Dipartimento di Scienze Veterinarie
Corso di Laurea Magistrale in Medicina Veterinaria
“Studio anatomico di allineamento
femorale nei cani di razza Labrador con
metodica di ricostruzione tomografica”
Candidato: Giorgio Garofalo
Relatore: Prof.ssa Simonetta Citi
Correlatore: Dott. Tommaso Mannucci
Indice
Riassunto/Abstract
Parte generale
Introduzione
...
6
1. Deformità scheletriche
...
8
1.1. Nomenclatura ...91.1.1.Piani anatomici di riferimento ...9
1.1.2.Tipologie di deformità ...10
2. Lussazione di rotula
...
12
2.1. Biomeccanica ...12
2.2. Eziopatogenesi della lussazione mediale di rotula ...13
2.3. Lussazione laterale di rotula ...14
3. Impiego della diagnostica per immagini
...
16
3.1. Tomografia computerizzata ...17
3.1.1.Tecniche di ricostruzione bidimensionali ...18
3.1.2.Tecniche di ricostruzione tridimensionali ...18
3.1.3.Segmentazione ...20
4. Studio di allineamento femorale
...
22
4.1. Assi ...22
4.2. Linea articolare ...23
4.3. Asse anatomico prossimale e distale ...24
4.3.1.Piano frontale ...24
4.3.2.Piano sagittale ...25
4.4. Angoli e nomenclatura ...27
4.4.1.Angoli articolari del femore sul piano frontale ...27
4.4.2.Angoli articolari anatomici di femore sul piano sagittale ...28
4.4.3.Angoli articolari meccanici di femore sul piano sagittale ...29
4.4.4.Angolo del collo femorale ...30
4.4.5.Angolo di anteversione ...31
4.4.6.Ulteriori angoli di torsione sul piano assiale ...32
5. Studi di riferimento
...
34
5.1. Dismukes, David I., et al 2008 ...34
5.2. Tomlinson J. et al. 2007 ...34 5.3. Dudley et al. 2006 ...36
Parte sperimentale
Introduzione
...
38
6. Materiali e Metodi
...
39
6.1. Esame tomografico ...40 6.2. Segmentazione ...406.3.1.Piano frontale ...43
6.3.2.Piano assiale ...45
6.3.3.Piano assiale in semitrasparenza ...46
6.4. Analisi statistica ...46
7. Risultati
...
47
8. Discussione
...
51
9. Conclusioni
...
55
Riassunto
Obiettivo: questo studio si propone di definire un protocollo all’avanguardia per misurare gli angoli femorali maggiormente alterati nei cani affetti da lussazione di rotula e definire i parametri fisiologici dei valori angolari per i cani di razza Labrador Retriever.
Materiali e metodi: sono stati analizzati i femori di 10 cani (20 femori) di razza Labrador Retriever non affetti da patologie evidenti, di età compresa tra 12 e 14 mesi, tramite TC con scanner GE HiSpeed Multi Slice. I femori sono stati successivamente segmentati e ricostruiti con tecnica surface rendering tramite software di segmentazione semiautomatico elaborato da EndoCAS center, Università di Pisa, ed integrato nel software open source ITK-SNAP 1.5. Sono stati riprodotti posizionamenti frontali e assiali; le misurazioni angolari sono quindi state eseguite con il software OsiriX Lite® v.8.0.1 - 32 bit.
Risultati: i valori misurati per l’aLDFA risultano in linea con la letteratura. Diversamente, l’A.I. e alcuni degli angoli misurati sul piano assiale si discostano dai valori riportati in letteratura, in quanto in questo studio alcune tecniche sono state riadattate, apportando accorgimenti volti a massimizzare la ripetibilità delle misurazioni e a minimizzare l’errore relativo tra operatori diversi.
Conclusioni: i risultati di questo studio costituiscono un database di intervalli fisiologici, al quale futuri studi su cani affetti da MPL potranno rifarsi.
Parole chiave:
cane - Labrador - tomografia computerizzata - angoli femorali - allineamento
Abstract
Objective: To define an innovative procedure to measure the most altered femoral angles in MPL affected dogs and to settle the standard physiological values for Labrador Retriever. Materials and methods: 20 femora form 10 healthy Labrador aged between 12 and 14 months have been studied using GE HiSpeed Multi Slice TC scanner. Femora have been segmented and 3D-reconstructed via surface rendering using a semi-automatic segmentation software developed by EndoCAS center, University of Pisa, integrated in the open source software ITK-SNAP 1.5. Frontal and axial positioning have been reproduced; the angular measurements have been then taken with OsiriX Lite® v.8.0.1 - 32 bit.
Results: Measured values for aLDFA are in line with literature. Differently the I.A. and some of the axial plane measured angles diverge from the quoted values found in literature, since in this study some techniques have been redefined, adding adaptations in order to maximize measurement repeatability and minimize interobserver error.
Conclusions: The results of this analysis constitute a database of physiological ranges, to represent a reference for future examinations on MPL affected dogs.
Keywords:
Parte generale
Introduzione
Le deformità angolari ossee dell'arto posteriore sono problematiche conosciute ed ampiamente riportate in medicina veterinaria. Queste anomalie incidono sulla fisiologica biomeccanica dell'arto in questione, provocando spesso ulteriori alterazioni compensatorie "a cascata", dando in fine vita ad alcune delle più note problematiche ortopediche. Tra queste, per incidenza, interesse clinico e correlazioni dimostrate con tali deformità, spicca sicuramente la lussazione di rotula1-5.
L'attenzione della medicina veterinaria per questa patologia è cresciuta significativamente negli ultimi anni, approfondendone lo studio e sviluppando un'approccio clinico e chirurgico non solo correttivo, ma volto anche alla sua prevenzione. Gli interventi ortopedici, che vengono costantemente messi a punto e perfezionati per risolvere le alterazioni anatomiche che si possono presentare, richiedono sempre di più informazioni precise e misurazioni oggettive sulle quali basare i planning preoperatori. Stabilire metodologie ripetibili di misurazione e di intervento costituisce un punto fondamentale nella creazione di una casistica omogenea e confrontabile, che possa fornire informazioni utili a migliorare il lavoro della Comunità Veterinaria internazionale.
Se per quanto riguarda l'aspetto chirurgico i pareri dei Medici Veterinari concordano in gran parte nell'identificare determinati interventi come "gold standard" in precise circostanze, altrettanto ancora non si può dire per quanto riguarda le tecniche di misurazione. Su quest'ultimo argomento il dibattito internazionale è ad oggi acceso e vede sul tavolo svariate metodiche proposte da altrettanti Autori, ognuna delle quali richiede l'ausilio di diverse tecniche goniometriche e diversi strumenti. Sono proprio questi strumenti a tenere acceso
il dibattito sulla scelta del metodo migliore: da una parte, infatti, si ritiene che le misurazioni effettuate su modelli tridimensionali ricostruiti da immagini di tomografia computerizzata o risonanza magnetica siano più precise, non subiscano l'influenza degli artefatti da posizionamento e consentano una più semplice acquisizione di proiezioni standard altrimenti complesse da ottenere 6-10; dall'altra la radiologia costituisce uno strumento oggi alla portata di tutte le strutture e tutti i professionisti, di minor costo, che richiede minor tempo di esecuzione e di più agevole interpretazione.
In questo studio ci proponiamo di studiare nel dettaglio l'anatomia fisiologica del femore in un campione di cani di razza Labrador di circa 1 anno di età. Ci avvarremo delle misurazioni su modelli tridimensionali ricostruiti da immagini TC previa segmentazione, metodo che assumiamo essere ad oggi il più preciso, per definire un intervallo di valori ritenuti normali, in riferimento ai quali poter successivamente definire come "deformi" i soggetti con valori che si discostino da quelli qui riscontrati.
Descriveremo quindi brevemente nella Parte Generale le alterazioni anatomiche e biomeccaniche alla base della lussazione rotulea, le diverse metodiche di diagnostica per immagini che possono essere impiegate per lo studio anatomico del femore e alcune delle più utilizzate tecniche di misurazione proposte dagli Autori. Svilupperemo a seguire nella Parte Speciale uno studio di allineamento femorale basato sull’utilizzo delle tecniche che meglio possono mettere in luce le eventuali deformità causa della lussazione di rotula nel cane.
