Hochschule Hannover und der Abteilung Funktionelle
und angewandte Anatomie der Medizinischen Hochschule Hannover
Experimentelle Untersuchung zum Einfluss definierter Bewegung auf das Volumen der Pferdeextremität, anhand opto-elektronischer Messung mit dem Perometer®.
INAUGURAL – DISSERTATION Zur Erlangung des Grades einer DOKTORIN DER VETERINÄRMEDIZIN
(Dr. med. vet.)
durch die Tierärztliche Hochschule Hannover
Vorgelegt von Ariane Böttcher aus Mülheim an der Ruhr
Hannover 2006
Wissenschaftliche Betreuung:
Univ.-Prof. Dr. H. Seifert
Univ.-Prof. Dr. D. Berens v. Rautenfeld
1. Gutachter: Univ. Prof. Dr. H. Seifert 2. Gutachter: Univ. Prof. Dr. W. Meyer
Tag der mündlichen Prüfung: 13.11.2006
Meinem Vater
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung...9
2. Literaturübersicht ...10
2.1 Die distale Gliedmaße des Pferdes... 10
2.1.1 Arterien, Venen und Nerven ... 12
2.2 Hämodynamik der arteriellen und venösen Gefäßabschnitte... 12
2.3 Das Lymphgefäßsystem des Pferdes... 15
2.3.1 Nomenklatur und Gliederung des Lymphgefäßsystems... 15
2.3.1.1 Lymphkapillaren ...16
2.3.1.2 Präkollektoren ...17
2.3.1.3 Kollektoren ...17
2.3.1.4 Lymphstämme...18
2.3.2 Physiologische Grundlagen des Lymphgefäßsystems... 20
2.3.2.1 Austauschvorgänge zwischen Blutkapillare und Interstitium ...20
2.3.2.2 Lymphbildung...21
2.3.2.3 Lymphtransport ...21
2.3.3 Besonderheiten des Lymphgefäßsystems beim Pferd ... 22
2.3.4 Angelaufene Beine ... 26
2.4 Volumen und Hämodynamik beeinflussende Faktoren an der distalen Gliedmaße... 27
2.4.1 Situation beim Menschen ... 27
2.4.2 Verhältnisse beim Pferd ... 30
2.5 Methoden der Volumenmessung ... 31
2.6 Das Perometer
®... 32
2.6.1 Vorbemerkungen ... 32
2.6.2 Bisherige Anwendungen des Perometers® beim Menschen ... 33
3. Material und Methoden...37
3.1 Material... 37
3.2 Methode... 38
3.2.1 Aufbau und Funktion des Perometers®... 38
3.3 Praktische Durchführung der Messungen mit dem Perometer
®. 42
3.3.1 Ablauf der eigenen Messungen... 423.4 Auswertung der Messergebnisse ... 48
3.4.1 Statistische Auswertung der Messergebnisse... 51
4. Ergebnisse ...53
4.1 Allgemeine Durchführbarkeit der Messungen... 53
4.2 Verlaufskontrolle der drei Messzeitpunkte ... 53
4.3 Einfluss von Gruppenzugehörigkeit, Temperatur, Trainingszustand, Geschlecht, Laufrichtung und Alter auf die Messergebnisse... 57
4.3.1 Einfluss der Gruppenzugehörigkeit und Laufrichtung... 57
4.3.2 Einfluss der Temperatur ... 62
4.3.3 Einfluss des Trainingszustandes (Kategorie) ... 66
4.3.4 Einfluss des Geschlechts ... 69
4.4 Anwendung des T-Tests für unabhängige Stichproben... 73
4.4.1 Vergleich zwischen Vorder- und Hinterbein ... 73
4.4.2 Seitenvergleich rechts und links ... 73
4.5 Messwiederholungen und Messfehler... 75
5. Diskussion...77
5.1 Diskussion der Volumenveränderung innerhalb der
Verlaufskontrolle ... 77
5.2 Einfluss von Bewegungsart- und Dauer, Temperaturunterschieden, Laufrichtung und Geschlecht auf das Pferdebeinvolumen ... 83
5.3 Anwendung des Perometers
®beim Pferd... 87
6. Zusammenfassung ...93
7. Summary...95
8. Literaturverzeichnis...97
1. Einleitung
Seit mehr als 10 Jahren wird das Perometer® in der Humanmedizin zur Diagnostik von Gliedmaßenödemen, Überwachung der Ödemtherapie und zur verbesserten Kompressionsstrumpfanpassung eingesetzt. In der Veterinärmedizin und speziell in der Pferdemedizin gibt es bisher keine Untersuchungen zur Anwendung des Perometers®, obwohl das Pferd am stärksten von allen Tierarten zu Ödematisierung neigt (MEYER, 1988; AUER, 1974) und seine Ödemneigung mit der des Menschen zu vergleichen ist. Die in den letzten Jahren forcierte Forschung auf dem Gebiet der Lymphologie des Pferdes und sich weiterentwickelnden Therapiemöglichkeiten bei lymphvaskulären Erkrankungen und deren Prophylaxe erfordern den Einsatz einer einfachen, schnellen und genauen Methode zur Bestimmung des Volumens der Extremitäten. Für die Anwendung der manuellen Lymphdrainage sind exakte Volumenbestimmungen vor, während und nach der Behandlung unerlässlich. Das Perometer® repräsentiert in der Humanmedizin eine zeitsparende, nicht invasive Volumenmessmethode und sollte deshalb für die Anwendung am Pferd besonders geeignet sein.
In der vorliegende Studie soll zum einen analysiert werden, wie reproduzierbar die Messungen des Perometers® an der distalen Gliedmaße des Pferdes sind und ob die in der Humanmedizin einfache, schnelle und unkomplizierte Volumenmessmethode am Pferd anwendbar und auf dieses übertragbar ist. Zum anderen sollen die Auswirkungen von unterschiedlichen Bewegungsformen auf das Volumen der Extremitäten in einer Verlaufskontrolle untersucht und deren physiologische Hintergründe hinterfragt werden.
Die durch perometrische Messungen erlangten Volumenmaße und Angaben zu Volumenänderungen an der distalen Gliedmaße sollen als erste Vergleichswerte für weitere Studien dienen.
2. Literaturübersicht
2.1 Die distale Gliedmaße des Pferdes
Die distale Gliedmaße des Pferdes besteht im Bereich Huf bis Karpal- und Tarsalgelenk aus folgenden Anteilen (NICKEL et al., 1992; BUDRAS et al., 1997; WISSDORF et al., 2002):
• Knochen (Strahlbein, Hufbein, Kronbein, Fesselbein, Gleichbeine und Metacarpus/Metatarsus ) und Knorpel (s. Abb. 2.1:A, B, C, D),
• Endsehnen der Muskulatur und Bänder (s. Abb. 2.1: a bis m),
• Gelenke (Huf-, Kron-, Fessel-, Karpal- bzw. Tarsalgelenk, s. Abb. 2.1: 1 bis 3),
• Synoviale Einrichtungen (Sehnenscheiden und Schleimbeutel, s. Abb.2.1: 5 bis 9),
• Leitungsbahnen (Blut-, Lymphgefäße und Nerven),
• Haut, Unterhaut und Fascie,
• Huf mit Hornkapsel und Lederhaut.
Die Muskulatur in diesem Bereich besteht fast ausschließlich aus sehnigen Anteilen. Distal des Karpal- und Tarsalgelenkes verlaufen die Muskeln als Endsehnen und inserieren an den Zehengliedern als Zehenstrecker auf der dorsalen Seite oder als Zehenbeuger auf der palmaren und plantaren Seite.
Abb. 2.1: Anatomische Darstellung einer paraxial längsgeschnittenen linken Vorderzehe.
Aufsicht auf die laterale Hälfte (Bildquelle: WISSDORF et al., 2002):
A: Os metacarpale III; B: Fesselbein; C: Kronbein; D: Hufbein; E: Stahlbein; F: Hufknorpel;
G: Kronrand; a: Sehne des gemeinsamen Zehenstreckers, a`: ihr Kronbeinschenkel; b: M.
interosseus medius; c: tiefe Beugesehne; d: oberflächliche Beugesehne; e: Lig. Palmare; f:
Lig. sesamoideum rectum; g: Fesselringrand; h: vierzipfelige Fesselplatte; i: Sohlenbinde;
k: Ballen- Strahlpolster; l: Manschette, Manica flexoria der oberfl. Beugesehne um die tiefe Beugesehne; 1: Fesselgelenk; 2: Krongelenk; 3: Hufgelenk; 4:Hufrollenschleimbeutel, sein Recessus palmaris proximalis; 5-8: Fesselbeugesehnenscheide; 9: Bursa subtendinea m.
extensoris digitalis communis; 10: Vinculum tendinis zwischen geradem Sesambeinband und tiefer Beugesehne.
2.1.1 Arterien, Venen und Nerven
Der Verlauf von Arterien, Venen und Nerven an der Vordergliedmaße ist in der Abb. 2.2:
und an der Hintergliedmaße in der Abb. 2.3 dargestellt. Diese Abbildungen zeigen die für die Volumenveränderungen an der distalen Gliedmaße wichtigen Leitungsbahnen mit Ausnahme der Lymphgefäße.
