Muskuloskelettaler Schlüssel

Rahmen und Unterstützung: das Bindegewebe

Die Gesamtfunktion des Bindegewebes besteht darin, Strukturen im Körper zu vereinen oder zu verbinden und Unterstützung zu geben. Knochen ist ein Bindegewebe, das den starren Rahmen für die Unterstützung bietet. Wo Knochen miteinander artikulieren dichtes fibröses Bindegewebe, reich an Kollagenfasern, umgibt die Enden der Knochen und ermöglicht Bewegung unter Beibehaltung der Stabilität. Knorpel, ein anderes Bindegewebe, wird auch in Verbindung mit Gelenken gefunden, wo es eine komprimierbare Verbindung zwischen zwei Knochen bildet oder eine reibungsarme Oberfläche für eine reibungslose Bewegung eines Knochens auf einem anderen bereitstellt. Bindegewebe bindet Muskeln an Knochen, entweder in Form einer Schnur (Sehne) oder eines flachen Blattes (Faszie). Das Bindegewebe kann unterteilt werden in:

• dichtes faseriges Gewebe;
• knorpel;
• knochen.

Dichtes fibröses Gewebe

Dichtes fibröses Bindegewebe vereint Strukturen im Körper und ermöglicht dennoch Bewegung. Es hat eine hohe Zugfestigkeit, um Dehnungskräften zu widerstehen. Dieses Bindegewebe hat wenige Zellen und besteht größtenteils aus Fasern aus Kollagen und Elastin, die dem Gewebe eine große Festigkeit verleihen. Die Fasern werden von Fibroblastenzellen produziert, die zwischen den Fasern liegen (Abbildung 1.1). Die Zähigkeit dieses Gewebes ist zu spüren, wenn Steak mit einem stumpfen Messer durchgeschnitten wird. Die Muskelfasern sind leicht zu schneiden, aber die Abdeckung des weißen Bindegewebes ist sehr hart. Beispiele für dieses Gewebe sind wie folgt:

Abbildung 1.1 Dichtes fibröses Bindegewebe, das den Knochen als Periost bedeckt und die Sehne eines Skelettmuskels bildet.

• Die Kapsel, die die beweglichen (Synovial-) Gelenke umgibt und die Knochen miteinander verbindet (siehe Abbildung 1.7).
• Bänder bilden starke Bänder, die Knochen mit Knochen verbinden. Bänder stärken die Gelenkkapseln in bestimmte Richtungen und begrenzen die Bewegung.
• Sehnen vereinen die kontraktilen Fasern von Muskel zu Knochen.

In Sehnen und Bändern liegen die kollagenen Fasern in Richtung der größten Belastung parallel.

• Eine Aponeurose ist eine starke flache Membran mit Kollagenfasern, die in verschiedene Richtungen liegen, um Bindegewebsblätter zu bilden. Eine Aponeurose kann die Anhaftung eines Muskels bilden, z. B. der schrägen Bauchmuskeln, die sich in der Mittellinie des Abdomens treffen (siehe Kapitel 10, Abbildung 10.6). In der Handfläche und der Fußsohle liegt eine Aponeurose tief unter der Haut und bildet eine Schutzschicht für die darunter liegenden Sehnen (siehe Kapitel 8, Abbildung 8.21).
• Ein Retinaculum ist ein Band aus dichtem Fasergewebe, das Sehnen der Muskeln bindet und die Sehne während der Bewegung verhindert. Ein Beispiel ist das Beuger-Retinakulum des Handgelenks, das die Sehnen der in die Hand übergehenden Muskeln in Position hält (siehe Kapitel 6, Abbildung 6.15).
• Faszie ist ein Begriff, der für die großen Bereiche des dichten Fasergewebes verwendet wird, die die Muskulatur aller Körpersegmente umgeben. Faszien sind besonders in den Gliedmaßen entwickelt, wo sie zwischen die großen Muskelgruppen eintauchen und sich am Knochen festsetzen. In einigen Bereichen bietet die Faszie eine Basis für die Befestigung von Muskeln, zum Beispiel die thorakolumbale Faszie gibt Befestigung an den langen Muskeln des Rückens (siehe Kapitel 10, Abbildung 10.6).
• Periost ist die schützende Hülle der Knochen. Sehnen und Bänder verschmelzen mit dem Periost um den Knochen (siehe Abbildung 1.3).
• Dura ist ein dickes fibröses Bindegewebe, das das Gehirn und das Rückenmark schützt (siehe Kapitel 3, Abbildung 3.21).