CAPITOLO 1
1. Deformità scheletriche
Per "deformità", come definito dall'enciclopedia italiana Treccani, si intende "ogni allontanamento permanente dalla normale forma o funzione delle singole parti del corpo. Comprende quindi tutte le alterazioni stabili di forma che hanno la loro origine in alterazioni anatomiche, e tutte le deviazioni dal tipo fisiologico che accompagnano uno squilibrio funzionale. Le deformità ora derivano da un vizio di prima formazione (deformità congenite), ora sono la conseguenza della deformazione secondaria di parti per l'innanzi normalmente costituite (deformità acquisite). Le deformità congenite possono essere dovute a una causa interna, insita cioè nel germe, per un difetto primitivo del suo sviluppo (vitium primae formationis). Molte derivano da cause meccaniche che provocano un disturbo nelle funzioni statiche dell'apparato locomotore, ovvero nelle sue funzioni dinamiche."
Deformita_(Enciclopedia-Italiana), in Treccani.it – Enciclopedie on line, Istituto dell'Enciclopedia Italiana, 20 novembre 2016
In questo studio ci occuperemo unicamente di fornire un modello di riferimento fisiologico per le deformità a carico del femore, quindi ogni alterazione di forma o di orientamento di una o più porzioni dell'osso.
Per poter descrivere le diverse deformità riscontrabili è prima necessario definire un sistema universale di riferimento e una pertinente nomenclatura.
1.1.Nomenclatura
1.1.1.Piani anatomici di riferimento
La posizione di qualsiasi punto nel corpo di un animale può essere localizzata facendo riferimento a tre piani anatomici perpendicolari tra loro (Figura 1).
A livello degli arti riconosciamo:
• Il piano sagittale mediano, orientato in senso cranio–caudale, divide il corpo in due metà, una destra ed una sinistra, perfettamente uguali dal punto di vista volumetrico. Gli ulteriori piani paralleli che si possono derivare prendono il nome di paramediani, ognuno dei quali possiede una faccia mediale o interna ed una faccia laterale o esterna.
• Il piano frontale, detto anche coronale, è diretto latero-lateralmente e divide il corpo in una porzione craniale o anteriore ed una caudale o posteriore. I punti dell'animale più prossimi alla testa vengono definiti craniali, mentre i punti più lontani da questa e più prossimi alla coda vengono definiti caudali.
• Il piano trasversale divide l'animale in una parte dorsale o superiore ed una parte ventrale o inferiore. A livello appendicolare le porzioni anatomiche più vicine al rachide vengono definite prossimali, mentre le più declivi prendono il nome di distali.
A livello delle estremità distali degli arti ci si riferisce col termine dorsale alla porzione superiore e coi termini palmare e plantare (o volare) alla porzione inferiore rispettivamente della mano e del piede.
1.1.2.Tipologie di deformità
Le deformità scheletriche si possono suddividere in alterazioni di un singolo osso (deformità angolari) e deformità di più capi ossei concorrenti a formare un’articolazione (deformità angolari articolari)11.
Deformità angolari
Valgismo: deformità nella quale la terminazione prossimale o distale dell’osso flette all’esterno, in senso opposto al piano sagittale mediano.
Recurvato: deformità nella quale la terminazione prossimale o distale dell’osso flette cranialmente.
Procurvato: deformità nella quale la terminazione prossimale o distale dell’osso flette caudalmente.
Torsione: deformità nella quale una terminazione dell'osso (per convenzione quella distale) ruota internamente o esternamente intorno all'asse maggiore, generando rispettivamente una torsione interna o una torsione esterna.
Deformità angolari articolari
Varismo articolare: alterato rapporto tra assi anatomici dei segmenti ossei prossimali e distali ad un'articolazione, che determinano una deviazione laterale della porzione distale dell'arto.
Valgismo articolare: alterato rapporto tra assi anatomici dei segmenti ossei prossimali e distali ad un'articolazione, che determinano una deviazione mediale della porzione distale dell'arto.
Recurvato articolare: alterato rapporto tra assi anatomici dei segmenti ossei prossimali e distali ad un'articolazione, che determinano una deviazione craniale della porzione distale dell'arto.
Procurvato articolare: alterato rapporto tra assi anatomici dei segmenti ossei prossimali e distali ad un'articolazione, che determinano una deviazione caudale della porzione distale dell'arto.
Rotazione articolare: alterato rapporto tra i segmenti ossei prossimali e distali ad un'articolazione nel quale uno dei due (per convenzione quello distale) risulta ruotato internamente o esternamente intorno al piano articolare, generando
CAPITOLO 2
2. Lussazione di rotula
La lussazione di rotula rappresenta una delle più frequenti cause ortopediche di zoppia nel cane. La patologia sia manifesta con la dislocazione della rotula dal solco trocleare femorale e determina zoppia di vario grado, predispone allo sviluppo di artrosi e alla rottura del legamento crociato craniale12-24.
La dislocazione può verificarsi sia medialmente che lateralmente, con incidenza maggiore di lussazione mediale, specialmente nelle razze di piccola taglia12. E’ una problematica che si riscontra tipicamente in soggetti giovani per i quali non sono riferiti precedenti episodi traumatici, nonostante l’esposizione a questi possa provocare instabilità che potenzialmente predispongono il cane allo sviluppo della lussazione rotulea24.
2.1.Biomeccanica
La rotula è un sesamoide nel tendine del muscolo quadricipite femorale, che scorrendo nella troclea mantiene costante l’asse di azione del muscolo, aumentandone al contempo il braccio di leva e contribuendo alla stabilità anteriore e rotazionale dell’articolazione del ginocchio16.
Perché la rotula possa compiere il suo ruolo è indispensabile un corretto allineamento assiale di tutte le componenti estensorie della muscolatura della coscia che convergono sulla rotula, dando origine al muscolo quadricipite.
L’azione di contrazione del quadricipite femorale provoca una forza di trazione rettilinea sulla rotula, che si sviluppa lungo l’asse della troclea e che si ripercuote sulla tuberosità tibiale attraverso il legamento tibio-rotuleo.
ossei prossimali (femore) e distali (tibia), poiché, come vedremo in seguito, trazioni non allineate tenderebbero a forzarne la lussazione. Nei soggetti in accrescimento, questo deficit di allineamento genera forze muscolari non correttamente orientate, portando allo sviluppo di ulteriori deformità ossee che aggraveranno il quadro clinico.
2.2.Eziopatogenesi della lussazione mediale di rotula
I cani affetti da lussazione mediale di rotula presentano con un’incidenza significativa determinate alterazioni anatomiche. Per quanto riguarda il femore, queste sono: varismo prossimale (coxa vara), torsione esterna e varismo distali, dislocazione mediale del muscolo quadricipite femorale, ipoplasia del condilo mediale (Figura 2). Per quanto riguarda la tibia: valgismo e torsione interna. Ad oggi non è ancora chiaro quali di queste deformità siano la causa della lussazione mediale di rotula e quali invece siano secondarie ad un’evoluzione della patologia stessa.
Sulla base degli studi condotti in medicina umana, è stato ipotizzato che una scarsa anteversione e un ridotto angolo di inclinazione della testa del femore possano essere compensati posturalmente da una rotazione esterna dell'arto posteriore che porta alla necessità di intraruotare il piede per consentire un appoggio corretto24. Queste alterazioni dell'allineamento tra i segmenti ossei dell'arto farebbero sì che il carico sia distribuito in maniera asimmetrica sull'articolazione del ginocchio e quindi sulle fisi di accrescimento, determinando un'instabilità del comparto laterale e un sovraccarico di quello mediale e provocando un accrescimento osseo asimmetrico, fonte di torsione esterna distale e varismo distale di femore25.
laterale rispetto all’asse anatomico femorale, lungo il quale avviene la contrazione del muscolo quadricipite che si trova a lavorare su una linea non più parallela agli assi maggiori ossei ma medializzata rispetto ad essi26, 27. Questo disassamento del quadricipite causa la lussazione mediale della rotula e forza una medializzazione della cresta tibiale, quindi una rotazione interna del ginocchio28-31.
