Der Knochen als Druckstab in einem Seilspannwerk, dargestellt am Beispiel der Hüfte (Langfassung)

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Einführung des Hüftgelenks

In den Lastausleger wird etwa auf zwei Fünftel seiner Länge ein Gelenk eingefügt, das in seiner Lage dem Spalt zwischen Hüftkopf und Pfanne entspricht. Um das Gelenk im Sinne eines Knotenpunktes zu stabilisieren, muss es von unten und oben her abgestützt werden. Dazu dienen das Sitzbein (Os ischii) und die Darmbeinschaufel (Ala ossis ilii), die ihrerseits abgespannt werden müssen: Der untere Zug beginnt am Halsansatz und führt zunächst zum Sitzbein. Gestellt wird dieser "Untergurt" durch die Rotatoren, und zwar im Wesentlichen durch die Muskeln Quadratus femoris und Obturator externus. Vom Sitzbein spannt sich das Ligamentum sacrotuberale zum Kreuzbein. Von dort zieht das Ligamentum iliolumbale als "Obergurt" zur Darmbeinschaufel (Crista iliaca). Zurückgespannt wird das Becken als Ganzes vom Tractus (Abb. 2a).

Der zentrale Teil des Lastauslegers besteht nun aus einem knöchernen Kreuz, gebildet durch Femurhals (Collum femoris), Darmbeinschaufel, der verdickten unteren Kante des Darmbeines (Corpus ossis ilii) und dem Sitzbein. Dieses Kreuz ist umlaufend verspannt. Der Tractus entspricht in seinem oberen Bereich dem, was als Tractus iliotibialis bekannt ist.

Einführung des Iliosacralgelenks

Das Iliosacralgelenk stellt das zweite Gelenk im Lastausleger dar. Durch seine Einführung wird berücksichtigt, dass das Kreuzbein relativ breit ist, es praktisch Rippenstummel (pars lateralis) aufweist. Auch diese sind nur axial belastbar. Das Iliosacralgelenk wird von oben her durch die Kreuzbein-Darmbein-Bänder (Ligg. sacroiliaca) gehalten, die allerdings nur eine geringe Kraft aufbringen müssen. Nach unten zieht umso stärker das Lig. sacrotuberale (Abb. 2b).

Ausfachung des Beckens
Abbildung 2: Ausfachung des Beckens durch Einführung des Hüftgelenks
(a) und des Iliosacralgelenks
(b) knöchernes Kreuz mit umlaufender Verspannung

Einführung des Kniegelenks

Für das Verständnis der Mechanik des Hüftgelenks ist die Vereinfachung der Verhältnisse im Bein, wie sie bisher vorgenommen wurde, an sich ausreichend. Da sich jedoch Hüftgelenk und Kniegelenk bei Erkrankungen einander beeinflussen, ist auch eine Aufklärung der Kräfteverhältnisse am Knie bezüglich der Frontalebene wünschenswert; bisher beschränkte sich das allgemeine Interesse auf die Sagittalebene.

Im ersten Schritt werden die lateralen Condylen von Femur und Tibia zu einem Stab vereinigt, der rechtwinklig zum Halteseil eingekoppelt wird (Abb. 3a). Dadurch wird die Belastung für ihn Null ("Nullstab") und die bisherigen Kraftwerte bleiben unverändert.

Der Tractus endet nun seitlich des Knies als echter Tractus iliotibialis. Die Weiterführung des Zuges bis zum Fuß erfolgt durch die laterale Muskulatur des Unterschenkels, gegeben durch die Mm. tibialis anterior et posterior und die Mm. peronei. Diese Muskeln haben keine Entsprechung auf der Innenseite des Unterschenkels.

Da die laterale Unterschenkelmuskulatur in dieser Darstellung den vollen Zug des Tractus weiterzuleiten hat, muss sie sehr kräftig sein. Das lässt die Beine als nach außen gekrümmt erscheinen (O-Bein, Genu varum), obwohl Femur und Tibia tatsächlich auf einer Linie liegen.

Wir konstruieren nun das andere Extrem, indem wir das Knie direkt unter den Schwerpunkt bringen, also ein X-Bein (Genu valgum) erzeugen. Das Knie wird damit praktisch selbst zum Auflager. Entsprechend endet das Halteseil dort. Das fordert, dass der Tractus über einen Zug verfügt, der zur Mitte des Knies führt. Dieser wird im Wesentlichen durch den Tractus suprapatellaris gestellt (Abb. 3b).

Das ganze System balanciert auf der vertikal stehenden Tibia. Da diese keiner lateralen Abspannung mehr bedarf, wird die entsprechende Muskulatur nur schwach entwickelt sein, was den Eindruck der X-Beinigkeit verstärkt.

Wenn also die laterale Unterschenkelmuskulatur schwach entwickelt ist, bildet sich ein X-Bein, wenn sie stark entwickelt ist, ein O-Bein.

Der Normalfall zeichnet sich dadurch aus, dass zwischen Tibia und Femur ein leichter Knick von etwa 6 Grad besteht, was als physiologisches X-Bein bezeichnet wird. Der Tractus muss nun sowohl in der Mitte, als auch an der Seite des Knies ansetzen. Davon wird der erstere Zug, der Tractus suprapatellaris, stärker beansprucht. Der Unterschenkel wird als Ganzes mäßig belastet (Abb. 3c).

Vom Tractus in seiner Gesamtheit können wir nichts Genaueres sagen, als dass er von der Darmbeinschaufel zum Knie zieht; weswegen wir die Bezeichnung "Tractus iliogenualis" einführen. Die Aufspaltung nach unten in den lateralen und medialen Zweig beginnt am Trochanter.

