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B978-3-437-24401-8.50011-X

10.1016/B978-3-437-24401-8.50011-X

978-3-437-24401-8

Ausformung von Trabekelzonen mit Ward'schem Dreieck am proximalen Femur. Die Trabekelstruktur im proximalen Femur ist schematisch dargestellt und in Hinblick auf die zugrundeliegende biomechanische Beanspruchung ist eine Unterscheidung in druck- und zugbelastete Trabekel vorgenommen.

Unterschiedliche Trabekelausrichtung bei Coxa valga und Coxa vara. a Coxa valga mit Betonung der primären Drucktrabekel im medialen Schenkelhals und gering ausgeprägten Zugtrabekeln im Bereich des lateralen Schenkelhalses. b Im Gegensatz hierzu die Coxa vara mit Betonung der primären Zugtrabekel.

Schematische Darstellung unterschiedlicher Gelenkformen und der möglichen Bewegungsrichtungen (Kondylengelenk, Walzengelenk, Kugelgelenk): a Kondylengelenk, z. B. Kniegelenk. Die Bewegungsrichtungen sind die Rotation und eine Translation in sagittaler Richtung. b Walzengelenk, z. B. proximales Radioulnargelenk. Bewegung lediglich als Rotation möglich. c Kugelgelenk, z. B. Hüftgelenk. Bewegung in allen drei Freiheitsgraden möglich.

Veranschaulichung des Zuggurtungsprinzips durch den Tractus iliotibialis am Hüftgelenk. Darstellung der Belastung bei zentrischer und exzentrischer Belastung. Bei exzentrischer Belastung kommt es zu einer Vermehrung der Druckbelastung auf der belastungszugewandten Seite und einer Zugbelastung der Gegenseite. Zur Verringerung der Belastung kann eine Zuggurtung auf der belastungsabgewandten Seite angelegt werden und damit die Spitzenbelastung verringert sowie die Belastung gleichmäßiger verteilt werden. Dieses Zuggurtungsprinzip ist durch den Tractus iliotibialis an der Hüfte verwirklicht.

Gelenkbelastung bei unterschiedlichen Schenkelhals-Schaft-Winkeln am Hüftgelenk (nach Pauwels). Bei stärkerer Varisierung des Schenkelhalses kommt es zu einer zunehmend exzentrischen Belastung des Schenkelhalses mit Zunahme der Druckbelastung auf der belastungszugewandten Seite und Zugspannung auf der abgewandten Seite. Bei zunehmender Valgisierung wird die Belastung zentrischer eingeleitet: Die Belastungsspitze nimmt ab und eine zunehmend gleichmäßige Druckbelastung des Schenkelhalses erfolgt. Im Gelenk jedoch führt die Coxa valga zu einer Erhöhung der Belastung (R).

Einwirkende Kraft und Gelenkbelastung in Abhängigkeit von der Gelenkstellung (Kniegelenk mit Patella).

Phasen des Ganges mit Aktivierung beteiligter Muskulatur.

Biomechanik

StephanKirschner

Klaus-PeterGünther

  • 6.1

    Mechanische Beanspruchung der Gewebe am Bewegungsapparat 62

    • 6.1.1

      Kurzfristige Auswirkungen mechanischer Belastung 62

    • 6.1.2

      Längerfristige Auswirkungen mechanischer Belastung 62

  • 6.2

    Funktionseinheit Gelenk 64

    • 6.2.1

      Ausformung der Gelenkflächen 64

    • 6.2.2

      Aktive und passive Stabilisatoren 65

  • 6.3

    Mechanische Beanspruchung als pathogenetischer Faktor 66

  • 6.4

    Biomechanik des Stehens und Gehens 67

Der menschliche Bewegungsapparat ist ein hochkomplexes System zur Wahrnehmung vorwiegend mechanischer Aufgaben. Dazu gehören statische und dynamische Funktionen, die bei der Bewegung unseres Körpers zusammenspielen. Die dabei auftretenden mechanischen Kräfte werden von den spezifischen Geweben des Bewegungsapparates aufgenommen und weitergeleitet.

Mechanische Beanspruchung der Gewebe am Bewegungsapparat

Die Biomechanik der Binde- und Stützgewebe beschreibt die Wechselbeziehungen zwischen der Gewebestruktur und den von außen auf sie einwirkenden Kräften. Die äußere Krafteinwirkung kann kurzfristig zu einer Verformung und längerfristig zu einer funktionellen Anpassung führen.

