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Vergleich der Sohlendicke und der

Sohlenbelastungsmuster bei wildlebenden Pferden und Hauspferden

Einleitung


Der Beitrag der Sohlenoberfläche der Hufkapsel als lastaufnehmende und kraftverteilende Struktur wurde bisher nur wenig beachtet und ihre morphologischen Einzelheiten wurden noch nicht gut definiert. Die Wichtigkeit der Sohle für die mechanische Integrität des Pferdehufs wurde möglicherweise unterschätzt.

Die derzeitige Beliebtheit des Wildpferdehuf-Modells“ hat die traditionellen Hufbeschlagtechniken herausgefordert. Die Befürworter dieses Modells argumentieren, dass die Untersuchung von Wildpferdehufen unser Wissen vorn Pferdehuf allgemein verbessern könne und dass wir nützliche Erkenntnisse für die Hufpflege und Hufbearbeitung daraus ziehen könnten. Unsere Forschungsgruppe hat wildlebende Pferde in Australien mit Hilfe von GPS-Technik beobachtet und festgestellt, dass diese bis zu 28 km am Tag über harten, steinigen Boden wandern. Die Fähigkeit dieser Pferde r zur Überwindung weiter Strecken in schwierigem Gelände ohne offensichtliche schädliche Auswirkungen könnte ihren Grund in der einzigartigen Morphologie der Hufwand haben, die auf diese Herausforderungen der Umwelt reagiert hat.

Die Verbindung zwischen der Rolle der Sohle im Tragen der Last und der Sohlenmorphologie wurde bislang noch nicht untersucht. Ziel dieser Studie war es, die lasttragenden Strukturen frischer Tothufe von wildlebenden Pferden unter verschiedenen vertikalen Belastungsmagnituden und auf verschiedenen Untergründen zu untersuchen. Zusätzlich wurde die Sohlenmorphologie von wildlebenden Pferden und Vollblutpferden untersucht, um die Verbindung zwischen Form und Funktion bei verschiedenen Untergründen beurteilen zu können


Material und Methoden

Die linken Vorderhufe von drei Wildpferdepopulationen aus Lebensräumen mit weichen (n=10), hartem (n=10) und gemischt hart-weichem Untergrund (n=10) wurden in vitro mit Hilfe einer hydraulischen Presse belastet. Die Duckverteilung wurde mit einer RDfootscan Druckrnessplatte gemessen. Die Sohlendicke wurde an 12 Punkten auf der Sohlenfläche gemessen, und zwar an Wildpferden aus Lebensräumen mit weichem Untergrund (n=10) und hartem Untergrund (n=l0) sowie an Vollblutpferden aus Haltung in menschlicher Obhut (n=20).


Ergebnisse: Die Hufe aus hartgründigen Lebensräumen belasteten auf einem flachen Untergrund die periphere Sohle und Hufwand. Sowohl die Wildpferde aus Lebensräumen mit weichen als auch harten Untergründen hatten durchschnittlich eine höhere Sohlendicke als die Vollblüter. Die Sohle war an den Rändern am dicksten, was dem Belastungsmuster entsprach.


Diskussion


Vorliegende Studie untersuchte die lastaufnehmenden Eigenschaften der Hufunterseite an den Hufen wildlebender Pferde aus drei Lebensräumen mit unterschiedlichen Untergründen bei Belastung in vitro. Wie zu erwarten gewesen war, konnten unterschiedliche Belastungsmuster sowohl subjektiv als auch nach lasttragender Fläche zwischen den einzelnen Huftypen gemessen werden. Hufe aus hartgründigen Lebensräumen zeigten die höchste Belastung an der distalen Hufwand und der peripheren Sohle. Die lasttragende Fläche stieg mit wachsender Belastungsintensität. Überraschenderweise trugen Strahl und Sohlenmitte erst dann Last, als extrem hohe vertikale Belastungskräfte ausgeübt wurden. Hufe aus weichgründigen Lebensräumen hatten eine kleinere lasttragende Oberfläche, hier wurde die Last durch die distale Hufwand gelenkt und die Sohle nicht belastet. Wie zu erwarten gewesen war, beeinflusste das Bodenmaterial, mit dem die Druckmessplatte bedeckt wurde, die Belastungsfläche. Tiefer Sandboden und Steine führten zu einer großen lasttragenden Fläche, die auch Sohlenmitte und Strahl mit einschloss.

