Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Validierung und Vergleich der Therapieresultate zementierter und unzementierter Hüftgelenksendoprothesen endoprothetisch versorgter Hunde anhand kinematischer und kinetischer Gangparameter

Drüen, Svenja

Computer assisted gait analysis is based on the evaluation of kinetic and kinematic parameters by force plates or special instrumented treadmills. The first part of the present study deals with the question whether gait pattern of dogs walking on force plate or treadmill differs elementary regarding the hind limb. Therefore, comparison of ground reaction forces of the hind limb of dogs on force plate and treadmill was performed. Nine adult dogs of different breeds were used in the study and one hind limb of each dog was analysed on force plate and treadmill. The peak forces in mediolateral (Fx), craniocaudal (Fy) and vertical (Fz) direction and the vertical impulse (IFz) were evaluated. Considering the ground reaction forces of the hind limb, despite of the breaking forces, there were no significant differences between force plate and treadmill. Fx and Fy forces showed only a low correlation, so these values were considered as incomparable between treadmill and force plate. The analysis of the comparability of both measure systems is relevant, because instrumented treadmills are used increasingly to support the objective diagnostics of orthopaedic problems. For this reason, the validation of the comparability of the established data on treadmill and force plate is also the basis for the second part of the present work. Issue of the second study is the therapeutical outcome of the treatment of a frequent reason for orthopaedic problems, especially of large-sized dogs: hip dysplasia. A common method for the treatment of severe hip dysplasia is total hip replacement with cemented or uncemented hip prosthesis. To date it is unclear whether uncemented hip replacement is of advantage with regard to short term lameness improvement in comparison to cemented total hip replacement (THR). Aim of the second part of this study was to compare objectively the development of the gait pattern in dogs after cemented and cementless total hip replacement, using an instrumented treadmill. Therefore, 18 dogs with hip dysplasia underwent unilateral total hip replacement. Gait analysis was performed prior to as well as ten days, four weeks and four months after surgery. One group received cemented, the other group uncemented prosthesis. Examined kinetic parameters were ground reaction forces in vertical direction (peak vertical force, mean of Fz and time integral of Fz) and forces in craniocaudal direction. Regarding the kinematic parameters, joint angles of hip, knee and hock as well as certain gait cycle parameters like swing phase, single and double support were analysed. Joint angles, gait cycle parameters as well as forces in cranio-caudal direction showed hardly any changes during the evaluation period. Considering the vertical ground reaction forces there were no significant differences prior to and four months after surgery between both groups, but a significant increase inside each group during the evaluation period. Improvement of weight bearing four months after surgery was in average 19.44 % higher in the group with dogs who received cementless prosthesis than in the group of dogs with cemented prosthesis. In summary, the treatment with cementless total hip prosthesis seems to result in faster and higher decrease of lameness. However, regarding the complication rate the cemented total hip prosthesis achieved better results. Following studies with a larger pool of dogs and later follow-up examinations should be carried out to clarify the long term results of different prosthesis systems. Finally, decision-making for cemented or cementless hip prosthesis depends on more than kinetic or kinematic values. Age, temperament, bone structure, secondary disorders, owner compliance and last but not least experience of the surgeon also play a very prominent role in this context. Consequently determination which prosthesis system is the better one depends on the individual case.