Kurzfristige Auswirkungen mechanischer Belastung

Auf die Gewebe wirken im Wesentlichen die Schwerkraft (Last), sowie Muskel- und Bandkräfte ein. Die Stützgewebe widerstehen den eingeleiteten Kräften entsprechend ihrer Materialeigenschaften und verhalten sich wie hochpolymere Stoffe. Sie haben rheologische Eigenschaften. Als Teil der Mechanik beschreibt die Rheologie die Verformung und das Fließverhalten von Materialien unter äußeren Einflüssen.
Die Krafteinleitung in die Stützgewebe führt zu einer Verformung. Je nach Ausmaß der eingeleiteten Kraft kann die Verformung sich vollständig zurückbilden oder bei Anwendung größerer Kräfte auch zu einer dauerhaften Formveränderung führen. Als elastisch wird diejenige Verformung beschrieben, bei der die Gewebe vollständig in die ursprüngliche Form zurückkehren und die Struktur unverändert bleibt. Bei weiter ansteigenden Kräften kommt es zu einer plastischen Verformung, d. h. nach der Krafteinleitung wird der ursprüngliche Zustand nicht mehr erreicht. Die Grenze zwischen der elastischen und plastischen Verformung wird als Fließpunkt bezeichnet. Bei weiter ansteigenden Kräften kommt es schließlich zum Bruch oder Reißen des Gewebes. Diese Strukturzerstörung kann am Bewegungsapparat z. B. als Knochenbruch oder Bandruptur auftreten. Der Zusammenhang zwischen der Krafteinleitung (Dehnung) und der Widerstandsfähigkeit des Stützgewebes (Spannung) kann mathematisch beschrieben werden und ergibt für jedes Gewebe ein bestimmtes Elastizitätsmodul.

