<p> Comprehensive mastery of modern genetics involves a myriad of data processing and analytic techniques; these approaches vary because some genetic conditions are the result of single gene mutations that alter protein function, while other more complex diseases and traits are influenced by many genes. This dissertation will undertake investigation of the heritability and genetic risk of cranial cruciate ligament rupture in Labrador Retrievers, a congenital hypomyelinating polyneuropathy in four Golden Retrievers, and the potential usage of telomere length as a biomarker of welfare in dogs housed in commercial breeding facilities. </p> <p>In the first disease studied, 333 Labrador Retrievers with known torn or healthy cranial cruciate ligament(s) were genotyped via SNP array. Heritability of this polygenic trait was calculated using a variety of programs and including different fixed effects. Overall, heritability was high, ranging from 0.550 to 0.893, with sex and sterilization at a young age (≤12 months) strongly influencing risk of cranial cruciate ligament rupture. Neither genome-wide association analyses using this novel dataset of 333 Labrador Retrievers, nor additional analyses combining this data with publicly-available data, identified any significantly associated SNPs. However, the most associated SNPs were located near biologically relevant genes, such as <em>COL1A2</em> (a collagen gene) and <em>ITGA11</em> (a protein that binds to collagen), as well as genes encoding sex hormone receptors, such as <em>FSHR </em>and <em>LHCCGR</em>. Splitting the data in an attempt to predict phenotypes based on genotype was unsuccessful. Future work focused on parsing out genetic influencers of cranial cruciate ligament rupture risk should continue to collect sex, sterilization status, and age at sterilization data, and larger collaborations and use of publicly-available data will be required to increase the data robustness.</p> <p>For the second study, DNA from four unrelated Golden Retrievers diagnosed with congenital hypomyelinating polyneuropathy via neurological examination, electrodiagnostic evaluation, and peripheral nerve pathology were explored for genetic causes. Whole-genome sequencing was performed on all four dogs to identify potential causative variants. When compared to WGS from >1,000 other dogs who were presumably unaffected by this rare disease, likely causative variants were identified in all four dogs. Two cases shared a homozygous <em>MTMR2 </em>splice donor site variant, with a stop codon introduced within six codons following the inclusion of the intron. One case had a heterozygous <em>MPZ</em> missense mutation leading to an isoleucine to threonine substitution. The last case had a homozygous <em>SH3TC2</em> nonsense variant predicted to truncate approximately one-half of the protein. Haplotype analyses using 524 Golden Retrievers indicated that these variants emerged recently. Each of these variants occurred in genes that are associated with the human Charcot-Marie-Tooth group of heterogeneous peripheral nervous system diseases. Testing a population of unrelated Golden Retrievers (n > 200) did not identify any other dogs with these variants, though breeders should be cautious to avoid propagating these alleles.</p> <p>Finally, the last study within this dissertation investigates the relationship between telomere length and metrics such as age, breed, environment, average breed lifespan, parity, and response to a mild social stressor in a population of dogs housed at commercial breeding facilities. FIDO scores (behavioral phenotypes) were collected for all dogs as a measurement of response to a social stressor. This study is not yet complete; many more dogs remain to be recruited in the near future. Telomere lengths were measured using qPCR and compared to a single-copy gene, <em>36B4</em>, for 309 dogs representing 37 breeds or breed crosses. Age was not significantly associated with telomere length after making appropriate corrections (p-value = 0.077). Breed and facility were significantly associated with telomere length after corrections (p-value = 0.010 and <2.2E-16, respectively). Neither parity nor average breed lifespan were associated with telomere length, however, response to a mild social stressor was, with dogs who responded positively having significantly longer telomeres than dogs who responded negatively across all analyses. This preliminary data indicates that, within this population, breed, environment, and response to stress have strong influences on telomere length, while parity and average breed lifespan did not. As this work continues, increased sample sizes will lead to increased power for detecting associations. Future work should examine these identified relationships in other populations of dogs.</p> <p>Taken together, these studies encompass phenotypes of various complexity, and each study encompassed different methodologies utilized in modern canine genetics. The overall goal for this work was to improve canine health, with the potential for translational implications to human health. The identification of genetic markers associated with or causative of disease, or indicative of health and welfare traits, is necessary for reducing the prevalence of disease and increasing the knowledge of welfare metrics in canines, respectively.</p>

