Vasiliki Katrinaki Objektive Beurteilung diagnostischer Anästhesien von Hufgelenk, Bursa podotrochlearis und Palmarnerven bei Pferden mit Vorderhandlahmheiten und deren Ursprung in der Hufregion. Klinik für Pferde, Veterinärmedizinische Fakultät, Universität Leipzig Eingereicht Dezember 2023 Einleitung: Orthopädische Erkrankungen weisen eine hohe Prävalenz bei Pferden auf und können das Wohlbefinden sowie ihre sportliche Nutzung stark beeinträchtigen. Erkrankungen des Hufrollen-Apparates sind für etwa ein Drittel aller chronischen Lahmheiten der Vordergliedmaße beim Pferd verantwortlich. Perineurale Anästhesien (Leitungsanästhesien) werden genutzt, um den Ursprung der Lahmheit am Pferdebein zu lokalisieren. Um die Lahmheitsursache genauer eingrenzen zu können, werden intra-synoviale Strukturen innerhalb des Hufes (Hufgelenk und/oder Bursa Podotrochlearis) anästhesiert. Die subjektive Beurteilung von Bewegungsstörungen sowie die Interpretation von diagnostischen Anästhesien führt oft zu Unstimmigkeiten zwischen unterschiedlichen Beobachtern. In den letzten Jahren wurden verschiedene Systeme entwickelt, welche eine Quantifizierung der Bewegungsstörung ermöglichen. Hiermit kann die prozentuale Verbesserung der Lahmheit nach der Durchführung diagnostischer Anästhesien über die Zeit erfasst und dokumentiert werden. Eine Anwendung solcher Systeme zur objektiven Beurteilung von Hufgelenkanästhesie (HG-A) und Bursa Podotrochlearis Analgesia (BP-A) wurde bei Pferden mit Vorderhandlahmheit bis heute nicht beschrieben. Ziel: Ziel dieser Arbeit war es: I) Die zeitabhängige Verbesserung natürlich vorkommender Vorderhandlahmheiten mit Ursprung in der Hufregion, nach erfolgter HG-A und BP-A bei Pferden zu beschreiben und II) zu prüfen, ob Schmerzen, die vom Hufgelenk bzw. dem Strahlbeinapparat ausgehen, mittels Leitungsanästhesien (Tiefe Palmarnervenanästhesie (TPA) und Mittlere Palmarnervenanästhesie (MPA)) unterschieden werden können. Unter Anwendung eines auf nicht-invasiven Beschleunigungssensoren basierenden Systems (BMISS, body-mounted inertial sensor system), sollten die Veränderungen des Bewegungsmusters vor und nach Einfluss der oben genannten diagnostischen Anästhesien quantitativ und objektiv erfasst werden. Tiere, Material und Methoden: Es handelt sich um eine prospektive klinische Studie an Patienten, die aufgrund einer Vorderhandlahmeit an der Pferdeklinik, Freie Universität Berlin, zwischen 2012 und 2016 vorstellig wurden. Alle Patienten wurden an drei aufeinander folgenden Tagen subjektiv und objektiv (BMISS) anhand eines standardisierten Protokolls von derselben Person orthopädisch untersucht. Am ersten Tag wurde der Ursprung der Lahmheit mittels Leitungsanästhesie lokalisiert. Bei positiver TPA oder MPA erfolgte anschließend eine HG-A (Tag 2) sowie eine BP-A (Tag 3). Das Gangbild wurde jeweils 10 Minuten (perineurale Anästhesie) bzw. 2, 5 und 10 Minuten (intra-synoviale Anästhesie) nach Injektion des Lokalanästhetikums beurteilt. Entsprechend wurden ausschließlich Pferde in die Studie eingeschlossen, bei denen mindesten eine der perineuralen und eine der intra-synovialen Anästhesien als “deutlich positiv” gewertet wurde. Die diagnostischen Anästhesien wurden als „deutlich positiv“ gewertet, wenn mittels BMISS eine Reduzierung der Lahmheit um mindestens 70% vom Ausgangswert gemessen wurde. Ergebnisse: Das Patientenkollektiv bestand aus 23 Pferden im Alter zwischen 4 und 16 Jahren. Anhand der Ergebnisse der Leitungsanästhesien wurden die Pferde den Gruppen „TPA“ (TPA positiv, n = 16) und „MPA“ (MPA positiv, n = 7) zugeordnet. Es konnte kein signifikanter Zusammengang zwischen einer Verbesserung der Lahmheit nach perineuraler Anästhesie und HG-A bzw. BP-A festgestellt werden (p > 0,05). Innerhalb der Gruppe „TPA“ war 2 Minuten nach intra-synovialer Injektion die Anzahl der Pferde, bei denen sich eine BP-A im Vergleich zur HG-A verbesserte, signifikant höher (p = 0,02). Bei den restlichen Messzeitpunkten konnten keine signifikanten Unterschiede zwischen BP-A und HG-A innerhalb der Gruppe „TPA“ festgestellt werden (5 Minuten: p = 0,07; 10 Minuten: p = 0,1). Aufgrund der sehr kleinen Stichprobe wurden die Daten innerhalb der Gruppe „MPA“ ausschließlich deskriptiv analysiert. Bei Betrachtung der intra-synovialen Anästhesien (unabhängig von der Leitungsanästhesie), war 2 Minuten (p < 0,001) sowie 5 Minuten (p = 0,04) nach Injektion ein signifikanter Unterschied im durchschnittlichen Grad der Verbesserung der Lahmheit zwischen HG-A und BP-A deutlich. Zehn Minuten nach Injektion wurde für beide intra-synovialen Anästhesien kein bedeutender Unterschied im Bewegungsmuster gemessen (p = 0,06). Bezüglich der zeitabhängigen Verbesserung der Lahmheit unter Einfluss der verschiedenen intra-synovialen Anästhesien zeigten die Pferde nach BP-A eine signifikante Verbesserung der Lahmheit 2 Minuten nach Injektion, welche über die Zeit konstant blieb. Bei Pferden mit positiver HG-A wurde eher eine progressive Reduktion der Lahmheit