Zusätz1ich untersuchten wir die genaue Morphologie der dermalen und epidermalen Sohle der Hufe von Wildpferden und domestizierten Vollblutpferden. Diese Studie ergab einen signifikanten Unterschied in der Sohlendicke(Bilder1) zwischen den drei Populationsgruppen aus verschiedengründigen Lebensräumen. Wildpferde aus hartgründigen Lebensraumen hatten durchschnittlich eine dickere Sohl als Wildlebende aus weichgründigen Lebensräumen Außerdem hatten beide Wildpferdepopulationen eine höhere durchschnittliche Sohlendicke als die Vollblutpferde aus menschlicher Obhut. Die Sohle war am Rand nahe der Hufwand dicker als in der Mitte. Dies stimmt mit den Ergebnissen der Belastungsstudie überein, die darauf hinwies, dass eine erhöhte Sohlendicke mit den Bereich stärkster Lastaufnahme und damit auch höchster Abnutzung korrelierte. Die Daten implizieren, dass es als Reaktion auf biomechanische Rückmeldungs-Mechanismen verschiedene Wachstumsraten des Sohlenhorns innerhalb der Sohlenfläche geben könnte.

Bilder 1

(Epidermale Sohlendicke eines Brumbys aus Lebensraum mit hartem Untergrund (Epidermale Sohlendicke eines Brumbys aus Lebensraum mit weichem Untergrund (Epidermale Sohlendicke eines Vollblutpferdes


Die Rolle der peripheren Sohle als wichtige lasttragende und lastverteilende Struktur wird möglicherweise unterschätzt. Die vergrößerte lasttragende Oberfläche, die durch den Beitrag der peripheren Sohle entsteht, reduziert die Belastung pro Bereichseinheit, verringert damit die Belastung auf die einzelnen Wandhornröhrchen und Strukturen im Hufinnern sowie die Abnutzungsrate in diesem Bereich. Eine Vergrößerung der lasttragenden Oberfläche dämpft erwiesenermaßen die proximal die Gliedmaßen hinauf wirkenden Kräfte. Das Anbringen eines schmalen Hufeisens an die Hufwand führt deshalb möglicherweise nicht zu einer vollständigen Ausnutzung der lasttragenden und lastverteilenden Eigenschaften der Sohlenstrukturen des Pferdehufs. Breite und weit gelegte Eisen hingegen kommen dem Huf aus hartgründigem Lebensraum nah und verteilen die lasttragende Oberfläche auf ähnliche Art und Weise. Die Sohlendicke ist möglicherweise ein wichtiges Merkmal bei der Einschätzung der Hufgesundheit (Bilder2). Hufe auf hartem Boden zeigen ein Belastungsmuster mit Belastung der peripheren Sohle, die starker Abnutzung unterworfen sein kann. Wie diese Studie zeigt, ist die epidermale Sohle aber am rundum laufenden Rand am dicksten. Vielleicht ist die Abnutzung am Sohlenrand wegen der vergrößerten Bodenkontaktfläche oder einem differenzierten Abnutzungsmuster geringer. Es könnte auch eine unterschiedliche Wachstumsrate für die epidermale Sohle an unterschiedlichen Sohlenbereichen geben. Wir fanden heraus, dass Pferde aus hartgründigen Lebensräumen eine durchschnittlich dickere Sohle haben als Pferde aus weichgründigen Lebensräumen und Vollblutpferde. Die epidermale Sohle von Pferden mit dünnerer Hufsohle wird sich aber wegen des weichen Untergrundes, auf dem sie sich bewegen, trotzdem weniger abgenutzt. Die Modulation der Wachstumsrate der epidermalen Sohle ist wahrscheinlich eher eine Reaktion auf die Abnutzungsrate, die durch die biomechanische Belastung bestimmt wird als eine Folge regionaler anatomischer Muster. Unseres Wissens nach wurde das Konzept einer verschiedenen Wachstumsrate des epidermalen Sohlenhorns bislang noch nicht aufgestellte. Eine kontrollierte Studie der regionalen Wachstumsraten von Sohlenhorn könnte diese Annahme untermauern oder verwerfen.