Objectives: To compare optical values in the osteotomy gap created after a Tibial Tuberosity Advancement (TTA) treated with autogenous cancellous bone graft (ACBG), extracorporeal shock wave therapy (ESWT), a combination of ACBG and ESWT, and absence of both ACBG and ESWT using densitometry. Methods: Dogs presenting for surgical repair of a cranial cruciate ligament rupture were randomly assigned to one of four groups; TTA with ACBG (TTA-G), TTA with ACBG and ESWT (TTA-GS), TTA with ESWT (TTA-S), and TTA with no additional therapy (TTA-O). Mediolateral radiographs at 0, 4 and 8 weeks after surgery were evaluated to compare healing of the osteotomy gap via densitometry. An analysis of variance (ANOVA) statistical analysis was used to compare the densitometric values between groups. Results: At 4 weeks after surgery, a significant difference in osteotomy gap density was noted between TTA-GS (8.4 millimeters of Aluminum equivalent [mmAleq]) and TTA-S (6.1mmAleq), and between TTA-GS (8.4 mmAleq) and TTA-O (6.4 mmAleq). There were no significant differences noted between groups at the 8 week recheck. Clinical Significance: There were no significant differences in the osteotomy gap density at 8 weeks after surgery regardless of the treatment modality used. The combination of ACBG and ESWT may lead to increased density of the osteotomy gap in the first 4 weeks after surgery. Densitometry using an aluminum step wedge is a feasible method for comparison of bone healing after TTA in dogs. / Master of Science

Zielstellung: Gegenwärtig wird nach Ruptur des vorderen Kreuzbandes (VKB) beim Hund häufig eine laterale Fadenzügelungen (LFZ) vorgenommen. In der vorliegenden Arbeit wurden folgende Ziele verfolgt: (1) Bestimmung der kranio-kaudalen Kniegelenkstabilität nach LFZ und passiver Kniegelenksbewegung. (2) Bestimmung der Schlaufenspannung nach Knotung mit der Hand. (3) Einfluss von vier häufig verwendeten Verankerungsformen auf die LFZ und von drei Kniegelenkwinkeln zum Zeitpunkt der Knotung des Fadenzügels auf den Spannungsverlauf innerhalb des Fadens. Material und Methode: Die kranio-kaudale Kniegelenkstabilität (KKStab) wurde anhand von latero-medialen Röntgenaufnahmen an 10 rechten Kniegelenken orthopädisch gesunder Hunde (>20 kg KM) ex-vivo bestimmt. Die Messung der KKStab erfolgte am intakten Gelenk, nach Durchtrennung des VKB und nach lateraler Ethibondfadenzügelung. Anschließend wurden die Gelenke 350 mal passiv gebeugt und gestreckt und die KKStab nach 50, 100, 250 und 350 Bewegungszyklen erneut bestimmt. Des Weiteren wurde die Spannung in 7 Ethibondfadenschlaufen an einer Materialprüfmaschine bestimmt. Die Spannung in der Schlaufe wurde nach dem ersten (FMax) und nach dem letzten Knoten (FEnd) gemessen. Mit Hilfe eines speziell konstruierten Kraftaufnehmers wurde die Spannung in der lateralen Fadenzügelung über den passiven Bewegungsradius des Kniegelenks in weiteren 9 Kniegelenken in-vitro gemessen. Dabei wurde nach Durchtrennung des VKB jedes Kniegelenk mit 4 Formen der LFZ bei 3 unterschiedlichen Kniegelenkswinkeln zur Zeit der Fixierung der Fadenschlaufe stabilisiert. Ergebnisse: KKStab nach Stabilisierung des Gelenkes betrug im Mittel 3,7 mm und war im Mittel um 2,7 mm größer als bei intaktem Kreuzband. Bereits 250 passive Bewegungszyklen bewirkten eine signifikante Destabilisierung um weitere 1,5 mm. FMax beim Knüpfen von sieben Fadenschlaufen betrug im Mittel 133 N und fiel auf 6 N (FEnd) im Mittel nach dem fünften Knoten ab. Alle 4 untersuchten LFZ-Formen zeigten eine Zunahme der Fadenspannung bei Beugung des Kniegelenkes. Die LFZ, bei der die Zügelung um die laterale Fabella geführt und in 2 parallelen Bohrungen in der proximalen Tibia fixiert wurde, zeigte die geringsten Spannungsänderungen über einen kompletten Bewegungsradius des Kniegelenks. Die Fixation der LFZ in einen Gelenkwinkel von 70° ergab einen signifikanten Abfall der Fadenspannung in Extension des Gelenkes. Schlussfolgerungen: Eine LFZ aus Ethibondfäden mit fünffacher Knotung erlaubt es nicht, die physiologische Gelenkstabilität nach Durchtrennung des VKB herzustellen. Bereits wenige passive Bewegungszyklen bewirken eine signifikante weitere Destabilisierung. Die in diesem Teil der Studie angewendete Knotentechnik erlaubte es nicht, die manuell in der Fadenzügelung aufgebaute Spannung dauerhaft zu konservieren und sollte deshalb keine Klinische Verwendung haben. Keine der getesteten LFZ-Formen zeigte einen gleichmäßigen Spannungsverlauf bei Bewegung des Kniegelenks. Aus diesem Grund sollten die aktuellen Empfehlungen hinsichtlich „isometrischer“ Verankerungspunkte kritisch betrachtet werden. Die Fixierung der LFZ bei gebeugtem Kniegelenk ist nicht zu empfehlen, da es in Extension zur Destabilisierung kommt.

