Vergleichende Untersuchung des Processus coronoideus medialis ulnae des caninen Ellbogengelenks : histologische und computertomographische Befunde

Abstract

Die Ellbogengelenkdysplasie ist eine häufig vorkommende, genetisch bedingte Entwicklungsstörung des Ellbogengelenks bei großen und mittelgroßen Hunderassen. Um die Ellbogengelenkdysplasie durch selektives Züchten minimieren zu können, werden die Ellbogengelenke im Rahmen der ED-Zuchtuntersuchung radiologisch und bei fraglichen Fällen zusätzlich computertomographisch beurteilt. Weiterhin kommt die Computertomographie bei klinischen Fällen zum Einsatz. Beim Vorliegen einer Coronoidpathologie ist in der CT eine Zusammenhangstrennung innerhalb des inneren Kronfortsatzes nachvollziehbar, die sich als hypodense Linie darstellt. Dichteminderungen innerhalb des Processus coronoideus medialis ulnae gelten in der Literatur als indirekter Hinweis einer Coronoidpathologie. Ziel der vorliegenden Studie ist es, die Relevanz von computertomographisch nachvollziehbaren Minderungen der Knochendichte innerhalb der Spitze des inneren Kronfortsatzes, insbesondere im Hinblick auf das Vorliegen einer Coronoidpathologie, zu beurteilen. Weiterhin wird die Knochendichte sowohl an der Spitze als auch der Basis des Processus coronoideus medialis ulnae computertomographisch ermittelt und mit den histologischen Befunden verglichen. Dazu werden 34 Ellbogengelenke von 17 Hunden sowohl computertomographisch mittels 16-Zeilen-Spiral-CT (Brilliance, Phillips Healthcare, Niederlande) als auch histologisch untersucht. Die Population der 17 Hunde setzt sich aus neun Rassehunden und acht Mischlingshunden zusammen mit einem mittleren Alter von 8,1 Jahren und einer durchschnittlichen Körpermasse von 26,0 kg ±10,0. Sowohl in der computertomographischen als auch in der histologischen Untersuchung wird insbesondere auf das Vorliegen einer Primärläsion geachtet. Als Primärläsion gilt das Auftreten einer Fissurlinie oder eines Fragments an der Spitze des Processus coronoideus medialis ulnae. Zudem wird die Knochendichte computertomographisch in vier definierten Arealen (Spitze axial, Spitze abaxial, Basis axial und Basis abaxial) durch die Messung der HU mit Hilfe des Softwareprogramms Horos (The Horos Project, Horos v 3.3.5) semiquantitativ ermittelt. Für die Bestimmung des Knochenanteils der vier Areale in den histologischen Präparaten wurde in Zusammenarbeit mit dem Hochschulrechenzentrum der Justus-Liebig-Universität Gießen durch den Einsatz des Bildbearbeitungsprogramms Photoshop 4CS der Firma Adobe Systems (San Jose, USA) eine einfache und wiederholbare Methode erarbeitet. Die Beurteilung der Befunde erfolgt im Konsens zwischen einer Doktorandin im 4. Ausbildungsjahr zum Fachtierarzt für Radiologie und einem offiziellen GRSK-Gutachter (Gesellschaft für Röntgendiagnostik genetisch beeinflusster Skeletterkrankungen beim Kleintier) sowie Diplomate des ECVDI (European College of Veterinary Diagnostic Imaging). Die wesentlichen Ergebnisse dieser Studie lassen sich wie folgt zusammenfassen:In der computertomographischen Untersuchung werden 12 Ellbogengelenke mit Primärläsion im Sinne einer Coronoidpathologie, davon vier mit Fragment und acht mit Fissurlinie, beurteilt. Zudem zeigen sich bei 10 weiteren Ellbogengelenken hypodense Areale innerhalb der Spitze des Processus coronoideus medialis ulnae, die aufgrund ihrer Lage, ihres Verlaufs und ihrer Form nicht als Primärläsion gewertet werden. In der histologischen Untersuchung ist auf keinem Transversalschnitt der Ellbogengelenke eine Zusammenhangstrennung innerhalb des Coronoids nachvollziehbar. Im Bereich der computertomographisch detektierten hypodensen Linien und Areale zeigt sich histologisch die Anzahl und die Fläche der Hohlräume der Cellulae medullares erhöht und die Trabekelstruktur dazwischen sehr schmal. Zudem zeigt sich histologisch ein Ellbogengelenk mit einem Blutgefäß innerhalb der Spitze des inneren Kronfortsatzes, das sich computertomographisch ebenfalls als hypodenses Areal dargestellt.Im Vergleich der gemessenen Knochendichte in der CT und dem histologisch bestimmten Knochenvolumen ergibt sich sowohl in den vier Arealen als auch in der Gesamtheit des Coronoids eine hochsignifikante positive Korrelation (p<0,001).Zudem zeigt sich ein signifikanter Unterschied im Vergleich der Mittelwerte der Dichten der vier definierten Areale untereinander (p<0,0001). Hierbei weist das Areal Basis abaxial den höchsten Mittelwert auf, gefolgt vom Areal Basis axial, Spitze abaxial und Spitze axial.Sodass folglich das fokal vermehrte Auftreten von Hohlräumen der Cellulae medullares sowie schmal ausgebildete Knochentrabekel zu hypodensen Arealen und Linien innerhalb des Processus coronoideus medialis ulnae im