Osteochondrosis dissecans im Pferdesprunggelenk : eine Finite-Elemente Analyse

Abstract

Die Osteochondrosis dissecans (OCD) ist eine der am häufigsten auftretenden Gelenkerkrankungen bei Pferden. Durch eine ausbleibende Ossifikation des Knorpels während der Wachstumsphase kann es zur Loslösung von Knorpel- und Knochenteilen kommen und in Folge zur Lahmheit des Pferdes. Bisher geht man davon aus, dass die Entstehung von mehreren Faktoren abhängt. In dieser Arbeit wird der Zusammenhang zwischen der Belastungssituation des Knochen- und Knorpelgewebes und dem Auftreten von OCD untersucht. Dafür wird ein Finite Element Modell des Sprunggelenks eines Fohlens erzeugt. Die Geometrie des 3D-Modells wurde aus omputertomographischen Bildern abgeleitet. Strukturen, wie Knorpel, Sehnen, Bänder und Muskeln, die aus den Bildern nicht hervorgehen, wurden soweit wie nötig implementiert. Die Daten für die Belastungsfälle des Gangs, Trabs und Sprungs wurden aus experimentellen Bewegungsanalysen aus der Literatur herangezogen. Die Ergebnisse zeigen, dass die mit diesem Modell berechneten Belastungen vor allem im Bereich des mittleren Sagittalkamms auftreten. Eine weitere Belastungszone ist am medialen Rollkamm vorzufinden. An der Gelenksfläche der Tibia wirkt an den Seitenflächen des mittleren Kamms die höchste Spannung. Stellen mit hoher Druckspannung korrelieren mit Gebieten in denen OCD häufig auftritt.

Osteochondrosis dissecans (OCD) is one of the most frequently occurring degenerative joint diseases in horses. The absence of cartilage ossification during the period of growth can lead to a dissociation of cartilage- and bone-fragments and as a consequence to lameness in the limb of the horse. At present it is believed that the origin of OCD depends on a variety of factors. This study shows the relation between the load condition of bone and cartilage tissue and its connection to OCD. A subject-specific finite element model of a hock joint of a foal was developed. The geometry of the 3D-model was genereated out of computertomographic scans. Tissues, like cartilage, ligaments, tendons and muscles, which are not visible in the CT-Scans, are implemented into the modell. Load data from movement experiments out of literature are used for the analysis cases of walk, trot and jumping. The calculated results with the FE-model show a high load in the area of the intermediate ridge of the tibia. Another area with pressure is the trochea talus medial. The joint surface of the tibia is highly stressed at the lateral and medial faces of the intermediate ridge. Areas with high peak stress correlate with sites of common OCD injury.