Zielstellung: Die Ruptur des vorderen Kreuzbandes (VkB) ist die häufigste Ursache einer Lahmheit beim Hund. Im Gegensatz zu der Humanmedizin, wo die anatomische intraartikuläre Rekonstruktion des vorderen Kreuzbandes als Therapie der Wahl gilt, wird die intraartikuläre Rekonstruktion beim Hund nur selten durchgeführt und hat bis jetzt nicht dauerhaften Erfolg. Die anatomische Platzierung der Bohrkanäle ist bei Menschen für den Erfolg der Operation bei Menschen entscheidend. Erstes Ziel der Studie war die Bestimmung der radiologischen Lage des Zentrums des femoralen vorderen Kreuzbandursprungs beim Hund. Zweites Ziel war die Entwicklung und Erprobung eines Zielgerätes für die arthroskopisch-assistierte, anatomische vordere Kreuzbandrekonstruktion beim Hund. Material und Methode: A. Radiologische Studie: Die kraniale Begrenzung des femoralen Ursprungs des vorderen Kreuzbandes (VK) wurde mit einem röntgendichten Draht bei 49 Femora orthopädisch gesunder Hunde (KM > 20 kg) markiert. Anschließend wurde eine Computertomographie und 3D- Rekonstruktion jedes Femurs angerfertigt, anhand derer der Ursprung manuell segmentiert und das Zentrum berechnet wurde. Schließlich wurden, basierend auf den 3D-Modellen, virtuelle Röntgenbilder in zwei Ebenen berechnet. An diesen wurde die Position des berechneten Zentrums mit drei unterschiedlichen Methoden bestimmt (4x4-Gitterbox-Methode und prozentuale Position für die medio-laterale Projektion; Ziffernblattmethode für die disto-proximale Projektion). B. Zielgerät: Hintergliedmaßen (n = 12) von 6 Hundekadavern (KM ≥20 kg) wurden verwendet. Eine Gliedmaße jedes Kadavers wurde zufällig ausgewählt und die kaudo-kraniale Lage des Zentrums des vorderen Kreuzbandansatzes (vKBA) in medio-lateralen Röntgenbildern berechnet und anschließend auf ein justierbares Zielgerät übertragen. Unter arthroskopischer Kontrolle wurde das Zielgerät hinter der lateralen Kondyle eingehakt und ein Steinmann Pin von extra nach intraartikulär platziert. Die Position der resultierenden Bohrkanäle wurde sowohl röntgenologisch bestimmt als auch dreidimensional mit dem anatomischen Zentrum des vKBA der kontralateralen Hintergliedmaßen verglichen. Ergebnisse: A. Radiologische Studie: In der medio-lateralen Projektion befand sich das Zentrum des femoralen Kreuzbandursprungs im zweiten Rechteck von proximal in der kaudalen Spalte. Die mittlere prozentuale kaudo-kraniale und proximo-distale Position war 20,2 % (± 2,2), beziehungsweise 33,8% (± 3,7). Im disto-proximalen Röntgenbild lag in 97,6 % der Femora das Zentrum des femoralen Kreuzbandursprungs zwischen 14:00 und 15:00 Uhr. B. Zielgerät: In allen postoperativen Röntgenaufnahmen lagen die sechs Bohrkanäle im bzw. nahe dem Zentrum des vKBA. Die 3D- Messungen ergaben eine mediane Abweichung der Bohrkanalposition im Vergleich zum anatomischen Zentrum der kontralateralen Seite von 0,6 mm (Bereich:0,2– 0,9 mm). Schlussfolgerung: Die erarbeiteten Referenzwerte können für die Planung sowie die intra- und postoperative Kontrolle der femoralen Bohrung verwendet werden. Die Verwendung eines justierbaren Zielgerätes ermöglicht die präzise anatomische Platzierung des femoralen Bohrkanals für die intraartikuläre Rekonstruktion des vorderen Kreuzbandes. Die beschriebene Methode wird helfen, eine Fehlplatzierung des femoralen Bohrkanals im Zuge der intraartikulären vorderen Kreuzbandplastik zu reduzieren. In Kombination mit dem bereits beschriebenen tibialen Zielgerät sind nun die technischen Voraussetzungen für die arthroskopisch-assistierte anatomische vordere Kreuzbandplastik in der Tiermedizin gegeben. / Objective: Cranial cruciate ligament (CrCL) pathology is the most frequent cause of lameness in dogs. In contrast to human medicine, where anatomic reconstruction of the ACL is considered the treatment of choice, intra-articular repair in dogs is not commonly performed and until now has not met with enduring success. Accurate tunnel placement has been shown to be crucial in obtaining a successful outcome after anterior cruciate ligament reconstruction in humans. The first aim of our study was to define the radiographic location of the center of the femoral attachment of the CrCL in dogs, for the pre- operative planning as well as post-operative control of anatomical placement of the femoral tunnel. Second aim of the study was to develop and validate an aiming device for arthroscopic femoral tunnel placement. Materials and Methods: A. Radiographic study: Using femora from 49 adult, orthopedically sound dogs (BW ≥ 20 kg), a radiopaque marker was placed on the cranial border of the femoral footprint of the CrCL. Computed tomography and 3D reconstruction of each femur was performed subsequently, followed by manual segmentation of the footprint on the 3D models and calculation of its center. Finally, virtual digital radiographs in two planes were produced and the location of the calculated center of the CrCL was expressed using three different methods (4x4 box grid method and percentage position for the medio-lateral projection; o’clock position for the disto-proximal projection). B. Aiming device: Hindlimbs (n=12) of 6 cadaveric dogs weighing ≥20 kg were used. One hindlimb from each cadaver was randomly chosen and the caudo- cranial position of the CrCL center was calculated, on standard medio-lateral stifle radiographs, and transferred onto to an adjustable aiming device. During stifle arthroscopy the aiming device was inserted and guide pin placed from extra-to-intra-articular. The position of the resulting bone tunnel was evaluated on stifle radiographs and also compared with the anatomic center of