Längerfristige Auswirkungen mechanischer Belastung

Im Gegensatz zu unbelebten Materialien in der Technik besitzen lebende menschliche bzw. tierische Gewebe eine Anpassungsfähigkeit an die mechanischen Krafteinwirkungen. Diese Anpassungsfähigkeit ist von großer Bedeutung sowohl für die Ausdifferenzierung unterschiedlicher Zell- und Gewebearten während des kindlichen Wachstums als auch für die Entwicklung unterschiedlicher morphologischer Formen der einzelnen Gewebe.
Kausale Histogenese
Die Differenzierung unterschiedlicher Zell- und Gewebearten am Bewegungsapparat wird neben genetisch determinierten Mechanismen auch über die Art der einwirkenden Kräfte gesteuert. So kann sich beispielsweise durch die Einwirkung von hydrostatischem Druck aus embryonalem Bindegewebe Knorpelgewebe entwickeln. Diese Zusammenhänge sind von Pauwels mit dem Begriff der kausalen Histogenese beschrieben worden. Überschreitet der Druck einen gewissen Grenzwert, kommt es zur Beendigung des Knorpelwachstums. Dies macht man sich am wachsenden Knochen mit offenen Epiphysenfugen therapeutisch zunutze, wenn mittels Epiphysenklammerung bei Achsabweichungen oder überschießendem Längenwachstum eine temporäre Unterdrückung der Epiphysenfugenaktivität erzielt wird. Ein anderes Beispiel für die klinische Anwendung des Prinzips der kausalen Histogenese ist die Kallusdistraktion, wo durch die Einwirkung eines kontinuierlichen Zuges auf proliferierendes Gewebe eine Neubildung von Knochen erreicht werden kann.
Funktionelle Anpassung
Parallel zur Ausdifferenzierung unterschiedlicher Gewebe am Bewegungsapparat im Rahmen der kausalen Histogenese erfolgt die kontinuierliche Entwicklung ihrer Form und Gestalt. Dieser Prozess unterliegt ebenfalls der Einwirkung von mechanischen Kräften und wird als funktionelle Anpassung bezeichnet. Für die Anpassung der Gewebe des Stützapparates ist die Art der einwirkenden Kraft von großer Bedeutung. Nach der Richtung der Krafteinleitung können Druck-, Zug- und Schubkräfte unterschieden werden. Die Verformung des Gewebes bei der Krafteinleitung erzeugt eine Dehnung, die den mechanischen Reiz zur funktionellen Anpassung darstellt. So entspricht beispielsweise die Ausrichtung der Kollagenfibrillen in den Geweben der Richtung der größten Dehnungsbelastung.
Auch die Entwicklung des knöchernen Skelettes wird maßgeblich durch die Prinzipien der funktionellen Anpassung gesteuert. Röhrenknochen können nach ihrem funktionellen Aufbau in epi-, meta- und diaphysäre Abschnitte untergliedert werden. Die gelenknahen epiphysären Knochenabschnitte zeichnen sich durch einen überwiegenden Anteil von spongiösem Knochen und einen deutlich geringeren Anteil von kortikalem Knochen aus. Die Anordnung der Spongiosatrabekel folgt dabei der mechanischen Beanspruchung der Knochenabschnitte. Im Bereich des proximalen Femurs kann die funktionelle Ausrichtung der Spongiosatrabekel gut im Röntgenbild erkannt werden: Zug aufnehmende Spongiosabälkchen (Zugtrabekel) verlaufen von der lateralen Femurkortikalis über den kranialen und lateralen Anteil des Schenkelhalses zu den kaudalen Femurkopfabschnitten, während überwiegend Druck aufnehmende Bälkchen (Drucktrabekel) von den kranialen Femurkopfanteilen zum medialen Schenkelhals ziehen. Daneben gibt es noch sekundäre Trabekelzonen mit Verlaufsrichtung vom Trochanter minor zum Trochanter major bzw. von der lateralen Femurkortikalis nach medial. Zwischen diesen relativ dicht gebauten Trabekelgruppen ist im Röntgenbild das sog. Ward'sche Dreieck als eine physiologisch trabekelarme Zone gut erkennbar ( Abb. 6.1).
Die Höhe der auf das proximale Femur einwirkenden Zug- und Druckkräfte wird auch von der Steilheit des Schenkelhalses beeinflusst. Bei steilem Schenkelhals-Schaft-Winkel (Coxa valga) sind die Druck aufnehmenden Trabekel höherer Beanspruchung ausgesetzt als die Zugtrabekel. Bei abgeflachtem Schenkelhals-Schaft-Winkel (Coxa vara) ist dies umgekehrt. Dementsprechend kann eine mechanische Anpassung der jeweiligen Spongiosabälkchen gut im Röntgenbild erkannt werden ( Abb. 6.2).
Die am Schenkelhals recht gut und reproduzierbar dargestellte Spongiosadichte wird in der Diagnostik von Erkrankungen mit veränderter Knochendichte (z. B. Osteoporose) genutzt. Sowohl apparative Messverfahren, wie die Osteodensitometrie, als auch eine Abschätzung der Spongiosadichte im konventionellen Röntgenbild (sog. Singh-Index) beruhen auf einer qualitativen und quantitativen Beurteilung der Mineralisierung.
Der metaphysäre Knochenbereich stellt die Übergangszone zwischen überwiegend spongiösem epiphysärem Knochen und den diaphysären Röhrenanteilen dar. In der Diaphyse liegen die Zonen der funktionellen Beanspruchung dicht zusammen, weshalb die funktionelle Ausformung des Knochens zur Bildung von Röhren mit kräftigen, kortikalen Wandanteilen führt. Diese Bauform des Knochens stellt eine Optimierung der Biegefestigkeit unter dem Gesichtspunkt eines möglichst geringen Gewichtes dar und ist von Roux als Maximum-Minimum-Prinzip beschrieben.
Die geschilderten Anpassungs- und Umbauvorgänge laufen lebenslang ab und führen am Skelett zu einem konstanten Knochenumbau mit einer jährlichen Umsatzrate von 1–2. Unter physiologischen Bedingungen steht dieser ständige Knochenabbau und -aufbau im Gleichgewicht.
Es gibt pathologische Zustände, bei denen durch die funktionelle Anpassung eine grundsätzlich andere Steuerung der Skelettentwicklung erfolgt. Für diese Anpassungsvorgänge hat Wolff das so genannte Transformationsgesetz formuliert. Danach gilt die Annahme, dass Knochen sich nur in der Form ausbildet, die der gegenwärtigen Beanspruchung entspricht. Bei fehlender Beanspruchung, wie z. B. bei Patienten mit Lähmungen im Bereich der unteren Extremitäten, kommt es im Kindesalter zu einem Minderwachstum der betroffenen Knochenabschnitte (z. B. bei Spina bifida) und bei bereits erwachsenen Patienten zur lokalisierten Knochenatrophie bzw. Osteoporose. Wenn ein Ungleichgewicht der muskulären Aktivität, z. B. im Rahmen einer infantilen Zerebralparese, vorliegt, folgt die Entwicklung und Ausformung der betroffenen Knochenabschnitte dieser Beanspruchung. Im Bereich des Hüftgelenkes entsteht bei diesen Patienten mit Überwiegen der Anspreiz- und Beugemuskulatur eine typische Deformität in Form einer Coxa valga et antetorta. Diese ungünstige biomechanische Situation wirkt sich meist nachteilig auf die weitere Entwicklung der Hüftpfanne aus: Die Überbeanspruchung im Bereich des lateralen Pfannenerkers führt zu einem Minderwachstum, in dessen Folge sich eine Subluxation oder eine Luxation des Gelenkes einstellen kann.

