Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10348/7556
Title: Anatomical and imaging studies of the humeroulnar congruity in dogs
Authors: Pimenta, Maria Sofia Rodrigues Alves
Advisor: Colaço, Bruno Jorge Antunes
Ginja, Mário Manuel Dinis
Keywords: Anatomia veterinária
Cães
Articulação do cotovelo
Tomografia computadorizada por raio X
Diagnóstico por imagem
Displasia do cotovelo
Incongruência articular
Anatomia clínica
Issue Date: 2017
Abstract: A displasia do cotovelo é uma doença frequente em ortopedia veterinária, afetando cães jovens de raças grandes, com elevado impacto quer económico quer na qualidade de vida dos animais afetados. Os modelos pré-clínicos da articulação do cotovelo são uma ferramenta fundamental na pesquisa de métodos de diagnóstico mais precisos. A incongruência articular tem um papel importante no desenvolvimento, tratamento e prognóstico da displasia. O seu diagnóstico é desafiante e foco de intensa pesquisa nos últimos anos. A proximidade das estruturas articulares e a normalização do posicionamento do cotovelo são apontados como os principais obstáculos a uma boa interpretação. A medição dos espaços articulares é influenciada pelo posicionamento. Os avanços biomecânicos melhoraram o conhecimento da geometria úmero ulnar, permitindo a descrição de uma incongruência fisiológica. Utilizando articulações de cadáveres (>20kg) e amostras de despiste da displasia do cotovelo em cães das raças Cão da Serra da Estrela (EMD) e Perdigueiro Português (PPD), pretendemos: validar um software e metodologia para análise das curvaturas da incisura troclear ulnar (UTN) e da tróclea do úmero (HT), independentemente do ângulo de flexão do cotovelo, usando as técnicas de diagnóstico de imagem mais comuns na prática clínica; obter uma perspetiva geral da forma das curvaturas presentes em cães com peso superior a 20Kg; caracterizar o padrão de curvatura existente numa raça média e grande, e as diferenças entre raças que pudessem indicar uma maior propensão da raça grande para desenvolver incongruência. As curvaturas UTN/HT foram estudadas separadamente nas articulações normais de cadáveres, usando as projeções medio lateral em extensão (MLE) e em flexão (MLF). Para o estudo sem sobreposições radiográficas foi utilizada uma técnica anatómica de desarticulação e obtidas as projeções medio laterais adicionais rádio ulnar (MLRU) e do úmero (MLH). O software criado foi aplicado para medir os raios de curvatura a nível subcondral das UTN/HT. Os tipos de revestimento cartilaginoso articular foram também investigados. A fiabilidade das medidas foi estabelecida por comparação dos valores obtidos nas diferentes projeções radiográficas. Para investigar do ajuste entre a UTN/HT nas articulações normais, foram analisados os raios de curvatura nas projeções radiográficas e em exames de tomografia computorizada (CT) do cotovelo, em animais com exame CT normal. Para implementar a metodologia nas raças média e grande e pesquisar as diferenças, foram utilizadas as projeções radiográficas MLE de cães das raças PPD e EMD, e as projeções radiográficas MLF de cães da raça EMD, com exames ortopédico e radiográfico normais. O software e metodologia propostos permitiram uma análise dos raios de curvatura das UTN/HT adequada nas radiografias e nas imagens de CT estudadas. As medições apresentaram repetibilidade e reprodutibilidade, com uma boa concordância entre os valores obtidos (p>0.05). As tipologias das curvaturas (UTN/HT) foram semelhantes, no entanto os valores na UTN foram superiores aos valores na HT. A partir da observação do comportamento das curvaturas encontrado, foram estabelecidos sete pontos de interesse, P1 a P7, correspondentes aos extremos (proximal e distal), dois picos intermédios e três valores mínimos intermédios, para serem investigados mais detalhadamente. As maiores diferenças entre UTN/HT em cadáveres foram encontradas no ponto inicial (P1) e no segundo pico intermédio (P5). A forma da curvatura encontrada foi relacionada com o padrão de transmissão de cargas bicêntrico através da articulação do cotovelo, descrito em raças grandes. Os dois picos intermédios observados na UTN (P3 e P5) correspondem a pontos de aplanamento relativo do osso subcondral e podem ser o resultado de uma transição entre áreas onde ocorre maior carga articular, em ambos os extremos da UTN, e uma zona de menor carga articular, no centro da UTN. Foram encontradas áreas articulares livres de cobertura cartilaginosa, lateralmente ao nível central na UTN. Em relação às duas raças estudadas, os raios de curvatura da UTN foram superiores aos da HT. Também os valores de ambas as curvaturas (UTN/ HT) foram superiores na raça EMD do que na raça PPD. Ambas as raças mostraram curvaturas UTN/HT com forma semelhante, no entanto a raça EMD apresentou menor proximidade nos raios de curvatura das superfícies úmero ulnar. Os picos intermédios na UTN (P3, P5) foram mais pronunciados na raça grande, correspondendo a um maior aplanamento do osso subcondral. A curvatura da UTN encontrada foi semelhante às descritas anteriormente na literatura usando diferentes metodologias. Do conhecimento dos autores, este é o primeiro trabalho sobre medições do raio de curvatura da HT, e o primeiro estudo da congruência úmero ulnar através da determinação dos raios de curvaturas. Os resultados representam um avanço na caracterização da congruência úmero ulnar nas raças estudadas e também no uso da projeção MLF do cotovelo para avaliação da congruência.