each contralateral hindlimb, in the three dimensional (3D) space. Results: A. Radiographic study: In the medio-lateral radiographs the center of the femoral footprint was consistently located in the second rectangle from the top of the most caudal column of the 4x4 grid. The mean percentage caudo- cranial and proximo-distal location was 20.2% (± 2.2) and 33.8% (± 3.7), respectively. In the disto-proximal radiograph, the o’clock position of the CrCL center was between 2 and 3 o’clock in 97.6% of the femora. B. Aiming device: According to the postoperative radiographs, the location of all 6 intra-articular tunnel openings was consistent with the results of the radiographic study. In 3D space, arthroscopic femoral drilling resulted in a median deviation of the drill tunnels of 0.6 mm around the CrCL center. All tunnel openings were located within the CrCL insertion. Conclusions: The reported data can be used to plan and verify the placement of the femoral tunnel opening during intra-articular anatomic CrCL repair. The use of the aiming device suggests that arthroscopic femoral tunnel placement can be achieved with high precision. The measurement for the device can be derived from a standard medio-lateral radiograph of the stifle, which is part of the diagnostic work up of every dog with lameness localized in the stifle. The proposed technique may reduce femoral tunnel misplacement when performing intra-articular CrCL repair in dogs. In combination with the described technique for arthroscopic tibial tunnel drilling, arthroscopic assisted anatomic reconstruction of the CrCL in dogs can be achieved.

A instabilidade do joelho resultante da ruptura do ligamento cruzado cranial apresenta-se como sendo uma das principais causas de dor, em membro pélvico, manifestada por animais da espécie canina. Tal instabilidade pode gerar alterações como o desenvolvimento de osteoartrose e lesão de menisco, principalmente o medial. Com o intuito de restabelecer a estabilidade da articulação, muitas técnicas vêm sendo desenvolvidas de forma que as alterações provenientes de tal afecção sejam minimizadas. Com uma dimensão similar de variedades estão os materiais utilizados em diferentes técnicas ou até mesmo para o mesmo tipo de procedimento. A técnica ideal, bem como o material de escolha ainda são muito discutidos dentre os autores pesquisados. O presente trabalho avaliou a biomecânica das técnicas de sutura fabelo-tibial lateral (SFTL) e a técnica de imbricação do retináculo modificada (SFTLM), em joelhos de cadáveres de cães, na estabilização do joelho com ruptura do ligamento cruzado cranial, utilizando-se fio de náilon monofilamento leader line (60 libras). Foram avaliados rigidez articular e deslocamento craniais e caudais da tíbia em relação aos côndilos do fêmur, proporcionados pelo tipo de material e técnicas cirúrgicas, sendo os resultados obtidos comparados com os resultados do joelho íntegro e entre si. A análise estatística encontrou diferença na gaveta cranial de todos os grupos (ligamento cruzado cranial íntegro (LCCr), ligamento cruzado cranial rompido (RLCCr), SFTL e SFTLM) e na comparação da gaveta caudal entre o grupo RLCCr e SFTLM e entre o grupo SFTL e SFTLM. Outras diferenças foram encontradas na rigidez cranial dos grupos LCCr, RLCCr e reconstruído, não sendo observado diferença entre a rigidez de SFTL e SFTLM. As duas técnicas testadas diminuem a instabilidade do joelho, sendo a SFTLM mais efetiva em tal promoção, porém tal técnica influencia de forma mais evidente na biomecânica do ligamento cruzado caudal, sendo importante a avaliação de tal interferência a longo prazo. Estas duas técnicas extra-capsulares testadas, apesar de diminuirem significativamente a translação cranial da tíbia em relação ao fêmur, não restauram a rigidez articular quando comparadas com a biomecânica do joelho íntegro. / Knee instability resulting from an insufficient cranial cruciate ligament is the major cause of hind limb lameness in dogs. This instability can result in osteoarthrosis and medial meniscal injury. Many surgical techniques have been developed to restore knee stability and to reduce degenerative joint desease. There is a similarly huge variability in materials utilized for different or the same techniques. An ideal technique and material arent established yet. This study analyzed the biomechanics of the lateral fabellar suture technique (SFTL) and the modified retinacular imbrication technique (SFTLM) in stabilizing cadaveric cranial cruciate ligament deficient stifles with 60 lb nylon leader line. Articular cranio-caudal stiffness and tibial translation were evaluated and compared between different techniques and with the intact knee. The statistical analysis revealed significant differences between all groups (intact cranial cruciate ligament (LCCr), ruptured cranial cruciate ligament (RLCCr), SFTL and SFTLM) in the cranial tibial translation. In the caudal tibial translation a significant statistical difference was seen between RLCCr and SFTLM groups and between reconstructed ones. Other differences were found in the cranial stiffness between LCCr, RLCCr and reconstructed groups, but not between SFTL and SFTLM. Both techniques tested reduced joint instability but SFTLM was more efficient, although it affected the caudal cruciate ligament biomechanics more evidently when compared with the SFTL technique. This long-term evaluation of the caudal influence induced by SFTLM will be important. Despite of the reduction in the tibial cranial translation by these two different extra capsular techniques, none have maintained normal stifle stiffness.