FIGURA 2: Alterazioni anatomiche nella lussazione mediale di rotula.
2.3.Lussazione laterale di rotula
Anche per quanto riguarda la lussazione laterale della rotula, l’eziopatogenesi è molto discussa e non ancora del tutto chiarita.
Con un meccanismo speculare a quello della lussazione mediale, un aumentato angolo di inclinazione (coxa valga) e una eccessiva anteversione del collo potrebbero provocare una cascata di compensazioni simmetricamente opposte sul piano sagittale a quelle sopra descritte, che potenzialmente esiterebbero in valgismo di ginocchio e lussazione laterale di rotula 30, 32, 33 (Figura 3).
FIGURA 3: Ginocchio sano, lussazione mediale di rotula e lussazione laterale di rotula. 1. Rotula
2. Femore
3. Legamento tibio-rotuleo
4. Tibia
5. Lussazione mediale di rotula 6. Lussazione laterale di rotula
CAPITOLO 3
3. Impiego della diagnostica per immagini
Per lo studio delle deformità ossee coinvolte nella lussazione di rotula fino ad ora descritte, occorre condurre uno studio anatomico di allineamento.
In questo studio ci concentreremo unicamente sull’allineamento femorale.
Lo studio anatomico completo del femore necessita di misurazioni su tutti e tre i piani anatomici principali, al fine di mettere in luce tutte le deviazioni e le rotazioni presenti. Per fare questo, bisogna disporre di un'immagine del femore del soggetto che si desidera analizzare per ognuno dei tre piani anatomici principali.
Se lo studio sul preparato anatomico rappresenta senza dubbi la fonte di informazioni più precisa, costituisce ovviamente una via non praticabile nella pratica clinica di studio sul paziente. La diagnostica per immagini è per tanto l'unico mezzo a disposizione del veterinario in questo frangente.
Gli strumenti dei quali è possibile avvalersi sono radiografia, tomografia computerizzata (TC) e risonanza magnetica (RM).
Riconoscendo ai raggi X la miglior qualità di immagine per lo studio dei tessuti ossei, in diversi studi la tomografia computerizzata è stata dimostrata essere, rispetto alla radiologia, uno strumento in grado di consentire misurazioni più veritiere.6, 34 Rappresenta, per tanto, ad oggi lo strumento di riferimento nello studio anatomico delle ossa e dei loro assi 6, 7, 9, 10, 34, 35.
Se con la radiografia l'unico modo per ottenere le proiezioni necessarie (frontale, sagittale e assiale) è eseguire altrettanti scatti posizionando il soggetto in modo da ottenere la perpendicolarità tra il fascio radiogeno ed il piano anatomico in esame, esistono invece diverse metodiche di elaborazione dei dati ottenuti con una TC tra i quali scegliere per andare ad effettuare le misurazioni.
3.1.Tomografia computerizzata
Nel nostro studio ci siamo avvalsi della TC come strumento di diagnostica per la generazione delle immagini sulle quali effettuare le misurazioni goniometriche. La Tomografia Computerizzata è una tecnica di Diagnostica per Immagini che fornisce immagini tomografiche (cioè, di fette o slices) disegnando i vari organi e tessuti sulla base della loro densità, rilevata grazie all’attenuazione di un fascio di raggi X che attraversa il paziente da differenti punti di vista.
Le immagini TC, inoltre, sono di tipo digitale, cioè sono il frutto di calcoli numerici eseguiti da un computer, che converte la densità dei tessuti attraversati dai raggi X in livelli di grigio.
Uno strato più o meno sottile del corpo viene attraversato da un fascio di raggi X altamente collimato, prodotto da un tubo che ruota intorno al paziente, in maniera consensuale a dei rivelatori (detettori) posti al di là del paziente.
I dati relativi all’attenuazione del fascio, ottenuti dai diversi “punti di vista”, vengono inviati ad un elaboratore che, attraverso complessi algoritmi matematici, ricostruisce le immagini delle strutture anatomiche presenti nello strato considerato. La visualizzazione a strati delle strutture anatomiche elimina il problema della sovrapposizione presente invece nell’esame radiografico.
Ogni strato corporeo viene suddiviso dalla macchina in unità di volume elementari (VOlume x ELement = Voxel). L’attenuazione del fascio viene calcolata per ogni singolo voxel. Le dimensioni dei voxel dipendono dalla collimazione del fascio e dal numero e dalle dimensioni dei singoli detettori. In TC, quindi, il dataset è costituito da una serie di slices assiali parallele tra loro. Queste possono essere visualizzate in serie sul piano originario sul quale sono state effettuate oppure essere elaborate con tecniche di postprocessing.
3.1.1.Tecniche di ricostruzione bidimensionali
Multilplanar Reconstruction (MPR) è il più semplice e comune metodo di rappresentazione dei dati. Viene generato un volume sommando le slices assiali, dopodiché il software taglia questo volume in slices su piani diversi, generalmente ortogonali (Figura 4).
I software più recenti consentono la ricostruzione su piani non ortogonali (obliqui) prendendo angoli e direzioni variabili, così da consentire la scelta del piano ottimale per la visualizzazione delle strutture.
FIGURA 4: Ricostruzione triplanare di una TC di femore di Labrador sui piani ortogonali principali con tecnica MPR.
3.1.2.Tecniche di ricostruzione tridimensionali
Maximum Intensity Projection (MIP), Minimum Intensity Projection (Min-IP) e Average Intensity Projection (AIP) rappresentano le più utilizzate tecniche tridimensionali di sommazione di più slices su piani paralleli in un'unica immagine. Questa immagine ottenuta avrà per ogni suo punto un valore sulla
scala dei grigi uguale al valore massimo presente nello stesso punto tra tutte le slice (MIP) (Figura 5), al valore minimo presente nello stesso punto tra tutte le slice (Min-IP) o al valore medio (AIP).
FIGURA 5: Ricostruzione tridimensionale di una TC di pelvi di Labrador con tecnica MIP.
Le tecniche di ricostruzione di modelli tridimensionali sono invece il Volume Rendering e il Surface Rendering.
• Il Volume Rendering consiste nella ricostruzione volumetrica di tutti i voxel scansionati, attribuendo ad ognuno una colorazione in funzione alla sua radiodensità rilevata (Figura 6).
• Il Surface Rendering consiste invece nella ricostruzione tramite algoritmi che approssimano la superficie dell’oggetto in studio ad insiemi di primitive bidimensionali (poligoni, generalmente triangoli) adiacenti tra
loro. Si ottiene così l'immagine della sola superficie, senza il peso delle informazioni collegate a ciò che è presente all’interno.
FIGURA 6: Ricostruzione tridimensionale di una TC di pelvi di Labrador con tecnica Volume Rendering.
3.1.3.Segmentazione
Prima di procedere ad una ricostruzione tridimensionale è possibile effettuare un ulteriore passaggio, indispensabile nel caso del rendering di superficie, ovvero la segmentazione.
La segmentazione non è altro che l’azione di includere o escludere alcune porzioni di immagine per evidenziare selettivamente le strutture di interesse. In medicina umana l’impiego di software di segmentazione nell’elaborazione di immagini tomografiche per i planning preoperatori è già documentata in
letteratura ed il loro impiego nella ricostruzione di modelli tridimensionali è stato dimostrato da più studi essere di significativa utilità36-39.
La segmentazione delle immagini, in particolare, consente di ottenere ricostruzioni di qualità migliore e più fedeli alla realtà. Gli aspetti che risultano essere di maggior rilievo nella pratica clinica e chirurgica sono la possibilità di isolare i tessuti di interesse da quelli circostanti con una precisione maggiore rispetto ad altre tecniche, di fornire una rappresentazione più intuitiva per il chirurgo durante la valutazione preoperatoria e di generare materiale di miglior presentazione durante nell’esposizione al cliente.
Esistono due metodi di segmentazione:
• A “soglia” di intensità, che discriminano un tessuto dall’altro. In questo caso alcune regioni dell’immagine verranno utilizzate mentre altre verranno scartate in base alla soglia di radiointensità prescelta (Figura 7). • A “contorni”, attraverso i quali vengono definite le forme anatomiche di
interesse da isolare.