Knorpel

Knorpel ist ein Gewebe, das komprimiert werden kann und elastisch ist. Die Zellen (Chondrozyten) sind oval und liegen in einer Grundsubstanz, die nicht starr wie Knochen ist. Es gibt keine Blutversorgung des Knorpels, daher ist seine Dicke begrenzt. Das Gewebe hat eine große Verschleißfestigkeit, kann jedoch bei Beschädigung nicht repariert werden.

Hyaliner Knorpel wird allgemein als Knorpel bezeichnet. Es ist glatt und glasartig und bildet eine reibungsarme Abdeckung der Gelenkflächen der Gelenke. Bei älteren Menschen neigt der Gelenkknorpel dazu, erodiert oder verkalkt zu werden, so dass die Gelenke steif werden. Hyaliner Knorpel bildet die Rippenknorpel, die die vorderen Enden der Rippen mit dem Brustbein verbinden (Abbildung 1.2). Im sich entwickelnden Fötus werden die meisten Knochen im Hyalinknorpel gebildet. Wenn das knorpelige Modell jedes Knochens eine kritische Größe für das Überleben der Knorpelzellen erreicht, beginnt die Ossifikation.

Abbildung 1.2 Mikroskopische Struktur von Hyalin und Fibrocartilage, Lage im Skelett des Rumpfes.

Fibrocartilage besteht aus Knorpelzellen, die zwischen dicht gepackten Kollagenfasern liegen (Abbildung 1.2). Die Fasern verleihen dem Gewebe zusätzliche Festigkeit und behalten gleichzeitig seine Elastizität. Beispiele dafür, wo Fibrocartilage gefunden wird, sind die Scheiben zwischen den Knochen der Wirbelsäule, die Schambeinfuge, die die beiden Hälften des Beckens anterior verbindet, und die Menisken im Kniegelenk.

Knochen

Knochen ist das Gewebe, das die starren Stützen für den Körper bildet, indem es einen großen Anteil an Calciumsalzen (Calciumphosphat und Carbonat) enthält. Es muss daran erinnert werden, dass Knochen ein lebendes Gewebe ist, das aus Zellen und einer reichlichen Blutversorgung besteht. Es hat eine größere Fähigkeit zur Reparatur nach Schäden als jedes andere Gewebe im Körper, außer Blut. Die Stärke des Knochens liegt in den dünnen Platten (Lamellen), die aus Kollagenfasern mit dazwischen abgelagerten Calciumsalzen bestehen. Die Lamellen liegen parallel, durch Fasern zusammengehalten, dazwischen liegen die Knochenzellen oder Osteozyten. Jede Knochenzelle liegt in einem kleinen Raum oder einer Lücke und verbindet sich mit anderen Zellen und mit Blutkapillaren durch feine Kanäle, die Canaliculi genannt werden (Abbildung 1.3).

Im kompakten Knochen sind die Lamellen in konzentrischen Ringen um einen zentralen Kanal gelegt, der Blutgefäße enthält. Jedes System konzentrischer Lamellen (bekannt als Haverssches System oder Osteon) liegt in einer Längsrichtung. Viele dieser Systeme sind dicht gepackt, um den dichten kompakten Knochen im Schaft langer Knochen zu bilden (Abbildung 1.3).

Abbildung 1.3 Ein Abschnitt des Schafts eines langen Knochens.