Funktionseinheit Gelenk

Ein Gelenk besteht aus den korrespondierenden, mit hyalinem Knorpel überzogenen Gelenkflächen, der Gelenkkapsel und stabilisierenden Bandverbindungen. Die Kapsel besteht äußerlich aus straffem Bindegewebe und ist gelenkseitig mit einer Synovialmembran ausgekleidet, die Nährstoffe für das bradytrophe Knorpelgewebe bereitstellt. In Abhängigkeit von der Form der miteinander artikulierenden Skelettelemente werden einfache (zwei Gelenkflächen) und zusammengesetzte Gelenke (mehr als zwei Gelenkflächen) unterschieden. Beispiele für zusammengesetzte Gelenke sind das obere Sprunggelenk oder auch das Kniegelenk.
Die Beweglichkeit von Gelenken wird durch drei wesentliche Faktoren bestimmt:
  • Ausformung der korrespondierenden Gelenkflächen,

  • Aktive Stabilisatoren (Muskulatur),

  • Passive Stabilisatoren (Gelenkkapsel und Bänder, ggf. zusätzliche Strukturen).

Ausformung der Gelenkflächen

Die spezifische Ausformung der Gelenkflächen bestimmt die Bewegungsmöglichkeiten (Translations- oder Rotationsbewegungen) und Freiheitsgrade ( Abb. 6.3).
Kennzeichen einer Rotationsbewegung ist das Bestehen einer Rotationsachse. Alle Punkte außerhalb dieser Achse beschreiben eine kreisförmige Bewegung, während der Punkt, der mit der Rotationsachse zusammenfällt, in Ruhe verbleibt und keine Bewegung beschreibt. Ein Beispiel ist das Humeroulnargelenk, das als reines Scharniergelenk nur reine Rotation zulässt und damit nur einen Freiheitsgrad besitzt. Ein ideales Kugelgelenk hingegen verfügt über drei Freiheitsgrade (z. B. Schulter- oder Hüftgelenk). Bei Translationsbewegungen kommt es zur gleichsinnigen Bewegung aller Punkte, die Unterscheidung der möglichen Freiheitsgrade ist gleichartig. Die Bewegungsform, bei der eine Kombination aus Rotation und Translation vorliegt, wird als Abrollbewegung beschrieben. Die zugehörige Rotationsachse verschiebt sich im Bewegungsablauf entsprechend der Translation. Diese Bewegungsform kommt bei Kondylengelenken, wie z. B. am Kniegelenk, vor.