computertomographischen Bild führen und in Kombination mit dem Partialvolumeneffekt ein Fragment oder eine Fissur vortäuschen können. Zudem können durch physiologische Strukturen wie Blutgefäßen sowie physiologisch ablaufende Umbauprozesse hypodense Areale in der Computertomographie entstehen. Im Hinblick auf fragliche Fälle bei der computertomographischen Untersuchung der Ellbogengelenke kann festgehalten werden, dass nicht jede subjektiv festgestellte hypodense Linie im computertomographischen Bild wirklich einen Befund darstellt, sondern durch computertomographische Artefakte generiert sein kann. Auch computertomographisch sichtbare Dichteminderungen im Bereich der Spitze des Coronoids, die als indirekter Hinweis für eine Coronoidpathologie gelten, können aufgrund physiologischer Strukturen wie Blutgefäßen sowie physiologisch ablaufender Remodeling-Prozesse entstehen. Die vorliegende Studie zeigt, dass daher in einigen Fällen bei der Interpretation dieser computertomographischen Befunde keine absoluten Aussagen getroffen werden können.Die beschriebene Verteilung der Knochendichten mit signifikant erhöhter Knochendichte im abaxialen Anteil sowie an der Basis des inneren Kronfortsatzes lässt sich sowohl bei computertomographisch unauffälligen als auch mit einer Primärläsion bewerteten Ellbogengelenken nachvollziehen und kann durch eine erhöhte Belastung und dadurch auftretende Sklerose in diesen Arealen erklärt werden. Eine Entlastung des inneren Kronfortsatzes im axialen Bereich und folglich auftretender axialer Osteoporose ist aufgrund von Fehlbelastung oder Instabilität innerhalb des Ellbogengelenks ebenfalls möglich. Sodass diese Verteilung der Knochendichten innerhalb des inneren Kronfortsatzes nicht zwangsläufig auf einen pathologischen Prozess hinweist, sondern aufgrund unterschiedlicher Belastungen innerhalb des Ellbogengelenks im Laufe des Lebens und sich anschließender Anpassungsprozessen des Knochens entstanden sein kann. In der vorliegenden Studie wird erstmals in der Veterinärmedizin die in der CT gemessenen HU-Werten mit histologisch bestimmten Knochenvolumenwerten verglichen und Gleichungen aufgestellt, mit deren Hilfe computertomographisch gemessene HU in den prozentualen Knochenanteil umgerechnet werden können. Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass die Knochendichte in der computertomographischen Untersuchung weitgehend realitätsgetreu abgebildet wird und dem histologisch bestimmten Knochenanteil entspricht. Dieses Wissen kann bei zukünftigen Forschungsprojekten als auch bei der Diagnostik von Pathologien genutzt werden. Elbow dysplasia is a common developmental disease of the canine elbow in medium to large breed dogs. In order to minimize elbow dysplasia by selective breeding, the canine elbow joints are checked radiographically for the existence of a primary lesion for the breeding license. In cases of doubt the canine elbow joints are assessed by computed tomography additionally. Furthermore, computed tomography is used in clinical cases. A primary lesion at the level of the medial coronoid process includes a fragmentation and a fissure line within the medial coronoid process. Both are presented as a hypodense line or area within the apex of the medial coronoid process in computed tomography. As discribed in literature, decreased bone-density within the medial coronoid process in computed tomography is another indicator for a pathology at the level of the medial coronoid process. The purpose of this study is to assess the relevance of hypodense lines and areas of decreased bone density within the apex of the medial coronoid process in computed tomography, especially with regards to the presence of a primary lesion in cases of doubt. Additionally, the bone-density of the apex and the base of the medial coronoid process is evaluated by computed tomography and compared with histological findings. Therefore, the present study examined 34 elbow joints of 17 dogs evaluated histologically and computertomographically by using a 16 slice-spiral-CT (Brilliance, Phillips Healthcare, Netherlands). The population of the 17 dogs consists of nine purebred dogs and eight mixed-breed dogs. The median age of these dogs is 8,1 years and the arithmetic mean of the bodyweight is 26.0 kg ± 10.0. Predominantly in computed tomography as well as in histological examination the presence of a primary lesion is evaluated. A primary lesion is defined as fissure line or fragmentation within the apex of the medial coronoid process. Moreover, bone-density is measured in HU semi quantitatively in CT in the four defined areas (apex axial, apex abaxial, base axial and base abaxial) using the software program Horos (The Horos Project, Horos v 3.3.5). For measuring the