beobachtet. Der Unterschied in der Verbesserung zwischen den Messzeitpunkten 2 und 10 Minuten (p = 0,04) war signifikant. Schlussfolgerungen: Perineurale Anästhesien der distalen Vordergliedmaße ermöglichen keine Differenzierung der genauen Schmerzlokalisation in der Hufregion. Intra-synoviale Anästhesien sollten in diesem Bereich sowohl 2 als auch 5 Minuten nach Injektion des Lokalanästhetikums evaluiert werden. Während nach PB-A eine schnelle und über den Zeitverlauf konstante Verbesserung der Lahmheit eintritt, ist bei der HG-A mit einer progressiven Verbesserung der Lahmheit über 10 min nach Injektion zu rechnen.:Table of contents I List of illustrations II Abbreviations III 1. Introduction..................................................................................................................1 2. Literature......................................................................................................................3 2.1. Anatomy...................................................................................................................3 2.2. Forelimb lameness...................................................................................................5 2.3. Necessity for objective gait analysis…………………………………………………....6 2.4. Objective lameness evaluation.................................................................................7 2.5. Body-mounted inertial sensor system, Lameness Locator……………………….….8 2.6. Diagnostic analgesia of the distal limb……………….…………………………….…..9 2.7. Diagnostic imaging.................................................................................................11 2.8. Therapy....................................................................................................................12 2.9. Hypotheses.............................................................................................................13 3. Publication.................................................................................................................14 4. Declaration of own portion of work in publication.....................................................23 5. Discussion..................................................................................................................24 6. Zusammenfassung.....................................................................................................34 7. Summary………………………………………………………......…………………..…....36 8. Literature....................................................................................................................38 9. Acknowledgements....................................................................................................46 / Vasiliki Katrinaki Title: Objective evaluation for analgesia of the distal interphalangeal joint, the navicular bursa and perineural analgesia in horses with naturally occurring forelimb lameness localised to the foot Department for Horses, Faculty of Veterinary Medicine, Leipzig University Submitted in December 2023 Introduction: Lameness is a very common problem in horses, and pathologies of the navicular apparatus constitute up to one-third of all chronic forelimb lameness. Despite its high occurrence, and the fact that it can severely impair the horse’s sporting career and affect their welfare, contradictory results of diagnostic analgesia are documented. The interpretation of perineural analgesia remains confusing regarding the ability of the palmar digital nerve block (PDNB) to differentiate pain coming from pathologies of the distal interphalangeal joint (DIPJ) or the navicular syndrome. Thus, the outcome and interpretation of intra-synovial diagnostic analgesia of the distal interphalangeal joint and the navicular bursa remain controversial, and no objective live over ground studies have been performed so far to establish the percentage of improvement over time from these two analgesia techniques. Aim of the study: The aim of the study was to objectively evaluate with the use of an inertial-sensor based system the qualitative and time-dependent outcome of distal interphalangeal joint analgesia (DIPJ-A) and navicular bursa analgesia (NB-A) in naturally occurring forelimb lameness and to assess if perineural analgesia of the distal limb can differentiate pain coming from the DIPJ or the navicular apparatus. Study design: Prospective clinical trial. Methods: Clinical cases with forelimb lameness were evaluated objectively using a body- mounted inertial sensor system (BMISS) at the Equine Hospital of Freie Universität Berlin, Germany between 2012 and 2016. The ages of the animals varied between four and 16 years. A three-day lameness examination was performed subjectively and objectively. The subjective evaluation was always performed by the same veterinarian during the 3 days and the objective examination was performed using the BMISS. The horses were hospitalised for the three-day lameness examination. Lameness was localised to the foot with a palmar