Aktive und passive Stabilisatoren

Neben der knöchernen Gelenkform wird die Beweglichkeit eines Gelenkes von zusätzlichen aktiven und passiven Stabilisatoren bestimmt. Zu den aktiven Stabilisatoren gehört die gelenküberspannende Muskulatur. In Abhängigkeit vom Spannungszustand beeinflussen Muskeln und dazugehörige Sehnen das Bewegungsausmaß. Als passive Stabilisatoren sind Kapsel-Bandstrukturen und eventuell zusätzlich vorhandene intraartikuläre Strukturen – wie z. B. die Menisci im Kniegelenk – von Bedeutung.
Am Beispiel der Kugelgelenke der Hüfte und Schulter kann der Einfluss der knöchernen Ausformung und der zusätzlichen aktiven bzw. passiven Strukturen auf die Beweglichkeit und Stabilität aufgezeigt werden: Der knöcherne Pfannenrand im Bereich des Hüftgelenkes übergreift den Gelenkkopf über den Äquator hinaus und schränkt daher die Beweglichkeit deutlich stärker ein, als dies beim Schultergelenk der Fall ist. Die Gelenkform der Hüfte wird daher als Nussgelenk und damit als eine Sonderform der Kugelgelenke bezeichnet. Das Hüftgelenk ist durch die knöcherne Formgebung gut stabilisiert, eine Luxation erfolgt in der Regel nur nach Fraktur eines Pfannenrandanteiles. Im Gegensatz hierzu ist das Schultergelenk ganz wesentlich durch Weichteile stabilisiert und lässt deshalb eine besonders große Beweglichkeit zu. Die knöcherne Ausformung hat nur geringen Einfluss auf die Gelenkstabilität. Eine Luxation des Schultergelenkes kann auch ohne knöcherne Verletzung erfolgen und ist die Folge einer Verletzung der stabilisierenden Weichteile.
Die Beweglichkeit der Gelenke zeigt alters- und geschlechtsspezifische Unterschiede. Grundsätzlich gilt, dass Kinder und Frauen eine größere Beweglichkeit als Männer aufweisen. Für die Beschreibung der Gelenkbeweglichkeit wird am Bewegungsapparat die Neutral-Null-Methode verwendet. Die Nullstellung der Gelenke entspricht einem stehenden Menschen mit gestreckten Extremitätengelenken.

Mechanische Beanspruchung als pathogenetischer Faktor

Ein normal ausgebildeter Bewegungsapparat hält einer normalen mechanischen Beanspruchung folgenfrei stand. Zur mechanisch beeinflussten Schädigung von Geweben kann es jedoch kommen, wenn:
  • Kurzfristige Maximalbelastungen zur akuten Verletzung bzw. plastischen Verformung führen,

  • Längerfristig erhöhte Belastung (Dauerbelastung) die physiologische Regeneration des Gewebes nicht mehr zulässt,

  • Normale Belastung auf pathologisch veränderte Form oder Struktur von Geweben trifft.

Klassische Beispiele der akuten Verletzung sind die Fraktur oder die Bandruptur, bei denen es im Rahmen eines Unfallgeschehens zur definierten Schädigung kommt.
Bei einer mechanischen Dauerbeanspruchung reagiert normales Gewebe dann pathologisch, wenn die erforderliche Regenerationszeit unterschritten wird. Exemplarisch dafür sind sog. Ermüdungsfrakturen der Tibia oder der Metatarsalia bei Läufern oder degenerative Gelenkschäden bei Ausdauersportarten zu nennen.
Etwas komplexer sind die Zusammenhänge, wenn es zur Schädigung kommt, weil veränderte Form und Struktur von Elementen des Bewegungsapparates eine eigentlich physiologische Krafteinleitung nicht tolerieren. Dies kann dann der Fall sein, wenn z. B. durch eine Inkongruenz von Gelenkflächen infolge von Verletzungen (in-traartikuläre Fraktur) oder anderen Erkrankungen (z. B. Osteochondrosis dissecans, Hüftdysplasie, Morbus Perthes) normale Bewegungsabläufe mit optimierter Lastverteilung nicht mehr möglich sind. Eine große Rolle spielen aber auch die außerhalb des eigentlichen Gelenkes liegenden Einflussgrößen, zu denen beispielsweise die muskuläre Zuggurtung und die Formgebung der epi-metaphysären Knochenabschnitte gehören. Gerade an den Gelenken der unteren Extremität wird die Größe der auf Gelenke einwirkenden Kräfte sowohl durch die Ansätze der gelenkführenden Muskulatur als auch die Formgebung der beteiligten Knochen und damit über Hebelarme gesteuert: Neben der Größe bestimmen die Richtung und der Angriffspunkt einer Krafteinleitung die Beanspruchung der Stützgewebe. Es kann grundsätzlich zwischen einer zentrischen und einer exzentrischen Krafteinleitung unterschieden werden. Bei der zentrischen Krafteinleitung kommt es zu einer reinen Druckbelastung mit gleichmäßiger Belastungsverteilung. Bei der exzentrischen Krafteinleitung kann die Krafteinleitung außerhalb des beanspruchten Stützgewebes liegen. In diesem Fall kommt es zu einer Biegebeanspruchung des Materials: Auf der Seite der Krafteinleitung kommt es zu einer Druckbelastung und auf der belastungsabgewandten Seite zu einer Zugbelastung. Die Belastungsverteilung ist ungleichmäßig und übersteigt die Belastung bei der axialen Krafteinleitung. Eine Möglichkeit zur Verminderung der Belastung besteht in einer Zuggurtung auf der belastungsabgewandten Seite. Dieses Prinzip ist von der Natur am Hüftgelenk in Form des Tractus iliotibialis und der Muskelschlinge, die aus pelvitrochantärer Muskulatur sowie dem M. vastus lateralis besteht, verwirklicht ( Abb. 6.4).
Im Einbeinstand wirkt die Aktivierung dieser lateral gelegenen Muskeln einem Absinken des Beckens um das belastete Hüftgelenk entgegen. Die resultierende Gelenkkraft übersteigt dabei das Körpergewicht deutlich. Formänderungen des Schenkelhalses können die Kraftresultierende zusätzlich beeinflussen: Eine Coxa valga führt durch verkürzte Hebelverhältnisse der pelvitrochantären Muskulatur zur erhöhten Belastung im Gelenk ( Abb. 6.5).

