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Ziel der Untersuchung war eine umfassende und vergleichbare Datengrundlage über den Einfluss verschiedener hauptsächlich orthopädischer Beschlagsmodifikationen auf die Ausrichtung der Zehenknochen, Druckverteilungsmuster und die individuelle Fußung unter Berücksichtigung unterschiedlicher klinisch relevanter Bodeneigenschaften zu generieren und mit Standardbeschlägen, sowie dem Barhuf zu vergleichen.:1 Einleitung 1 2 Literaturübersicht 3 2.1 Anatomie der distalen Gliedmaße des Pferdes 3 2.1.1 Knochen und Gelenke 3 2.1.2 Sehnen und Bänder 6 2.1.3 Der Huf und seine Segmente 10 2.1.3.1 Definition des Hufs 10 2.1.3.2 Der Hufbeinträger 10 2.1.3.3 Segmente des Hufs 11 2.2 Biomechanische Grundlagen 13 2.2.1 Allgemeine Betrachtungsweisen der Biomechanik 13 2.2.2 Die Statik der distalen Gliedmaße des Pferdes 15 2.2.3 Kinetische Betrachtung der distalen Gliedmaße des Pferdes 17 2.3 Analysemethoden biomechanischer Prozesse der distalen Gliedmaße des Pferdes 19 2.3.1 Statische Analysemethoden 20 2.3.1.1 Röntgen 20 2.3.2 Kinetische Analysemethoden 22 2.3.2.1 Druckmessung 22 2.4 Lahmheit und deren Ursachen im Bereich der distalen Gliedmaße 23 2.4.1 Definition des Begriffes Lahmheit und deren Erkennung 24 2.4.2 Risikofaktoren für die Entstehung von Lahmheit 25 2.5 Orthopädischer Beschlag 27 2.5.1 Erkrankungen der distalen Gliedmaße mit Beschlagsindikation 27 2.5.2 Beschlagsmodifikationen 28 2.5.2.1 Beschlagsmodifikationen der dorsopalmaren Ebene 29 2.5.2.2 Beschlagsmodifikationen der mediolateralen Ebene 34 2.5.3 Der Einfluss unterschiedlicher Bodeneigenschaften auf die Wirkung orthopädischer Beschlagsmodifikationen 36 3 Wissenschaftliche Originalarbeiten 38 3.1 Modifying the Surface of Horseshoes: Effects of Eggbar, Heartbar, Open Toe, and Wide Toe Shoes on the Phalangeal Alignment, Pressure Distribution, and the Footing Pattern 38 3.2 Modifying the Height of Horseshoes: Effects of Wedge Shoes, Studs, and Rocker Shoes on the Phalangeal Alignment, Pressure Distribution, and Hoof-Ground Contact During Motion 51 3.3 Modifying Horseshoes in the Mediolateral Plane: Effects of Side Wedge, Wide Branch, and Unilateral Roller Shoes on the Phalangeal Alignment, Pressure Forces, and the Footing Pattern 63 4 Diskussion 73 4.1 Material und Methoden 73 4.1.1 Röntgenuntersuchung 73 4.1.2 Druckmessung 75 4.1.3 Kombination von Röntgenuntersuchungen und Druckmessungen zur Beurteilung biomechanischer Fragestellungen 78 4.2 Die Veränderungen der Zehenknochenausrichtung nach Applikation von orthopädischen Beschlagsmodifikationen 79 4.3 Die Veränderungen des Druckverteilungsmusters unter Hufeisen und Huf nach Applikation von orthopädischen Beschlagsmodifikationen 81 4.4 Der Effekt von orthopädischen Beschlagsmodifikationen auf die individuelle Fußung 84 4.5 Schlussfolgerungen und Ausblick86 5 Zusammenfassung 88 6 Summary 90 7 Literaturverzeichnis 93 / Aim of this study was to establish comprehensive and comparable data groundwork on the influence of a variety of modified horseshoes on the alignment of the bone of the equine distal limb, pressure distribution and individual footing patterns, while considering different practically relevant flooring materials, in comparison to data acquired with standard horseshoes and barefoot examinations.:1 Einleitung 1 2 Literaturübersicht 3 2.1 Anatomie der distalen Gliedmaße des Pferdes 3 2.1.1 Knochen und Gelenke 3 2.1.2 Sehnen und Bänder 6 2.1.3 Der Huf und seine Segmente 10 2.1.3.1 Definition des Hufs 10 2.1.3.2 Der Hufbeinträger 10 2.1.3.3 Segmente des Hufs 11 2.2 Biomechanische Grundlagen 13 2.2.1 Allgemeine Betrachtungsweisen der Biomechanik 13 2.2.2 Die Statik der distalen Gliedmaße des Pferdes 15 2.2.3 Kinetische Betrachtung der distalen Gliedmaße des Pferdes 17 2.3 Analysemethoden biomechanischer Prozesse der distalen Gliedmaße des Pferdes 19 2.3.1 Statische Analysemethoden 20 2.3.1.1 Röntgen 20 2.3.2 Kinetische Analysemethoden 22 2.3.2.1 Druckmessung 22 2.4 Lahmheit und deren Ursachen im Bereich der distalen Gliedmaße 23 2.4.1 Definition des Begriffes Lahmheit und deren Erkennung 24 2.4.2 Risikofaktoren für die Entstehung von Lahmheit 25 2.5 Orthopädischer Beschlag 27 2.5.1 Erkrankungen der distalen Gliedmaße mit Beschlagsindikation 27 2.5.2 Beschlagsmodifikationen 28 2.5.2.1 Beschlagsmodifikationen der dorsopalmaren Ebene 29 2.5.2.2 Beschlagsmodifikationen der mediolateralen Ebene 34 2.5.3 Der Einfluss unterschiedlicher Bodeneigenschaften auf die Wirkung orthopädischer Beschlagsmodifikationen 36 3 Wissenschaftliche Originalarbeiten 38 3.1 Modifying the Surface of Horseshoes: Effects of Eggbar, Heartbar, Open Toe, and Wide Toe Shoes on the Phalangeal Alignment, Pressure Distribution, and the Footing Pattern 38 3.2 Modifying the Height of Horseshoes: Effects of Wedge Shoes, Studs, and Rocker Shoes on the Phalangeal Alignment, Pressure Distribution, and Hoof-Ground Contact