digital nerve block and/or an abaxial sesamoidean nerve block (ASNB) at day 1, and analgesia of the DIPJ (DIPJ-A) and NB (NB-A) were performed at day 2 and 3. Improvement following perineural analgesia was measured after 10 min and intra-synovial blocks after 2, 5 and 10 min, respectively. Horses with at least 70% improvement measured objectively after diagnostic analgesia were included in the study. Results: A total of 23 cases of forelimb lameness were included in this study. The age of the horses varied between four and 16 years. The side and degree of baseline lameness remained stable during the 3 days of lameness examination. The PDNB group included horses with a positive PDNB (n=16) and the ASNB group included horses with a negative PDNB and a positive ASNB (n=7). The majority of the horses had a positive response to PDNB compared with ASNB but there was no significant association between improvement following perineural analgesia and the DIPJ-A and NB-A in the number of horses that improved after DIPJ and NB analgesia (p>0.05). Comparison between the PDNB group and intra-synovial analgesia showed that in 2 min assessments there was a statistically significant difference in the number of horses that improved with an NB-A compared to DIPJ-A (p=0.02). In 5 min and 10 min evaluations, such a result was no longer observed (p=0.07 in 5 min, p=0.1 in 10 min). Comparison of the ASNB group to intra-synovial analgesia was descriptive because the number of horses included in this group was small. The mean improvement in the lameness was different between DIPJ-A and NB-A at 2 min (p<0.001) and at 5 min (p=0.04); however, this difference was no longer observed after 10 min (p=0.06). Evaluation of intra-synovial analgesia over time showed that a positive NB-A revealed a high degree of improvement already after 2 min that remained stable, whereas the DIPJ-A improved over time showing a significant difference in mean improvement between 2 min and 10 min measurements (p=0.04). Conclusions: Our results suggest that perineural analgesia is not reliable enough to differentiate pain originating from DIPJ and NB. The DIPJ-A and the NB-A should be evaluated at 2 and 5 min, since a significant difference of lameness improvement was measured for these points of time, pointing out the necessity to perform both blocks to identify the painful region. An early evaluation of the DIPJ-A and NB-A can determine the origin of the pain. An improvement in NB-A was constant over time, whereas a progressive improvement in lameness over the 10 min after injection is to be excepted in DIPJ-A.:Table of contents I List of illustrations II Abbreviations III 1. Introduction..................................................................................................................1 2. Literature......................................................................................................................3 2.1. Anatomy...................................................................................................................3 2.2. Forelimb lameness...................................................................................................5 2.3. Necessity for objective gait analysis…………………………………………………....6 2.4. Objective lameness evaluation.................................................................................7 2.5. Body-mounted inertial sensor system, Lameness Locator……………………….….8 2.6. Diagnostic analgesia of the distal limb……………….…………………………….…..9 2.7. Diagnostic imaging.................................................................................................11 2.8. Therapy....................................................................................................................12 2.9. Hypotheses.............................................................................................................13 3. Publication.................................................................................................................14 4. Declaration of own portion of work in publication.....................................................23 5. Discussion..................................................................................................................24 6. Zusammenfassung.....................................................................................................34 7. Summary………………………………………………………......…………………..…....36 8. Literature....................................................................................................................38 9. Acknowledgements....................................................................................................46