CAPITOLO 4
4. Studio di allineamento femorale
Per poter definire con certezza la presenza di una deformità ossea e la sua entità in maniera più possibile oggettiva, occorre avvalersi di specifiche misurazioni che consentono lo studio degli assi e degli angoli articolari dell'osso.
Esistono diverse tecniche di misurazione, proposte da altrettanti Autori e riconosciute universalmente, alle quali si fa ormai convenzionalmente riferimento quando si parla di assi e angoli.
4.1.Assi
Gli assi descrivono l’orientamento dell’osso nello spazio. Il confronto degli assi ossei costituisce uno dei principali strumenti per la differenziazione di un osso sano da un osso affetto da deformità11, 40.
• L'asse anatomico di un segmento osseo è l’asse che attraversa il centro epifisario, metafisario e diafisario dell’osso congiungendo le due estremità articolari (Fig. 8). Quest’asse può essere dritto o curvo a seconda della conformazione del raggio osseo e del punto medio delle articolazioni. L’asse anatomico è una singola linea curva che passa per il centro dell’osso ma, per ragioni di praticità, è pratica comune fare riferimento ad un distinto asse anatomico prossimale e ad un’asse anatomico distale. Questa misura è importante per la valutazione delle deviazioni assiali dell’osso11.
• L'asse meccanico è una linea retta che collega i centri delle articolazioni prossimale e distale11 (Figura 8).
e la funzionalità biomeccanica del segmento in esame.
FIGURA 8: Femore, asse meccanico a sinistra e asse anatomico a destra (Petazzoni, Massimo, and Jaeger gayle H. Atlas of clinical goniometry and radiographic measurements of the canine pelvic limb. Merial, 2008).
4.2.Linea articolare
• La linea di riferimento articolare è la retta passante per due punti di riferimento a livello di una articolazione (Figura 9).
Nel caso del femore, la linea di riferimento articolare prossimale è la retta passante per il centro della testa femorale (A) e l'apice prossimale del grande trocantere (B).
convessità distale dei condili laterale (P) e mediale (P’)11.
FIGURA 9: j: linea articolare prossimale; k: linea articolare distale (Petazzoni, Massimo, and Jaeger gayle H. Atlas of clinical goniometry and radiographic measurements of the canine pelvic limb. Merial, 2008).
4.3.Asse anatomico prossimale e distale
4.3.1.Piano frontale
Come definito da Tomlinson J. et al. 2007, per quanto riguarda il femore, orientandosi sul piano frontale si fa convenzionalmente riferimento a:
• Asse anatomico prossimale: retta passante per i punti equidistanti dalle corticali laterale e mediale a metà della lunghezza del femore (A) e ad 1/3
• Asse anatomico distale: retta perpendicolare alla linea di riferimento articolare distale del femore (k), equidistante dalle corticali dei condili mediale e laterale femorali41 (Figura 10).
FIGURA 10: asse anatomico prossimale (sinistra) e asse anatomico distale (destra) del femore sul piano frontale (Petazzoni, Massimo, and Jaeger gayle H. Atlas of clinical goniometry and radiographic measurements of the canine pelvic limb. Merial, 2008).
4.3.2.Piano sagittale
Sul piano sagittale invece, come definito da Petazzoni M, 2008, si può fare riferimento a:
• Asse anatomico prossimale: occorre disegnare una linea di riferimento dal punto più prossimale del piccolo trocantere all'altezza della corticale caudale (A) fino limite prossimale della troclea femorale lungo la corticale
del segmento AB in senso prossimo-distale. Il segmento AC viene ulteriormente diviso in terzi e vengono identificati i punti equidistanti dalle corticali craniale e caudale femorali all'altezza di 1/3 e di 2/3 della lunghezza di AC, in senso prossimo-distale, rispettivamente E e F. L'asse anatomico prossimale è la retta passante per E e F.
• Asse anatomico distale: utilizzando il segmento AB già utilizzato per calcolare l'asse anatomico prossimale, lo si divide in quarti e si identifica il punto D localizzato ai suoi 3/4 in senso prossimo-distale. Il segmento BD viene ulteriormente diviso in terzi e vengono identificati i punti equidistanti dalle corticali craniale e caudale femorali all'altezza di 1/3 e 2/3 della lunghezza BD, in senso prossimo-distale, rispettivamente G e H11 (Figura 11).
FIGURA 11: Asse anatomico prossimale (sinistra) e distale (destra) del femore sul piano sagittale (Petazzoni, Massimo, and Jaeger gayle H. Atlas of clinical goniometry and radiographic measurements of the canine pelvic limb. Merial, 2008).
4.4.Angoli e nomenclatura
Si definisce angolo articolare, l’angolo che mette in relazione l’asse del segmento osseo con la rispettiva linea di orientamento articolare40
.
In base all'asse osseo preso in considerazione, anatomico o meccanico, gli angoli che si vanno a formare all'intersezione delle linee prendono il nome rispettivamente di angoli anatomici o angoli meccanici.
Tracciando le linee sul piano frontale si possono misurare l'angolo mediale e l'angolo laterale, sul piano sagittale gli angoli craniale e caudale.
Gli angoli vengono definiti prossimali se si riferiscono all'articolazione prossimale dell'osso in esame, distali se si riferiscono all'articolazione distale. Per convenzione, gli angoli sono nominati con l'acronimo formato dalle iniziali delle componenti che lo determinano disposte secondo l'ordine grammaticale inglese; nell'ordine: l'asse osseo utilizzato (anatomico o meccanico), la posizione nel piano di riferimento (laterale, mediale, craniale o caudale), l'articolazione considerata (prossimale o distale) e l'osso sul quale sono eseguite le misurazioni.
4.4.1.Angoli articolari del femore sul piano frontale
Tracciando l'asse anatomico e le due linee di riferimento articolari, si possono misurare (Figura 12):
• aLPFA (anatomic Latero-Proximal Femoral Angle) • aMPFA (anatomic Medio-Proximal Femoral Angle) • aLDFA (anatomic Latero-Distal Femoral Angle) • aMDFA (anatomic Medio-Distal Femoral Angle)
• mMPFA (mechanical Medio-Proximal Femoral Angle) • mLDFA (mechanical Latero-Distal Femoral Angle) • mMDFA (mechanical Medio-Distal Femoral Angle)42
FIGURA 12: angoli articolari anatomici e meccanici del femore sul piano frontale (Petazzoni, Massimo, and Jaeger gayle H. Atlas of clinical goniometry and radiographic measurements of the canine pelvic limb. Merial, 2008).
4.4.2.Angoli articolari anatomici di femore sul piano sagittale Tracciando l'asse anatomico prossimale e l'asse del collo femorale passante per il centro della testa (A) e il punto equidistante dalle corticali craniale e caudale nel punto più stretto del collo (B) (Fig. 13):
passante per l'apice prossimale del piccolo trocantere lungo la linea della corticale caudale (A) e il limite prossimale della troclea lungo la corticale craniale (B) (Figura 13):
• aCdDFA (anatomic Caudo-Distal Femoral Angle)42
FIGURA 13: angoli anatomici prossimali e distali del femore sul piano sagittale (Petazzoni, Massimo, and Jaeger gayle H. Atlas of clinical goniometry and radiographic measurements of the canine pelvic limb. Merial, 2008).
4.4.3.Angoli articolari meccanici di femore sul piano sagittale Tracciando l'asse meccanico e l'asse del collo femorale passante per il centro della testa (A) e il punto equidistante dalle corticali craniale e caudale nel punto più stretto del collo (B) (Figura 14):
• mCdPFA (mechanical Caudo-Proximal Femoral Angle)
prossimale del piccolo trocantere lungo la linea della corticale caudale (A) e il limite prossimale della troclea lungo la corticale craniale (B) (Fig. 14):
• mCdDFA (mechanical Caudo-Distal Femoral Angle)42
FIGURA 14: angoli meccanici prossimali e distali del femore sul piano sagittale (Petazzoni, Massimo, and Jaeger gayle H. Atlas of clinical goniometry and radiographic measurements of the canine pelvic limb. Merial, 2008).
4.4.4.Angolo del collo femorale
Sul piano frontale, si traccia l'asse del collo femorale (o asse cervicale), ovvero la retta passante per il centro della testa femorale (A) e il punto equidistante dalle corticali del collo femorale nel suo punto più stretto (B).