percentage of bone parenchyma histologically a simple and repeatable technique was developed in collaboration with the Hochschulrechenzentrum (University Computer Center) of the University of Gießen using the image processing application Adobe Photoshop 4CS (San Jose, USA). The findings are assessed by a 4th year doctoral student in training as a veterinary specialist in radiology in agreement with an official expert of GRSK (Gesellschaft für Röntgendiagnostik genetisch beeinflusster Skeletterkrankungen beim Kleintier) and diplomat of ECVDI (European College of Veterinary Diagnostic Imaging).The main results of the present study can be summarized as followed:In computed tomography 12 elbow joints are evaluated with primary lesion at the level of the medial coronoid process. Four elbow joints show a fragmentation of the medial coronoid process, eight elbow joints show a fissure line in computed tomography. Additionally focal hypodense areas within the apex of the medial coronoid process are detected in 10 other elbow joints, without the suspicion of a primary lesion because of the location and shape of the hypodense areas. Histologically in none of the 34 examined elbow joints a separation of the bony structures within the medial coronoid process is visible. Consequently there is no histological evidence of a primary lesion or pathologic process in any of these elbow joints. In corresponding histological areas of the computertomographically detected hypodense lines and areas showed an increased number and extension of the medullary cavity, and the trabecular structure of the bone is reduced. In addition, histologically, one elbow joint shows a blood vessel within the apex of the medial coronoid process, which creates a hypodense area in computed tomography as well.In comparison of the bone-density in computed tomography and the histological measured percentage of bone parenchyma a highly significant positive correlation in the four areas as well as in the whole medial coronoid process is proved (p<0.001). A significant difference between the mean density of the four defined areas (p<0.0001) is detected. The area base abaxial has the highest mean density followed by the area base axial, apex abaxial and apex axial.Consequently, the focally increased medullary cavity and very small bone trabeculae detected in the histological examination can create hypodense lines and areas within the medial coronoid process in computed tomography. In combination with the partial volume effect it can look like a primary lesion. Focally increased medullary cavity and very small bone trabeculae may occur due to physiological remodeling processes. To return to the cases of doubt in computed tomography of elbow joints, an important fact is that not every subjectively determined hypodense line in computed tomography represents a pathological finding but can be generated by computertomographic artifacts. Also, physiological structures such as blood vessels within the apex of the medial coronoid process result in hypodense areas in computertomographic images. Computertomographically detected decreased density in the area of the apex of the medial coronoid process, which is described as an indirect indication of a primary lesion, can occur due to physiological structures such as blood vessels and physiological remodeling processes. Finally, the present study shows that in some cases no absolute statements can be made in the interpretation of these computertomographic findings.The distribution of bone density with significantly increased bone density in the abaxial part and at the base of the medial coronoid process can be seen in computertomographically normal elbow joints as well as in elbow joints with a primary lesion. Therefore the inceased bone-density in the abaxial part and the base of the medial coronoid process does not indicate a pathological process and can be caused by alternating load within the elbow joint during lifetime. An increased load in the abaxial part and the base of the medial coronoid process induces sclerosis. The other way around is that the axial part is less loaded because of pathologic load distribution or instability within the elbow joint and osteoporosis occurs in this part, regardless of a primary lesion. In the present study, the HU measured in computed tomography are compared with histologically defined percentages of the bone parenchyma for the first time in veterinary medicine. For each area as well as for the whole medial coronoid process a formula is calculated, which allows to convert easily the HU measured in computed into the percentage of the bone parenchyma. This knowledge can be used for future research projects as well as in the diagnosis of pathologies.