UNIVERSITEIT GENT FACULTEIT DIERGENEESKUNDE. Academiejaar

UNIVERSITEIT GENT FACULTEIT DIERGENEESKUNDE Academiejaar 2008-2009

Correlatie tussen subjectieve kreupelheidsgradatie en kinetische/ kinematische parameters door Stephanie Verbraecken

Promotor: Maarten Oosterlinck Medepromotor: Frederik Pille

Studieproject in het kader van de masterproef

Voorwoord In de allereerste plaats wil ik mijn beide ouders danken. Zonder hun steun zou ik mijn studie niet kunnen waarmaken en zou ik niet het leven leiden dat ik leid vandaag. Steeds stonden zij klaar om mogelijke problemen te aanhoren en mee te zoeken naar een oplossing. Betere ouders kan ik mezelf niet toewensen. Uiteraard dank ik ook zeer oprecht mijn promotor Maarten Oosterlinck. Hij wist mij toepasselijk te begeleiden en gaf me tegelijkertijd de mogelijkheid om zelfstandig te leren werken. Meer algemeen bedank ik hem en mijn medepromotor Frederik Pille om mij de kans te geven dit onderwerp te bestuderen. Tot slot dank ik iedereen die nog niet vernoemd is en die op een of andere manier heeft bijgedragen tot het volbrengen van dit studieproject. Ik denk hierbij aan Gert Heiremans die mij heeft geholpen bij de opmaak van de tekst, en verder vrienden en kennissen die nooit te beroerd waren om mij af en toe een hart onder de riem te steken.

INHOUDSOPGAVE

Samenvatting ........................................................................................................................ 1 1. Inleiding ............................................................................................................................. 2 2. Literatuurstudie.................................................................................................................. 3 2.1 Kreupelheid bij het paard ................................................................................................. 3 2.2 Objectieve evaluatie van het mankende paard ................................................................ 3 2.2.1 Kinematica.................................................................................................................... 4 2.2.2 Kinetica ........................................................................................................................ 7 2.3 Discussie ......................................................................................................................... 9 3. Literatuurlijst .....................................................................................................................12

De auteur en de promotor geven de toelating deze literatuurstudie voor consultatie beschikbaar te stellen en delen hiervan te kopiëren voor persoonlijk gebruik. Elk ander gebruik valt onder de beperkingen van het auteursrecht, in het bijzonder met betrekking tot de verplichting de bron uitdrukkelijk te vermelden bij het aanhalen van gegevens uit deze studie. Het auteursrecht betreffende de gegevens vermeld in deze literatuurstudie berust bij de promotor(en). De auteur en de promotor(en) zijn niet verantwoordelijk voor de behandelingen en eventuele doseringen die in deze studie geciteerd en beschreven zijn.

Samenvatting De bewegingsleer van het paard heeft in de loop van de twintigste eeuw een ware evolutie ondergaan. Door nieuwe inzichten te verwerven in de kinesiologie van het paard, vanuit een kinetische en kinematische benadering, konden verscheidene parameters gedefinieerd worden die omwille van hun objectiviteit

een beduidende meerwaarde

wisten te verlenen aan het

kreupelheidsonderzoek van het paard. De kinetische benadering geeft een beeld van de elementen verantwoordelijk voor de geobserveerde bewegingen. Meer specifiek worden in de kinetica de krachten, noodzakelijk voor een zekere beweging, bepaald en berekend. Voor de kwantificering van deze krachten is de krachtplaat de gouden

standaard.

De

belangrijkste

parameters

hierbij,

van

nut

in

een

kinetisch

kreupelheidsonderzoek, zijn de verticale kracht of grond reactie kracht (GRF) en de verticale impuls of de oppervlakte onder de curve van de grond reactie kracht. Een afwijkende waarde van één of meerdere parameters kan wijzen op kreupelheid. In de kinematica wordt niet naar een oorzaak gezocht, maar worden de bewegingseigenschappen van alle lichaamssegmenten afzonderlijk geanalyseerd. Met behulp van camera‟s enerzijds en markeringen aangebracht op het lichaam van het paard anderzijds, kunnen de bewegingen nauwkeurig worden bekeken en onregelmatigheden worden gedetecteerd. Ook hier kunnen verschillende parameters worden opgesomd om kreupelheden op te sporen. De verticale beweging van het hoofd, de paslengte, de duur van de steunfase, de flexie en extensie van gewrichten zijn slechts enkele van de vele parameters die gemeten kunnen worden in een kinematisch onderzoek. Door de opmerkelijke verbeteringen aangebracht in sensoren, beeldanalyse, krachtmetingen en computertechnologie is de kinetische en kinematische analyse uitgegroeid tot een ware wetenschap die reeds wereldwijd wordt toegepast in verschillende laboratoria. Door verdere verbeteringen aan te brengen en door gebruik te maken van de bestaande kennis inzake kinetica en kinematica zal de tijd komen dat het kinetische en kinematische onderzoek in de praktijk kan worden toegepast.