L'angolo formato dall'intersezione tra l'asse anatomico prossimale e l'asse del collo prende il nome di angolo del collo femorale o angolo di inclinazione41 .
angolare prende il nome di coxa vara, quando al contrario risulta maggiore si parla di coxa valga (Figura 15).
FIGURA 15: Angolo del collo femorale, o angolo di inclinazione (Petazzoni, Massimo, and Jaeger gayle H. Atlas of clinical goniometry and radiographic measurements of the canine pelvic limb. Merial, 2008).
4.4.5.Angolo di anteversione
In proiezione assiale è possibile misurare l'angolo di orientamento del collo femorale, detto angolo di versione femorale o angolo di anteversione (Figura 16). La versione femorale è solitamente considerata espressione della torsione dell'osso.
Orientandosi sul piano trasversale, si determina centro della testa femorale (A) ed il centro del collo, identificato come il punto equidistante dalle corticali craniale e caudale nel suo punto più stretto (B). Viene quindi definita asse cervicale la retta ca passante per i punti A e B. Si traccia poi la retta Z, tangente la superficie
articolare distale dei condili femorali (asse transcondilare). L'angolo di anteversione è determinato dall'intersezione delle linee ca e Z43.
FIGURA 16: Angolo di anteversione della testa del femore (Petazzoni, Massimo, and Jaeger gayle H. Atlas of clinical goniometry and radiographic measurements of the canine pelvic limb. Merial, 2008).
4.4.6.Ulteriori angoli di torsione sul piano assiale
Come proposto da Mostafa, Griffon e Thomas 44, 45,in proiezione assiale possono essere tracciate due ulteriori linee di riferimento, utili a discriminare una torsione femorale prossimale da una distale (Fiura 17).
• Asse intertrocanterico (IT), passante per le sommità del piccolo e del grande trocantere.
• Linea che congiunge il vertice dell’angolo di anteversione alla sommità del piccolo trocantere.
Queste ulteriori linee permettono di misurare:
• FHT (Femoral Head Trochanteric angle), angolo formato dall’intersezione tra l’asse cervicale e l’asse intertrocanterico.
• FCT (Femoral Condyle Trochanteric angle), angolo formato dall’intersezione tra l’asse transcondilare e l’asse intertrocanterico.
In oltre è possibile dividere angolo di anteversione (rinominato dagli Autori “Overall Anteversion Angle” per meglio differenziarlo dai successivi angoli derivati) in
• Proximal AA (Proximal Anteversion Angle), angolo compreso tra l’asse cervicale e la linea del piccolo trocantere.
• Distal AA (Distal Anteversion Angle), angolo compreso tra la linea del piccolo trocantere e l’asse transcondilare.
In caso di alterazione dell’angolo di anteversione, questa metodica consente di valutare quanto questa sia attribuibile ad una torsione della testa e del collo femorali e quanto invece ad una torsione dell’epifisi distale.
FIGURA 17: Ricostruzione tomografia tridimensionale di un femore. FHNA: Femoral Head Neck Axis o
asse cervicale; IT axis: InterTrochanteric axis; TC axis: TransCondylar axis; LT: Lesser Trochanter; GT:
Greater Trochanter; FHT: Femoral Head Trochanteric angle; FCT: Femoral Condyle Trochanteric angle; Overall AA: Overall Anteversion Angle; Proximal AA: Proximal Anteversion Angle; Distal AA: Distal
CAPITOLO 5
5. Studi di riferimento
5.1.Dismukes, David I., et al 2008
Questo studio sui cadaveri analizzò l'allineamento di 101 arti posteriori tramite misurazioni angolari su radiografie. Gli arti appartenevano a cani con un peso medio ed una variazione standard di 26,9 ± 7,5 kg. I soggetti furono selezionati privi di patologie ortopediche evidenti, deformità ossee macroscopiche e torsioni tibiali evidenziabili ad una prima analisi radiologica.
Gli angoli articolari del femore misurati nello studio sono rappresentati nella Tabella 1.
TABELLA 1: Dismukes, David I., et al 2008, risultati dello studio.40
5.2.Tomlinson J. et al. 2007
Rappresenta ad oggi lo studio con la casistica più ampia condotto su cani di razza Labrador Retriever.
In quello studio furono misurati 100 femori di cani con pelvi ritenuta eccellente per ognuna di quattro razze: Labrador Retriever, Golden Retriever, Pastore
mLPFA mLDFA Media ± D.S. 103.7 ± 5.4 98.6 ± 2.5 Intervallo di confidenza della media 102.7 - 104.8 98.1 - 99.1 Intervallo di confidenza individuale 93.0 - 114.5 92.9 - 103.0
femori, scartando quelle non perfettamente posizionate. I risultati sono rappresentati nelle Tabelle 2 - 4.
TABELLA 2: media (± deviazione standard) degli angoli femorali misurati da Tomlinson J. et al. (2007).
TABELLA 3: intervallo di confidenza 95% per la media degli angoli femorali misurati da Tomlinson J et al. (2007).
TABELLA 4: intervallo di confidenza 95% per gli angoli femorali dell’individuo misurati da Tomlinson J. et al. (2007).
aLDFA mLDFA aLPFA mLPFA A.I.
Labrador Retriever 97 ± 3.2 100 ± 2.6 103 ± 6.4 100 ± 6.0 134 ± 5.3 Golden Retriever 97 ± 2.8 100 ± 2.3 98 ± 5.0 95 ± 5.2 134 ± 5.2 Pastore Tedesco 94 ± 3.3 97 ± 3.1 101 ± 5.0 97 ± 4.5 132 ± 5.9 Rottweiler 98 ± 3.5 100 ± 2.7 96 ± 5.3 93 ± 4.7 137 ± 5.4
aLDFA mLDFA aLPFA mLPFA A.I.
Labrador Retriever 96.5 - 97.7 100 - 101 101.9 - 104.4 98.5 - 100.9 132.8 - 134.9 Golden Retriever 96.6 - 97.8 99.6 - 100.5 96.5 - 98.8 93.8 - 95.8 133.3 - 135.3 Pastore Tedesco 93.2 - 94.6 96.6 - 97.9 99.6 - 101.6 96.1 - 97.9 131.1 - 133.4 Rottweiler 97.0 - 98.4 99.6 - 100.7 95.0 - 97.1 92.4 - 97.1 135.8 - 138
aLDFA mLDFA aLPFA mLPFA A.I.
Labrador Retriever 90.8 - 103.4 95.4 - 105.6 90.6 - 115.7 88.0 - 111.4 123.5 - 144.2 Golden Retriever 91.7 - 102.7 95.6 - 104.5 86.4 - 108.9 84.6 - 105.0 124.2 - 144.4 Pastore Tedesco 87.4 - 100.4 91.1 - 103.4 90.7 - 110.5 88.2 - 105.8 120.7 - 143.8 Rottweiler 90.9 - 104.4 94.8 - 105.5 85.6 - 106.5 84.1 - 102.7 126.2 -147.5
5.3.Dudley et al. 2006
Questo studio ha messo in comparazione differenti tecniche di misurazione, utilizzando radiografie cranio-caudali, radiografie assiali, tomografie computerizzate e preparati anatomici di 18 femori di cani compresi tra i 20 e i 30 kg di peso. I dati emersi hanno riportato che la tecnica di misurazione su immagini TC risulta essere più precisa rispetto a quella su radiografie, in quanto i dati emersi dalla prima si avvicinano maggiormente a quelli ottenuti sui preparati anatomici degli stessi femori.
Lo studio riporta un valore medio fisiologico del aLDFA misurato su immagini ottenute da TC di 98,8 ± 3,3° (Tabella 5).
Il valore medio fisiologico per l'angolo di anteversione misurato su immagini TC attestato dallo studio è di 19,6 ± 7,9° (Tabella 6).