2.2 Hämodynamik der arteriellen und venösen Gefäßabschnitte
Die Hämodynamik der arteriellen und venösen Gefäßabschnitte der Haussäugetiere entspricht weitgehend der des Menschen.
Für die schnelle Verteilung und den Transport des Blutes im Körper ist das arterielle Hochdrucksystem verantwortlich (ENGELHARDT u. BREVES, 2000). Das diskontinuierlich aus dem Herzen ausgeworfene Blutvolumen wird durch die Elastizität der größeren Arterien in eine vermehrt kontinuierliche Strömung verwandelt (Windkesselfunktion).
Bei älteren Tieren und Menschen nimmt die Elastizität der Arterien ab. Dies führt zu größeren und diskontinuierlicheren Strömungsgeschwindigkeiten des Blutes mit einer höheren Pulswellengeschwindigkeit. Das Druckmaximum des Druckpulses in herzfernen Arterien (Extremitäten) ist höher als in herznahen. Zum arteriellen Blutdruck in den unteren Beinen addiert sich der hydrostatische Druck und entspricht z.B. beim Menschen in den Fußarterien 120 mm Hg-Säule. Bei steigender Arbeitsbelastung steigt der Blutdruck, insbesondere der systolische Blutdruck an.
Durch Widerstandsveränderungen steuern die Arteriolen die Durchblutung und den hydrostatischen Druck in den Kapillaren. Im Kapillarbereich finden der Flüssigkeits-, Gas- und Stoffaustausch statt.
Das venöse Niederdrucksystem fungiert hauptsächlich als Blutspeicher. Hier befinden sich etwa 70 % des Blutes. In Herzhöhe liegt der Venendruck bei 0 mm Hg-Säule. 1,2 m unterhalb des Herzens liegt der Venendruck aufgrund der Schwerkraft beim stehenden Tier bei etwa 90 mm Hg-Säule. Tatsächlich ergibt sich ein niedrigerer hydrostatischer
Abb. 2.2: Darstellung der Arterien, Nerven und Venen an der linken Vorderzehe des Pferdes. In der Abbildung sind links die mediale und rechts die laterale Ansicht der Zehe abgebildet (Bildquelle: BUDRAS et al., 1997).
1: Ramus dorsalis n. ulnaris; 2: V., A. et N. digitalis palmaris com. II; 3: V., A. et N. digitalis com. III; 4: R. communicans; 5: N. metacarpeus palmaris II; 6: N. metacarpeus palmaris III; 7: V., A. et N. digitalis palmaris medialis; 8: V., A. et N. digitalis palmaris lateralis; 9:
Ramus dorsalis v., a. et n. dig. palm. med. et lat.; 10: Rr. tori.
Abb. 2.3: Darstellung der Arterien, Nerven und Venen an der linken Hinterzehe des Pferdes. In der Abbildung sind links die mediale und rechts die laterale Ansicht der Zehe abgebildet (Bildquelle: BUDRAS et al., 1997).
1: N. fibularis profundus; 2: N. fibularis superficialis; 3: A. tibialis cranialis; 4: A. dorsalis pedis; 5: N. saphenus; 6: N. cutaneus surae caudalis n. tibialis; 7: V. digitalis dorsalis com.
II; 8: V. et N. metatarsea (-us) dorsalis II; 9: A. et N. metatarsea (-us) dorsalis III; 10: V., A.
et N. digitalis plantaris com. II; 11: V., A. et N. digitalis plantaris com. III; 12: R.
communicans; 13: N. metatarseus plantaris II; 14: N. metatarseus plantaris III; 15: V., A. et N. digitalis plantaris medialis; 16: V., A. et N. digitalis plantaris lateralis, 17: Rr dorsales n.
plant. med. et lat.; 18: Rr. tori.
Druck in den Beinvenen, da der von der Muskelpumpe geförderte venöse Rückfluss der Extremitäten von den Venenklappen behindert und in mehrere Segmente unterteilt wird.
Beim Laufen wird durch die rhythmische Aktivität der Skelettmuskelpumpe das Blut segmental in Richtung des Herzens transportiert. Beim Pferd fehlt die Skelettmuskelpumpe im Bereich des Hufes, da hier die Muskeln als Endsehnen verlaufen (BERENS V. RAUTENFELD u. FEDELE, 2005).
2.3 Das Lymphgefäßsystem des Pferdes
Aufgrund der dem Lymphgefäßsystem zukommenden Bedeutung für Volumenveränderungen der unteren Extremitäten bei Mensch und Tier wird diesem Kapitel besonders ausführliche Beachtung geschenkt. Da sich in der veterinärmedizinischen Literatur wenige Publikationen über die Anatomie des Lymphgefäßsystems finden, wird zusätzlich auf Literatur der Humanmedizin zurückgegriffen. Es ist davon auszugehen, dass sich zumindest die initialen Lymphgefäße von Mensch und Pferd weitgehend entsprechen (RÖTTING, 1999). In den Kapiteln 2.3.1 bis 2.3.2.3 wird auf das Lymphgefäßsystem des Pferdes eingegangen, hauptsächlich basierend auf den Erkenntnissen über das Lymphgefäßsystem des Menschen. Die Kapitel 2.3.3 und 2.3.4 behandeln ausschließlich die Besonderheiten des Lymphgefäßsystems des Pferdes.
2.3.1 Nomenklatur und Gliederung des Lymphgefäßsystems
Im Gegensatz zum geschlossenen Kreislauf des Blutgefäßsystems ist das Lymphgefäßsystem ein in der Periphere blind endendes „Einbahndrainagesystem“. Man kann topographisch und funktionell am Lymphgefäßsystem zwei Drainagesysteme unterscheiden (KUBIK, 2002).
• Oberflächliches (subkutanes / epifasziales / hypodermales) Drainagesystem
Es stellt beim Menschen den Hauptdrainageweg dar (SCHACHT, 2000) und drainiert Haut und Unterhaut.
• Tiefes (subfasziales) Drainagesystem
Es dient beim Pferd als Hauptdrainageweg (BERENS V. RAUTENFELD, 2002) und drainiert Gelenke, Sehnenscheiden, Periost, Muskeln und Nerven (BAUM, 1928).
Die Verbindung zwischen dem oberflächlichen und dem tiefen Drainagesystem wird durch lymphvaskuläre Perforansgefäße hergestellt. Beim Pferd existiert an der Grenze zwischen Haut und Unterhaut an den Gliedmaßen ein Kollektorennetz (BERENS V. RAUTENFELD und SCHACHT, 2002).
Nomenklatorisch können die Lymphgefäße anhand ihres histologischen Wandaufbaus nach BERENS V. RAUTENFELD (2002) wie folgt eingeteilt werden:
• Initiale Lymphgefäße: Lymphkapillaren und Präkollektoren
• Kollektoren
• Lymphstämme
2.3.1.1 Lymphkapillaren
Die Lymphkapillaren der Haut des Pferdes liegen ähnlich lokalisiert wie in der Haut des Menschen (BERENS V. RAUTENFELD et al., 1987; MEYER et al., 1987; MEYER, 1988).
Sie befinden sich in Form eines feinmaschigen polygonalen Netzes im interstitiellen Bindegewebe der Dermis. Die Lymphkapillaren beginnen mit blind beginnenden, fingerförmigen Ausstülpungen (CASTENHOLZ und ZÖLTZER, 1989; CASTENHOLZ, 1984; KUBIK, 2002) und stellen den Ursprung des Lymphgefäßsystems in Haut und Schleimhaut dar. Die Lymphkapillaren sind funktionell reine Resorptionsgefäße.
Subendotheliale Ankerfilamente, welche radiär zur Oberfläche angeordnet sind, fixieren die Lymphkapillaren im Gewebe (LEAK, 1972; LEAK und BURKE, 1968; CASTENHOLZ, 1984; CASTENHOLZ und ZÖLTZER, 1989; KUBIK, 2002). Das Filamentsystem ersetzt eine fehlende oder lückenhafte Basalmembran (CASELEY-SMITH, 1972 VOLLMERHAUS, 1984).
Die Lymphkapillarenwand stellt einen Endothelschlauch mit großer Dehnungskapazität dar (CASTENHOLZ und ZÖLTZER, 1985, 1989; KUBIK, 2002). Die Endothelzellen besitzen zahlreiche interendotheliale Öffnungen oder open junctions (CASELEY-SMITH, 1972;
LEAK, 1972; VOLLMERHAUS, 1984; KUBIK, 2002). Die Endothelzellen überlappen sich im Bereich der interendothelialen Öffnungen, wobei sich taschenartige Strukturen ausbilden. Inlet valves kontrollieren den Flüssigkeitsstrom in Form eines Einwegklappenmechanismus (CASTENHOLZ und ZÖLTZER, 1989). Der histologische Aufbau der Lymphkapillaren des Pferdes entspricht weitestgehend dem des Menschen (MEYER, 1988).