Biomechanik des Stehens und Gehens

Im stabilen Stand bei physiologischer Körperhaltung fällt das Schwerpunktlot zwischen die Füße leicht vor dem oberen Sprunggelenk. Um diese günstige Position erreichen zu können, müssen die Körperabschnitte in der Nullstellung stehen. Für den Rumpf bedeutet dies eine aufrechte Haltung mit den physiologischen Schwingungen der Wirbelsäule. Die Brustwirbelsäule ist durch den mechanisch stabilen Thorax gut in der kyphotischen Form stabilisiert. Im Bereich der Lendenwirbelsäule erfolgt eine Zuggurtung gegen eine zu starke Lordosierung durch die Bauch- und Rumpfwandmuskulatur. Auf der Rückseite des Rumpfes stabilisiert die gerade Rückenmuskulatur. Der Teilkörperschwerpunkt des Rumpfes liegt dann kurz vor dem Promontorium. Gelenkform und Bandapparat der diese Last tragenden Fußgelenke sowie der Knie- und Hüftgelenke sind physiologischerweise so ausgebildet, dass im Wesentlichen die passive Stabilisierung ausreichend ist und damit eine energetisch besonders günstige Situation für die zusätzlich aktiv stabilisierende gelenküberbrückende Muskulatur besteht.
Die wesentlichen am Stand beteiligten Muskelgruppen sind:
  • Wadenmuskulatur (oberes Sprunggelenk),

  • Kniestreckmuskulatur (Kniegelenk),

  • Gesäßmuskulatur (Hüftgelenk sagittale Ebene),

  • Hüftabduktoren (Hüftgelenk, frontale Ebene),

  • Rumpfmuskulatur (Wirbelsäule).