A instabilidade do joelho resultante da ruptura do ligamento cruzado cranial apresenta-se como sendo uma das principais causas de dor, em membro pélvico, manifestada por animais da espécie canina. Tal instabilidade pode gerar alterações como o desenvolvimento de osteoartrose e lesão de menisco, principalmente o medial. Com o intuito de restabelecer a estabilidade da articulação, muitas técnicas vêm sendo desenvolvidas de forma que as alterações provenientes de tal afecção sejam minimizadas. Com uma dimensão similar de variedades estão os materiais utilizados em diferentes técnicas ou até mesmo para o mesmo tipo de procedimento. A técnica ideal, bem como o material de escolha ainda são muito discutidos dentre os autores pesquisados. O presente trabalho avaliou a biomecânica das técnicas de sutura fabelo-tibial lateral (SFTL) e a técnica de imbricação do retináculo modificada (SFTLM), em joelhos de cadáveres de cães, na estabilização do joelho com ruptura do ligamento cruzado cranial, utilizando-se fio de náilon monofilamento leader line (60 libras). Foram avaliados rigidez articular e deslocamento craniais e caudais da tíbia em relação aos côndilos do fêmur, proporcionados pelo tipo de material e técnicas cirúrgicas, sendo os resultados obtidos comparados com os resultados do joelho íntegro e entre si. A análise estatística encontrou diferença na gaveta cranial de todos os grupos (ligamento cruzado cranial íntegro (LCCr), ligamento cruzado cranial rompido (RLCCr), SFTL e SFTLM) e na comparação da gaveta caudal entre o grupo RLCCr e SFTLM e entre o grupo SFTL e SFTLM. Outras diferenças foram encontradas na rigidez cranial dos grupos LCCr, RLCCr e reconstruído, não sendo observado diferença entre a rigidez de SFTL e SFTLM. As duas técnicas testadas diminuem a instabilidade do joelho, sendo a SFTLM mais efetiva em tal promoção, porém tal técnica influencia de forma mais evidente na biomecânica do ligamento cruzado caudal, sendo importante a avaliação de tal interferência a longo prazo. Estas duas técnicas extra-capsulares testadas, apesar de diminuirem significativamente a translação cranial da tíbia em relação ao fêmur, não restauram a rigidez articular quando comparadas com a biomecânica do joelho íntegro. / Knee instability resulting from an insufficient cranial cruciate ligament is the major cause of hind limb lameness in dogs. This instability can result in osteoarthrosis and medial meniscal injury. Many surgical techniques have been developed to restore knee stability and to reduce degenerative joint desease. There is a similarly huge variability in materials utilized for different or the same techniques. An ideal technique and material arent established yet. This study analyzed the biomechanics of the lateral fabellar suture technique (SFTL) and the modified retinacular imbrication technique (SFTLM) in stabilizing cadaveric cranial cruciate ligament deficient stifles with 60 lb nylon leader line. Articular cranio-caudal stiffness and tibial translation were evaluated and compared between different techniques and with the intact knee. The statistical analysis revealed significant differences between all groups (intact cranial cruciate ligament (LCCr), ruptured cranial cruciate ligament (RLCCr), SFTL and SFTLM) in the cranial tibial translation. In the caudal tibial translation a significant statistical difference was seen between RLCCr and SFTLM groups and between reconstructed ones. Other differences were found in the cranial stiffness between LCCr, RLCCr and reconstructed groups, but not between SFTL and SFTLM. Both techniques tested reduced joint instability but SFTLM was more efficient, although it affected the caudal cruciate ligament biomechanics more evidently when compared with the SFTL technique. This long-term evaluation of the caudal influence induced by SFTLM will be important. Despite of the reduction in the tibial cranial translation by these two different extra capsular techniques, none have maintained normal stifle stiffness.

