Titel (deu)

Deskriptive kinematische Erstbeschreibung der Kaubewegung von Ponys durch intraossäre Tantal-Markerkugeln mittels biplanarer Hochfrequenz-Fluoroskopie

Autor*in

Lisa-Helene Wagner

Betreuer*in

Christian Peham

Sandra Geiger

Begutachter*in

Eberhart Ludewig

Beschreibung (deu)

Diplomarbeit - Veterinärmedizinische Universität Wien - 2020

Beschreibung (deu)

Diese Studie verfolgte das Ziel, die erhobenen hochfrequenz-fluoroskopischen Daten in einer kinematischen Erstbeschreibung der Kaubewegung des Pferdes darzustellen und eventuelle Rückschlüsse auf durch die Hautverschiebung bedingte Artefakte treffen zu können. Zudem soll aufgezeigt werden, dass die intraindividuelle Kaurichtung variabel ist. Zu diesem Zweck wurden fünf Ponys verwendet, welche dem Institut für Tierernährung, Ernährungsschäden und Diätetik der Veterinärmedizinischen Fakultät der Universität Leipzig gehören. Bei den hier verwendeten Ponys handelte es sich um vier Stuten und einen Wallach im Alter zwischen fünf und zehn Jahren mit abgeschlossenem Zahnwechsel. Ihnen wurden in einer vorangegangenen Studie Tantalkugeln mit einem Durchmesser von 1,6 mm an definierten Lokalisationen im Schädelknochen, dem Unterkiefer und bestimmten Zähnen implantiert. Für die Grundlage der Messungen wurde die Futteraufnahme aller Ponys aufgezeichnet. Für die Aufnahmen wurden dien Ponys ohne Halfter in den durch den Metallkäfig geschützten Versuchsaufbau geführt. Die Aufnahmen erfolgten mittels einer biplanaren hochfrequenz- fluoreszenzkinematographischen Anlage, welche an der veterinärmedizinischen Fakultät der Universität Leipzig steht und aus zwei Röntgenröhren und zwei Detektoren besteht. Die räumliche Kalibration des Versuchsaufbaus wurde nach der Aufnahme für die Entzerrung und vor dem nächsten Schritt, dem markerbasierten Tracking, durchgeführt. Das markerbasierte Tracking und das Verbinden der Markerkoordinaten, mittels computertomographischer Daten der einzelnen Schädel, mit den jeweiligen Schädelmodellen erfolgte mittels der XMALab Software. Die nächsten Schritte waren das Filtern der Koordinaten und der Export von Transformationsmatrizen für jeden Schädelknochen. Die dreidimensionale Animation der Schädelmodelle erfolgte mittels Autodesk® Maya® 2019 anhand der Bewegungskoordinaten. Nachfolgend wurde die Bewegungen des virtuellen Markers in Relation zum Koordinatensystem dargestellt und die Bewegungskoordinaten exportiert. Die Aufnahmen der Kauzyklen der einzelnen Ponys wurden gesichtet und die einzelnen Kauzyklen voneinander unter Heranziehen der Z-Achse des virtuellen Markers getrennt. Die Auswertung der Ergebnisse erfolgte in zwei Schritten. Erstens in einer Gruppenauswertung, wobei die Extremwerte der einzelnen Kauzyklen bestimmt und die Minima und Maxima jeder Achse von jedem Pony gemittelt wurden. Zweitens in einer Einzelauswertung der Ponys durch individuelle Beschreibung der Kauzyklen anhand von Diagrammen der gemittelten Werte der Y- und Z-Achse, X- und Z- Achse und Y- und X-Achse. Die durchschnittliche rostrokaudale Unterkieferbewegung lag bei 0,37 cm (SD 0,10) und stellt die signifikant kleinste Auslenkung dar (x-y, p=0,000 und x-z, p= 0,000). Die durchschnittliche Seitwärtsbewegung des Unterkiefers lag bei 4,04 cm (SD 0,32) und war signifikant höher als die durchschnittliche Kieferöffnung mit 2,92 cm (SD 0,29) (y-z, p=0,002). Zudem war bei drei von fünf Ponys die intraindividuelle Kaurichtung variabel, diese änderten die Kaurichtung zwischen den Videosequenzen. Schlussfolgend ist anzumerken, dass die Rekonstruktion der simultanen Kaubewegung mittels biplanarer Hochfrequenz-Fluoreszenzkinematographie möglich ist. Der Vergleich zu optoelektronisch generierten Hautmarkerdaten erscheint nur bedingt möglich zu sein.

Beschreibung (eng)

The aim of this study was to reveal the first kinemtaic illustration of the chewing movement of the horse, using high-frequency fluoroscopic data. An conclusion about relevant artifacts due to the skin displacement relative to the skull was drawn. In addition the intraindividual variability in the direction of the chewing movement is shown. For this purpose, five ponies belonging to the Institute for Animal Nutrition, Nutritional Damage and Dietetics of the Faculty of Veterinary Medicine at the University of Leipzig were available. Four mares and one gelding aged between five and ten years were included, tooth replacement was already completed in all of them. In a previous study tantalum balls with a diameter of 1,6 mm were implanted at defined locations in the skull, lower jaw and specific teeth. For the measurements the feed intake of all ponies was recorded. The ponies were led without a halter into the experimental setup. The setup was protected by a metal cage. The recording was done using a biplanar high-frequency fluorescence cinematographic system located at the veterinary faculty of the University of Leipzig. The setup consists of two x-ray tubes and two detectors. The spatial calibration was performed after the recording for the rectification of the produced image and before marker-based tracking. The marker-based tracking and the connection of the marker coordinates using computertompgraphic data and the corresponding skull models, was performed with XMALab software. The next steps were filtering the coordinates and exportation of transformation matrices for each skull. The three-dimensional animation of the skull models was based on the movement coordinates and created with Autodesk® Maya® 2019. The movement of the virtual marker in relation to the coordinate system was imaged and the movement coordinates were exported. The recordings of the chewing cycles of the individual ponies were analyzed and the individual chewing cycles were separated using the Z axis of the virtual marker. The results were analyzed in two steps. First the data of the whole group was assessed, the extreme values of the individual chewing cycles were determined and the minima and maxima of each axis of each pony were averaged. Second an individual evaluation of each pony was performed by individual description of the chewing cycles using diagrams of the mean values of the Y and Z axes, X and Z axes and Y and X axes. The average rostrocaudal lower jaw movement was 0.37 cm (SD 0.10) and is the significant smallest excursion (x-y, p = 0.000 and x-z, p = 0.000). The average sideways movement of the lower jaw was 4.04 cm (SD 0.32) and was significantly higher than the average jaw opening of 2.92 cm (SD 0.29) (y-z, p = 0.002). In addition, the intraindividual chewing direction was variable in three of five ponies. These changed the chewing direction between the video sequences. In conclusion, it should be noted that the reconstruction of the simultaneous chewing movement is possible by use of biplanar high-frequency fluorescence cinematography. However the comparability to optoelectronically generated skin marker data is limited.

Sprache des Objekts

Deutsch

Datum

2020

Rechte

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