TABELLE 5 e 6: risultati delle misurazioni di angolo di varo femorale e di angolo di anteversione della testa del femore con diverse tecniche nello studio di Dudley et al. (2006).6
5.4.Mostafa Ayman A. et al. 2014
In questo studio condotto su cani di razza Labrador Retriever sono state raffrontate le misurazioni effettuate su 28 arti posteriori ritenuti sani con quelle
Tecnica Angolo di Varo
Radiografia cranio-caudale
9.4 ± 2.3 Tecnica con fascio
orizzontale 9.2 ± 3.3 Tomografia computerizzata 8.8 ± 3.3 Preparato anatomico 7.4 ± 3.9 Tecnica A.A. Tecnica radiografica 16 ± 6.4 Tomografia computerizzata 19.6 ± 7.9 Preparato anatomico 18.9 ± 5.4
Gli arti sono stati valutati tramite radiografia e tomografia computerizzata con ricostruzione tridimensionale MIP, valutando gli angoli di torsione femorale. In particolare nell misurazioni condotte sulle immagini TC ricostruite in tre dimensioni, sono stati determinati degli angoli che consentissero di discriminare una torsione prossimale da una distale.
Di seguito, i valori riportati dallo studio per gli angoli di torsione misurati in proiezione assiale con tecnica MIP.
TABELLA 7: risultati delle misurazioni angolari condotte su cani di razza Labrador Retriever sani e affetti da rottura del crociato craniale a confronto. Mostafa Ayman A. et al. (2014).45
Gruppo di controllo (sani) Gruppo con rottura del LCCr Angolo di anteversione Prossimale 7.6 ± 1.7 8.3 ± 2.0 Angolo di anteversione distale 20.4 ± 3.7 24.6 ± 4.9 Angolo di anteversione cmplessivo 28.0 ± 4.9 32.8 ± 6.0 Angolo cervico-trocanterico 57.1 ± 7.0 57.6 ± 7.0 Angolo condilo-trocanterico 29.4 ± 4.7 24.8 ± 3.0
Parte sperimentale
Introduzione
L’obiettivo del nostro studio è analizzare nei cani sani gli angoli di femore che risultano più alterati in soggetti affetti da lussazione di rotula, così da poter fornire dei valori di riferimento coi quali rapportarsi nella valutazione delle deformità dei soggetti malati.
Sono quindi stati presi in considerazione ed analizzati gli angoli che misurano il varismo del femore e l’anteversione della testa femorale.
E’ stato scelto come metodo diagnostico la tomografia computerizzata, in quanto rappresenta lo strumento in grado di fornire le immagini più dettagliate e meno soggette ad artefatti da posizionamento.
La ricostruzione delle immagini è stata eseguita con tecnica tridimensionale di surface rendering previa segmentazione, metodica che si ritiene generare i modelli più vicini alla reale anatomia dei segmenti scansionati. Questa metodica viene oggi impiegata diffusamente e rappresenta uno strumento preciso e dal valore riconosciuto9, 10, 34, 38, 39.
CAPITOLO 6
6. Materiali e Metodi
Allo scopo di lavorare su di un campione più omogeneo possibile col quale definire uno “standard”, questo studio prende in considerazione 10 cani provenienti dalla Scuola Nazionale Cani guida per ciechi di Scandicci (FI) e presentati presso l’Ospedale Didattico “Mario Modenato” del Dipartimento di Scienze Veterinarie dell’Università di Pisa, nel periodo da Ottobre 2015 a Ottobre 2016. La Scuola addestra Labrador Retriever e Golden Retriever e ha come compito istituzionale primario quello di fornire cani addestrati alla guida di persone non vedenti. Questi soggetti all’età di circa 1 anno, prima di essere avviati al programma di addestramento, vengono condotti presso l’Ospedale Veterinario per verificarne l’idoneità fisica.
I controlli che vengono regolarmente effettuati comprendono visita clinica completa, esame emocromocitometrico, profilo biochimico, esame delle urine e visita oculistica. Vengono quindi sottoposti a studio radiografico completo di anche e gomiti in sedazione per la ricerca di displasia. I soggetti che presentino anomalie o vengano ritenuti non idonei, vengono esclusi dal percorso di addestramento e quindi dall’affido.
Per i 10 cani del nostro studio, in associazione allo studio radiografico e nell’ambito della stessa sedazione, entrambi gli arti posteriori (N = 20) sono stati indagati anche per mezzo di tomografia computerizzata per lo studio di allineamento.
I 10 soggetti, dei quali 2 maschi e 8 femmine, erano tutti appartenenti alla razza Labrador Retriever, di età compresa tra i 12 e i 14 mesi ed un peso compreso tra 28.3 e 33.6 kg. Tutti i cani presentavano visita clinica non indicativa di alcuna patologia in atto ed esame radiografico della pelvi nella norma.
6.1.Esame tomografico
Lo studio tomografico è stato eseguito con scanner GE HiSpeed Multi Slice, sono state effettuate scansioni elicoidali con slice di 1 mm, 140 kV, 140 mA con velocità di scorrimento del tavolo di 3 mm per tempo di rotazione. Le immagini sono state ricostruite con algoritmo per tessuti duri in slice da 0,5 mm.
I soggetti erano stati preventivamente posizionati in decubito dorsale e gli arti posteriori collocati in maniera parallela tra loro, con inclinazione a 90° delle ginocchia, femori perpendicolari al tavolo e tibie parallele allo stesso (Figura 18).
FIGURA18: proiezioni “scout” effettuate prima della scansione tomografica per verificare il corretto posizionamento del cane. A sinistra si può osservare la perpendicolarità dei femori rispetto al tavolo ed il parallelismo delle tibie con lo stesso. A destra la visualizzazione dei canali midollari femorali mette in risalto come il posizionamento risulti quasi perfettamente assiale.
6.2.Segmentazione
Le immagini risultanti dalle scansioni effettuate sono state elaborate con un programma di segmentazione semiautomatico elaborato da EndoCAS Center,
Scopo di questo passaggio è isolare i femori dalle strutture circostanti ed in particolare separare la testa del femore dall’acetabolo, così da poter effettuare misurazioni più precise e poter procedere ad una ricostruzione tridimensionale con tecnica di render di superficie.
Il software utilizzato è di tipo semiautomatico ed utilizza una combinazione di criteri di selezione a “soglia” e a “contorni”. Una volta ottimizzati i contrasti per i tessuti di nostro interesse, si procede a delimitare uno spazio all’interno del quale sono comprese le strutture che desideriamo isolare, quindi si determina un intervallo di radiodensità all’interno del quale la struttura di nostro interesse è compresa, andando ad escludere dalla possibile selezione tutti i punti che non rientrano in questo intervallo.
Impostati i limiti fisici e di intensità, si procede con l’impianto di “semi” della dimensione di un voxel all’interno delle aree di nostro interesse. Nella fase successiva i semi diffonderanno ad ogni voxel adiacente che sia incluso nell’intervallo di radiodensità prescelto, fino ai limiti dell’area selezionata. E’ possibile forzare la diffusione dei semi a procedere X voxel dopo essersi arrestati e/o ritornare indietro di X voxel al fine di definire meglio i contorni dei tessuti che si desidera isolare.
Completato questo processo si può osservare l’anteprima della segmentazione effettuata sui tre piani anatomici principali e in una ricostruzione tridimensionale di superficie, quindi accettarla e ripetere alcuni dei passaggi precedenti.
Le segmentazioni vengono rappresentate graficamente con la colorazione dei voxel della tonalità desiderata. E’ possibile effettuare più segmentazioni consecutive sulla stessa immagine, così da isolare parti diverse e caratterizzarle con diversi colori (ad esempio femore, rotula, favelle, bacino).
Infine è possibile correggere manualmente la segmentazione effettuata, con strumenti di “pennello” e “gomma” allo scopo di correggere i margini di una
struttura isolata andando a selezionare o deselezionare uno o più singoli voxel alla volta. Questo strumento risulta particolarmente utile nel definire i confini tra strutture contigue a simile radiodensità, altrimenti difficili da separare.
Completate le operazioni di segmentazione, il software provvede a riprodurne un modello tridimensionale tramite surface rendering (Figura 19). Da questo possono essere esportate mesh poligonali per ulteriori elaborazioni con software di grafica 3D o per avviare un processo di stampa tridimensionale. In alternativa, come nel nostro caso, è possibile ruotare il modello posizionandolo come si desidera e quindi esportare un’immagine bidimensionale dello stesso.