2.3.1.2 Präkollektoren
Präkollektoren sind Resorptions- und Leitgefäße. Die Klappen der Präkollektoren lassen den Lymphabtransport nur in zentripetaler Richtung zu (BRUNNER, 1969; ZWEIFACH et al., 1976; MEYER, 1988). Histologisch grenzen sich die Präkollektoren durch eine zusätzliche Bindegewebeschicht von den Lymphkapillaren ab (KUBIK, 2002). Die Präkollektoren sind den Kollektoren vorgeschaltet (BERENS V. RAUTENFELD u.
FEDELE, 2005).
2.3.1.3 Kollektoren
Die Kollektoren des Pferdes sind Transportgefäße (s. Abb. 2.4). Mit Ausnahme der dermalen Kollektoren enthalten Kollektoren glatte Muskelzellen und transportieren die Lymphe aus den Präkollektoren zu den regionalen Lymphknoten. Im Gegensatz zum Menschen besitzt das Pferd wenige, aber dickkalibrige Kollektoren. Das Pferd gehört im Gegensatz zum Wiederkäuer und Schwein dem muskelarmen Typ an (POBERAI et al., 1962; LAUE, 1987; MEYER, 1988). Es besitzt weniger glatte Muskelzellen als der Mensch. Die Kollektoren des Pferdes weisen Myofibroblasten auf (HARLAND, 2003). Das oberflächliche Kollektorensystem an den Hintergliedmaßen des Pferdes enthält weniger
glatte Muskelzellen als das tiefe System sowie einen hohen Anteil an elastischen Fasern (HARLAND, 2003).
Kollektoren besitzen zahlreiche passive Rückflusssperren in Form von Klappen. Das Zwischenklappensegment ist als Lymphangion, d. h. das Segment zwischen einer Klappe und deren Nachbarklappe, definiert worden (BRUNNER, 1969; MEYER, 1988; BERENS V. RAUTENFELD et al., 2004). Lymphangione funktionieren wie Lymphherzen der Amphibien, Reptilien und Vögel. Sie kontrahieren sich peristaltisch in Kontraktionswellen von Segment zu Segment (KUBIK, 2002). Temperaturen und Druckreize stellen pulsauslösende Faktoren dar. Die Motorik der Lymphangione wird durch externe (z. B Pulsübertragung der Arterien, Atmung, Gelenk und Muskelpumpen) und interne Faktoren (z. B. vegetative Innervation, Leukotriene, Eikosanoide, Prostaglandine) moduliert (BERENS V. RAUTENFELD et al., 2004).
Der histologische Aufbau der Kollektoren ähnelt dem von Venen. Die Wand der Kollektoren besteht aus einer Tunica intima, die aus Endothelzellen, Basalmembran, glatten Muskelzellen und Myofibroblasten aufgebaut ist (HARLAND, 2003). Die Tunica media enthält glatte Muskelzellen, und die Tunica externa besteht aus lockerem Bindegewebe.
2.3.1.4 Lymphstämme
Die Lymphstämme sind Transportgefäße und zeigen einen ähnlichen Aufbau wie Kollektoren. Sie besitzen eine kräftige Wandschicht und das Lumen ist größer als das der Kollektoren (KUBIK, 2002). Die Lymphstämme der Beckenregion von Mensch und Pferd münden in die Lendenzisterne (Cisterna chyli). Diese bildet den Ursprung des Ductus thoracicus, welcher in den linken Venenwinkel mündet. Der Truncus jugularis sinister mündet ebenfalls im Bereich des linken Venenwinkels ein und leitet die Lymphe aus dem linken Hals– und Kopfbereich ab, während die Lymphe des rechten Hals– und Kopfbereiches über den Truncus jugularis dexter in den rechten Venenwinkel drainiert wird. Die linke Schultergliedmaße wird vom Ductus thoracicus und die rechte
Schultergliedmaße wird vom Ductus lymphaticus dexter drainiert (BERENS V:
RAUTENFELD u. FEDELE, 2005). Der Truncus lumbalis drainiert die Lymphe der Beckengliedmaße.
Abb. 2.4: Schematische Darstellung des oberflächlichen und tiefen Kollektorensystems an der Hintergliedmaße im Bereich des Fesselgelenkes. Oberhalb des Gelenkes verläuft ein oberflächlicher Kollektor in der Hypodermis zu den Lnn. inguinales superficiales. Auf Höhe des Gelenks mündet ein oberflächlicher Kollektor in einen tiefen Kollektor (Bildquelle:
BERENS V. RAUTENFELD et al., 2004).
2.3.2 Physiologische Grundlagen des Lymphgefäßsystems
2.3.2.1 Austauschvorgänge zwischen Blutkapillare und Interstitium
Ausgehend von den Arterien teilt sich das Blutkapillarsystem in einen arteriellen Schenkel (Anfangsabschnitt) und einen venösen Schenkel (Endabschnitt) (FÖLDI u. FÖLDI, 2002, BERENS V. RAUTENFELD u. FEDELE, 2005). Beide Schenkel grenzen sich zum Interstitium durch eine Endothelschicht (semipermeable Barriere) ab. Die Endothelschicht ist für Wasser frei permeabel. Blutplasmaproteine können aus den Blutkapillaren die Endothelschicht in Richtung Interstitium passieren. Aus dem Interstitium zurück in das Blutkapillarsystem gelangen die Plasmaproteine nur über das Lymphgefäßsystem.
Die transendotheliale Flüssigkeitsströmung in Richtung Interstitium nennt man Ultrafiltration. Die lumenwärts gerichtete Strömung heißt Reabsorption. Aus diesen beiden physiologischen Vorgängen ergibt sich ein Zusammenspiel aus folgenden Drücken:
• dem hydrostatischen Druck in den Kapillaren,
• dem hydrostatischen Druck im Interstitium,
• dem kolloidosmotischen Druck des Blutplasmas,
• dem kolloidosmotischen Druck im Interstitium.
Nach Starling halten der hydrostatische Druck in den Kapillaren und der kolloidosmotische Druck der Plasmaproteine beim Menschen mit je 25 mm Hg-Säule das so genannte
„Starlingsche Gleichgewicht“ (FÖLDI u. FÖLDI, 2002; BERENS V. RAUTENFELD u.
FEDELE, 2005).
Da im arteriellen Schenkel der effektive ultrafiltrierende Druck höher ist als der effektive resorbierende Druck, erfolgt hier eine Ultrafiltration (FÖLDI u. FÖLDI, 2002; BERENS V.
RAUTENFELD u. FEDELE, 2005). Im venösen Schenkel liegen umgekehrte Verhältnisse vor. Es erfolgt hier eine Reabsorption. Weil die Ultrafiltration unter physiologischen Bedingungen größer ist als die Reabsorption, kommt dem Lymphgefäßsystem eine wichtige Rolle für die Rezirkulation der Plasmaproteine und der Regulation des Flüssigkeitshaushaltes zu.
2.3.2.2 Lymphbildung
Lymphbildung beinhaltet die Aufnahme interstitieller Gewebeflüssigkeit durch initiale Lymphgefäße (CASTENHOLZ und ZÖLTZER, 1985) und den Abtransport der Lymphe aus den Präkollektoren in Richtung der Kollektoren (BERENS V. RAUTENFELD u. FEDELE, 2005). Die Lymphbildung wird in zwei Phasen unterteilt (FÖLDI u. FÖLDI, 2002; BERENS V. RAUTENFELD u. FEDELE, 2005):
• In der Füllungsphase sammelt sich Flüssigkeit im Interstitium. Der Gewebedruck erhöht sich und die elastischen Ankerfilamente spannen sich. Das Ultrafiltrat fließt aus dem Interstitium in die Lymphkapillaren. Hier steigt der Druck. Zum Zeitpunkt der Füllungsphase sind die Präkollektoren verschlossen.
• Es folgt die Entleerungsphase. Der Gewebedruck ist niedriger als der Lymphkapillardruck. Die Ankerfilamente verlieren die aufgebaute Spannung und die Einflussventile schließen sich. Die Plasmaproteine verbleiben im Lymphkapillarlumen, während die Lymphflüssigkeit teilweise zurück in das Interstitium gelangt.
Vom Gewebe ausgehende Kräfte, wie z. B. Arterienpulsation oder Muskelkontraktionen, sollen die Kollektoren in Form einer Pumpe entleeren (ZWEIFACH et al., 1976;
CASTENHOLZ und ZÖLTZER, 1989). Einige Zellen gelangen auch transzellulär in die Lymphgefäße (LÜDEMANN et al., 1996).
2.3.2.3 Lymphtransport
Beim Menschen wird die Lymphe aktiv durch Pulsation der Lymphangione transportiert (FÖLDI u. FÖLDI, 2002). Steuerung und Funktion der Lymphangione entsprechen der des Herzens und erfolgen nach dem Frank-Starling-Mechanismus. Während der Systole ist die Ausflussklappe des Lymphangion geöffnet und die Einflussklappe verschlossen.
Kontrahiert sich die Lymphgefäßwandpumpe, erfolgt die Entleerung des Lymphangion.