1. Inleiding Kreupelheid is een veelvoorkomend probleem bij paarden, waar alle dierenartsen wel eens mee geconfronteerd worden. In de paardensport wordt het beschouwd als de belangrijkste oorzaak van prestatieklachten of uitval (Buchner et al., 1996b; Barrey, 1999). De nood aan een correcte diagnose in het kader van kreupelheid is daarom bijzonder groot zodat snel een aangepaste behandeling kan worden ingezet. Dit alles leidde tot een nieuwe evolutie in het kreupelheidsonderzoek. Tijdens het kreupelheidsonderzoek staat de bewegingssymmetrie van het paard centraal, die meestal in draf wordt nagegaan. Op basis van verschillende criteria wordt verder getracht de kreupelheid te kwantificeren en te lokaliseren (Pourcelot et al., 1997). De hierna gevormde klinische beoordeling baseert zich regelmatig op louter subjectieve waarnemingen en is bijgevolg afhankelijk van persoon tot persoon (Keegan et al., 1998). Ondanks deze subjectieve beïnvloeding blijft de visuele evaluatie van het stilstaande of dravende paard de basis van een degelijk orthopedisch onderzoek (Weishaupt et al., 2001). De beoordeling uitgevoerd door het menselijke oog is echter rechtstreeks gelimiteerd door de traagheid en de resolutie inherent aan dit zintuig en zal derhalve zijn beperkingen nooit zonder extra hulpmiddelen kunnen overstijgen. De kinetische en kinematische onderzoeksmethoden zijn bedoeld om een extra dimensie te geven aan het orthopedische onderzoek waardoor zowel de sensitiviteit als de specificiteit een hoger niveau bereikt en een zekere vorm van objectiviteit in het kreupelheidsonderzoek kan worden nagestreefd. In dit studieproject wordt getracht een kritische blik te werpen op de mogelijke meerwaarde van een kinetisch en kinematisch onderzoek in het kader van een kreupelheidsonderzoek. Verder wordt een overzicht gegeven van de belangrijkste onderzoeken tot op heden en een beeld geschetst van de nabije toekomst.

2

2. Literatuurstudie 2.1 Kreupelheid bij het paard Al verschillende decennia worden dierenartsen geconfronteerd met kreupelheid bij het paard, in het bijzonder tijdens de tweede helft van de twintigste eeuw. Dit is een rechtstreeks gevolg van de verhoogde belangstelling in de paardensport, gecombineerd met de competitieve instelling van de paardeneigenaar. Paarden die deelnemen aan internationale wedstrijden, worden verwacht een prestatie neer te zetten van aanzienlijk niveau en moeten daarvoor een gepaste en aldus zware training ondergaan. Velen onder hen slagen er echter niet in hun beste niveau op wedstrijd te behalen omwille van mentale uitputting of letsels opgelopen tijdens de te zware en te diepgaande trainingen (Derksen en Clayton, 2007). Aangezien het ontstaan van kreupelheid beschouwd wordt als de belangrijkste beperking van het sportpaard, is de accurate detectie en identificatie van kreupelheid een absolute noodzaak geworden (Barrey, 1999; Clayton, 1999). Bijgevolg is de interesse van zowel de dierenarts als de eigenaar naar kreupelheidsonderzoek van het paard de laatste jaren opmerkelijk gestegen. Als resultaat hiervan heeft de American Association of Equine Practitioners (AAEP) een kreupelheidschaal opgesteld, met gradaties van nul tot vijf, gebaseerd op verschillende criteria. In deze schaal vertegenwoordigt nul het volledig gezond en normaal lopen van het paard en vijf het maximaal mank zijn, waarbij de steunname van het lidmaat in kwestie ontbreekt. Vaak wordt deze schaalverdeling verfijnd door met halve waarden te werken, in de hoop subtielere verschillen te classificeren. Daardoor is deze schaal tot vijf overeenkomstig met de schaal tot tien toegepast in het Verenigd Koninkrijk (Keegan, 2007). Het indelen van kreupelheid in schalen blijft echter subjectief doordat het volledig gebaseerd is op de traditionele visuele beoordeling en geen gebruik maakt van objectieve gemeten parameters. Zo bleek ook uit het onderzoek van Keegan (2007) dat voornamelijk het identificeren van milde kreupelheden problematisch is, aangezien subjectiviteit hier een grote belemmering vormt. Verder is aangetoond dat de precisie van ervaren clinici hoger is dan van beginnende dierenartsen, maar dat beide groepen een lage accuraatheid kunnen vertonen (Keegan et al., 1998). Door het mogelijk gebrek aan accuraatheid bij deze subjectieve beoordeling is er een toenemende vraag naar meer objectieve methodes van kreupelheidsonderzoek bij paarden.

2.2 Objectieve evaluatie van het mankende paard Paarden proberen zich aan te passen aan kreupelheid met behulp van compensatoire bewegingen van specifieke lichaamsdelen (Weishaupt, 2008). De meest voorkomende compensatoire bewegingen omvatten de verticale verplaatsing en versnelling van het hoofd bij problemen van het voorbeen (Keegan et al., 2000; Keegan et al., 2001) en van het sacrum en tuber coxae bij problemen gelokaliseerd ter hoogte van het achterbeen (Kramer et al., 2004). Door een goede analyse te maken van de aparte bewegingen en bijhorende compensatie van een kreupel paard, en vervolgens deze bewegingen te kwantificeren, is het mogelijk om een objectieve kreupelheidsgradatie op te stellen.

3

In de biomechanica staat kinesiologie bekend als de studie van de mechanische principes omtrent bewegende levende wezens, in casu het paard. Hierbij staan twee belangrijke en aaneensluitende methodes bekend om het lichaam in beweging te analyseren: de kinematica en de kinetica (Barrey, 1999; Weishaupt, 2008). De kinematica omvat technieken die de geometrie van bewegingen meet en kwantificeert. De kinetica gaat echter verder en levert een meer diepgaand inzicht dat niet te analyseren valt met het blote oog (§ 2.2.2), namelijk de analyse van de krachten die beweging veroorzaken. De kinematica probeert een beweging te beschrijven, terwijl de kinetica de beweging probeert te verklaren (Keegan, 2007).