Zielstellung: Gegenwärtig wird nach Ruptur des vorderen Kreuzbandes (VKB) beim Hund häufig eine laterale Fadenzügelungen (LFZ) vorgenommen. In der vorliegenden Arbeit wurden folgende Ziele verfolgt: (1) Bestimmung der kranio-kaudalen Kniegelenkstabilität nach LFZ und passiver Kniegelenksbewegung. (2) Bestimmung der Schlaufenspannung nach Knotung mit der Hand. (3) Einfluss von vier häufig verwendeten Verankerungsformen auf die LFZ und von drei Kniegelenkwinkeln zum Zeitpunkt der Knotung des Fadenzügels auf den Spannungsverlauf innerhalb des Fadens. Material und Methode: Die kranio-kaudale Kniegelenkstabilität (KKStab) wurde anhand von latero-medialen Röntgenaufnahmen an 10 rechten Kniegelenken orthopädisch gesunder Hunde (>20 kg KM) ex-vivo bestimmt. Die Messung der KKStab erfolgte am intakten Gelenk, nach Durchtrennung des VKB und nach lateraler Ethibondfadenzügelung. Anschließend wurden die Gelenke 350 mal passiv gebeugt und gestreckt und die KKStab nach 50, 100, 250 und 350 Bewegungszyklen erneut bestimmt. Des Weiteren wurde die Spannung in 7 Ethibondfadenschlaufen an einer Materialprüfmaschine bestimmt. Die Spannung in der Schlaufe wurde nach dem ersten (FMax) und nach dem letzten Knoten (FEnd) gemessen. Mit Hilfe eines speziell konstruierten Kraftaufnehmers wurde die Spannung in der lateralen Fadenzügelung über den passiven Bewegungsradius des Kniegelenks in weiteren 9 Kniegelenken in-vitro gemessen. Dabei wurde nach Durchtrennung des VKB jedes Kniegelenk mit 4 Formen der LFZ bei 3 unterschiedlichen Kniegelenkswinkeln zur Zeit der Fixierung der Fadenschlaufe stabilisiert. Ergebnisse: KKStab nach Stabilisierung des Gelenkes betrug im Mittel 3,7 mm und war im Mittel um 2,7 mm größer als bei intaktem Kreuzband. Bereits 250 passive Bewegungszyklen bewirkten eine signifikante Destabilisierung um weitere 1,5 mm. FMax beim Knüpfen von sieben Fadenschlaufen betrug im Mittel 133 N und fiel auf 6 N (FEnd) im Mittel nach dem fünften Knoten ab. Alle 4 untersuchten LFZ-Formen zeigten eine Zunahme der Fadenspannung bei Beugung des Kniegelenkes. Die LFZ, bei der die Zügelung um die laterale Fabella geführt und in 2 parallelen Bohrungen in der proximalen Tibia fixiert wurde, zeigte die geringsten Spannungsänderungen über einen kompletten Bewegungsradius des Kniegelenks. Die Fixation der LFZ in einen Gelenkwinkel von 70° ergab einen signifikanten Abfall der Fadenspannung in Extension des Gelenkes. Schlussfolgerungen: Eine LFZ aus Ethibondfäden mit fünffacher Knotung erlaubt es nicht, die physiologische Gelenkstabilität nach Durchtrennung des VKB herzustellen. Bereits wenige passive Bewegungszyklen bewirken eine signifikante weitere Destabilisierung. Die in diesem Teil der Studie angewendete Knotentechnik erlaubte es nicht, die manuell in der Fadenzügelung aufgebaute Spannung dauerhaft zu konservieren und sollte deshalb keine Klinische Verwendung haben. Keine der getesteten LFZ-Formen zeigte einen gleichmäßigen Spannungsverlauf bei Bewegung des Kniegelenks. Aus diesem Grund sollten die aktuellen Empfehlungen hinsichtlich „isometrischer“ Verankerungspunkte kritisch betrachtet werden. Die Fixierung der LFZ bei gebeugtem Kniegelenk ist nicht zu empfehlen, da es in Extension zur Destabilisierung kommt.