Während der Diastole ist die Einflussklappe geöffnet und die Ausflussklappe geschlossen.
Die Lymphe fließt in das Lymphangion.
Nach BERENS V. RAUTENFELD u. FEDELE (2005) bleibt offen, ob sich die Lymphangione des Pferdes vergleichbar mit denen des Menschen verhalten.
2.3.3 Besonderheiten des Lymphgefäßsystems beim Pferd
Im Bereich des Pferdehufes fehlt dem Pferd eine Skelettmuskelpumpe (BERENS V.
RAUTENFELD u. FEDELE, 2005). Nach BERENS V. RAUTENFELD u. FEDELE (2005) erscheint eine arterielle Pulsübertragung zur Förderung der Lymphdynamik unwahrscheinlich, weil tief verlaufende Venen, Arterien und Kollektoren nicht wie beim Menschen gemeinsam in einer Bindegewebsscheide eingebettet sind.
Dem Pferd fehlt im Gegensatz zum Menschen eine ausgeprägte Hypodermis. Es besitzt ebenso wie der Mensch eine besondere Neigung zu Lymphödemen (HARLAND et al., 2004; ROTHE, 2004), besonders im Vergleich zu anderen Haustierspezies (AUER, 1974).
Das Vorliegen eines Lymphödems der Gliedmaße ist die Folge einer Insuffizienz der Lymphgefäße. Ein den Lymphabfluss erschwerender Faktor ist die große Körpermasse des Pferdes und die daraus resultierende große Lymphmenge (AUER, 1974).
Als Grundvorrausetzung für das häufige Auftreten von lymphvaskulären Erkrankungen an der Beckengliedmaße im Vergleich zur Schultergliedmaße führt HARLAND (2003) folgende Gründe an: Die Kollektoren der Beckengliedmaße liegen am weitesten entfernt von der Einmündung des Lymphdrainageweges in das präkardiale Venensystem (Venenwinkel). Dadurch muss die Lymphe einen langen Weg zurücklegen, um abtransportiert zu werden. Oberflächliche und tiefe Kollektoren besitzen eine glattmuskuläre Gefäßwandpumpe, welche sich zum Beispiel durch Griffe der manuellen Lymphdrainage anregen lässt, wodurch sich das Lymphzeitvolumen erhöht (ROTHE, 2004).
In der dermalen Kollektorenwand befinden sich laut HARLAND (2003) keine glatten Muskelzellen, aber Myofibroblasten in der Intima. Die oberflächlich und tief gelegenen
Kollektoren bestehen zu mehr als 40 % aus elastischen Fasern. Der murale elastische Wandanteil wird durch perilymphvaskuläre elastische Fasern, welche innerhalb der tiefen Dermis eine kompakte Fasernschicht bilden (MEYER, 1988; ROHTE, 2004), ergänzt, so dass das wichtigste Antriebssystem der epifaszialen Kollektoren als „elastischer Retraktionsapparat“ interpretiert werden kann (HARLAND, 2003; BRAUN, 2004; ROTHE, 2004). Die Myofibroblasten und der elastische Wandanteil der Kollektoren, von HARLAND (2003) als intrinsische Pumpenmechanismen bezeichnet, spielen eine wichtige Rolle als bewegungsabhängige Antriebssysteme für die Lymphdynamik (HARLAND, 2003; RISSE, 2004; ROTHE, 2004).
Da viele Pferde nach längerer Boxenruhe angelaufene Beine entwickeln, scheint das intrinsische Transportsystem evolutionsbedingt nicht dafür geschaffen zu sein, einen ausreichenden Lymphtransport über einen längeren Zeitraum bei reduzierter extrinsischer Leistung sicherzustellen. Myofibroblasten stellen Transformationszellen von Fibroblasten dar (HARLAND, 2003). Unter Umständen können diese Zellen durch Bewegung oder manuelle Lymphdrainage aus Bindegewebszellen transformiert werden, wodurch die Muskelwandpumpe trainiert und gestärkt wird (HARLAND, 2003; ROTHE, 2004).
Zusätzlich zu den kollektoreneigenen Antriebssystemen spielen auch die Gelenk- und Muskelpumpe eine bedeutende Rolle für die Lymphdynamik. Beim Pferd kommt der Huf- und Gelenkpumpe (s. Abb. 2.5) mit Kompression und Streckung der Gefäße (HARLAND, 2003) wegen der Beweglichkeit der Extremitäten eine große Bedeutung zu. Die Fesselgelenkpumpe unterstützt den besonders effektiven Lymphabfluss des Fußes über kurze hypodermale Kollektoren (mit elastischem Antriebssystem) in das Hauptdrainagesystem. Dabei wird über kurze Afferenzen Lymphe aus Sehnen und Gelenkkapsel dem tiefen Lymphgefäßsystem zugeführt.
• Die Hufpumpe:
Die Lymphe des Hufes wird in das tiefe Kollektorensystem (Hauptdrainageweg) befördert. In der Huflederhaut befindet sich ein Netzsystem initialer Lymphgefäße.
Der Hornschuh wirkt wie ein Druckcontainer auf die Blut- und Lymphgefäße des Hufes (BERENS V. RAUTENFELD u. FEDELE, 2005). Die Hufpumpe ist von herausragender Wichtigkeit beim stehenden und bewegten Pferd, da bei
Bodenkontakt des Hufes der interstitielle Druck in der Huflederhaut ansteigt, wodurch Gewebeflüssigkeit in initiale Lymphgefäße eintritt. Dabei werden Kollektoren und Venen zwischen dem Zehenpolster und dem elastischen Hufknorpel komprimiert, so dass es zur Entleerung der Kollektoren und Venen außerhalb des Hufes kommt. Während der Fußung des Hufes kommt es zur
„Füllungsphase“, die von der „Entleerungsphase“ beim Anheben des Hufes abgelöst wird. Hierbei sinkt der interstitielle Druck in der Huflederhaut bei Bodenfreiheit und der intralymphvaskuläre Druck in dem initialen Lymphgefäß steigt.
• Die Fesselgelenkpumpe:
Einen wesentlichen Einfluss auf den Lymphabfluss zwischen Hufsaum- und Tarsal- bzw. Karpalgelenk hat die Fesselgelenkpumpe. Die oberflächlichen und tiefen Kollektoren im Bereich des Fesselkopfes reagieren sehr sensibel auf kompressive Maßnahmen (BERENS V. RAUTENFELD u. FEDELE, 2005). Die Lymphdynamik der unteren Extremität wird im Wesentlichen von der Fesselgelenkpumpe und dem elastischen Retraktionsapparat beeinflusst. Das Fesselgelenk ist besonders beweglich. Deshalb werden nur die Bewegungsausschläge des Fesselgelenks als lymphvaskuläre Gelenkpumpe im Extremitätenbereich in Betracht gezogen.
ROTHE (2004) fordert beim Pferd die Unterscheidung der Oberflächenkollektoren in einen dermalen Kollektorennetzanteil und in hypodermale Kollektoren. Die Anzahl der Kollektoren variiert an den Beinen des Menschen (SCHACHT, 2000; KUBIK, 2002). Daher wird in der Humanmedizin zwischen einem lymphgefäßreichen und lymphgefäßarmen Typ unterschieden. Das Pferd besitzt eine unterschiedliche Anzahl von kurzen hypodermalen Kollektoren, wodurch eine Einteilung in gefäßreichen und gefäßarmen Typ besonders am Fuß gerechtfertigt erscheint (ROTHE, 2004). Diese Ausbildung der Kollektoren (kollektorenarmer Typ / kollektorenreicher Typ) ist genetisch verankert (BERENS V.
RAUTENFELD u. FEDELE, 2005).
Primäre Lymphödeme des Menschen haben oft eine Hypoplasie, das heißt eine angeborene geringe Anlage von Kollektoren als Ursache (HERPERTZ, 2001, 2003;
WERNER, 2001). Es stellt sich die Frage, ob beim Pferd mit der Neigung zu
„angelaufenen Beinen“ eine Hypoplasie vorliegt. Da der lymphödematöse Zustand
„angelaufener Beine“ durch Bewegung zu beheben ist, ist es fraglich, ob diese „dicken Beine“ ein primäres Lymphödem darstellen. Es ist denkbar, dass eine Kollektorenschwäche „angelaufene Beine“ zur Folge hat (ROTHE, 2004), in Hinsicht auf den Typus gefäßarm oder gefäßreich.
Murale lymphodynamische Faktoren Lymphgefäßabschnitte Beckengliedmaße
Pferd
Initiale Lymphgefäße
Elastischer Retraktionsapparat (Basal- und Ankerfilamente) Lymphbildung (vis a tergo)
Dermale Kollektoren
Elastischer Retraktionsapparat (Perilymphvaskuläre Elastizität und Elastischer Wandanteil)
Hypodermale (subkutane, epifasziale) Kollektoren
Elastischer Retraktionsapparat (elastischer Wandanteil),
glatte Muskelzellen, Myofibroblasten
Subfasziale Kollektoren
Glatte Muskelzellen, Myofibroblasten, Elastischer Retraktionsapparat
A B Abb. 2.5:
Bild A zeigt die schematische Darstellung eines tiefverlaufenden Kollektors aus dem Huf unter Berücksichtigung seiner lymphodynamischen Antriebsysteme (Bildquelle: BERENS V. RAUTENFELD u. FEDELE, 2005).