2.2.1 Kinematica De eerste methode die hier besproken wordt om het manken van paarden objectief te kwantificeren, is de kinematische bewegingsanalyse. Vaak geven clinici de voorkeur aan deze vorm van onderzoek omwille van de schijnbare eenvoud van deze methode. Kort samengevat worden de posities van de lichaamsdelen opgevolgd door middel van stationaire camera‟s en markeringen die vastgehecht zijn aan het paard, meestal in beweging op een loopband (Clayton, 1996; Keegan, 2007). De benodigde apparatuur is duur en arbeidsintensief en een zekere gewenningsperiode is vereist vooraleer een paard vertrouwd is met het bewegen op een lopende band (Keegan, 2007). De lijst van kinematische parameters, waarmee een significant verschil zou aangetoond kunnen worden tussen manke en gezonde paarden is lang en zeer divers. Zo zijn de verticale beweging van het hoofd (Buchner et al., 1996a), de paslengte (Back et al., 1993) en de flexie en extensie van gewrichten (Buchner et al., 1996b; Clayton et al., 2000) slechts enkele van de vele parameters die gemeten kunnen worden in een kinematisch onderzoek.

Figuur 1: Lokalisatie van markeringen op het voor (rechts)- en achterbeen (links) in relatie tot de onderliggende beenstructuren enerzijds en met het rotatiecentrum van de gewrichten anderzijds (naar Hodson et al.,2000; Hodson et al., 2001)

4

De kreupelheid kan worden gedetecteerd door aandachtig de specifieke eigenschappen van een beweging te analyseren tijdens de steunname en zweeffase. Zo wordt onder andere nagegaan hoe de boog van de zweeffase verloopt, hoe de voet landt, hoe de hoeken van de verschillende gewrichten buigen en hoe symmetrisch de beweging is van het hoofd en het heupgewricht. Een voorbeeld hiervan is het onderzoek van Khumsap et al., in 2003, waar huidmarkeringen werden aangebracht ter hoogte van de atlasvleugel, de tuberositas van de spina scapularis, het ventrale deel van de tuber coxae, het centrale deel van het schouder-, elleboog-, carpaal-, heup-, knie-, tarsaal en kogelgewricht van het voor- en achterbeen. Een overzicht van verschillende kinematische markeringen wordt gegeven in figuur 1 en een overzicht van verschillende kinematische studies en parameters wordt weergegeven in tabel 1. Tabel 1: Overzicht van parameters gebruikt in kinematische studies om kreupelheden bij het paard te diagnosticeren. Auteur

Jaar

Ras

Gang

Back et al.

1993

Pony‟s

stap & draf

Buchner et al.

1996a

KWPN

Buchner et al.

1996b

KWPN

Galisteo et al.

1997

KWPN

Uhlir et al.

1997

Niet gespecificeerd

draf

Clayton et al.

2000

Warmbloed

draf

Keegan et al.

2000

Quarter Horse

draf

Audigié et al.

2001

Selle Français

draf

Buchner et al.

2001

Keegan et al.

2001

Niet gespecificeerd Quarter Horse

Khumsap et al.

2003

Quarter Horse

Kramer et al.

2004

Kelmer et al.

2005

Alvarez et al.

2007, 2008

Niet gespecificeerd Niet gespecificeerd KWPN

Afwijkende parameters bij het kreupele paard

paslengte en gewrichtshoeken van de ledematen Verticale bewegingspatroon van hoofd en romp stap & draf (vnl.: schoft en tuber sacrale), in rekening gebracht met de versnelling en snelheid Bewegingspatroon van de verschillende stap & draf gewrichten (flexie-extensie bereik) Lineaire en hoek parameters in functie van de tijd draf en tijdstip van grootste extensie en flexie

draf draf draf draf

Compensatoire bewegingspatronen (§ 2.2.1) Bewegingspatroon van de verschillende gewrichten (flexie-extensie bereik)* Pasveranderingen en gewrichtshoeken in functie van de tijd Verticale verplaatsing van verschillende gewrichten, symmetrisch bekeken 3-D bewegingspatroon van het lichaamszwaartepunt Verticale bewegingspatroon van het hoofd Bewegingspatroon van verschillende anatomische uitsteeksels (§ 2.2.1)* Verticale bewegingspatroon van het bekken (minimale en maximale hoogte)

draf

Verticale beweging van het hoofd en bekken

stap & draf

Hoekbewegingspatronen van de vertebrale gewrichten (flexie-extensie bereik)

*Bij aangeduide studies werd in het verlengde van het kinematisch onderzoek tevens enkele kinetische parameters onderzocht.