Zielstellung: Die Ruptur des vorderen Kreuzbandes (VkB) ist die häufigste Ursache einer Lahmheit beim Hund. Im Gegensatz zu der Humanmedizin, wo die anatomische intraartikuläre Rekonstruktion des vorderen Kreuzbandes als Therapie der Wahl gilt, wird die intraartikuläre Rekonstruktion beim Hund nur selten durchgeführt und hat bis jetzt nicht dauerhaften Erfolg. Die anatomische Platzierung der Bohrkanäle ist bei Menschen für den Erfolg der Operation bei Menschen entscheidend. Erstes Ziel der Studie war die Bestimmung der radiologischen Lage des Zentrums des femoralen vorderen Kreuzbandursprungs beim Hund. Zweites Ziel war die Entwicklung und Erprobung eines Zielgerätes für die arthroskopisch-assistierte, anatomische vordere Kreuzbandrekonstruktion beim Hund. Material und Methode: A. Radiologische Studie: Die kraniale Begrenzung des femoralen Ursprungs des vorderen Kreuzbandes (VK) wurde mit einem röntgendichten Draht bei 49 Femora orthopädisch gesunder Hunde (KM > 20 kg) markiert. Anschließend wurde eine Computertomographie und 3D- Rekonstruktion jedes Femurs angerfertigt, anhand derer der Ursprung manuell segmentiert und das Zentrum berechnet wurde. Schließlich wurden, basierend auf den 3D-Modellen, virtuelle Röntgenbilder in zwei Ebenen berechnet. An diesen wurde die Position des berechneten Zentrums mit drei unterschiedlichen Methoden bestimmt (4x4-Gitterbox-Methode und prozentuale Position für die medio-laterale Projektion; Ziffernblattmethode für die disto-proximale Projektion). B. Zielgerät: Hintergliedmaßen (n = 12) von 6 Hundekadavern (KM ≥20 kg) wurden verwendet. Eine Gliedmaße jedes Kadavers wurde zufällig ausgewählt und die kaudo-kraniale Lage des Zentrums des vorderen Kreuzbandansatzes (vKBA) in medio-lateralen Röntgenbildern berechnet und anschließend auf ein justierbares Zielgerät übertragen. Unter arthroskopischer Kontrolle wurde das Zielgerät hinter der lateralen Kondyle eingehakt und ein Steinmann Pin von extra nach intraartikulär platziert. Die Position der resultierenden Bohrkanäle wurde sowohl röntgenologisch bestimmt als auch dreidimensional mit dem anatomischen Zentrum des vKBA der kontralateralen Hintergliedmaßen verglichen. Ergebnisse: A. Radiologische Studie: In der medio-lateralen Projektion befand sich das Zentrum des femoralen Kreuzbandursprungs im zweiten Rechteck von proximal in der kaudalen Spalte. Die mittlere prozentuale kaudo-kraniale und proximo-distale Position war 20,2 % (± 2,2), beziehungsweise 33,8% (± 3,7). Im disto-proximalen Röntgenbild lag in 97,6 % der Femora das Zentrum des femoralen Kreuzbandursprungs zwischen 14:00 und 15:00 Uhr. B. Zielgerät: In allen postoperativen Röntgenaufnahmen lagen die sechs Bohrkanäle im bzw. nahe dem Zentrum des vKBA. Die 3D- Messungen ergaben eine mediane Abweichung der Bohrkanalposition im Vergleich zum anatomischen Zentrum der kontralateralen Seite von 0,6 mm (Bereich:0,2– 0,9 mm). Schlussfolgerung: Die erarbeiteten Referenzwerte können für die Planung sowie die intra- und postoperative Kontrolle der femoralen Bohrung verwendet werden. Die Verwendung eines justierbaren Zielgerätes ermöglicht die präzise anatomische Platzierung des femoralen Bohrkanals für die intraartikuläre Rekonstruktion des vorderen Kreuzbandes. Die beschriebene Methode wird helfen, eine Fehlplatzierung des femoralen Bohrkanals im Zuge der intraartikulären vorderen Kreuzbandplastik zu reduzieren. In Kombination mit dem bereits beschriebenen tibialen Zielgerät sind nun die technischen Voraussetzungen für die arthroskopisch-assistierte anatomische vordere Kreuzbandplastik in der Tiermedizin gegeben. / Objective: Cranial cruciate ligament (CrCL) pathology is the most frequent cause of lameness in dogs. In contrast to human medicine, where anatomic reconstruction of the ACL is considered the treatment of choice, intra-articular repair in dogs is not commonly performed and until now has not met with enduring success. Accurate tunnel placement has been shown to be crucial in obtaining a successful outcome after anterior cruciate ligament reconstruction in humans. The first aim of our study was to define the radiographic location of the center of the femoral attachment of the CrCL in dogs, for the pre- operative planning as well as post-operative control of anatomical placement of the femoral tunnel. Second aim of the study was to develop and validate an aiming device for arthroscopic femoral tunnel placement. Materials and Methods: A. Radiographic study: Using femora from 49 adult, orthopedically sound dogs (BW ≥ 20 kg), a radiopaque marker was placed on the cranial border of the femoral footprint of the CrCL. Computed tomography and 3D reconstruction of each femur was performed subsequently, followed by manual segmentation of the footprint on the 3D models and calculation of its center. Finally, virtual digital radiographs in two planes were produced and the location of the calculated center of the CrCL was expressed using three different methods (4x4 box grid method and percentage position for the medio-lateral projection; o’clock position for the disto-proximal projection). B. Aiming device: Hindlimbs (n=12) of 6 cadaveric dogs weighing ≥20 kg were used. One hindlimb from each cadaver was randomly chosen and the caudo- cranial position of the CrCL center was calculated, on standard medio-lateral