In spongiösem oder trabekelförmigem Knochen bilden die Lamellen Platten, die in verschiedenen Richtungen angeordnet sind, um ein Netz zu bilden. Die Platten sind als Trabekel bekannt und die Zwischenräume enthalten Blutkapillaren. Die in den Trabekeln liegenden Knochenzellen kommunizieren durch Canaliculi miteinander und mit den Räumen. Die ausgedehnten Enden langer Knochen sind mit spongiösem Knochen gefüllt, der mit einer dünnen Schicht kompakten Knochens bedeckt ist. Die zentrale Höhle des Schaftes der langen Knochen enthält Knochenmark. Diese Organisation der beiden Knochentypen erzeugt eine Struktur mit großer Steifigkeit ohne übermäßiges Gewicht (Abbildung 1.4). Knochen hat die Fähigkeit, sich in Reaktion auf die Belastungen in seiner Form umzugestalten, so dass die Strukturlinien der Trabekel an den Enden des Knochens den Kraftlinien auf den Knochen folgen. Zum Beispiel bieten die Linien von Trabekeln an den Enden von tragenden Knochen, wie dem Femur, maximale Festigkeit, um das Körpergewicht gegen die Schwerkraft zu stützen. Der Umbau des Knochens wird durch die Aktivität von knochenbildenden Zellen, die als Osteoblasten bekannt sind, und knochenzerstörenden Zellen, die als Osteoklasten bekannt sind, erreicht; Beide Zelltypen kommen im Knochengewebe vor. Die Calciumsalze des Knochens tauschen sich unter dem Einfluss von Hormonen (Parathormon und Thyrocalcitonin) ständig mit Calciumionen im Blut aus. Knochen ist ein lebendiges, sich ständig veränderndes Bindegewebe, das einen starren Rahmen bietet, auf den Muskeln Kräfte ausüben können, um Bewegung zu erzeugen.

Abbildung 1.4 Bruttostruktur des langen Knochens: Längs- und Querschnitte.

Artikulationen

Wo sich die starren Knochen des Skeletts treffen, werden Bindegewebe organisiert, um die Knochen miteinander zu verbinden und Gelenke zu bilden. Es sind die Gelenke, die eine Bewegung der Körpersegmente relativ zueinander ermöglichen. Die Gelenke oder Gelenke zwischen den Knochen können je nach dem jeweiligen Bindegewebe in drei Typen unterteilt werden. Die drei Hauptklassen von Gelenken sind faserig, knorpelig und synovial.

Faserige Gelenke

Hier sind die Knochen durch dichtes fibröses Bindegewebe verbunden.

Die Nähte des Schädels sind faserige Gelenke, die keine Bewegung zwischen den Knochen zulassen. Der Rand jedes Knochens ist unregelmäßig und verzahnt sich mit dem benachbarten Knochen, wobei eine Schicht fibrösen Gewebes sie verbindet (Abbildung 1.5a).

Eine Syndesmose ist ein Gelenk, bei dem die Knochen durch ein Band verbunden sind, das eine gewisse Bewegung zwischen den Knochen ermöglicht. Zwischen Radius und Ulna findet sich eine Syndesmose (Abbildung 1.5b). Die interossäre Membran ermöglicht die Bewegung des Unterarms.

Eine Gomphose ist ein spezialisiertes fibröses Gelenk, das die Zähne in den Kieferhöhlen fixiert (Abbildung 1.5c).

Abbildung 1.5 Faserige Gelenke: (a) Naht zwischen Schädelknochen; (b) Syndesmose zwischen Radius und Ulna; (c) Gomphose: Zahn in der Pfanne.

Knorpelgelenke

In diesen Gelenken sind die Knochen durch Knorpel verbunden.

Ein Synchondrose- oder primäres Knorpelgelenk ist ein Gelenk, bei dem die Verbindung aus hyalinem Knorpel besteht. Diese Art von Gelenk wird auch als primärer Knorpel bezeichnet. Die Artikulation der ersten Rippe mit dem Brustbein erfolgt durch eine Synchondrose. Während des Wachstums der langen Knochen des Skeletts gibt es eine Synchondrose zwischen den Enden und dem Knochenschaft, wo temporärer Knorpel die Epiphysenplatte bildet. Diese Platten verschwinden, wenn das Wachstum aufhört und der Knochen verknöchert (Abbildung 1.6a).