Het zwaartepunt van het lichaam is een zeer belangrijke parameter in de bewegingsanalyse van het paard omdat de positie en de beweging van het zwaartepunt een grote invloed uitoefenen op de belasting van de ledematen (Buchner et al., 2001). Een kreupel paard zal zowel bij pijn aan het voorbeen als aan het achterbeen zijn beweging aanpassen zodat het zwaartepunt verder weg ligt van het pijnlijk been, waardoor de belasting hierop afneemt (Alvarez et al., 2007; Alvarez et al., 2008). 5

Meer specifiek zijn volgens het onderzoek van Buchner et al. (2001) de verschillen in de positie en de beweging van het zwaartepunt in het sagittale en transversale vlak tussen gezonde en manke paarden minimaal en wordt enkel de verticale beweging van het zwaartepunt significant gereduceerd. Verder is deze auteur van mening dat de maximale verticale versnelling van het hoofd en de nek een zeer belangrijke kinematische parameter is bij het kwantificeren van voorbeenproblemen (Buchner et al., 1996a). Deze parameter is echter onbelangrijk bij achterbeenproblemen waar voornamelijk de amplitude van de verticale beweging van het tuber sacrale in rekening moet worden gebracht (Buchner et al., 1996a). Volgens Buchner (1996b) gedragen de proximale gewrichten zich als schokdempers (§ 2.2.2) met als doel de piekbelasting van het manke lidmaat te minimaliseren. De bewegingen van de distale gewrichten weerspiegelen de belasting die op de ledematen wordt uitgeoefend. Hyperextensie van de kogel en flexie van het hoefgewricht zijn in deze studie naar voor geschoven als de meest gevoeligste parameters bij kreupelheidsonderzoek van zowel het voorbeen als het achterbeen (Buchner et al., 1996b). Net als Buchner heeft Kramer onderzoek gedaan naar de kinematische beweging van het tuber sacrale tijdens het draven van een paard met geïnduceerde kreupelheid. De kreupelheid leidde tot een kleinere neerwaartse bekkenbeweging tijdens de steunfase en een verminderde opwaartse beweging van het bekken na het afduwen met het manke been (Kramer et al., 2004). Bij manke paarden was verder een duidelijk onderscheid te maken tussen de maximale en minimale bekkenhoogte van beide achterbenen. Aangezien gezonde paarden een symmetrisch patroon vertonen, kan de absolute waarde van het verschil gecorreleerd worden met de kreupelheid van het paard. Tevens kan met behulp van deze methode de locatie van de kreupelheid (links- of rechtsachter) worden bepaald (Kramer et al., 2004). Een opmerkelijke vaststelling is dat geïnduceerd manken in een achterbeen aanzienlijke compensatoire bewegingen kan veroorzaken die lijken op kreupelheid van het ipsilaterale voorbeen (Uhlir et al., 1997; Kelmer et al., 2005). Verder kan geïnduceerd manken in een voorbeen milde bewegingen veroorzaken die lijken op kreupelheid van het contralaterale achterbeen volgens Uhlir et al. (1997) of in het contra- en het ipsilaterale achterbeen volgens Kelmer et al. (2005). Een ander systeem om de bewegingen van het paard te registreren is het 3-D kinematisch analyse systeem. Audigié et al. (2001) hebben dit systeem gebruikt in hun onderzoek naar de symmetrie van het kreupele paard door de contralaterale ledematen van het paard gelijktijdig in draf te registreren. Door gebruik te maken van de bekomen symmetrie indices, die de verticale verplaatsing van de proximale beenmerkers vertegenwoordigen, konden kreupele paarden met een hoge sensitiviteit onderscheiden

worden

van

gezonde

paarden,

behalve

wanneer

het

een

typische

zweefbeenclaudicatie betrof. Deze laatste groep vertoonde voornamelijk afwijkingen ter hoogte van de symmetrie indices die de verticale verplaatsing van de distale beenmerkers vertegenwoordigden.

6

2.2.2 Kinetica De kinetica bestudeert en analyseert de krachten die verantwoordelijk zijn voor een beweging. De kracht met de grootste impact op de beweging is de externe kracht uitgeoefend door de grond op het lichaam, de zogenaamde grond reactie kracht of „ground reaction fource‟ (GRF) (Weishaupt et al., 2001; Weishaupt et al., 2006). Om deze krachten te kwantificeren staan zowel directe als indirecte methodes beschreven. Enkel de directe methodes zullen verder in de tekst aan bod komen. De

gouden

standaard

voor

het

registreren van bovenvermelde GRF is de krachtplaat (Weishaupt et al., 2008). Deze kan, net zoals de kinematische analyse (§ 2.2.1), gecombineerd worden met een loopband zodat gelijktijdig kracht-, tijds- en ruimtefactoren

kunnen

worden

geregistreerd en het herhalen van deze metingen tevens vlot verloopt in een gespecialiseerd Figuur 2: Een 3D weergave van de grond reactie krachten geproduceerd door het linker voorbeen van een paard tijdens het contact met de krachtplaat (Ishihara et al., 2005).

laboratorium

voor

ganganalyse. De gemeten krachten worden door de krachtplaat weergeven in drie orthogonale componenten (figuur 2): de

transverse-horizontale (Fx), de longitudinale-horizontale (Fy) en de verticale (Fz) krachtcomponent (Merkens et al., 1990; Ishihara et al., 2005; Keegan, 2007). De verticale krachtcomponent is veruit de belangrijkste, aangezien deze een duidelijk en direct verband vertoont met kreupelheid. In verschillende onderzoeken met krachtplaten werd namelijk aangetoond dat een mank lidmaat rechtstreeks gelinkt is aan een verkleinde verticale GRF piek (pVGRF) (Ishihara et al., 2005; Keegan, 2007). De pGRF‟s zijn hoger in draf dan in stap door de hogere voortdrijvende kracht, noodzakelijk voor de zweeffase van deze beweging te bewerkstelligen. Ook de landing van de hoef op de grond zal in draf met een grotere impact gebeuren en zal op die manier bijdragen aan de hogere pGRF (Clayton, 2004). Maar bij een milde kreupelheid zullen de paarden het kreupele been minder hoog opheffen in de zweeffase waardoor Figuur 3: VGRF tijdens de steunfase voor gezonde paarden en manke paarden (zowel kreupel been als compenserend been) (naar Clayton et al., 2000).

de pGRF zal verkleinen (figuur 3) (Clayton, 2000; Clayton, 2004; Ishihara et al., 2005; Keegan, 2007).