Elbow dysplasia is a common disease in veterinary orthopedics, affecting young large-breed dogs, with a high economic and life quality impact of affected dogs. The use of elbow joint preclinical models is an important tool in the research for more accurate diagnostic methods. Joint incongruity has an important role in the development, treatment and prognosis of dysplasia. Its diagnosis can be challenging and has been the focus of intensive research in recent years. The proximity of joint structures and the elbow positioning standardization are pointed as the main obstacles to a good interpretation. Measurement of joint spaces is influenced by its positioning. Advances in the biomechanical field improved our knowledge on humeroulnar geometry, allowing the description of a physiological incongruity. Using joints from dog cadavers (>20Kg) and samples from elbow dysplasia screening in the Estrela Mountain Dog (EMD) and Portuguese Pointing Dog (PPD) breeds, this thesis aimed to validate a software and methodology for the ulnar trochlear notch (UTN) and humeral trochlear (HT) curvatures assessment, independent from the elbow flexion angle, using the most common imaging tools in clinical practice; to obtain an overview of the curvature shape presented in dogs >20Kg; to characterize the curvature pattern present in a medium and a large-breed in vivo, and the differences between breeds that could indicate a greater propensity for the large-breed to develop incongruity. The UTN/HT curvatures were studied firstly in separate, on the cadaveric normal joints, using mediolateral extended (MLE) and flexed (MLF) radiographic views. An anatomical technique of disarticulation was performed to study the anatomical articular surfaces without radiographic overlapping. Additional mediolateral radioulnar (MLRU) and humeral (MLH) radiographic views were acquired. To study and measure the curvature radii, the dedicated software was applied at the subchondral level from the UTN/HT. The types of articular cartilage covering were also investigated. The reliability of measurements was established by comparison of the values obtained using the different radiographic views. In the combined fit investigation between UTN/HT in normal joints, curvature radii were analyzed on elbow radiographic and computed tomographic (CT) exams. Elbow joints were considered normal when a normal CT exam was observed. To implement the methodology in the medium and large-breed dog and evaluate the differences between breeds, the MLE radiographic views from the PPD/EMD, and the MLF views from the EMD, with normal orthopedic and radiographic exam were used. The software and the methodology proposed enabled an adequate curvature radii analysis from the UTN/HT in the radiographic views and CT images studied. Repeatability and reproducibility of measurements were observed, with a good agreement between values achieved (p>0.05). The UTN/HT curvature radii typologies were similar, yet the UTN values were higher than the HT values. From the curvature behaviour found, the extremes (proximal and distal), two intermediate peaks and three intermediate minimum values were detected, allowing the establishment of seven points of interest, P1 to P7 to be investigated in further detail. Higher differences between the UTN/HT were detected at the most proximal aspect of the joint (P1) and in the second intermediate peak (P5) in cadavers. The curvature shape found is related to the pattern of bicentric load transmission through the elbow joint described in large-breeds. The two intermediate peaks observed at the UTN (P3 and P5) correspond to relative flattener subchondral points and may be the result of a transition between the more loaded articular areas, at both UTN extremes, to a less loaded articular area, at the central UTN. Areas free of articular cartilaginous coverage were found lateraly at the central level at the UTN. In the two breeds studied, the curvature radii values were higher in the UTN than in the HT. Furthermore, both UTN/HT curvature radii values were higher in the EMD than in the PPD breed. Both breeds showed UTN/HT curvatures with similar shape, however EMD breed presented less proximity of the curvature radii on the humeroulnar surfaces. The intermediate peaks (P3, P5) observed at the UTN were more pronounced in the large-breed corresponding to points of greater flattening from the subchondral bone. The UTN curvature found had a similar behaviour to the reported in previous literature using different methodologies. Concerning the curvature radii measurements from the HT, from the authors’ knowledge, this is the first report and also the first description of humeroulnar congruity research through curvature radii evaluation. The results from this thesis represent an advance on the humeroulnar congruity characterization in the breeds investigated and in the use of a MLF radiographic view to assess congruity.
Description: Tese de Doutoramento em Ciências Veterinárias
URI: http://hdl.handle.net/10348/7556
Document Type: Doctoral Thesis
Appears in Collections:TD - Teses de Doutoramento

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