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Die Versorgung des vorderen Kreuzbandrisses stellt einen der häufigsten chirurgischen Eingriffe beim Hund dar. Es sind eine Vielzahl verschiedener Operationstechniken beschrieben. Zwei hier angewendete Operationstechniken sind die Tibial Plateau Leveling Osteotomie nach Slocum und Devine und die Kapselraffung mit Fasziendopplung.

Die Durchführung der Operation erfolgt im Falle der Tibial Plateau Leveling Osteotomie durch eine Arthrotomie. Bandreste und geschädigte Meniskusanteile werden gründlich entfernt. Das Tibiaplateau wird nach Präparation der Muskulatur abgetrennt und auf einen Winkel von 5° korrigiert. Anschließend wird das korrigierte Tibiaplateau mit einer Osteosyntheseplatte wieder fixiert und die Wunde verschlossen.

Bei der Durchführung der Kapselraffung mit Fasziendopplung wird nach vorherigem Ablösen der Faszia genus die Gelenkkapsel eröffnet und eine Resektion der Bandstümpfe und der defekten Meniskusanteile durchgeführt. Nach einer Glättung des Knorpels erfolgt die Kapselraffung in schrägem Verlauf an das Ligamentum patellae in dessen Ansatzbereich an der Tuberositas tibiae und anschließend die Verschließung der Kapsel. Die Faszia genus wird schließlich ebenfalls gerafft und unter der Patella gedoppelt.

Für die Untersuchung des Therapieresultats der beiden Operationstechniken werden die Patienten mit der Ganganalyse untersucht. Hierfür wird das Gangbild der Patienten am Tag vor der Operation, sowie jeweils 4 Tage, 4 Wochen und 4 Monate nach der Operation analysiert. Es erfolgt auch eine röntgenologische Untersuchung. Die Hunde werden an den Hintergliedmaßen beidseitig mit den Markern (acht pro Seite) beklebt. Diese werden von 4 speziellen Kameras aufgenommen und rechnergestützt ausgewertet. Für die Analyse werden die Hunde auf dem Laufband bewegt. Die Messung erfolgt nach einer Eingewöhnungszeit. Es werden nun die vertikalen und horizontalen Bodenreaktionskräfte sowie die Bewegungsfunktionen und die Gelenkwinkel im Hüft- und Kniegelenk ermittelt. Darüber hinaus wird die Schrittlänge, die Dauer des Fußens sowie die Kadenz (Schritte pro Minute) ermittelt.

Im Gegensatz zu den üblichen Lahmheits- und röntgenologischen Untersuchungen lässt sich mit Hilfe dieser Daten der Erfolg der Operation quantitativ beurteilen, die Techniken qualitativ vergleichen und so Erkenntnisse zu geeigneten Operationstechniken erlangen

Die chirurgische Versorgung schwerer Hüftgelenksdysplasien und Hüftgelenksarthrosen kann beim Hund durch Implantation von Hüftgelenksendoprothesen erfolgen. Neben den seit vielen Jahren verwendeten zementierten Prothesen gibt es seit einigen Jahren auch unzementierte Prothesensysteme für den Einsatz beim Hund.

Diese werden in der Humanmedizin bereits standardmäßig eingesetzt. Im Falle der unzementierten Prothese erfolgt die Verankerung der Prothesenkomponenten im Knochen unter Verwendung des Press-Fit-Verfahrens. Dabei wird die Prothese mechanisch in den Knochen geklemmt. Diese Implantate besitzen eine Oberflächenstruktur, die dann das Einwachsen der Prothese in die umgebende Knochensubstanz begünstigt und so eine Verankerung gewährleistet. Im Falle der zementierten Prothesen wird der Knochen jeweils eine Größe über die Größe der Prothese hinaus erweitert. Die Verankerung der Prothesenkomponenten erfolgt dann mittels Zement ohne Lufteinschlüsse. Nachteilig an der zementierten Variante ist, dass der Knochenzement einer gewissen Alterung unterliegt, die zu einer Implantatlockerung führen kann. Weiterhin gelten die mechanischen Materialeigenschaften des Knochenzements (Sprödigkeit, geringe Zugfestigkeit, geringe Bruchdehnungs- und Bruchermüdungsfestigkeit, geringe Elastizität) als limitierend für einen bestmöglichen Implantationserfolg.

Naturgemäß ist die Situation beim Hund aufgrund der geringeren Lebenserwartung anders als beim Menschen, so dass hier von vornherein mit weniger Prothesenlockerungen und damit auch Revisionsoperationen zu rechnen ist. Dennoch ist durch die Verwendung unzementierter Prothesen beim Hund entsprechend den Erkenntnissen aus der Humanmedizin mit Vorteilen hinsichtlich vermindert auftretender Knochenumbauprozesse und einem daraus resultierenden verbesserten Gangbild zu rechnen.