7

Bij de meer uitgesproken kreupelheden daarentegen wordt een verschuiving in belasting waargenomen van het kreupele en pijnlijke lidmaat naar het meer gezonde lidmaat. De ontlasting van het kreupele lidmaat wordt als het ware gecompenseerd door een hogere belasting te plaatsen op het gezondere lidmaat. Ook dit is een vorm van „compensatoire beweging‟ zoals hoger vermeld (§ 2.2). Door deze herverdeling in lidmaatbelasting zijn verschillen op te merken tussen GRF‟s gemeten links en rechts van de voor- of achterbenen (Clayton, 2004). Een asymmetrie waargenomen tussen de linker- en de rechterhand is bijgevolg typerend voor kreupelheid. Andere parameters die gerelateerd worden aan kreupelheid zijn de verticale impuls, dit is de oppervlakte onder de verticale krachtcurve, de afremmende horizontale kracht (negatief horizontaal) met zijn bijhorende impuls, en de stuwende horizontale kracht (positief horizontaal) met zijn bijhorende impuls. Al deze parameters zullen, gelijkaardig aan de pVGRF, dalen naarmate het paard meer kreupel is (Clayton, 1996; Keegan, 2007). Verder zijn de duur van de steunfase, het centrum van de druk („center of pressure‟ of COP) en het exacte tijdstip waarop de maximale kracht wordt uitgeoefend, belangrijke factoren die bijdragen aan het interpreteren van de bekomen resultaten (Clayton, 1996; Oosterlinck et al., 2007). Enkele experimenten worden hieronder in tabel 2 op een rijtje gezet. Tabel 2: Overzicht van parameters gebruikt in kinetische studies bij het paard. Auteur

Jaar

Merkens

1990

Merkens et al.

1993

Williams et al.

1999

Hodson et al.

2000

Clayton et al.

2000

Hodson et al.

2001

Khumsap et al.

2001

Weishaupt et al.

2002

Clayton et al.

2003

Khumsap et al.

2003

Ishihara et al.

2005

Weishaupt et al. Oosterlinck et al.

Ras Gang Niet stap gespecificeerd KWPN Galop Engels draf Volbloed Verschillende stap rassen Warmbloed draf Verschillende stap rassen Niet stap gespecificeerd Niet stap & draf gespecificeerd Niet Stilstaand gespecificeerd Quarter Horse

Niet gespecificeerd Verschillende 2006 rassen 2009

Pony‟s

Parameter GRF GRF GRF met bijhorende impulsen VGRF en verticale impuls van het voorbeen* pVGRF en longitudinale GRF * VGRF en verticale impuls van het achterbeen* Krachtenanalyse; hoofdzakelijk VGRF en impuls* VGRF Center of pressure (COP)

draf

Krachtenanalyse; hoofdzakelijk VGRF en impuls*

draf

pVGRF en verticale impuls

draf stap & draf

Gelijktijdige VGRF metingen van de 4 ledematen pVGRF, verticale drukpiek, verticale impuls en symmetrieverhoudingen

*Bij aangeduide studies werden in het verlengde van het kinetisch onderzoek tevens enkele kinematische parameters onderzocht.

8

Een praktisch alternatief voor het gebruik van de krachtplaat is de drukplaat (Oosterlinck et al., 2007; 2009). Drukplaten die een hoge densiteit aan sensoren bevatten en de capaciteit bezitten om met een hoge frequentie metingen te registreren, geven, in tegenstelling tot de krachtplaten, de kans om gelijktijdige en opeenvolgende hoefafdrukken te analyseren (Oosterlinck et al., 2009). Daarnaast is de drukplaat in staat om drukgegevens te verzamelen over elk verschillend deel van de voetzool tijdens de steunfase van het paard. Ondanks de nood aan verder onderzoek, zal de drukplaat een belangrijke rol spelen in het praktisch toepassen van het kinetische onderzoek. Naast het gebruik van de krachtplaat of drukplaat, staan studies beschreven (Clayton, 1996; Rollot et al., 2004) waarin speciale hoefijzers met ingebouwde sensoren de functie van de krachtplaat overnemen. In tegenstelling tot de krachtplaat kan met behulp van deze hoefijzers het effect van verschillende ondergronden op de GRF in rekening worden gebracht en zijn meerdere gangen en bewegingen van het paard toegankelijk voor het meten van de GRF (Chateau et al., 2009). Naast hun lagere accuraatheid zijn de belangrijkste nadelen van zulke gespecialiseerde hoefijzers dikwijls een rechtstreeks gevolg van hun opbouw. De ijzers interfereren namelijk met de normale beweging van het paard doordat ze zwaarder en dikker zijn dan de doorsnee hoefijzers (Barrey et al., 1999). Zo werd het in onderzoek van Chateau et al. (2009) een nieuw

type

hoefijzer

ontworpen

met

piëzo-elektrische

sensoren (figuur 4). Het ijzer bezit namelijk dynamometrische eigenschappen waardoor de GRF in drie dimensies kan worden weergegeven en dit bij het lopen op verschillende ondergronden in zowel een rechte lijn als in een cirkel en zelfs tijdens het draven aan hoge snelheden. Figuur 4: Voorbeeld van een dynamometrisch hoefijzer (Chateau et al., 2009)

2.3 Discussie Bovenvermelde literatuur wijst op een duidelijk verband tussen de resultaten van kinetische en kinematische analyses enerzijds en het meer traditionele orthopedisch onderzoek anderzijds. Belangrijk is echter dat de resultaten van de verschillende beweginganalyses slechts een hulpmiddel mogen vormen om het orthopedische onderzoek bij te staan en hieraan een toegevoegde waarde te schenken (Weishaupt et al., 2001). De informatie bekomen uit het kinetisch of kinematisch onderzoek moet daarom steeds voorzichtig geïnterpreteerd worden en steeds in verband worden gebracht met het orthopedische onderzoek.

