Osteochondrosis (OC) is a multifactorial orthopaedic condition that is an important
cause of lameness in dogs.The exact pathophysiology remains unclear, but several        
factors indicate that biomechanical loading of the joint plays an important role.        
The general aim of this PhD was to gain more insight in the role of  biomechanical        
loading in the development of OC lesions in dogs, more specifically at the level of  the        
tarsocrural joint.
In Chapter 1, a general introduction about bone and  bone adaptation is given.        
Additionally, it is explained why subchondral bone density distribution is an        
interesting parameter to study, and how this can be visualised using CTOAM.
In Chapter 2, a review of  literature on canine osteochondrosis in general and        
tarsocrural osteochondrosis in specific was provided. In addition to a  general        
background of  tarsocrural OC, different diagnostic techniques, including clinical        
examination, radiography, CT, and arthroscopy are discussed. The diagnosis of        
tarsocrural OC is complicated  due to superposition of  bony structures on        
radiography, and CT is often needed to obtain a  definitive diagnosis. Different        
treatment options are available, with the arthroscopic removal of the fragment        
being the surgical method of  choice in most cases. The prognosis differs among        
various cited studies,however,with the use of minimally-invasive technique such as        
arthroscopy, improvement or full recovery is seen in the majority of cases.        
Tarsocrural osteochondrosis can occur on the medial (MTRT-OC) or lateral (LTRT-OC)        
trochlear ridge.In Chapter  3, clinical and morphological parameters were compared        
between MTRT-OC and LTRT-OC. Clinical parameters included  breed, age, gender,        
weight,and duration of clinical symptoms and morphological data included size,        
location, and number of fragments as determined by CT. The LTRT-OC lesions were        
found to be bigger and had  a larger variation  in size compared  to MTRT-OC lesions.        
Additionally, dogs with  LTRT-OC lesions were  younger and  tended to  have a shorter        
duration of clinical signs before presentation compared to  dogs with MTRT-OC.        
These findings might support existing hypotheses about differences in aetiology        
between MTRT-OC and LTRT-OC lesions, with the first one being true OC lesions, in        
which micro-damage plays in important role, and the latter being traumatic,        
transchondral fractures, similar to  those seen in humans.
To explore the role of  biomechanical loading in the development of OC lesions, a        
combination of non-invasive in vivo evaluation of subchondral bone density        
distribution is combined  with advanced biomechanical modeling techniques, more        
specifically  image-based musculoskeletal modeling, dynamic motion analysis and        
finite element analysis. The scientific aims (Chapter 4), were formulated around the        
central hypothesis of a clear correlation between a high, experimentally determined        
subchondral bone density, high model based strains, and the location of OC  lesions        
in the tarsocrural joint.        
The subchondral bone density is  highly correlated with the joint loading distribution        
and can be used to study joint biomechanics non-invasively. First, subchondral bone        
density distribution of the talus in  healthy Labrador Retrievers was evaluated        
(Chapter 5) as a  parameter reflecting the long-term  joint loading in the tarsocrural        
joint. This resulted in a  non-homogenous density distribution with two density        
maxima, one on the proximal aspect of the medial trochlear ridge, and one more        
distally on the lateral trochlear ridge. No  differences were found between left and        
right limbs,  and the subchondral bone density distribution was very similar between        
different dogs of the same breed. The lateral trochlear ridge had a higher apparent        
density compared to the medial trochlear ridge, as the lateral trochlear ridge is more        
pronounced and likely to endure increased loads during gait.        
The location of  the density maximum on the medial trochlear ridge is the same        
location where MTRT-OC lesions are found, supporting previous studies suggesting        
that repetitive micro-damage is an important factor in the development of OC.        
Additionally, the use of CTOAM in the field of veterinary biomechanics has significant        
advantages compared to more traditional and invasive techniques used to evaluate        
joint loading.
To investigate the material properties of  the subchondral bone plate, the        
subchondral bone density was correlated with the strength of  the subchondral bone        
plate determined by indentation testing (Chapter 6). High  correlations were found        
between the density values and  the measured mechanical strength with a mean r
2 of 0.89. This shows that CTOAM  in dogs can be used to evaluate the mechanical        
strength of the subchondral bone plate, and provides the opportunity  to do so in        
longitudinal studies.        
During growth, the supporting skeletal structures mature and continually adapt to        
the loading conditions. The evaluation of age-dependent changes in subchondral        
bone density during skeletal  maturation (Chapter 7), shows a  general increase in        
density with in creasing age. This is expected and most likely an adaptive response to        
increased bodyweight and physical activity. Interestingly, the subchondral bone        
density distribution was very similar between 8 months of age and 20 months of age,        
indicating that the joint loading distribution also remains very similar. So although        
the overall density increased, the density distribution was preserved over time. This        
provides important  information for the evaluation of subchondral bone density in        
the tarsocrural joint of Labrador Retrievers.        
Because the subchondral bone density distribution is likely to change in case of joint        
pathology, and joint pathology itself is likely to change joint loading, several dogs        
with tarsocrural OC were evaluated using CTOAM at the time of diagnosis and in        
some cases during long-term follow-up (Chapter 8). The subchondral lesions show a        
low density and are surrounded by a high-density ring. Density changes are not        
limited to the affected joint, as the contralateral joint shows an increase in        
subchondral bone density. This is most likely a  reflection of weight-shift and changes        
in loadbearing on the hind limbs in dogs with MTRT-OC.        
The subchondral bone density differences found between different dog breeds        
(Canis familiaris), and between other Canidae (Canis lupus and Canis aureus),        
indicate differences in joint loading of the hock joint (Chapter 9). For the domestic        
dogs, these differences can be attributed to conformational differences, which are        
especially obvious when comparing Labrador Retrievers and German Shepherds.        
Differences between domestic  dogs and other Canidae were also seen, however,        
how these differences relate to diffences in pelvic limb loading remains subject to        
further research.
Another way to evaluate joint loading is the use of  musculoskeletal modeling. Using        
a breed-specific musculoskeletal model of the pelvis and  hind limbs of a Labrador        
Retriever, the joint kinematics, kinetics, muscle forces, and joint contact forces were        
evaluated (Chapter 10). Geometry  was derived from  CT images, and model input        
came from marker data combined with force-plate data, providing an integrated        
dataset. Although the current model has several assumptions and limitations, it can        
be used to explore canine joint loading and can be further refined as more        
morphological data becomes available.        
The combination of musculoskeletal modeling and finite element modeling (Chapter 11)        
provides the opportunity to investigate the strains and stresses at the level of        
the subchondral bone and  articular cartilage. It enables us to evaluate the tissue        
response to the local mechanical environment and  to link the results to joint        
pathology. Although  thorough sensitivity analysis and validation studies are        
necessary before the  model can be applied in a clinical setting,it holds promising        
results and definitely deserves a place in the field of canine orthopaedic research.    
The general  discussion is  given in Chapter 12. The results of  the different chapters are
discussed in  light of the research question of this PhD.