Bild B gibt eine Übersicht zu wichtigen lymphodynamischen Faktoren an der Gliedmaße des Pferdes (Bildquelle: BERENS V. RAUTENFELD et al., 2004).
Bei zu großer Lymphproduktion kann Bewegung den Abtransport von Ödemflüssigkeit unterstützen. Durch hohe Außentemperaturen können Ödeme vorübergehend reduziert
werden, welche sich jedoch bei Nachlassen der Wärme wieder verstärkt ausprägen (AUER, 1974).
Bei den Untersuchungen von MEYER (1988) zeigten sich bei Pferden ohne klinische äußere Anzeichen von Ödemen am Fesselgelenk meanderförmige, weitgestellte Kollektoren. Dieses Bild der lymphvaskulären Füllung ist beim Menschen ein pathologischer Befund (URBANBEK et al., 1984). Beim Pferd wird die schwache Ausbildung der Muskelzellschicht der Kollektoren im Bereich des langen, senkrecht gestellten Fußes für die Ausprägung solcher „Inaktivitätsödeme“ verantwortlich gemacht (LAUE, 1987; BERENS V. RAUTENFELD, 1999; BERENS V. RAUTENFELD et al., 2000).
2.3.4 Angelaufene Beine
Eine häufig auftretende Erscheinung beim Pferd stellt der Zustand der „angelaufenen Beine“ dar. Bei Pferden, die den ganzen Tag in der Box stehen, also in einem orthostatischen Zustand sind, bildet sich ein „dickes Bein“ hauptsächlich im Bereich der Röhre aus. Es handelt sich um ein bilateral scheinbar symmetrisches, nicht entzündliches Ödem der Hintergliedmaße und manchmal auch der Vordergliedmaße. Ausschließlich durch Bewegung kann dieses vorübergehend therapiert werden. In neuen Untersuchungen wird der Schluss nahe gelegt, dass es sich hierbei um das Frühstadium eines Lymphödems handelt (BERENS V. RAUTENFELD und FEDELE, 2005). Auf Grund der vergleichsweise schwach ausgeprägten Muskelwandpumpe in den Lymphgefäßen des Pferdes ist die Bewegungstherapie eine sehr wichtige therapeutische Maßnahme, da der elastische Retraktionsapparat mit den Gelenk- und Skelettmuskelpumpen, also in Bewegung des Pferdes funktioniert (BERENS V. RAUTENFELD und FEDELE, 2005). Laut ROMERO und DYSON (1997) kann regelmäßige Bewegung „angelaufenen Beinen“
vorbeugen.
Ob „angelaufene Beine“ auf eine geringe Anzahl von Kollektoren (primäre Lymphödeme) zurückzuführen ist, untersuchte ROTHE (2004) und fand bei den untersuchten Pferden eine geringe Anzahl kurzer Kollektoren, Kollateralen und Anastomosen. Es bleibt offen, ob es sich, in Anlehnung an die Humanmedizin, um die angeborene Form des primären
Lymphödems handelt. Bei Untersuchungen am Pferd fand MEYER (1988) bereits beim stehenden, optisch gesunden Pferd Anzeichen einer Stauung. Durch Immobilisation in Form von Boxenruhe wird das Lymphgefäßsystem überfordert, und es entstehen
„angelaufene Beine“. Eine passendere Bezeichnung hierfür könnte „orthostatisches Ödem“ sein (BERENS V. RAUTENFELD und FEDELE, 2005).
2.4 Volumen und Hämodynamik beeinflussende Faktoren an der distalen Gliedmaße
2.4.1 Situation beim Menschen
Zum Volumenverhalten der Extremität gibt es in der Literatur in erster Linie Befunde vom Menschen. Vor allem zur Volumenänderung in Orthostase finden sich verschiedene Veröffentlichungen. BARBEY (1963) benennt das Versacken des Blutes in den Beinen als auslösenden Faktor einer durch orthostatische Belastung hervorgerufenen Kreislaufveränderung. Die durch orthostatische Belastung, d. h. durch Lageveränderung veränderte Angriffsrichtung der Erdschwerkraft auf das Gefäßsystem führt zu einer Druckzunahme in den Gefäßen der Beine. Da die Venen einen niedrigen Volumenelastizitätskoeffizienten besitzen, werden sie durch Druckzunahme erweitert und nehmen erhebliche Mengen Blut auf. Es versackten bei Versuchen von BARBEY (1963) mittels Plethysysmographie bei 106 Personen im Mittel 351,8 ml Blut in den unteren Extremitäten. Diese Personen verblieben drei Minuten in Hockstellung, um dann plötzlich aufzustehen.
Im Liegen ist der hydrostatische Blutdruck im gesamten Organismus gleich. In Orthostase wurde ein arterieller Druck von 180 mm Hg-Säule gemessen. Das venöse System weist einen im Liegen niedrigen hydrostatischen Druck auf, im Stehen einen zusätzlichen hydrostatischen Druck von 90 mm Hg-Säule (HENGSTMANN, 1985).
Bei Messungen zur Volumenänderung in Orthostase der unteren Extremitäten zeigten PANNIER et al. (2004) signifikante Unterschiede der Volumenzunahme der Ober- und
Unterschenkel (2,34 bzw. 2,2 %). Es konnten keine signifikanten Unterschiede zwischen Venengesunden (2,8 %) und Venenkranken (2,1 %) festgestellt werden. Hierzu wurden 40 Personen in venengesund und venenkrank eingeteilt und im 10-minütigen Stehversuch 10 Mal in einminütigen Intervallen perometrisch gemessen. Die Probanden mussten vor Beginn der ersten Messung 15 min mit hochgelagerten Beinen in einer sitzenden Position verharren. PANNIER et al. (2004) teilten die Volumenänderung anhand ihrer Ergebnisse in eine intravasale Komponente in der Initialphase der Orthostase und eine extravasale Komponente (Ödem) ein. Für die schnelle Volumenzunahme direkt nach dem Übergang vom Sitzen in einen aufrechten Zustand (Stehen) machten PANNIER et al. (2004) das aufgenommene Blutvolumen in den Venen der Extremitäten verantwortlich.
Die Volumenänderungen im Ödemraum (Interstitium) bezeichneten PANNIER et al. (2004) bei ihren Versuchen als relativ gering und begründete dies mit der kurzen Messzeit von insgesamt 10 Minuten. Zwischen rechtem und linkem Bein konnten keine signifikanten Unterschiede festgestellt werden.
In einer Studie zur Volumenänderung der unteren Gliedmaße bei venengesunden Patienten während des Stillstehens und während des Fahrradfahrens bei verschiedenen Temperaturen beobachteten STICK et al. (1993) folgende Werte:
Die Zunahmen des Unterschenkelvolumens während 10-minütiger Orthostase betrugen bei 20 °C 1,6 %, bei 28 °C 1,9 % und bei 36 °C 2,0 % (bei 50 % relativer Luftfeuchte). Die Messungen zur Volumenbestimmung wurden mit einem Quecksilber-Dehnungsmess- Streifen vorgenommen. In einer vorherigen Studie demonstrierten STICK et al. (1989) mit der gleichen Messmethode, dass es am Unterschenkel vom Liegen zum Stehen zu einer Volumenzunahme kommt, und unterteilten diese in eine schnelle initiale, gefolgt von einer langsamen kontinuierlichen Volumenzunahme. Für die langsame Volumenzunahme wurden relative Werte von 0,17 % pro Minute während des Stehens und 0,12 % pro Minute während des Sitzens angegeben.
In einer Untersuchung über tagesrhythmische Veränderungen des Beinvolumens bei orthostatischer Belastung fanden RIECK et al. (1974) mittels
Wasserverdrängungsmethode heraus, dass es bei einem 10-minütigen Stehversuch zu einer mittleren Beinvolumenzunahme von 50,0 ml kommt.
KRIJEN et al. (1997) untersuchten die Volumenzunahmeunterschiede zwischen rechtem und linkem Bein im Tagesverlauf bei Arbeiten in stehender Haltung. Die erste Messung erfolgte morgens vor Arbeitsbeginn, die zweite Messung am Ende des Arbeitstages. Am linken Bein lag die mittlere tägliche Volumenzunahme bei 3,4 % und bei 2,6 % am rechten Bein. Signifikanz für die Volumenzunahme war für beide Beine gegeben, am linken größer als am rechten Bein. In dieser Studie wurde die interstitielle Volumenzunahme gemessen, während bei PANNIER et al. (2004) die initiale intravasale Volumenzunahme gemessen wurde.