Wenn die physiologischen Gelenkstellungen im Stand nicht eingenommen werden können oder die aktiven Gelenkstabilisatoren die erforderliche Arbeit nicht leisten können, wird das energetisch günstige stabile Gleichgewicht nicht mehr erreicht. Bei leicht gebeugtem Hüft- und Kniegelenk beispielsweise muss der Stand durch aktive Muskelanspannung mit erhöhter Arbeit gesichert werden. Dies ist bei den meisten Patienten mit Arthrosen von Hüft- und Kniegelenk und daraus resultierender Beugekontraktur der Fall. Das Ausmaß der zu leistenden Arbeit folgt dabei der Gelenkstellung: Je weiter das Schwerpunktlot vom Gelenkmittelpunkt entfernt liegt, umso stärker steigt die zu leistende Arbeit an ( Abb. 6.6).
Die Sitzhaltung ist stark vom kulturellen Umfeld abhängig: In Westeuropa wird überwiegend auf Stühlen gesessen. Hierbei wird eine Beugung von meist 90 in Hüft- und Kniegelenk eingenommen. Das obere Sprunggelenk wird meist ebenfalls in 90-Stellung zum Unterschenkel gehalten. Die Rumpfstellung muss für das Sitzen nicht grundsätzlich verändert werden. Im asiatischen Raum sitzen Menschen mehr als in Europa auf dem Boden und benötigen deshalb eine wesentlich höhere Kniebeugefähigkeit.
Sowohl die konservative als auch die operative Therapie von Gelenkerkrankungen müssen Sitzgewohnheiten berücksichtigen. Wenn aufgrund degenerativer Gelenkerkrankungen oder Kontrakturen bei neuromuskulären Erkrankungen eine gewünschte oder energetisch günstige Sitzstellung nicht mehr möglich ist, werden Hilfsmittel für ein angenehmes und passives Sitzen benötigt (z. B. Verordnung eines Keilkissens bei Hüft-Beugeeinschränkung) oder es kann sogar ein operativer Eingriff zur Verbesserung der Beweglichkeit indiziert sein.
Das Gehen stellt eine energetisch günstige Fortbewegung dar, bei der verschiedene komplexe Bewegungen ineinandergreifen, um den Körperschwerpunkt möglichst gleichmäßig nach vorne zu bewegen. Dabei laufen einige der erforderlichen Bewegungen teilweise automatisch bzw. unwillkürlich und andere willentlich ab. Obwohl die Phasen des Ganges in sehr ähnlicher Weise aufeinanderfolgen, unterscheidet sich das Gangbild der Menschen deutlich voneinander, es stellt ein individuelles Merkmal dar.
Aus dem stabilen Zweibeinstand wird der Körperschwerpunkt nach ventral verlagert und das Spielbein nach vorne geschwungen. Hierbei ist eine Beugestellung von 30 im Hüftgelenk, 70–85 im Kniegelenk und eine plantigrade Stellung im Sprunggelenk erforderlich. In dieser Phase muss das Becken durch die Glutealmuskulatur stabilisiert werden. Zum Ende der Spielbeinphase wird das gestreckte Bein aufgesetzt und durch das Zusammenspiel von Waden- und Oberschenkelmuskulatur ein harmonisches Abrollen zunächst im Sprunggelenk und später durch Flexion im Kniegelenk erreicht. Am Ende der Standbeinphase erfolgt das Abstoßen durch Anspannung der Unterschenkelmuskulatur ( Abb. 6.7).
Eine Störung des physiologischen Bewegungsablaufes beim Gehen bezeichnen wir als Hinken. Unterschiedliche Ursachen können dazu führen:
  • Schmerzen (Schonhinken),

  • Gelenkfehlstellung und -versteifung (Versteifungshinken),

  • Muskelkontrakturen und Muskelinsuffizienz (Insuffizienzhinken),

  • Motorische Lähmung (Lähmungshinken),

  • Beinverkürzung (Verkürzungshinken).

Entsprechende Störungen des Gangbildes können wir bei der klinischen Untersuchung orientierend erfassen. Eine detaillierte Analyse ist mit instrumenteller Ganganalyse möglich. Diese kann mit Videounterstützung, Messung der Bodenreaktionskräfte und Ableitung eines Oberflächen-EMGs erfolgen. Der apparative Aufwand begrenzt die Indikation jedoch auf spezifische Fragestellungen. So kann heute eine Ganganalyse beispielsweise zur Indikationsstellung und Planung komplexer operativer Eingriffe bei Kindern mit infantiler Zerebralparese sinnvoll sein. Im Routinebetrieb wird die sorgfältige klinische Untersuchung ausreichen müssen.
LITERATUR

Kapandji, 1992

I.A.KapandjiFunktionelle Anatomie der Gelenke1992Enke Verlag(aktuelle Ausgabe bei Thieme, 2007)

Debrunner, 2005

A.M.DebrunnerOrthopädische Chirurgie2005KBT Huber und Partner

Pauwels, 1998

F.PauwelsAtlas zur Biomechanik der gesunden und kranken Hüfte1998Springer Verlag

Wolf and Wessinghage, 1991

JWolfDWessinghageDas Gesetz der Transformation der Knochen1991Schattauer Verlag

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