behouden. Dit geeft belangrijke        
informatie voor het evalueren van de densiteit van het subchondrale bot in het        
tarsocrurale gewricht van Labrador Retrievers.        
Omdat het subchondrale bot waarschijnlijk veranderingen ondergaat op vlak van        
densiteit bij honden met gewrichtspathologie, werden verschillende honden met        
tarsocrurale OC geëvalueerd door middel van CTOAM op  het moment van diagnose,        
en in enkele gevallen ook op  langere termijn (Hoofdstuk 8). De letsels hebben een        
lage densiteit en zijn omringd door een zone met hoge densiteit. De        
densiteitsveranderingen zijn niet beperkt tot het aangetaste lidmaat, het        
contralaterale gewricht toont een toename in de  densiteit van het subchondrale bot.        
Dit komt waarschijnlijk door een verandering in steunname op de achterpoten bij        
honden met MTRT-OC.        
De densiteit van het subchondrale bot van de talus verschilt tussen honden van        
verschillende rassen (Canis familiaris), en andere Canidae (Canis lupus en Canis        
aureus). Dit wijst op  verschillen in gewrichtsbelasting van het enkelgewricht        
(Hoofdstuk  9). Bij  de hond kunnen de verschillen verklaard worden door verschillen        
in conformatie.Deze zijn vooral uitgesproken wanneer de vergelijking wordt        
gemaakt tussen Labrador Retrievers en Duitse Herders. Er  waren ook duidelijke        
verschillen gezien tussen de hond en andere Canidae, maar hoe deze verschillen        
verklaard kunnen worden en gerelateerd kunnen worden aan gewrichtsbelasting van        
de achterpoot moet nog verder onderzocht worden.        
Een andere manier om de gewrichtsbelasting te evalueren is door gebruik te maken        
van musculoskeletale modellering. Door middel van een ras-specifiek        
muskuloskeletaal model van het bekken en de achterpoten van een Labrador        
Retriever, werden de gewrichts-kinematica, -kinetica, spierkrachten  en        
gewrichtscontactkrachten geëvalueerd (Hoofdstuk 10).De geometrie is gebaseerd        
op CT beelden en de kinematische en kinetische input voor het model kwam uit        
marker-data gecombineerd met krachtenplaten, wat zorgt voor een geïntegreerde        
dataset. Hoewel er voor het bestaande model een aantal beperkingen zijn, kan het        
gebruikt worden in verder onderzoek naar gewrichtsbelasting bij de hond en het kan        
verder worden verfijnd van zodra er meer morfologische data beschikbaar is.        
De combinatie van muskuloskeletale modelering en eindige elementen modellering        
(Hoofdstuk 11) zorgt ervoor dat spanningen op het niveau van het subchondrale bot        
en het overliggende kraakbeen geëvalueerd kunnen worden.Het geeft de        
mogelijkheid om te kijken naar weefselrespons op basis van de lokale mechanica en        
daarbij de link te maken met gewrichtspathologie. Hoewel uitgebreide        
sensitiviteitsanalyses en validatie  nodig zijn voordat musculoskeletale modelering en        
eindige elementen modelering gebruikt kan worden in een klinische setting, zijn de        
resultaten veelbelovend en verdient het zeker een plek in het onderzoeksgebied van        
orthopedische aandoeningen bij de hond.        
In hoofdstuk 12 wordt een algemene discussie gegeven. Hierbij worden de        
resultaten van de verschillende hoofdstukken besproken en gerelateerd met de        
onderzoeksvraag van dit doctoraat.