KIM et al. (1999) zeigten bei Beinvolumenmessungen mit dem Volumeter einen signifikanten Volumenanstieg, der mit einer hypodermalen Hautdickenzunahme, einem Anstieg des Venendruckes und Venenvolumens sowie einem Venenfüllungsindexanstieg korrelierte. Die Versuche wurden an 41 Patienten mit unilateralen Lymphödemen vorgenommen. Diese Personen wurden nach einer fünfminütigen Sitzphase mit hoch gelagerten Beinen während des Stehens, nach einem Zehenstand und dann nach 10 Zehenständen gemessen.
Der Einfluss von Langzeitflügen auf das Beinvolumen wurde von MITTERMAYR et al.
(2003) untersucht. Bei 10 Personen ohne Varikoserisiko und 10 Personen mit moderatem Varikoserisiko zeigten sich nach einem 10-stündigen Langzeitflug von Wien nach Washington und einer nach 48 Stunden stattgefundenen Rückreise von Washington nach Wien eine durchschnittliche Volumenzunahme von 254,0 ml pro Bein. Die Volumenmessungen wurden mit dem Perometer® durchgeführt. Es konnten keine signifikanten Unterschiede zwischen der risikofreien Gruppe und der Risikogruppe demonstriert werden. Die Hautdicke wurde ebenfalls gemessen und zeigte, dass sie erst drei Tage nach Rückankunft den Ausgangswerten vor dem Flug entsprach. Die verlängert vorhandene Hautdicke zeigte, dass die Rückverteilung von Ödemen im Integument nach Langzeitflügen einige Tage benötigt. Dieser Flüssigkeitswechsel in das Gewebe war mit
einem Hämatokritanstieg in den Beinvenen assoziiert, was Thrombosen auslösen könnte.
Für die Beinvolumenzunahme durch Flüssigkeitsansammlung im interstitiellen Gewebe kamen ursächlich die hypobaren – hypoxischen Verhältnisse innerhalb des Flugzeugs während des Fluges, als auch die unkomfortable, gestauchte Sitzhaltung, die Umgebungstemperatur und die permanente Vibration des Flugzeuges in Frage (MITTERMAYR et al., 2003).
2.4.2 Verhältnisse beim Pferd
In der Literatur finden sich nur wenige Angaben zu diesem Thema. Bisher wurden beim Pferd keine Untersuchungen vorgenommen, die mit den Versuchen zur Orthostase und Volumenveränderungen der Extremitäten des Menschen in Kapitel 2.4.1 vergleichbar sind.
Auf die Frage, welche Faktoren den Blutfluss in der Zehe des Pferdes beeinflussen, kamen DYSON et al. (2001) zu folgenden Ergebnissen, indem sie 202 Pferde in vier verschiedene Gruppen einteilten:
• Keine Bandagen und keine Bewegung
• Bandagen und keine Bewegung
• Bewegung und keine Bandagen
• Bewegung und Bandagen
Die Bewegung erfolgte für 15 Minuten an der Longe im Trab und Galopp. DYSON et al.
(2001) untersuchten die Perfusion und die Aufnahme von 99m-Technetiummethylen- Diphosphonat in den Knochen der distalen Gliedmaße. Bewegung der Pferde zeigte eine stark positive Beziehung zu Perfusion und radiopharmakologischer Aufnahme in den Zehenknochen. Bandagieren zeigte keinen Effekt. Es gab einen Zusammenhang zwischen Außentemperatur und Perfusion sowie Aufnahme von 99m-Technetiummethylen- Diphosphonat in den Knochen. Kalte Außentemperaturen zeigten reduzierte Perfusion im Fuß. Je höher die Temperatur, desto besser war die Perfusion an der Gliedmaße.
Bewegung zeigte Einfluss auf den Blutfluss des distalen Fußes. Die Bewegung steigerte den kardialen Auswurf. Das führte zu einer Vasodilatation im Muskel und wahrscheinlich auch in der Zehe, wodurch die Perfusion in der Zehe angeregt wurde (DYSON et al., 2001).
VON KLEIST (2002) zeigte bei ihren Untersuchungen über den Einfluss von Bewegung auf die Hämodynamik der Schultergliedmaße, dass 15-minütiger Arbeitstrab im Gegensatz zu Messungen in Ruhe über einen Anstieg der Pulsfrequenz, einer Vasodilatation an den untersuchten Gefäßen A. mediana und A. digitalis palmaris lateralis und einer deutlichen Senkung des peripheren Widerstandes zu einem rapiden Anstieg des Pulsvolumens, der Blutflussgeschwindigkeit und der Blutvolumina führte. Für diese Studie untersuchte sie die proximale und distale Arteria mediana und die Arteria digitalis palmaris lateralis von 19 Pferden duplexsonographisch, nachdem die Pferde einer vorherigen 15 min andauernden körperlichen Aktivität im Arbeitstrab zugeführt worden waren.
Ob Bewegung einen Einfluss auf die Volumenzunahme der Gelenkflüssigkeit besaß, untersuchte SCHWYZER (1981) an neun Pferden. SCHWYZER (1981) konnte keine Volumenzunahme nach Schrittbewegung verzeichnen und behauptete, dass das Synovialvolumen unabhängig von der Bewegung der Pferde sei. Im Gegensatz dazu stellte PERSSON (1971) einen Zusammenhang zwischen 30-minütiger Trabbewegung und einer Volumenzunahme der Gelenkflüssigkeit bei vier klinisch gesunden Pferden fest.
2.5 Methoden der Volumenmessung
In der Humanmedizin finden sich in der Literatur unterschiedliche Verfahren zur Bestimmung des Beinvolumens. Die drei häufigsten Methoden sollen in diesem Kapitel erläutert werden. Es handelt sich um die Wasserverdrängungsmethode, die Maßbandmethode und die opto-elektronische Messmethode mit dem Perometer®.
Während beim Menschen mehrere Untersuchungen zur Vergleichbarkeit dieser drei Methoden existieren, unternimmt auf dem veterinärmedizinischen Sektor erstmals HAASE (Dissertation in Vorbereitung) diesen Vergleich beim Pferd.
Die Maßbandmethode stellt eine gebräuchliche, in der Handhabung einfache und schnelle Methode zur Bestimmung des Volumens der Extremitäten dar. Hierbei wird an mehreren Stellen der Gliedmaße der Umfang mit dem Maßband gemessen. Zunächst muss aus den gemessenen Umfängen die Querschnittsfläche berechnet werden. Das Volumen kann mit Hilfe verschiedener Berechnungsformeln bestimmt werden. Die Methode der Wahl zur Berechnung des Volumens der Gliedmaße stellt das Scheibenmodell dar. Hierbei wird der Gliedmaßenabschnitt in gleich dicke Scheiben unterteilt. Der Umfang der Scheiben wird gemessen und daraus wird das Volumen der einzelnen Scheiben berechnet. Daraus wird das Gesamtvolumen bestimmt. Fehlerquellen der Maßbandmethode sind zum Beispiel die verschiedenen Berechnungsformeln (KUHNKE, 1972) oder der bei der Anwendung des Maßbandes zu fester Zug bei der Umfangsmessung von Weichteilgewebe (STANTON et al., 1997). In der Veterinärmedizin kommt die Maßbandmethode bei der Manuellen Lymphdrainage beim Pferd zum Einsatz. Hierbei wird standardmäßig zur Überwachung der Ödemreduktion das Volumen der Gliedmaße berechnet.
Die Wasserverdrängungsmethode beruht auf einem einfachen Prinzip und gilt bis heute als Goldstandard der indirekten Volumenmessmethoden (KAULESAR, 1993). Bei dieser Methode wird aus dem Wasser, das durch eine Gliedmaße verdrängt wird, das Volumen der Gliedmaße bestimmt. Die Reproduzierbarkeit der Wasserverdrängungsmethode ist sehr hoch. Um reproduzierbare Werte zu liefern, ist die gleiche Positionierung der Gliedmaße von großer Bedeutung. Ein Nachteil dieser Methode ist, dass nur unversehrte Gliedmaßen volumetrisch gemessen werden können (TIERNEY et al., 1996). Aus Gründen der mangelnden Akzeptanz wird diese Methode beim Pferd nicht angewendet.
2.6 Das Perometer®
2.6.1 Vorbemerkungen
Das Perometer® ist ein zweidimensionaler Körperscanner. Der Name leitet sich von der griechischen Vorsilbe „peri“ mit der Bedeutung „um/herum“ ab. Dieser Name entwickelte sich aus dem Anwendungsprinzip des Perometers®, da es um die Gliedmaßen gelegt wird, um deren Volumen zu bestimmen. Seit mehr als zehn Jahren wird das Perometer® in der
Humanmedizin zur Diagnostik von Gliedmaßenödemen, Überwachung der Ödemtherapie und zur verbesserten Kompressionsstrumpfanpassung verwendet (BERENS V.
RAUTENFELD und FEDELE, 2005). In der Veterinärmedizin gibt es bislang noch keine systematischen, perometrischen Untersuchungen.
2.6.2 Bisherige Anwendungen des Perometers® beim Menschen
Bei Vergleichen zwischen verschieden Methoden zur Volumenbestimmung von Beinen zeigten STANTON et al. (1997), dass es bei Volumenmessungen von geometrischen Formen (z. B. Zylinder) und Armen von Lymphödempatienten, Armen von gesunden Menschen und Beinen von Mannequins Unterschiede zwischen den Ergebnissen gab.