stifle radiographs, and transferred onto to an adjustable aiming device. During stifle arthroscopy the aiming device was inserted and guide pin placed from extra-to-intra-articular. The position of the resulting bone tunnel was evaluated on stifle radiographs and also compared with the anatomic center of each contralateral hindlimb, in the three dimensional (3D) space. Results: A. Radiographic study: In the medio-lateral radiographs the center of the femoral footprint was consistently located in the second rectangle from the top of the most caudal column of the 4x4 grid. The mean percentage caudo- cranial and proximo-distal location was 20.2% (± 2.2) and 33.8% (± 3.7), respectively. In the disto-proximal radiograph, the o’clock position of the CrCL center was between 2 and 3 o’clock in 97.6% of the femora. B. Aiming device: According to the postoperative radiographs, the location of all 6 intra-articular tunnel openings was consistent with the results of the radiographic study. In 3D space, arthroscopic femoral drilling resulted in a median deviation of the drill tunnels of 0.6 mm around the CrCL center. All tunnel openings were located within the CrCL insertion. Conclusions: The reported data can be used to plan and verify the placement of the femoral tunnel opening during intra-articular anatomic CrCL repair. The use of the aiming device suggests that arthroscopic femoral tunnel placement can be achieved with high precision. The measurement for the device can be derived from a standard medio-lateral radiograph of the stifle, which is part of the diagnostic work up of every dog with lameness localized in the stifle. The proposed technique may reduce femoral tunnel misplacement when performing intra-articular CrCL repair in dogs. In combination with the described technique for arthroscopic tibial tunnel drilling, arthroscopic assisted anatomic reconstruction of the CrCL in dogs can be achieved.

L’impact de la correction chirurgicale de la rupture du ligament croisé crânial (LCC) sur la cinématique 3D du grasset a peu été étudiée chez le chien. Plusieurs techniques tentent de restaurer la fonction normale du grasset suite à la rupture du LCC, mais les succès demeurent mitigés comme en témoignent le retour à une fonction suboptimale et la progression de l’arthrose. L’incapacité de ces techniques à restaurer la cinématique 3D pourrait être un élément clé expliquant ces succès suboptimaux. L’objectif de ce projet de recherche était d’évaluer l’impact d’une des techniques fréquemment utilisées, la stabilisation par suture latérale (SSL), sur la cinématique 3D du grasset. Dix membres pelviens provenant de grands chiens (25-40kg) ont été utilisés avec un montage préalablement validé simulant le trot. Trois situations ont été comparées : i) grasset sain, ii) grasset instable par transsection du LCC, et iii) grasset stabilisé par SSL. Pour chaque situation, la cinématique 3D était enregistrée durant 5 cycles dans le montage. Les courbes ont été analysées en utilisant un test statistique Wilcoxon signed rank test. La SSL a restauré la cinématique du grasset intact sain sur l’entièreté de la phase d’appui pour la translation crânio-caudale, médio-latérale, la flexion et l’abduction. Elle a restauré la translation proximo-distale sur 90% de la phase d’appui. La rotation interne a été limitée par la SSL, mais n’a pas été restaurée. Ces résultats montrent que cette technique chirurgicale reproduit une cinématique 3D globalement semblable à celle du grasset sain. La progression de l’arthrose rapportée suite à la stabilisation du grasset par SSL pourrait donc ne pas résulter d’une cinématique 3D anormale. / The impact of surgical correction of cranial cruciate ligament rupture (CCLR) on 3D kinematics has not been thoroughly evaluated in dogs. The success of current techniques remains limited, as illustrated by suboptimal weightbearing and progression of osteoarthritis. The inability to restore the stifle’s 3D kinematics might be a key element in understanding these suboptimal outcomes. The objective of this study was to evaluate the impact of lateral suture stabilization (LSS) on the 3D kinematics of the canine stifle joint. We hypothesized that LSS would not restore 3D kinematics in our model. Ten pelvic limbs collected from euthanized large dogs (25-40 kg) were tested with a previously validated apparatus that simulates trot. Three experimental conditions were compared: (a) intact stifle; (b) unstable stifle following cranial cruciate ligament transection (CCLt) and (c) CCLt stabilized by LSS. Three-dimensional kinematics were collected through 5 gait cycles and curves were analyzed using a Wilcoxon signed-rank test. LSS restored baseline kinematics for the entire stance phase for cranial and lateromedial translation, sagittal flexion, and abduction. It restored distraction over 90% of the stance phase. Internal rotation was limited, but not restored. This in vitro study had limitations, as it used a simplified model of stifle motion and weight-bearing. The results of this study demonstrate that LSS can restore physiologic 3D kinematics largely comparable to those of healthy stifles. Suboptimal outcome in patients following CCLR stabilization by LSS may therefore result from causes other than immediate postoperative abnormal 3D kinematics.