9

Tevens is de informatie afkomstig van onder andere krachtplaten onderhevig aan verschillende intrinsieke en extrinsieke beperkingen. Dit kan problematisch worden bij het interpreteren en beoordelen van dit cijfermateriaal. Een beduidende limitering is de oppervlakte van de krachtplaat (Clayton, 2005) en het doel om slechts één hoefafdruk in het centrum van de plaat op te vangen (Keegan, 2007). Enkel door het paard een voldoende aantal keer over de krachtplaat te laten lopen zal het gewenste resultaat bereikt worden. Verder is de gemeten GRF rechtstreeks afhankelijk van de loopsnelheid van het paard (Clayton en Schamhardt, 2000). Deze extra variatie kan echter makkelijk vermeden worden door gebruik te maken van de krachtplaat in combinatie met een loopband, waardoor zowel de snelheid van beweging als de hellingsgraad waarop de beweging plaats vindt, kan worden bepaald door de onderzoeker (Barrey et al., 1999; Weishaupt et al., 2002). Bijgevolg zal de variabiliteit in GRF-metingen van een welbepaald paard in een bepaalde beweging en snelheid klein zijn, zodat één meetsessie voldoende informatie kan leveren (Clayton, 2005). Eén van de belangrijkste factoren in elk wetenschappelijk onderzoek zijn de referentiewaarden waar de resultaten mee vergeleken worden. Bij unilaterale kreupelheidproblemen is het contralaterale lidmaat hier ideaal voor, hoewel rekening gehouden moet worden met een compensatoire overbelasting (Weishaupt, 2008) (§ 2.2). Bij bilaterale problemen wordt de situatie duidelijk bemoeilijkt en zijn absolute referentiewaarden vereist. Deze waarden zijn logischerwijze niet van hetzelfde paard afkomstig en kunnen bijgevolg betwist worden. Overigens worden experimenten vaak uitgevoerd met klinisch gezonde paarden waarbij een kortstondige mankheid wordt geïnduceerd (Alvarez et al., 2007 en 2008; Buhner et al., 1996a en 1996b; Ishihara et al., 2005; Keegan et al., 2000 en 2001). Deze inductie kan volgens verschillende methodes worden uitgevoerd, onder andere door middel van speciale hoefijzers (Keegan et al., 2000). Het grote voordeel bij deze experimenten steunt op het feit dat elk paard idealiter kan instaan voor zijn eigen controle. Ook bij manke paarden, die als patiënt worden aangeboden voor orthopedisch onderzoek, kan door middel van een (diagnostische) lokale anesthesie een vergelijkingspunt gecreëerd worden dat de gezonde situatie sterk benadert. Terecht kan verder worden opgemerkt dat bovenvermelde onderzoeken weinig aandacht hebben besteed aan het galopperende paard. Dit ondanks het feit dat galopperen, en bijgevolg ook de springbeweging van het paard, gepaard gaat met een verhoogde kans op letsels en verwondingen door de hogere belasting van de ledematen tijdens deze beweging (Merkens et al., 1993). Een plausibele verklaring voor het achterwege laten van deze beweging is het feit dat galop een intrinsieke symmetrie mist, waardoor een objectieve interpretatie wordt bemoeilijkt (Clayton, 2004). Verder onderzoek naar de objectieve parameters van het galopperende paard zijn vereist om vervolgens een extrapolatie naar en een vergelijking met het mankende paard in galop mogelijk te maken. Welke methode het beste is ter aanvulling van het orthopedisch onderzoek (kinetica of kinematica), is moeilijk te zeggen. Wetenschappelijk gezien biedt een combinatie van de twee ongetwijfeld het meest informatie (Clayton et al., 2000; Hodson et al., 2000 en 2001; Khumsap et al., 2001 en 2003). Beiden

hebben

gekende

voor-

en

nadelen

waaronder

hun

beperkingen,

kostprijs

en

10

gebruiksvriendelijkheid zeker niet vergeten mogen worden. Zo zal de kinematische methode steeds gebonden blijven aan zijn intrinsieke complexiteit door de nood aan markeringen die aangebracht moeten worden op het te onderzoeken paard. Maar zelfs de hoger vermelde gouden standaard van het orthopedische onderzoek, de krachtplaatanalyse (Weishaupt et al., 2008), heeft met gelijkaardige nadelen te kampen.

“Looking to the future, I believe we are entering a new age in gait analysis. With our current computing capabilities and the development of software dedicated to specific equine applications, we are poised to forge ahead in our level of understanding. By exploiting the relationship between the biological and physical sciences, gait analysis research is moving beyond the level of simple descriptive studies of kinematics and ground reaction forces. This is the way of the future, and the future looks bright” Figuur 5: Citaat uit “Gait Analysis Comes of Age” (Clayton, 1999).

