Kinematik des kraniozervikalen Übergangs beim Chihuahua : eine Untersuchung mittels biplanarer Röntgenvideographie und Scientific Rotoscoping

Abstract

Zur Biomechanik des kraniozervikalen Übergangs vom Hund ist wenig bekannt. Bisherige Erkenntnisse stützen sich auf Untersuchungen an anästhesierten Hunden oder auf Untersuchungen an herausgelösten Wirbelsäulenabschnitten. Erkrankungen des kraniozervikalen Übergangs, wie die atlantoaxiale Instabilität und das atlantookzipitale Overlapping, für die die Zwergrassen prädisponiert sind, sind mit respektiven Positionsveränderungen der gelenkbildenden Knochen zueinander verbunden und gehen daher vermutlich mit einer pathologischen Beweglichkeit bezüglich Bewegungsmuster und/oder ausmaß einher. Physiologische Bewegungsmuster des kraniozervikalen Übergangs und deren Größenordnung sind in vivo bisher jedoch nicht untersucht worden. Ziel der Arbeit war eine dreidimensionale nicht invasive in vivo Bewegungsanalyse des kraniozervikalen Übergangs beim klinisch gesunden Chihuahua (n=4), mit Fokus sowohl auf schrittzyklusassoziierte Bewegungen in Schritt und Trab als auch auf aktive Kopfbewegungen, die während der Fortbewegung gezeigt wurden. Die kinematische Untersuchung erfolgte mittels Scientific Rotoscoping , eines markerlosen Verfahrens der XROMM-Methodik (X-Ray Reconstruction of Moving Morphology). Beim Scientific Rotoscoping werden durch multiple Arbeitsschritte Bewegungsdaten erzeugt. Zu diesem Zweck wird eine knöcherne Gelenkkette konstruiert, die der Knochensilhouette der Röntgenvideos entsprechend der Bewegung angepasst wird. Grundlage für die knöcherne Gelenkkette sind Daten aus der computertomographischen Untersuchung der Probanden, Grundlage für die Röntgenvideos die Aufzeichnung von Bewegungen mittels biplanarer Röntgenvideographie. Die Daten beider Untersuchungen unterliegen verschiedener Arbeitsprozesse vor der eigentlichen Animation, also der Anfertigung des Videos, in dem die virtuelle Knochenmarionette die Bewegungen aus dem Röntgenvideo ausführt. Aus diesen Bewegungen der Knochenmarionette gehen die dreidimensionalen Bewegungsdaten hervor. Little is known about the biomechanics of the craniocervical junction of the dog. Previous findings are based on studies with anesthetized dogs or investigations on detached spinal sections. Craniocervical junction abnormalities, such as atlantoaxial instability and atlantooccipital overlapping, i.e. diseases the dwarf dog breeds are predisposed to, are associated with position changes of the joints among each other and are therefore likely to come along with pathological mobility. Physiological movement patterns of the craniocervical junction and their magnitude have, however, not yet been investigated in vivo.The aim of this study was a three-dimensional non-invasive in vivo motion analysis of the craniocervical junction in clinically sound chihuahuas (n = 4), with focus on gait-cycle-related movements while walking and trotting, as well as active head movements during locomotion. The kinematic analysis was realized by means of "Scientific Rotoscoping", a markerless method of XROMM methodology (X-Ray Reconstruction of Moving Morphology). In Scientific Rotoscoping, movement data are produced in a step-by-step process. For this purpose, a bone marionette is constructed to be matched with the bony silhouette on X-ray videos, according to the movement observed. Basis for the bone marionette are data obtained from a computertomographic examination of the subjects. The X-ray videos are based on recorded movements using biplanar X-ray videography. The data from both examinations undergo various work processes before animation begins, producing a video in which the virtual bone marionette performs the movements observed on the X-ray video. The three-dimensional motion data result from these movements of the bone marionette.