During Motion 51 3.3 Modifying Horseshoes in the Mediolateral Plane: Effects of Side Wedge, Wide Branch, and Unilateral Roller Shoes on the Phalangeal Alignment, Pressure Forces, and the Footing Pattern 63 4 Diskussion 73 4.1 Material und Methoden 73 4.1.1 Röntgenuntersuchung 73 4.1.2 Druckmessung 75 4.1.3 Kombination von Röntgenuntersuchungen und Druckmessungen zur Beurteilung biomechanischer Fragestellungen 78 4.2 Die Veränderungen der Zehenknochenausrichtung nach Applikation von orthopädischen Beschlagsmodifikationen 79 4.3 Die Veränderungen des Druckverteilungsmusters unter Hufeisen und Huf nach Applikation von orthopädischen Beschlagsmodifikationen 81 4.4 Der Effekt von orthopädischen Beschlagsmodifikationen auf die individuelle Fußung 84 4.5 Schlussfolgerungen und Ausblick86 5 Zusammenfassung 88 6 Summary 90 7 Literaturverzeichnis 93

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Die meisten Kinder mit infantiler Zerebralparese (IZP) entwickeln eine spastische Parese, was zu Schwäche, erhöhtem Muskel-Dehnungswiderstand und Kontrakturen führt. Der Spitzfuß ist eines ihrer häufigsten Defizite. Das übergeordnete Ziel dieser Arbeit war es, nicht-invasive Behandlungsstrategien für diese Pathologie näher zu untersuchen. In der ersten Studie wurden die Effekte einer Unterschenkel-Lagerungsorthese auf die Muskelmorphometrie des Gastrocnemius unter zu Hilfenahme von Ultraschall und 3D Bewegungsanalyse untersucht. Lagerungsorthesen konnten das Gangbild verbessern, führten gleichzeitig aber zu Atrophie. Um eine alternative Therapieform zu finden, wurde in der zweiten Studie die kontraktile Aktivität des Gastrocnemius mittels Ultraschall, Bewegungsanalyse und EMG während des Gehens, Vorwärts-Bergauf, bzw. Rückwärts-Bergab, sowie in der Ebene untersucht. Das Bergaufgehen steigerte die konzentrische Exkursion der Faszikel, wohingegen das Rückwärts-Bergabgehen zu vermehrter Exzentrik führte. Da sich exzentrisches Training positiv auf Faszikellängenwachstum auswirken kann, wurde in der dritten Studie das Rückwärts-Bergabgehen mit statischem Dehnen als traditionelle Therapieform verglichen. Ultraschall, Bewegungsanalyse und handgesteuerte Dynamometrie wurden verwendet, um die Plantarflexorenkraft, die passive Sprunggelenksbeweglichkeit, die Gastrocnemius Morphometrie sowie die Steifigkeit und Dehnbarkeit auf Muskel-Sehnen und Gelenkebene zu untersuchen. Dehnen zeigte keinerlei Benefits gegenüber dem Laufbandtraining. Rückwärts-Bergabgehen war dagegen ein effektives Gangtraining und setzt vermutlich neuronale und koordinative Reize. In der Zusammenschau scheinen positive Änderungen im Gangbild bei IZP Kindern sowohl durch Unterschenkelorthesen, als auch durch Rückwärts-Bergabgehen erreichbar zu sein. Beides führte aber nicht zu Muskelwachstum. Funktionelle Verbesserungen scheinen daher auch stark von neuronal, koordinativen Aspekten abhängig zu sein. / Most children with Cerebral Palsy (CP) develop spastic paresis, which leads to muscle weakness, increased stretch-resistance and joint contractures. The gastrocnemius muscle is frequently targeted to alleviate a common deficiency known as equinus. The overall objective of this thesis was to investigate several non-invasive treatment strategies for this pathology. The first study investigated the effects of ankle foot orthotics on spastic gastrocnemius morphometrics as well as on gait by using ultrasound and motion capturing. We concluded that braces improved walking function but also lead to atrophy. During the second study, we searched for a readily available, substituting stimulus and compared the contractile activity of the gastrocnemius on treadmills, namely during flat-forward, forward-uphill and backward-downhill gait using ultrasound, motion capturing and EMG. Uphill gait promoted concentric fascicle action, while backward-downhill gait increased eccentric fascicle action. Since eccentric training had been previously shown to increase fascicle length in controls, during the third study, we compared backward-downhill walking versus static, manual stretching. Ultrasound, motion analysis and handheld dynamometry were used to test plantarflexor strength, passive ankle joint flexibility, as well as gastrocnemius morphometrics, stiffness and strain on muscle-tendon and joint level. Backward-downhill walking led to larger single stance dorsiflexion and faster achievable walking velocities while stretching aggravated knee flexion in swing. Strength, joint flexibility, as well as stiffness on muscle-tendon and joint level were not altered. Backward-downhill walking can be an effective gait treatment, probably improving coordination. Nevertheless, more intense training might be necessary to alter muscle-tendon properties. In sum, backward-downhill walking and bracing increased function without promoting or even by harming muscle growth.

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