De vooruitzichten in de nabije toekomst, zullen voornamelijk berusten op het aanbrengen van verbeteringen aan de technologische aspecten van beide methodes. Een grote vooruitgang werd al geboekt door het toepassen van een krachtplaat verzonken in een loopband (Weishaupt, 2002; Clayton, 2005), het hanteren van dynamometrische hoefijzers (Chateau et al., 2009) en het gebruik van een drukplaat als alternatief voor een krachtplaat (Oosterlinck et al., 2009). Overigens is de draadloze overdracht van onder andere kleine sensoren bevestigd op het lichaam of andere bovenvermelde kinetische methodes reeds mogelijk. Maar hierbij valt op te merken dat de kleine sensoren die momenteel voorhanden zijn, de capaciteit missen om over grote afstanden een significante hoeveelheid aan gegevens te verzenden (Keegan, 2007). Tevens is de software die noodzakelijk is om de bekomen resultaten te analyseren nog niet commercieel beschikbaar. Maar zoals Clayton (1999) het tien jaar geleden al formuleerde: “the future looks bright” (figuur 5). Algemeen kan worden gesteld dat het kinetische en kinematische onderzoek geëvolueerd is tot een volwaardige wetenschap, maar nog steeds volop in ontwikkeling is. Door de verdere uitwerking en het gebruik van de bestaande kinetische en kinematische analysemethoden kan men in de nabije toekomst het onderzoek, dat voorlopig beperkt blijft tot het experimentele stadium, in de praktijk gaan toepassen.

11

3. Literatuurlijst 1.

Alvarez G.C.B., Wennerstrand J., Bobbert M.F., Lamers L., Johnston C., Back W., van Weeren P.R. (2007). The effect of induced forelimb lameness on thoracolumbar kinematics during treadmill locomotion. Equine Veterinary Journal 39 (3), 197-201

2.

Alvarez G.C.B., Bobbert M.F., Lamers L., Johnston C., Back W., van Weeren P.R. (2008). The effect of induced hindlimb lameness on thoracolumbar kinematics during treadmill locomotion. Equine Veterinary Journal 40 (2), 147-152

3.

Audigié F., Pourcelot P., Degueurce C., Geiger D., Denoix J.M. (2001). Kinematic analysis of the symmetry of limb movements in lame trotting horses. Equine Veterinary Journal suppl. 33, 128134

4.

Back W., Barneveld A., van Weeren P.R., van den Bogert A.J. (1993). Kinematic gait analysis in equine carpal lameness. Acta Anatomica 146, 86-89

5.

Barrey E. (1999) Methods, applications and limitations of gait analysis in horses. The Veterinary Journal 157, 7-22

6.

Buchner H.H.F., Savelberg H.H.C.M., Schamhardt H.C., Barneveld A. (1996a). Head and trunk movement adaptations in horses with experimentally induced fore- of hindlimb lameness. Equine Veterinary Journal 28 (1), 71-76

7.

Buchner H.H.F., Savelberg H.H.C.M., Schamhardt H.C., Barneveld A. (1996b). Limb movement adaptations in horses with experimentally induced fore- or hindlimb lameness. Equine Veterinary Journal 28 (1), 63-70

8.

Buchner H.H.F., Obermüller S., Scheidl M. (2001). Body centre of mass movement in the lame horse. Equine Veterinary Journal suppl. 33, 122-127

9.

Chateau H., Robin D., Simonelli T., Pacquet L., Pourcelot P., Falala S., Denoix J., Crevier-Denoix N. (2009). Design and validation of a dynamometric horseshoe for the measurement of threedimensional ground reaction force on a moving horse. Journal of Biomechanics 42, 336-340

10. Clayton H.M. (1996). Instrumentation and techniques in locomotion and lameness. Veterinary Clinics of North America: Equine Practice 12(2), 337-350 11. Clayton H.M. (1999). Gait analysis comes of age. The Veterinary Journal 157, 5-6 12. Clayton H.M., Schamhardt H.C. (2000). Measurement Techniques for Gait Analysis. In: Equine Locomotion. Back W.; Clayton H.M. (Editors). W.B. Saunders, London; p. 55-75 13. Clayton H.M., Schamhardt H.C., Willemen M.A., Lanovaz J.L., Colborne R. (2000). Kinematics and ground reaction forces in horses with superficial digital flexor tendinitis. American Journal of Veterinary Research 61(2), 191-196 14. Clayton H.M., Bialski D.E., Lanovaz J.L., Mullineaux D.R. (2003). Assessment of the reliability of a technique to measure postural sway in horses. American Journal of Veterinary Research 64(11), 1354-1359 15. Clayton H.M. (2004). The Dynamic Horse: A Biomechanical Guide to Equine Movement and Performance. Sport Horse Publications; Mason, Michigan; p214-215 16. Clayton H.M. (2005). The force plate: established technology, new applications. The Veterinary Journal 169, 15-16 12