Bilder 2

(Belastungsmuster des Brumbys aus hartgründigem Lebensraum mit Sand. Beachten Sie das 3 Punkt-Muster der Belastung. (Belastungsmuster des Brumbys aus hartgründigem Lebensraum im Trab. Sohlenrand, Trachten und Hufwand sind belastet. (Belastungsmuster des Brumbys aus hartgründigem Lebensraum im Galopp. Beachten Sie die Lastaufnahme der Hinteren Seitenwand. Strahl und mittlerer Sohlenbereich werden typischerweise nicht belastet.
Belastungsmuster auf hartem Boden 2,5 cm tiefer Sandboden 2,5 cm tiefer Schotterboden 5 cm tiefer Schotterboden


Vermutungen bezüglich der Rolle der lasttragenden Strukturen der Sohlenoberflache des Hufs wurden aufgrund von Beobachtungen der Hufabdrücke von Barhufpferden auf eindrückbaren Untergründen wie Sand oder Schotter festgestellt. Nach dem Abdruck sieht es so aus, als ob die gesamte Sohlenfläche einschließlich Strahl, Eckstreben und Sohlenmitte Last tragen würde. Ein Fehler bei dieser subjektiven Interpretation ist, dass der Abdruck keine Details der unterschiedlichen Belastungshöhe der verschiedenen Sohlenbereiche liefert. Unseren Daten nach zu schließen wurde die Rolle von Strahl, Eckstreben und Sohlenmitte in der Lastaufnahme des Hufs möglicherweise überbewertet. In unserer Studie wurden diese Strukturen nicht nennenswert belastet, es sei denn, die ausgeübte vertikale Belegung war extrem hoch oder der Huf wurde auf sehr tiefen und weichen Untergrund gestellt. In vorliegender Studie war eine vertikale Kraft von 5000N nötig, um den Strahl über einer 3mm dicken, festen Kunststoffoberfläche zu komprimieren. Dies entspricht der maximalen vertikalen Belastung, die bei einem 400 kg schweren Pferd während eines schnellen Trabs oder langsamen Galopps entsteht.

Diese Studie beschreibt die Morphologie der Sohle des Pferdehufs detaillierter, als das bis dahin der Fall war. Die Sohlendicke variierte zwischen den Pferdepopulationen, aber die Form und Verteilung des Sohlenmaterials waren bei allen Pferden ähnlich. Die epidermale Sole ist eine gewölbeförmige Struktur, welche der Kontur des darüber liegenden Hufbeins folgt. Die durchschnittliche Dicke des Sohlengewölbes variierte zwischen 3 und 5,5 mm, je nach Population. Die Region mit der dicksten Sohlenepidermis lag am Sohlenrand neben der Verbindung zur weißen Linie. Die Sohlenepidermis wurde vom Rand zur Mitte enger. Die durchschnittliche Epidermisdicke stieg bei jeder Population vom dorsalen zum palmaren Huf an, wiederum der Kontur der palmaren Hufbeinoberfläche folgend. Die Sohlendermis folgte in der Dicke einem ähnlichen Muster wie die Epidermis. Der Durchschnittswert für die Dicke der Sohlendermis war am Sohlenrand am höchsten (3,4 mm) und in Richtung Mitte am dünnsten (2,7 mm).

Schlussfolgerung und klinische Relevanz

Die lasttragende Funktion des Sohlenrandes beim wildlebenden Pferd wurde klar gezeigt. Die Hornkapsel eines aus hartgründigen Lebensräumen stammenden wildlebenden Pferdes kann wegen der robusten Natur der Gewebearchitektur weniger flexibel sein als die eines typischen Hauspferdes. Das Anbringen eines schmalen Eisens könnte die lasttragenden und lastverteilenden Eigenschaften der peripheren Sohle nicht gänzlich ausnutzen. Es sind weitere Untersuchungen nötig, um die Auswirkungen der biomechanischen Stimulation auf die adaptiven Reaktionen des Hufs zur Gänze zu verstehen.
Der Gesamttext dieser Studie wird im American Journal of Veterinary Research, 2010, veröffentlicht werden. Detailliertere Daten können beim Autor unter b.hampson1@uq.edu.au angefordert werden.

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