Die computergestützte Ganganalyse basiert auf der Erfassung kinetischer und kinematischer Parameter mittels Kraftmessplatten oder spezieller instrumentierter Laufbänder. Zur Überprüfung der Fragestellung, ob sich bei Betrachtung der Hintergliedmaße der Gang von Hunden auf dem Laufband grundlegend vom Gang auf der Kraftmessplatte unterscheidet, erfolgte im ersten Teil der vorliegenden Studie ein Vergleich von Bodenreaktionskräften der Hintergliedmaße von Hunden beim Gang auf Kraftmessplatte und Laufband. Hierfür wurden die Bodenreaktionskräfte jeweils einer Hintergliedmaße von neun erwachsenen Hunden unterschiedlicher Rassen sowohl mittels Kraftmessplatte als auch Laufband untersucht. Ermittelt wurden die Spitzenkräfte in mediolateraler (Fx), kraniokaudaler (Fy) und vertikaler Richtung (Fz) sowie der vertikale Impuls (IFz). Bezüglich der von der Beckengliedmaße ausgeübten Bodenreaktionskräfte konnten mit Ausnahme der Bremskräfte keine signifikanten Unterschiede zwischen den Messungen auf Kraftmessplatte und Laufband festgestellt werden. Aufgrund lediglich geringer Korrelationen der Messwerte zwischen beiden Konditionen wurden die Fx und Fy Kräfte als nicht vergleichbar zwischen Laufband und Kraftmessplatte beurteilt. Die Untersuchung der Vergleichbarkeit der beiden Messmedien ist dahingehend relevant, als dass instrumentierte Laufbänder zunehmend zur Unterstützung der Diagnostik bei orthopädischen Fragestellungen herangezogen werden. Die Validierung der Vergleichbarkeit der auf dem Laufband mit denen auf Kraftmessplatten gewonnenen Daten bildet daher auch die Grundlage für den zweiten Teil der hier vorliegenden Arbeit. Thema der zweiten Studie ist die Untersuchung der Therapieresultate einer häufigen orthopädischen Erkrankung insbesondere großwüchsiger Hunde, der Hüftgelenksdysplasie (HD). Eine etablierte Methode zur Behandlung schwerer HD ist die Implantation zementierter oder unzementierter Hüftgelenksendoprothesen. Zurzeit ist es noch unklar, ob unzementierte Prothesen Vorteile im Hinblick auf die Verbesserung der Lahmheit im Vergleich zur zementierten Prothese bieten. Zielsetzung des zweiten Teils der Studie war daher der objektive Vergleich der Entwicklung des Gangbildes nach zementiertem und unzementiertem Hüftgelenksersatz bei Hunden mittels eines instrumentierten Laufbandes. Hierzu erfolgte die Versorgung von 18 an Hüftgelenksdysplasie erkrankten Hunden mit Totalendoprothesen, sowie ganganalytische Untersuchungen vor dem Eingriff sowie zehn Tage, vier Wochen und vier Monate nach der Operation. Eine Gruppe wurde mit zementierten, die andere Gruppe mit unzementierten Prothesen versorgt. Untersuchte kinetische Parameter waren die vertikalen Bodenreaktionskräfte Fz (maximale und mittlere Auftrittskraft sowie das Time Integral von Fz) und die Kräfte in kraniokaudaler Richtung (Fy). Hinsichtlich der kinematischen Parameter wurden die Gelenkwinkel der Hüfte, des Knies und des Sprunggelenkes sowie bestimmte Parameter des Gangzyklus wie Schwungphase, Single und Double Support analysiert. Sowohl bei den Gelenkwinkeln und den Parametern des Gangzyklus als auch bei den Kräften in kraniokaudaler Richtung ergaben sich kaum messbare Veränderungen während des Untersuchungszeitraums. Im Hinblick auf die vertikalen Bodenreaktionskräfte wurde kein signifikanter Unterschied zwischen beiden Gruppen vor oder vier Monate nach der Operation festgestellt, jedoch ein signifikanter Anstieg der Auftrittskräfte während des Untersuchungszeitraums innerhalb der Gruppen. Die prozentuale Verbesserung der Auftrittskraft nach vier Monaten lag dabei in der Gruppe der mit unzementierten Prothesen versorgten Hunde im Schnitt 19,44 % höher als bei den Hunden mit zementierten Prothesen. Zusammenfassend scheint die Versorgung mit unzementierten Hüftgelenksendoprothesen zu einer schnelleren und stärkeren Verbesserung der Lahmheit zu führen. Bezüglich der Komplikationsrate erzielte jedoch die zementierte Hüftgelenksendoprothese das bessere Ergebnis. Die Überprüfung und Ergänzung der hier ermittelten Daten, mit größeren Probandenpools und späteren Nachuntersuchungsterminen bleibt Folgestudien vorbehalten. Letztendlich kann festgehalten werden, dass die Entscheidung zu zementiertem oder zu unzementiertem Hüftgelenksersatz von mehr als kinetischen oder kinematischen Parametern abhängig bleibt. Alter, Temperament, Knochenstruktur, Körperbau, sekundäre Erkrankungen, Besitzercompliance und letztendlich auch die Erfahrung des Chirurgen spielen ebenfalls eine sehr wichtige Rolle in diesem Zusammenhang. Welches Prothesensystem das bessere ist, ist also vom individuellen Fall abhängig.

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Drüen, Svenja: Validierung und Vergleich der Therapieresultate zementierter und unzementierter Hüftgelenksendoprothesen endoprothetisch versorgter Hunde anhand kinematischer und kinetischer Gangparameter. Hannover 2010. Tierärztliche Hochschule.

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