17. Derksen F.J., Clayton H.M. (2007). Is equitation science important to veterinarians? The Veterinary Journal 174, 452-453 18. Galisteo A.M., Cano M.R., Morales J.L., Miró F., Vivo J., Agüera E. (1997). Kinematics in horses at the trot before and after an induced forelimb supporting lameness. Equine Veterinary Journal, suppl. 23, 97-101 19. Hodson E., Clayton H.M., Lanovaz J.L. (2000). The forelimb in walking horses: 1. Kinematics and ground reaction forces. Equine Veterinary Journal 32 (4), 287-294 20. Hodson E., Clayton H.M., Lanovaz J.L. (2001). The hindlimb in walking horses: 1. Kinematics and ground reaction forces. Equine Veterinary Journal 33 (1), 38-43 21. Ishihara A., Bertone A.L., Rajala-Schultz P.J. (2005). Association between subjective lameness grade and kinetic gait parameters in horses with experimentally induced forelimb lameness. American Journal of Veterinary Research 66(10), 1805-1815 22. Keegan K.G., Wilson D.A., Wilson D.J., Smith B., Gaughan E.M., Pleasant R.S., Lillich J.D., Kramer J., Howard R.D., Bacon-Miller C., Davis E.G., May K.A., Cheramie H.S., Valentino W.L., van Harreveld P.D. (1998). Evaluation of mild lameness in horses trotting on a treadmill by clinicians and interns or residents and correlation of their assessments with kinematic gait analysis. American Journal of Veterinary Research 59(11), 1370-1377 23. Keegan K.G., Wilson D.A., Smith B.K., Wilson D.J. (2000). Changes in kinematic variables observed during pressure-induced forelimb lameness in adult horses trotting on a treadmill. American Journal of Veterinary Research 61(6), 612-619 24. Keegan K.G., Pai P.F., Wilson D.A., Smith B.K. (2001). Signal decomposition method of evaluating head movement to measure induced forelimb lameness in horses trotting on a treadmill. Equine Veterinary Journal 33 (5), 446-451 25. Keegan K.G. (2007). Evidence-based lameness: detection and quantification. Veterinary clinics of North America: Equine Practice 23(2), 403-423 26. Kelmer G., Keegan K.G., Kramer J., Wilson D.A., Pai F.P., Singh P. (2005). Computer-assisted kinematic evaluation of induced compensatory movements resembling lameness in horses trotting on a treadmill. American Journal of Veterinary Research 66(4), 646-655 27. Khumsap S., Clayton H.M., Lanovaz J.L. (2001). Effect of walking velocity on ground reaction force variables in the hindlimb of clinically normal horses. American Journal of Veterinary Research 62(6), 901-906 28. Khumsap S., Lanovaz J.L., Rosenstein D.S., Byron C., Clayton H.M. (2003). Effect of induced unilateral synovitis of distal intertarsal and tarsometatarsal joints on sagittal plane kinematics and kinetics of trotting horses. American Journal of Veterinary Research 64(12), 1491-1495 29. Kramer J., Keegan K.G., Kelmer G., Wilson D.A. (2004). Objective determination of pelvic movement during hind limb lameness by use of a signal decomposition method and pelvic height differences. American Journal of Veterinary Research 65(6), 741-747 30. Merkens H.W. (1990). Krachtenplatformmetingen voor een kwantitatieve beoordeling van de gangen van het paard. Tijdschrift Diergeneeskunde 115(24), 1182-1189

13

31. Merkens H.W., Schamhardt H.C., van Osch G.J.V.M., Hartman W. (1993). Ground reaction force patterns of Dutch Warmbloods at the canter. American Journal of Veterinary Research 54(5), 670-674 32. Oosterlinck M., Pille F., Dumoulin M., Gasthuys F. (2007). Moderne technieken voor kreupelheidsonderzoek bij het paard: beter dan de klinische blik? Vlaams diergeneeskundig tijdschrift 76, 91-102 33. Oosterlinck M., Pille F., Willem B., Dewulf J.,Gasthuys F. (2009). Use of a stand-alone pressure plate for the objective evaluation of forelimb symmetry in sound ponies at walk and trot. The Veterinary Journal, doi: 10.1016/j.tvjl.2008.12.012 34. Pourcelot P., Degueurce C., Audigié F., Denoix J.M., Geiger D. (1997). Kinematic analysis of the locomotion symmetry of sound horses at a slow trot. Equine Veterinary Journal suppl. 23, 93-96. 35. Rollot Y., Lecuyer E., Chateau H., Crevier-Denoix N. (2004). Development of a 3D model of the equine distal forelimb and of a GRF shoe for non-invasive determination of in vivo tendon and ligament loads and strains. Equine Veterinary Journal 36(8), 677-682. 36. Uhlir C., Licka T., Kübber P., Peham C., Scheidl M., Girtler D. (1997). Compensatory movements of horses with a stance phase lameness. Equine Veterinary Journal suppl. 23, 102-105 37. Weishaupt M.A., Wiestner T., Hogg H.P., Jordan P., Auer J.A., Barrey E. (2001). Assessment of gait irregularities in the horse: eye vs. gait analysis. Equine Veterinary Journal suppl. 33, 135-140 38. Weishaupt M.A., Hogg H.P., Wiestner T., Denoth J., Stüss E., Auer J.A. (2002). Instrumented treadmill for measuring vertical ground reaction forces in horses. American Journal of Veterinary Research 63(4), 520-527 39. Weishaupt M.A., Wiestner T., Hogg H.P., Jordan P., Auer J.A. (2006). Compensatory load redistribution of horses with induced weight-bearing forelimb lameness trotting on a treadmill. The Veterinary Journal 171, 135-146 40. Weishaupt M.A. (2008). Adaptation strategies of horses with lameness. Veterinary Clinics of North America: Equine Practice 24, 79-100 41. Williams G.E., Silverman B.W., Wilson A.M., Goodship A.E. (1999). Disease-specific changes in equine ground reaction force data documented by use of principal component analysis. American Journal of Veterinary Research 60(5), 549-555

14