Diese wurden durch die Maßbandmethode (mit mathematischer Umrechnungsformel) und durch das Perometer® gewonnen. Das Perometer® maß bei geometrischen Formen 0,8 – 4,6 % weniger Volumen als das Maßband. Bei den Beinen von Mannequins lagen die Perometer®werte 3,3 % unter denen des Maßbandes, bei den Armen 6,1 % über und bei den lymphödematisierten Armen 6,8 % über den Ergebnissen des Maßbandes. Diese Unterschiede resultierten wahrscheinlich im Fall der Messung der geometrischen Formen aus kleinen Fehlern bei der Benutzung des Maßbandes oder aus Ungenauigkeiten, die während der Perometer®messung entstanden waren. Bei den menschlichen Armen ist eine wahrscheinliche Erklärung, dass das Perometer® mehr Volumen als das Maßband maß, ein zu enges Anlegen des Maßbandes an den Arm. Fehler, die durch inkorrektes Positionieren im Messrahmen herrührten, waren im Allgemeinen klein. Das Perometer® zeigte eine hohe Reproduzierbarkeit und stellte eine schnelle Methode dar, um das Beinvolumen zu messen (STANTON et al., 1997). Das Maßband stellte unzweifelhaft die größere Fehlerquelle zwischen diesen beiden Meßmethoden dar, obwohl die Unterschiede nur gering waren. Das Perometer® ist die akkurateste Methode, um das Beinvolumen zu messen und könnte der neue Goldstandard (STANTON et al., 2000) werden.
Bei Vergleichen zwischen dem Perometer® und dem momentanen Goldstandard der Volumenmessung, der Wasserverdrängungsmethode, fand SCHUCHHARDT (2003) bei 60 Patienten mit sekundären Armlymphödemen eine gute Übereinstimmung zwischen beiden Messmethoden heraus. SCHUCHARDT (2003) kam zu dem Schluss, dass in
Zukunft nicht auf den Einsatz des Perometers® wegen der problemlosen, zeitsparenden Bedienbarkeit, der guten Dokumentationsmöglichkeiten, optimaler Reproduzierbarkeit und der Erfassung einzelner Extremitätenabschnitte sowie der Qualitätssicherung bei der Kompressionsstrumpfanpassung verzichtet werden kann.
TIERNEY et al. (1996) untersuchten ebenfalls das Perometer® im Vergleich zu der Wasserverdrängungsmethode und zwei indirekten Methoden bei 10 gesunden Probanden und 17 Patienten mit geschwollenen Beinen. Die Übereinstimmung zwischen der Wasserverdrängung und dem Perometer® waren auch hier sehr gut. Das Perometer® stellte eine neue, extrem akkurate und einfache Methode zur Bestimmung des Beinvolumens dar. Die Ergebnisse des Perometers® sind nah an denen des Goldstandards der Wasserverdrängung. Die Wasserverdrängungsmethode ist zeitraubend, unkomfortabel und unangebracht für Patienten mit offenen Wunden (TIERNEY et al., 1996).
Den Vergleich zwischen dem Perometer® und der Wasserverdrängung (Volometer) stellten auch MAN et al. (2004) an. In ihren Experimenten wurde das Knievolumen von 20 gesunden Personen bestimmt. Außerdem wurde eine zylindrische geometrische Form mit beiden Methoden gemessen und mit den Werten nach der für das Volumen des Zylinders gültigen mathematischen Formel verglichen. Hierbei stellte sich heraus, dass das Perometer® ein um 2,2 % und das Volometer ein um 3,4 % größeres Volumen maß im Vergleich zum berechneten Volumen. Es zeigte sich, dass das Perometer® eine bessere Übereinstimmung mit dem kalkulierten Volumen hatte als die Wasserverdrängung. Bei den 40 gemessenen Knien fand sich eine hohe Korrelation zwischen den beiden Messmethoden. Das Perometer® erwies sich als ebenso zuverlässig wie die Wasserverdrängung. Das Perometer® eignete sich sehr gut für eine schnelle, zuverlässige und akkurate Knievolumenmessung, besonders bei Patienten mit offenen Wunden, bei denen die Wasserverdrängung aufgrund der Gefahr von Kreuzinfektionen nicht benutzt werden kann. Bei der Knievolumenmessung könnte das Perometer® der neue Goldstandard werden. Bei Gliedmaßen, die keine ellipsenähnliche Form besitzen wie z. B.
Hände und Füße, ist die Volumenmessung mit Hilfe der Wasserverdrängung sinnvoll (MAN et al., 2004).
Einen Vergleich des Perometers® mit der Maßbandmethode und der Wasserverdrängung unternimmt erstmals im veterinärmedizinischen Bereich HAASE (Dissertation, in Vorbereitung) an der Schultergliedmaße des Pferdes.
MOSELY et al. (2002) untersuchten Beinvolumenabnahmen während des Trainings mit dem „Sun Ancon Aerobic Exerciser“, einem Trainingsgerät, das zum einen eine Hochlagerung und zum anderen einen passiven Trainingseffekt der Beine herbeiführte.
Die Messungen mit dem Perometer® und mittels der Bioimpedancemethode wurden an 33 Patienten mit sekundären Lymphödemen vorgenommen. Mit beiden Messmethoden ließ sich über eine dreiwöchige Trainings- und Messperiode eine Volumenabnahme durch das Perometer® und durch Bioimpedancemessung nachweisen. Die Bioimpedanzmethode beruhte auf dem Prinzip der Messung elektrischer Ströme im Körper. Mit Bioimpedanz wurde erstens der Gehalt des gesamten Körperwassers und zweitens die extrazelluläre Flüssigkeit der Extremitäten gemessen. Die mit Bioimpedance gemessene Reduktion der extrazellulären Körperflüssigkeit korrelierte gut mit dem perometrisch gemessenen reduzierten Beinvolumen. Die Gewichtsabnahme, gemessen durch Bioimpedance, korrelierte mit der perometrisch gemessenen Reduktion des Beinvolumens. MOSELY et al. (2002) demonstrierten eine signifikante Korrelation zwischen beiden Messmethoden.
Das Perometer® wurde nicht nur im Vergleich zu anderen Messmethoden eingesetzt, sondern auch zur Quantifizierung von Volumenänderungen der Gliedmaßen, hervorgerufen durch unterschiedliche Faktoren. Wurde die untere Extremität einer 10- minütigen Orthostase ausgesetzt und das Volumen in 1-minütigen Intervallen bestimmt, entstanden signifikante Volumenzunahmen von 2,5 % bei venengesunden und 2,1 % bei venenkranken Personen. Es existierten keine signifikanten Unterschiede zwischen venengesunden und venenkranken Menschen, Ober- und Unterschenkel oder zum kontralateralen Bein (PANNIER-FISCHER et al., 1999).
Dass Lageveränderungen vom Liegen zum Stehen eine Volumenveränderung bewirkten, demonstrierten MÜLLER-BÜHL et al. (1998). Sie nahmen perometrische Messungen zur Untersuchung des Kompressionseffektes von Oberschenkelstützstrümpfen bei Varikose- Patienten und venengesunden Patienten vor. Die erste Messung erfolgte um acht Uhr morgens in liegender und stehender Position. Nach acht Stunden erfolgte die gleiche Messung. Ein Teil der Studie erfolgte im Stehversuch, der andere beinhaltete Messungen im Tagesverlauf. Das Volumen beider Beine in beiden Gruppen nahm vom Liegen zum Stehen zu. Bei venengesunden Patienten lag die Volumenzunahme im Mittel bei 255,5 ml.
Bei Varikose-Patienten lag die Zunahme bei 236,5 ml. Es zeigten sich in beiden Gruppen signifikante Zunahmen. Die Volumenzunahme von venenkranken Beinen war nicht größer als die von venengesunden Beinen. Eine signifikante Abnahme des Beinvolumens um 314,5 ml (venengesund) und um 358,0 ml (venenkrank) wurde direkt nach dem Anlegen von Kompressionsstrümpfen gemessen. Das Tragen von Kompressionsstrümpfen über einen Zeitraum von 8 Stunden führte zu keiner signifikanten Volumenabnahme. Dem Tragen von Kompressionsstrümpfen über einen Zeitraum von 7 Tagen bei Beinen mit varikösen Venen folgte eine signifikante Volumenabnahme. MÜLLER-BÜHL et al. (1998) kamen zu dem Schluss, dass die Volumenzunahmen nicht nur durch die gemessene Ödemflüssigkeit bedingt waren, sondern auch die pathologisch veränderte Flüssigkeitsspeicherung in dilatierten Venen, Venulen und Kapillaren an den Volumenveränderungen beteiligt waren.
In Kapitel 2.4.1 wurde bereits auf die Studie von MITTERMAYR et al. (2003) eingegangen, in der durch perometrische Messungen der Einfluss von Langzeitflügen auf das Volumen der Extremitäten untersucht wurde.
