Comparison of a 3-dimensional model and standard radiographic evaluation of femoral and tibial angles in the dog

Bone deformities are a common problem in veterinary medicine. These problems are frequently related to the main hind limb pathologies that commonly affect our animals, such as hip dypslasia, cranial cruciate ligament rupture and patellar luxation. It has been demonstrated that a precise and accurate preoperative planning is crucial to the success of the corrective surgeries. The assessment of hind limb deformities has been studied in the past years and up till now there is still a lot of confusion in understanding what could be the best method to apply for a correct evaluation of the deformity. Several methods have been suggested to measure femoral and tibial angles, some studies suggested even an assessment using computed tomography and magnetic resonance imaging. During the last years new methods combining traditional images with reverse engineering technique have been suggested too but although the use of different techniques have been described, radiographic measurement still represents the most common method used for the interpretation of hind limb deformities. This study aimed to compare a 3-dimensional model with standard radiographic evaluation of femoral and tibial angles. Cadavers of eight adult dogs, deceased for reason unrelated to this study, were obtained. Radiographs were obtained using four standard projections: an elevated-torso/hip-extended radiograph, a mediolateral radiograph of the femur, a caudocranial view of the stifle joint and a mediolateral radiograph of the stifle. All radiographs included in the study were made by two single individuals and reviewed and approved in terms of quality and positiong by three different examiners. Evaluation of the neck-shaft angle, the aLPFA, mLPFA, aMDFA and mMDFA, the angle of version and the varus angle for the femur and of the mMPTA, mMDTA and MAD for the tibia, was performed applying the main methods available in literature. After femoral and stifle radiographs were made of each cadaver, the femurs and tibia were harvested and freed of all of the soft tissues sparing the articular cartilage. Every bone was then scanned to create a 3-dimensional computed model. Using RAPIDFORM 2006 (Inus Technology INC.) we could manipulate the shell to evaluate all of the angles previously determined in the 2-dimensional model. The average error in assessing mLPFA , mMDFA , mMPTA and mMDTA, was less than 5% comparing the 2-dimensional method with our 3-dimensional model. Based on these findings, we feel that the reported radiographic methodologies and values may be used to diagnose and quantify hindlimb deformities with a good accuracy. aLPFA and aMDFA values were acceptable for three of the four methods and neck-shaft angle was better represented from the combination of Symax method for the neck axis and Kowalesky's method for the anatomic one.

Le deformita' ossee rappresentano un problema relativamente comune in mediacina veterinaria. Queste alterazioni sono frequentemente associate ad alcune delle principali patologie ortopediche dell'arto posteriore che comunemente affliggono i nostri animali, come per esempio la displasia dell'anca, la rottura del legamento crociato craniale e la lussazione di rotula. E' stato dimostrata la necessita' di eseguire planning preoperatori accurati e precisi, cio' risulta fondamentale per il successo di eventuali chirurgie correttive. Le principali linee guida per la misurazione delle deviazioni ossee sono state studiate nel corso degli anni e ad oggi persiste un ampio dibattito su quale possa essere considerato il metodo migliore per una valutazione delle deformita'. Sono stati suggeriti diversi metodi per la misura degli angoli femorali e tibiali, alcuni lavori suggeriscono l'impiego di tac e risonanza magnetica. Durante gli ultimi anni sono stati proposti metodi innovativi che combinano le metodologie tradizionali con l'impiego di elaborati software ingegneristici per la rielaborazione delle immagini e creazione di modelli tridimensionali. Nonostante sia stato suggerito l'impego di diverse tecniche, nel panorama odierno la radiografia continua a rappresentare il metodo piu' comunemente utilizzato per l'interpretazione delle deformita' scheletriche dell'arto posteriore. Questo studio vuole confrontare un modello 3-dimensionale e il metodo radiografico standard nella valutazione degli angoli femorali e tibiali. Sono stati ottenuti otto cadaveri di cani adulti, deceduti per cause esterne allo studio. Tutti i soggetti sono stati sottoposti a studio radiografico di entrambi gli arti posteriori, eseguendo quattro proiezioni standard: una proiezione ventrodorsale “a cane seduto”, una proiezione mediolaterale del femore, una caudocraniale ed una mediolaterale del ginocchio e della gamba. Tutte le radiografie incluse nel presente studio sono state selezionate in termini di qualita' e posizionamento da tre diversi operatori. E' stata quidi eseguita la valutazione dell'angolo cervico-diafisario, dell'aLPFA, mLPFA e mMDFA, l'angolo di versione e l'angolo di varismo femorale per il femore, e dell'angolo mMPTA, mMDTA e MAD, per la tibia, utilizzando alcuni dei principali metodi descritti in letteratura. Dopo l'esecuzione delle proiezioni radiografiche, sono stati scheletrizzati i femori e le tibie risparmiando la cartilagine articolare. L'immagine di ogni osso e' stata quindi acquisita tramite l'impiego di uno scanner per creare successivamente un modello tridimensionale. Usando il programma RAPIDFORM 2006 (Inus Technology INC.) abbiamo potuto lavorare con il nostro modello per valutare tutti I valori precedentemente calcolati nell'immagine radiografica. L'errore medio nella valutazione del mLPFA , mMDFA , mMPTA and mMDTA, e' stato inferiore al 5% confrontando il modello bidimensionale con quello tridimensionale. Basandoci su questi risultati ci sentiamo di suggerire che le metodologie radiografiche descritte possono essere utilizzate per diagnosticare e quantificare le deformita' degli arti posteriori con una buona accuratezza. I valori ottenuti per gli angli aLPFA e aMDFA sono stati accettabili in tre dei quettro metodi applicati mentre il metodo che meglio ha rappresentato l'angolo crevico-diafisario e' risultato dalla combinazione dell'utilizzo dell'asse cervicale Symax con l'anatomico di Kowalesky . I metodi utilizzati per il calcolo degli angoli di varismo femorale, verione e MAD sono risultati non accettabili con un valore del parametro p significativamente > 0.1 in tutti I casi.