FIGURA 19: Segmentazione dei femori. In blu il femore destro, in verde il femore sinistro e in rosso bacino, rotule e favelle.
6.3.Misurazioni
Le immagini così ottenute dalla segmentazione sono state importate nel software per l’elaborazione di file “.dcm” OsiriX Lite® v.8.0.1 - 32 bit.
Tutte le misure sono state effettuate da tre diversi operatori, per tre volte ciascuno e ne sono quindi stati calcolati i valori medi.
Nell’esecuzione delle misurazioni, per l’individuazione del punto equidistante dalle corticali è stata utilizzata la tecnica del cerchio, tracciando la circonferenza minima necessaria a che questa risulti tangente ad entrambe le corticali e riconoscendone il centro come “punto equidistante dalle corticali nel punto della loro massima vicinanza”. L’affidabilità dell’utilizzo del cerchio a questo fine è stata dimostrata da studi di comparazione tra le diverse tecniche esistenti48.
6.3.1.Piano frontale
Sul piano frontale, seguendo i metodi proposti da Kowaleski34 e Oxley35 per i
modelli tridimensionali, sono stati misurati aLDFA e Angolo di Inclinazione, avendo cura di ottenere una proiezione frontale lievemente inclinata, così da esporre la superficie articolare dei condili. Nella ricostruzione tridimensionale, la rotula è stata rimossa per massimizzare la visione della troclea e dei condili femorali, mentre le favelle sono state lasciate per aiutare un corretto posizionamento.
Per misurare l’angolo anatomico latero-distale è stato tracciando l’asse
anatomico prossimale seguendo la metodica proposta da Tomlison41, ovvero
individuando i punti equidistanti dalle corticali laterale e mediale ad 1/3 e 1/2 della lunghezza femorale in senso prossimo-distale.
L’aLDFA è stato misurato lateralmente all’intersezione delle linee(Figura 20).
Per misurare l’angolo di inclinazione della testa femorale sul piano frontale, sempre seguendo il modello proposto da Tomlinson41, è stato tracciato l’asse anatomico prossimale.
L’asse cervicale è stato tracciato con la tecnica dei due cerchi, grazie alla quale sono stati identificati il centro della testa femorale ed il punto equidistante dalle corticali prossimale e distale nel punto più stretto del collo.
L’angolo di Inclinazione è stato misurato medio-distalmente all’intersezione tra le due linee così tracciate (Figura 21).
FIGURA 20 (a sinistra): Modello tridimensionale del femore posizionato in visione frontale. Misurazione dell’aLDFA. In rosso: asse anatomico prossimale. In azzurro: linea articolare distale.
6.3.2.Piano assiale
Per misurare l’angolo di anteversione secondo Nunamaker43 sono state ottenute delle proiezioni assiali dei femori.
Sempre con la tecnica dei due cerchi è stato tracciato l’asse cervicale, prendendo in considerazione tutto l’osso visibile nella regione del collo.
L’asse transcondilare è stato tracciato come la retta passante per i due punti più distali delle corticali dei condili femorali.
L’angolo di Anteversione è stato misurato all’intersezione tra l’asse cervicale e l’asse transcondilare.
In aggiunta, come proposto da Mostafa, Griffon e Thomas 44, sono stati tracciati l’asse intertrocanterico e la linea del piccolo trocantere con origine dal vertice dell’Angolo di Anteversione.
E’ stato così possibile suddividere l’AA in una sua componente prossimale (tra asse cervicale e linea del piccolo trocantere) e in una distale (tra linea del piccolo trocantere e asse transcondilare) e misurare gli angoli cervico-trocanterico (tra asse cervicale e asse intertrocanterico) e condilo-trocanterico (tra asse transcondilare e asse intertrocanterico) (Figura 22).
6.3.3.Piano assiale in semitrasparenza
Sfruttando la possibilità fornita dal software di segmentazione di assegnare un livello di trasparenza ai colori utilizzati per il rendering di superficie, è stato effettuato un secondo posizionamento sul piano assiale con lo scopo di ottenere una visione ottimale del canale midollare (Figura 23). Questa tecnica riproduce il posizionamento ottenuto nelle ricostruzioni tridimensionali con tecnica MIP utilizzate da molti studi, tra cui quello di Mostafa et al.44 dal quale abbiamo tratto
le misurazioni per la discriminazione delle torsioni prossimali e distali.
Le stesse misurazioni effettuate per le posizioni assiali sono quindi state ripetute sulle immagini ottenute dai modelli semitrasparenti.
FIGURA 23: Modello tridimensionale semitrasparente del femore posizionato in visione assiale. In blu:
asse cervicale. In viola: asse transcondilare. In rosso: asse intertrocanterico. In verde: linea del piccolo trocantere. Da notare la visibilità del canale midollare in semitrasparenza, che assicura l’assialità del
posizionamento.
6.4.Analisi statistica
Per effettuare l’elaborazione statistica dei dati ottenuti, ci siamo serviti del software dedicato: PRISM® v.7.0b. Tutti i dati sono risultati conformi al test di normalità “D’Agostino-Pearson omnibus normality test”.
CAPITOLO 7
7. Risultati
I risultati ottenuti dalle misurazioni sul piano frontale sono contenuti nella sottostante Tabella 8.
TABELLA 8: Valori ottenuti dalle misurazioni sul piano frontale per aLDFA e Angolo di Inclinazione.
I singoli valori sono rappresentati nel Grafico 1.
GRAFICO 1: Rappresentazione dei valori ottenuti dalle misurazioni di aLDFA e Angolo di Inclinazione sul piano frontale per i 20 femori studiati.
Media SD Min Max
aLDFA 98.4 ± 2.8 93.1 103.7 A.I. 128.8 ± 4.2 122.5 135.9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 80 100 120 140 160 aLDFA A.I.
I risultati ottenuti dalle misurazioni sui piani assiali sono rappresentati nella Tabella 9.
TABELLA 9: Valori ottenuti dalle misurazioni ottenute con le due tecniche di posizionamento assiale (con modello tradizionale e semitrasparente). AA: Anteversion Angle; FHTA: Femoral Head Trochanteric angle; FCT:A Femoral Condyle Trochanteric angle.
Le due tecniche a confronto sono rappresentate nel Grafico 2.
GRAFICO 2: Rappresentazione dei risultati ottenuti dalle misurazioni con le due tecniche di posizionamento assiale (con modello tradizionale e semitrasparente) a confronto. In rosso i risultati ottenuti con tecnica tradizionale. In nero i risultati ottenuti con tecnica su modelli semitrasparenti (s). OAA: Overall Anteversion Angle; PAA: Proximal Anteversion Angle; DAA: Distal Anteversion Angle; FHTA: Femoral Head Trochanteric Angle; FCTA: Femoral Condyle Trochanteric Angle.
Overall AA Proximal AA Distal AA FHTA FCTA Modelli tradizionali 22.8 ± 4.8 8.2 ± 1.2 14.6 ± 3.7 55.7 ± 3.4 33.3 ± 3.8 Modelli in trasparenza 24.5 ± 4.4 8.2 ± 1.1 16.6 ± 3.4 59.0 ± 2.9 34.2 ± 4.1 0 20 40 60 80 OAA (s)OAA PAA (s)PAA DAA (s)DAA FHTA (s)FHTA FCTA (s)FCTA
I singoli valori misurati in assiale sui modelli semitrasparenti sono rappresentati di seguito (Graf. 3 - 5). Da notare come al variare dell’angolo di anteversione complessivo, i maggiori spostamenti si rilevino a carico della componente angolare distale del femore, sia utilizzando come riferimento la linea del piccolo trocantere (DAA) che l’asse intertrocanterico (FCTA). Al contrario la componente prossimale risulta minimanente coinvolta e le sue variazioni risultino notevolmente inferiori (PAA e FHTA).
In particolare DAA e FCTA manifestano spostamenti speculari tra loro in diretta correlazione col variare dell’angolo di anteversione complessivo (OAA), all’aumentare del quale DAA cresce di simile misura e FCTA decresce (Graf. 5).
GRAFICO 3: Rappresentazione dei valori ottenuti dalle misurazioni dell’angolo di anteversione complessivo, angolo di anteversione prossimale e angolo di anteversione distale sul piano assiale per i 20 femori ricostruiti in semitrasparenza (s).