Fragestellung: Es wird untersucht, ob die isolierte hypertherme Extremitätenperfusion (ILP) mit TNF-alpha und Melphalan eine akute systemische inflammatorische Reaktion (SIRS) auslöst. Weiterhin soll der Einfluß von zwei verschiedenen total intravenösen Narkoseverfahren sowie der Zusammenhang der unabhängig voneinander bestimmten Meßgrößen Herzindex/Sauerstoffverbrauchsindex (HI/VO2I) und Sauerstoffverbrauchsindex/Sauerstoffangebotsindex (VO2I/DO2I) beim Entstehen eines SIRS analysiert werden. Methodik: 73 Patienten, die sich einer ILP mit TNF-alpha und Melphalan in Allgemeinanästhesie unterzogen, wurden in diese klinische, retrospektive Untersuchung eingeschlossen. Ein erweitertes kardiopulmonales Monitoring, bestehend aus kontinuierlicher Thermodilution, kontinuierlicher indirekter Kalorimetrie, invasiver Blutdruckmessung sowie arterieller und gemischtvenöser Blutgasanalysen ermöglichte die Analyse von hämodynamischen, metabolischen und gasanalytischen Parametern an 8 definierten Zeitpunkten im Verlauf der ILP mit TNF-alpha und Melphalan. 21 Patienten erhielten eine Narkose mit Etomidate/Midazolam/Sufentanil/Pancuroniumbromid (N1), und bei 52 Patienten wurde die Narkose mit Propofol/Remifentanil/Cis-Atracurium (N2) durchgeführt. Ergebnisse: Während der ILP mit TNF-alpha und Melphalan kam es bei folgenden Parametern zu signifikanten Veränderungen in der systemischen Reperfusionsphase gegenüber den Ausgangswerten vor der extrakorporalen Zirkulation: Herzfrequenz, Herzindex, Temperatur, Gesamtsauerstoffaufnahme, pulmonale Sauerstoffaufnahme, Sauerstoffangebot, systemischer Gefäßwiderstand, pulmonalarterieller Mitteldruck, kardiale Füllungsdrücke, gemischtvenöser Kohlendioxid- und Sauerstoffpartialdruck, arterieller Kohlendioxid- und Sauerstoffpartialdruck, gemischtvenöse Sauerstoffsättigung, arterieller und gemischtvenöser Sauerstoffgehalt sowie arterieller pH- und Laktatwert. Bezüglich der Narkoseverfahren zeigte die Narkose N2 versus N1 signifikant geringere Herzfrequenzen und Herzindices, sowie signifikant erhöhte pulmonalarterielle Mitteldrücke, pulmonale und systemische Gefäßwiderstände. Die Korrelationen von HI/VO2I und VO2I/DO2I sind in der prä-Bypass-Phase gering, nehmen im Verlauf der ILP zu und erreichen zum Zeitpunkt der systemischen Reperfusion jeweils ihren Maximalwert. Schlußfolgerungen: Die ILP mit TNF-alpha und Melphalan kann als dynamisches in-vivo Modell für das Entstehen einer SIRS-Reaktion aufgefaßt werden. Die inflammatorische Antwort ist in ihrem Ausmaß eher gering und erreicht nach Aufhebung der extrakorporalen Zirkulation mit systemischer Reperfusion der behandelten Extremität ihr Maximum. Die Überwachung der Teilkreisläufe, ein erweitertes hämodynamisches Monitoring sowie forcierte intravenöse Volumentherapie in der Reperfusionsphase lassen dieses Behandlungsverfahren für die Patienten in Allgemeinanästhesie sicher erscheinen. Beide beschriebenen Narkoseverfahren sind für diese operative Therapie geeignet. Der Zusammenhang von HI/VO2I sowie VO2I/DO2I ist im Verlauf der ILP gering, kann sich aber mit Zunahme der inflammatorischen Reaktion verstärken. / objective: To determine whether the isolated hyperthermic limb perfusion (ILP) with tumor necrosis factor alpha (TNF-alpha) and melphalan causes an acute systemic inflammatory response syndrome (SIRS)? Also analysed will be the influence of two total intravenous anaesthesias and the correlation of independent measured values cardiac index/oxygen consumption index (HI/VO2I) and oxygen consumption index/oxygen delivery index (VO2I/DO2I). design: Retrospective review of hemodynamic, metabolic and blood gas values from 73 patients, undervented isolated hyperthermic limb perfusion of leg with TNF-alpha and Melphalan in general anaesthesia. methods: Cardiopulmonary monitoring consisted of continuous thermodilution, continuous calorimetry, arterial pressure and arterial as well as admixed blood-gas analyses. Values were measured on 8 time points in the course of ILP. In 21 patients anaesthesia was carried out with drug-combination of Etomidate/Midazolam/Sufentanil/Pancuroniumbromid (N1), and 52 patients were given anaesthesia with Propofol/Remifentanil/Cis-atracurium (N2). results: The following values changed significantly after limb-reperfusion compared with the baseline: heart rate, cardiac index, temperature, oxygen consumption, pulmonary oxygen consumption, oxygen delivery, systemic vascular resistance, mean pulmonary arterial pressure, precardial pressures, admixed carbon dioxide pressure, admixed oxygen pressure, arterial carbon dioxide pressure, arterial oxygen pressure, admixed oxygen saturation, arterial and admixed oxygen content as well as arterial pH- and lactat. conclusions: The isolated hyperthermic limb perfusion with TNF-alpha and melphalan may be used as a dynamic in-vivo model for the development of an SIRS. The inflammatory response is slight and reached the maximum after reperfusion of treated limb. Monitoring of the two circulations, extended cardiopulmonary monitoring and intravenous volumetherapie in the reperfusion time makes this cancer treatment in general anaesthesia safe. Both anaesthesia are suitable. The correlations of HI/VO2I as well as VO2I/DO2I are low in the beginning and rise with the increase of the inflammatory response.