Mit der Analyse des Ganges entsprechend der Methode, die oben beschrieben wurde, ist es möglich, die Therapieresultate nach Versorgung mit beiden Prothesensystemen objektiv miteinander zu vergleichen und so Erkenntnisse für eine geeignete Technik zu erlangen. Daneben ist durch die Untersuchungen mit neuen Erkenntnissen bezüglich des Heilungsverlaufs nach unzementierter Prothesenversorgung zu rechnen und es besteht die Möglichkeit, das Gangbild der versorgten Patienten mit dem Gangbild vor der Operation zu vergleichen.

Mit Hilfe der Ganganalyse kann nicht nur der Therapieerfolg nach dem Ersatz eines erkrankten Hüftgelenks durch eine Endoprothese beurteilt, sondern auch an Verbesserungen der Prothesensysteme geforscht werden.

Bisher werden Prothesenentwicklungen vorwiegend durch Tierversuche auf ihre Einsatzfähigkeit getestet. Anhand der in diesem Kooperationsprojekt mit Kollegen aus dem Institut für Umformtechnik und Umformmaschinen (IFUM) der Leibniz Universität Hannover gewonnenen Daten aus der Ganganalyse soll die Optimierung des Gelenkersatzes computergestützt möglich werden.

Mit Ganganalysen lässt sich das Gangbild eines Hundes untersuchen, jedoch können nur Bodenreaktionskräfte und Bewegungsfunktionen ermittelt werden. Kräfte und Momente, die bei Bewegung auf die Gelenke einwirken und für die Berechnungen der Beanspruchung von Gelenken notwendig sind, können nicht in der Ganganalyse gemessen werden. Diese sollen aus einem Mehrkörpersimulationsmodell bestimmt werden. Das Simulationsmodell ist ein dreidimensionales Computermodell mit dem beliebige Bewegungen des Hundes durchgeführt und so Kräfte und Momente, die während der Bewegung auf das Hüftgelenk wirken, berechnet werden können. Mit den ermittelten Größen aus der Mehrkörpersimulation werden Finite-Element-Simulationen durchgeführt, mit welcher hoch beanspruchte Bereiche in den Prothesenkomponenten identifiziert werden können und die Beanspruchung künstlicher Gelenke abgeschätzt werden kann. Durch die Erstellung eines solchen Modells wird das Verständnis für das Gelenksystem der Hüfte des Hundes verbessert und kann so zur Entwicklung von Hüftgelenkendoprothesen sowohl für den Hund als auch den Menschen beitragen.

Diese Simulation kann dann auch zur Reduzierung von Tierversuchen bei der Entwicklung von Hüftprothesen beitragen. Die bei Tierversuchen verwendeten Modelle weisen idealerweise eine möglichst große genetische Ähnlichkeit zum Zielorganismus auf. In der medizinischen und tiermedizinischen Forschung kommen neben der konventionellen Nutzung von Labornagern seit einigen Jahren in zunehmendem Maße Hundemodelle zum Einsatz. Diese Tiere zeigen, im Vergleich zu Nagermodellen, neben der größeren genetischen Ähnlichkeit zum Menschen auch ähnliche Entstehungsmechanismen und Ausprägungen verschiedenster Erkrankungen. Bei der Entwicklung von humanen Hüftendoprothesen wird der Hund häufig als Modell verwendet. Er gilt aufgrund der Ähnlichkeit in der Feinstruktur des Knochens, der ähnlichen operativen Vorgehensweise und der im Vergleich zum Menschen kurzen Verlaufszeit der Erkrankungen als ideales Modell. Das Biomodellsystem Hund bietet sich neben der Nutzung als Labortier zusätzlich an, da auch die Möglichkeit der Gewinnung von Erkenntnissen an Hunden besteht, die im veterinärmedizinischen Alltag als „Patienten“ behandelt werden und keine zusätzliche Durchführung von Tierversuchen erforderlich ist. Können die Optimierungen der Prothesensysteme zuerst an dem Simulationsmodell des Hundes getestet werden, reduzieren sich also nicht nur Tierversuche im Bereich der Entwicklung caniner, sondern auch humaner Hüftendoprothesen.

Svenja Drüen

Jasmin Böddeker

Andrea Deisenroth

Daniela Helmsmüller

Dr. med. vet. Patrick Wefstaedt

Prof. Dr. med. vet. Ingo Nolte