Wenn Wert darauf gelegt wird, den Winkel zwischen Schaft und Hals des Femurs (CCD-Winkel) genau wiederzugeben, müsste das gesamte Bein gezeichnet werden. Hier empfiehlt sich ein reduziertes System, das von Abb. 3d gezeigt wird. Das Femur wird bis zur Wirkungslinie des Körpergewichts durchgezogen. Der Schnittpunkt wird beim normalen Bein irgendwo zwischen Knie und Fuß liegen; er bildet das neue Auflager. Von dort wird eine Linie bis zum Trochanter als "resultierender Tractus" gezogen.

Ausfachung des Beines
Abbildung 3a-d: Ausfachung des Beines durch Einführung des Kniegelenks
3a: Genu varum 3b: Genu valgum 3c: physiologisches Genu valgum 3d: reduziertes System

Das vordere (ventrale Beckensystem)

Im bisher entwickelten System war die Beckenschaufel an ihrer oberen Kante im Wesentlichen durch das Lig. iliolumbale gesichert worden, das dort aber sehr weit hinten (dorsal) ansetzt. Der Tractus erfasst aber die gesamte Kante, so dass die Schaufel nach außen weggedreht werden würde. Verhindert wird dies durch das Leistenband, das schräg nach unten zum Schambein (Os pubis) zieht. Dieses wiederum wird durch den M. obturator internus als Untergurt auf den Halsansatz zurückgespannt. Da hier der Untergurt nur durch einen Muskel gebildet wird, der Untergurt des hinteren Systems dagegen durch zwei (M. quadratus femoris und M. obturator externus), dürfte auch die Belastung für beide Systeme etwa in diesem Verhältnis aufgeteilt sein, also P = 0,5 G'. Deshalb beziehen sich weitere Betrachtungen auf das dorsale System.

Abb. 4: Vorderes Beckensystem mit Leistenband, Schambein und M. obturator internus
Abbildung 4: Vorderes Beckensystem mit Leistenband, Schambein und M. obturator internus

Der große Gesäßmuskel als Spanner des Tractus

In der bisherigen Entwicklung des Kräfteschemas für den Einbeinstand sind wir von einer passiven Spannung des Tractus ausgegangen. Diese erreicht der Mensch, indem er sein Becken zur Spielbeinseite hin abkippen lässt, wodurch es auf der Standbeinseite steigt. Das erfolgt, wenn die sogenannte Ruhehaltung eingenommen wird ("Rührt euch").

Soll das Becken gerade gehalten werden, muss der Tractus verkürzt werden. In dieser Stellung lässt sich auf der Standbeinseite eine Anspannung des großen Gesäßmuskels (M. glutaeus maximus), genauer seines oberen Teiles, ertasten. Außerdem strafft sich die spielbeinseitige Rückenmuskulatur, was darauf verweist, dass sich der Oberkörper über den Standfuß geneigt hat. Da der Tractus kein freies Ende besitzt, kann der große Gesäßmuskel auf ihn nur im Seitenzug wirken. Den Ort dafür setzen wir auf der halben Höhe zwischen Trochanter und Crista iliaca an (Abb. 5).

Abb. 5. Der Tractus wird im Seitenzug durch den M. glutaeus maximus gespannt, der seinerseits zum Kreuzbein zieht und gegen ein Drehmoment arbeitet, das sich aus der Verkippung des Oberkörpers ergibt.
Abbildung 5: Der Tractus wird im Seitenzug durch den M. glutaeus maximus gespannt, der seinerseits zum Kreuzbein zieht und gegen ein Drehmoment arbeitet, das sich aus der Verkippung des Oberkörpers ergibt.

Als Gegenreaktion arbeitet der große Gesäßmuskel auf den unteren Kreuzbeinbereich; über die Ligg. sacroiliaca und das Iliosacralgelenk der Spielbeinseite wird der Zug auf die laterale Rückenmuskulatur weitergeleitet. Diese wiederum wirkt gegen die Verlagerung des Körperschwerpunktes. Dabei richtet sich das ganze System etwas auf; das Femur steht nun 1,5 Grad steiler. Die Aufrichtung haben wir nicht im Hüftgelenk, sondern am Halsansatz vorgenommen, um die bisherigen geometrischen Verhältnisse beibehalten zu können. Der CCD-Winkel ist also um 1,5 Grad größer geworden. Der Lastarm verkürzt sich um 15%, und die Belastung wird insgesamt geringer.

Beim Gehen arbeitet der große Gesäßmuskel zyklisch gegen die Schwungmasse des Oberkörpers. Bei Frauen läuft die relative Verlagerung des Körpergewichts mehr über ein Verschieben des Beckens ab (wiegender Gang), Männer schaukeln mehr mit dem Oberkörper.

Durch das Prinzip des Seitenzuges auf den Tractus wird der große Gesäßmuskel stark untersetzt, d.h., er hat nur kleine Kräfte aufzubringen. Dadurch kann er als Aufrichter in der Sagittalebene wirksam werden, was den Menschen vom Tier unterscheidet.

Im aktiven Einbeinstand (bei gerade gehaltenem Becken) werden also, von unten beginnend, folgende Muskeln betätigt: laterale Unterschenkelmuskulatur, die Rotatoren, der große Gesäßmuskel und die spielbeinseitige Rückenmuskulatur. Die Hauptarbeit ist von den Rotatoren zu leisten. Die zahlreichen Bänder, die dazwischen geschaltet sind (einschließlich des Tractus), entfalten eine starke Federwirkung, wodurch die eingebrachte Energie weitgehend für den Standbeinwechsel erhalten bleibt.

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