3. Material und Methoden
3.1 Material
Zur Untersuchung gelangten in vivo hundertsechzig Pferdebeine von insgesamt vierzig Pferden. Die Auswahl der Pferde, deren Beine zur Messung herangezogen wurden, erfolgte nach dem Zufallsprinzip. Prinzipiell ausgeschlossen von der Untersuchung wurden Pferde, die anamnestisch oder klinisch eine Neigung zu angelaufenen Beinen hatten oder diagnostizierte Thrombosen, beziehungsweise sichtbare Gefäßstauungen aufwiesen.
Pferde, welche Bewegungseinschränkungen aufgrund von Lahmheiten oder ähnlichen gesundheitlichen Störungen hatten, wurden aus tierschutzrechtlichen Gründen nicht zu der Untersuchung herangezogen. Pferde, die während der perometrischen Messung starkes Abwehrverhalten zeigten, schieden ebenfalls für die Untersuchung aus, um einerseits das Pferd nicht zu gefährden und andererseits das Perometer® zu schonen.
Unter den vierzig Pferden befanden sich achtzehn Stuten, zwei Hengste und 20 Wallache im Alter von vier bis neunzehn Jahren. Das Durchschnittsalter lag bei 9,8 Jahren. In die Messungen einbezogen wurden zwölf Holsteiner, acht Hannoveraner, sechs Oldenburger, vier Trakehner, vier Deutsche Reitponys, zwei Arabische Vollblüter, ein Freiberger, ein Holländisches Warmblut, ein Welshpony und ein Shetlandpony. Diese besaßen, mit einem handelsüblichen Stockmaß gemessen, Widerristhöhen von 1,26 m bis 1,84 m Stockmaß und wiesen zum Messzeitpunkt eine geschätzte Körpermasse von 200 kg bis 720 kg auf.
Die durchschnittliche Körpermasse betrug 560 kg (s. Tab.3.1).
Die Pferde wurden ihrem Trainingszustand entsprechend in drei Kategorien eingeteilt, um eventuelle Unterschiede zwischen Hochleistungspferden und Freizeitpferden eruieren zu können. Der Trainingszustand wurde ausschließlich aus den vorberichtlichen Angaben der Besitzer bezüglich der täglichen Bewegung und sportlichen Nutzung der Pferde wie folgt kategorisiert:
Zu der Kategorie der Freizeitpferde zählten solche, die unregelmäßig bewegt und nur in ruhigem Tempo (hauptsächlich Schritt) im Gelände geritten wurden. Hierzu zählten fünf
Pferde der vorgenommenen Studie. Weitere dreiundzwanzig Pferde waren der Gruppe der Amateursportpferde zuzuordnen. Diese wurden regelmäßig bis zu einer Stunde täglich bewegt und gemäß Leistungsprüfungsordnung der Deutschen Reiterlichen Vereinigung bis zur Leichten Klasse auf Reitturnieren vorgestellt. Die restlichen zwölf Hochleistungspferde wurden täglich mehr als eine Stunde bewegt und gemäß Leistungsprüfungsordnung auf Turnieren in der Mittelschweren und Schweren Klasse geritten.
3.2 Methode
In der vorliegenden Studie wurde das Perometer®, ein zwei-dimensionaler Körperscanner, zur Erfassung des Pferdebeinvolumens eingesetzt. Mittels perometrischer Messungen wurde das Volumen der Vorder- und Hinterbeinpaare der 40 gemessenen Pferde bestimmt. Die perometrischen Messungen fanden im Zeitraum von Juni bis November 2004 in mehreren Reit- und Ausbildungsställen in Niedersachsen, Schleswig-Holstein und Nordrhein-Westfalen statt. Die Vorversuche wurden im Zeitraum von Februar bis Juni 2004 unternommen. Die Messungen im Rahmen der Hauptversuche fanden bei gemessenen Außentemperaturen von drei bis einunddreißig Grad Celsius statt. Die perometrischen Messungen wurden mit drei Personen durchgeführt. Für die Gruppen drei und vier benötigte man eine vierte Person als Reitergewicht.
3.2.1 Aufbau und Funktion des Perometers®
Das Messsystem setzte sich aus dem Messrahmen, der Messschiene und einem Personalcomputer mit entsprechender Software zusammen. Die eigentliche Messeinheit war in den Messrahmen eingebaut (FISCHBACH, 2003). In dem rechteckigen Messrahmen befanden sich an den Längs- und Schmalseiten Infrarot-Licht emittierende Dioden.
Tab.3.1: Anamnese der untersuchten Pferde.
Nr. Geschlecht Rasse Alter Größe Gewicht Gruppe Trainingszustand 1 Stute Araber 8 1,44 450 1 Freizeitpferd 2 Wallach Oldenburger 6 1,67 600 1 Amateursportpferd 3 Wallach Holländisches Warmblut 8 1,7 600 1 Amateursportpferd 4 Stute Trakehner 18 1,64 580 1 Freizeitpferd
5 Stute Holsteiner 11 1,63 550 1 Amateursportpferd 6 Stute Deutsches Reitpony 9 1,51 480 1 Amateursportpferd 7 Wallach Holsteiner 13 1,69 600 1 Amateursportpferd 8 Wallach Trakehner 19 1,72 620 1 Amateursportpferd 9 Stute Hannoveraner 10 1,66 600 1 Hochleistungssportpferd 10 Wallach Hannoveraner 13 1,75 650 1 Hochleistungssportpferd 11 Stute Holsteiner 6 1,64 600 2 Amateursportpferd 12 Stute Welshpony 12 1,47 470 2 Amateursportpferd 13 Wallach Deutsches Reitpony 5 1,46 470 2 Amateursportpferd 14 Wallach Oldenburger 15 1,68 650 2 Amateursportpferd 15 Wallach Holsteiner 6 1,84 720 2 Hochleistungssportpferd 16 Stute Oldenburger 6 1,69 600 2 Hochleistungssportpferd 17 Stute Holsteiner 8 1,63 500 2 Amateursportpferd 18 Wallach Hannoveraner 8 1,62 550 2 Hochleistungssportpferd 19 Stute Holsteiner 4 1,56 480 2 Amateursportpferd 20 Stute Holsteiner 8 1,65 560 2 Amateursportpferd 21 Wallach Hannoveraner 7 1,66 570 3 Hochleistungssportpferd 22 Stute Deutsches Reitpony 6 1,48 460 3 Amateursportpferd 23 Stute Holsteiner 12 1,61 560 3 Amateursportpferd 24 Wallach Trakehner 15 1,67 600 3 Amateursportpferd 25 Hengst Oldenburger 4 1,81 700 3 Hochleistungssportpferd 26 Wallach Freiberger 15 1,65 680 3 Freizeitpferd
27 Wallach Deutsches Reitpony 9 1,51 500 3 Freizeitpferd 28 Wallach Hannoveraner 11 1,69 600 3 Hochleistungssportpferd 29 Wallach Hannoveraner 4 1,64 520 3 Amateursportpferd 30 Stute Araber 11 1,57 500 3 Amateursportpferd 31 Stute Hannoveraner 8 1,67 550 4 Hochleistungssportpferd 32 Stute Trakehner 14 1,48 440 4 Amateursportpferd 33 Wallach Hannoveraner 12 1,68 600 4 Amateursportpferd 34 Hengst Holsteiner 5 1,5 500 4 Hochleistungssportpferd 35 Wallach Holsteiner 9 1,69 600 4 Amateursportpferd 36 Stute Holsteiner 10 1,67 560 4 Hochleistungssportpferd 37 Wallach Holsteiner 6 1,73 620 4 Hochleistungssportpferd 38 Wallach Oldenburger 12 1,7 650 4 Amateursportpferd 39 Wallach Oldenburger 10 1,71 580 4 Amateursportpferd 40 Stute Shetlandpony 18 1,28 280 4 Freizeitpferd
Tab.3.2: Anamnese der untersuchten Pferde bezüglich Hand und Temperatur.
Laufende
Nummer Außentemperatur [° C] Gruppe Hand
1 21 1 links
2 21 1 links
3 20 1 links
4 20 1 links
5 15 1 links
6 15 1 links
7 22 1 links
8 25 1 links
9 25 1 links
10 12 1 links
11 30 2 beidseitig
12 29 2 beidseitig
13 22 2 beidseitig
14 21 2 beidseitig
15 12 2 beidseitig
16 12 2 beidseitig
17 15 2 beidseitig
18 22 2 beidseitig
19 15 2 beidseitig
20 15 2 beidseitig
21 27 3 beidseitig
22 30 3 beidseitig
23 30 3 beidseitig
24 11 3 beidseitig
25 11 3 beidseitig
26 3 3 beidseitig
27 3 3 beidseitig
28 4 3 beidseitig
29 4 3 beidseitig
30 3 3 beidseitig
31 22 4 beidseitig
32 31 4 beidseitig
33 31 4 beidseitig
34 31 4 beidseitig
35 31 4 beidseitig
36 22 4 beidseitig
37 12 4 beidseitig
38 11 4 beidseitig
39 11 4 beidseitig
40 3 4 beidseitig