OAA: Overall Anteversion Angle; DAA: Distal Anteversion Angle; PAA: Proximal Anteversion Angle.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 0 10 20 30 40 (s)PAA (s)DAA (s)OAA
GRAFICI 4 (sopra) e 5 (sotto): Rappresentazione dei valori ottenuti dalle misurazioni dell’angolo di anteversione complessivo, angolo di anteversione distale, angolo cervico-trocanterico e angolo condilo-trocanterico sul piano assiale per i 20 femori ricostruiti in semitrasparenza (s).
FHTA: Femoral Head Trochanteric Angle; FCTA: Femoral Condyle Trochanteric Angle; OAA: Overall Anteversion Angle; DAA: Distal Anteversion Angle.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 0 20 40 60 80 (s)OAA (s)FHTA (s)FCTA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 0 10 20 30 40 50
CAPITOLO 8
8. Discussione
Sul piano frontale, i risultati ottenuti nelle misurazioni sul piano frontale risultano in linea con la letteratura o marginalmente discostanti per quanto riguarda l’aLDFA.
Per quanto riguarda l’angolo di inclinazione si rileva una differenza media dei risultati che si arriva ad aggirare intorno ai 5 gradi.
Questa differenza potrebbe essere attribuibile a molteplici fattori: il campione di studio, la tecnica di misurazione, lo strumento di diagnostica per immagini impiegato e l’annesso metodo di ricostruzione nel caso di immagini tomografiche.
Per quanto riguarda il campione, possono essere fatte le seguenti considerazioni: questo studio è stato condotto su un campione fortemente omogeneo per razza ed età, mentre rifacendosi ai pochi altri studi condotti su cani della stessa razza non si può fare a meno di notare che, se il campione qui analizzato è costituito unicamente da “giovani adulti” a sviluppo scheletrico appena completato, i lavori di riferimento sono stati eseguiti su animali con una variabilità di età, ma soprattutto un’età media, significativamente maggiore. Il nostro campione aveva in oltre un’unico allevamento di provenienza, riducendo al minimo un eventuale fattore di variabilità ambientale.
Riguardo agli strumenti di diagnostica per immagini, l’impiego di TC con tecnica di ricostruzione tridimensionale previa segmentazione è certamente ad oggi la fonte di immagini più precise e più dettagliate, tuttavia molti studi di riferimento, trai i quali tutti quelli dai quali le tecniche di misurazione sono derivate, sono stati effettuati su immagini radiografiche o su ricostruzioni tomografiche analizzate in MPR o in MIP9, 10, 34, 35, 47. Questo costituisce senz’altro una fonte di
parametri di riferimento per misurazioni effettuate con tecniche moderne, oggi sempre più impiegate e la cui validità è stata ampiamente dimostrata.
In oltre, le tecniche di misurazione degli angoli proposte dai diversi Autori sono molteplici e costituiscono allo stato attuale uno degli argomenti sul quale il dibattito internazionale è più acceso in merito alla goniometria ortopedica. Esistono più pubblicazioni che hanno messo a confronto le diverse metodiche, dimostrando che tutte hanno una loro validità ed un omogeneità dei dati prodotti. Tuttavia un certo scarto tra i dati nelle diverse tecniche esiste ed è stato conclamato da alcuni studi specialistici48.
In particolare, le differenze dei risultati nella misura dell’angolo di inclinazione potrebbero anche essere attribuibili all’inclinazione del femore effettuata nel posizionamento per ottenere una più precisa anatomia della porzione distale del femore35, regione recentemente sospettata di essere la porzione più coinvolta nelle alterazioni presenti in concomitanza di lussazione rotulea.
Questo scarto si attesta mediamente sotto i 5°, quota che ha una scarsa rilevanza clinica ma che può avere più significato nel momento in cui si programmi un intervento chirurgico.
Le misurazioni goniometriche sul piano assiale rappresentano poi l’ambito dove esistono meno certezze. Le variabili principali sono collegate all’operatore e sono costituite dal posizionamento e dalla stima dei limiti del collo femorale.
Il posizionamento in assiale è un concetto difficilmente definibile, in quanto l’asse del femore non è identificabile in una linea retta, pertanto ogni sezione dell’osso ha un suo specifico piano assiale. Questo porta alla necessità di generare un compromesso il più possibile vicino alla realtà geometrica. Il dato più oggettivo presente nella letteratura a tal proposito è forse costituito dal posizionamento in radiografia o dalla ricostruzione con tecnica MIP, dove il
sezione trasversale della midollare diafisaria. Per contro, come in parte è già stato detto, sia la radiografia che la MIP presentano dei grossi limiti; la prima nella possibilità di ottenere proiezioni perfettamente ripetibili, nella tara degli artefatti da sovrapposizione e da magnificazione, la seconda principalmente nella perdita di definizione del dettaglio6-10, 34.
Un altra fonte di variabilità è costituita dalla stima dei limiti del collo femorale. Esiste infatti il problema di definire il margine craniale del collo, per il quale alcuni Autori suggeriscono di escludere dalla misurazione la parte ossea che rappresenta la corticale della fossa trocanterica11, 43. Noi stessi all’interno di questo studio abbiamo verificato come questa stima possa variare da un operatore all’altro.
In questo studio abbiamo quindi provato a definire un compromesso tra la solidità della tecnica di ricostruzione di modelli tridimensionali e la riproducibilità nel posizionamento e nelle misurazioni derivata dalla definizione di punti di riferimento oggettivi. I risultati ottenuti si discostano dallo studio di Mostafa et al. preso come riferimento di anche oltre 5 gradi nelle misurazioni sui modelli opachi. Questa differenza scende a circa 3 gradi per l’angolo di anteversione complessivo nello studio effettuato con modelli semitrasparenti, nei quali il posizionamento si accosta maggiormente a quello originariamente proposto nello studio, pur rimanendo, come già detto, le due tecniche di ricostruzione (surface rendering e MIP) profondamente diverse.
Nostro obiettivo era creare una metodica di studio che potesse quantificare le deformità presenti in caso lussazione di rotula con misurazioni il più possibile ripetibili da diversi operatori, tecniche all’avanguardia e una relativa semplicità di esecuzione.
A questo fine sono dovute le scelte di utilizzare la tecnica del cerchio come metodica per l’individuazione del “punto medio” e di prendere in considerazione
in proiezione assiale tutta la porzione ossea visibile all’altezza del collo femorale. Nella stessa direzione è stata elaborata la ricostruzione di superficie in semitrasparenza, così da poter beneficiare al contempo della qualità di immagine del modello tridimensionale e della visione del canale midollare nel posizionamento assiale.
Questi accorgimenti presi, hanno sicuramente favorito la stesura di un standard più ripetibile, ma il prezzo ne è stato un ulteriore discostamento dai risultati assoluti ottenuti in letteratura con le tecniche più “convenzionali.”
Nell’ottica di compiere studi di allineamento funzionali non solo ad una diagnosi clinica ma anche ad una pianificazione chirurgica, uno studio ad alta ripetibilità, per quanto con valori assoluti lievemente discordanti dalla letteratura, assume un forte valore, in quanto, come già detto, pochi gradi di differenza non costituiscono un significato clinico rilevante, ma rappresentano un margine di errore ulteriore a volte non tollerabile per il chirurgo ortopedico.
Analizzando infine i risultati ottenuti con le due tecniche di posizionamento assiale a confronto, possiamo osservare come l’errore standard sia lievemente minore nella tecnica con modelli semitrasparenti e come questa abbia prodotto angoli di anteversione complessivi leggermente maggiori, con un aumento degli stessi attribuibile alla componente distale dell’angolo. Questa differenza potrebbe essere attribuita alla diversa inclinazione del femore prodotta nella fase di posizionamento al fine di replicare la tecnica basata sulla visibilità del canale midollare.
Di grande interesse risulta la forte correlazione dimostrata tra l’aumento dell’angolo di anteversione complessivo e la variazione di DAA e FCTA, dalla quale emerge che in tutti i nostri casi le componenti di variabilità anatomica maggiori si sono avute a carico della porzione distale del femore.