Ein Symphysen- oder sekundäres Knorpelgelenk ist ein Gelenk, bei dem die Gelenkflächen von einer dünnen Schicht hyalinen Knorpels bedeckt und durch eine Scheibe Fibrocartilage verbunden sind. Diese Art von Gelenk (manchmal als sekundärer Knorpel bezeichnet) ermöglicht eine begrenzte Bewegung zwischen den Knochen durch Kompression des Knorpels. Die Wirbelkörper artikulieren durch eine Scheibe Fibrocartilage (Abbildung 1.6b). Die Bewegung zwischen zwei Wirbeln ist gering, aber wenn alle Bandscheiben in einer bestimmten Richtung zusammengedrückt werden, tritt eine beträchtliche Bewegung der Wirbelsäule auf. Wenig Bewegung tritt an der Schambeinfuge auf, dem Gelenk, an dem sich die rechte und die linke Beckenhälfte treffen. Die Bewegung ist wahrscheinlich an der Schambeinfuge im späten Stadium der Schwangerschaft und während der Geburt erhöht, um den Geburtskanal zu vergrößern.

Abbildung 1.6 Knorpelgelenke: (a) Synchondrose im Mittelhandknochen eines Kindes, wie auf dem Röntgenbild zu sehen; (b) Symphyse zwischen den Körpern zweier Wirbel.

Abbildung 1.7 Typisches Synovialgelenk.

Synovialgelenke

Synovialgelenke sind die beweglichen Gelenke des Körpers. Es gibt eine große Anzahl dieser Gelenke, die eine Vielzahl von Formen und Bewegungsmöglichkeiten aufweisen. Die gemeinsamen Merkmale aller sind im Abschnitt eines typischen Synovialgelenks (Abbildung 1.7) dargestellt und wie folgt aufgeführt:

• Hyaliner Knorpel bedeckt die Enden der beiden Gelenkknochen und bietet eine reibungsarme Oberfläche für die Bewegung zwischen ihnen.
• An den Gelenkrändern oder in einiger Entfernung an jedem Knochen ist eine Kapsel aus dichtem fibrösem Gewebe angebracht. Die Kapsel umgibt das Gelenk wie eine Hülse.
• In der Kapsel befindet sich eine Gelenkhöhle, die eine freie Bewegung zwischen den Knochen ermöglicht.
• Bänder, Bänder oder Schnüre aus dichtem Fasergewebe verbinden die Knochen. Die Bänder können sich mit der Kapsel vermischen oder sie sind an den Knochen in der Nähe des Gelenks befestigt.
• Eine Synovialmembran zeichnet die Gelenkkapsel und alle Nicht-Gelenkflächen innerhalb des Gelenks, d.h. jede Struktur innerhalb des Gelenks, die nicht von hyalinem Knorpel bedeckt ist.

Ein oder mehrere Schleimbeutel sind mit einigen der Synovialgelenke an einem Punkt der Reibung verbunden, wo ein Muskel, eine Sehne oder die Haut gegen irgendwelche knöchernen Strukturen reibt. Eine Bursa ist ein geschlossener Sack aus fibrösem Gewebe, der von einer Synovialmembran ausgekleidet ist und Synovialflüssigkeit enthält. Die Höhle der Bursa kommuniziert manchmal mit der Gelenkhöhle. Pads von Fett, Flüssigkeit bei Körpertemperatur, sind auch in einigen Gelenken vorhanden. Beide Strukturen haben eine Schutzfunktion.

Alle großen beweglichen Gelenke des Körpers, zum Beispiel Schulter, Ellbogen, Handgelenk, Hüfte, Knie und Knöchel, sind Synovialgelenke. Die Richtung und der Umfang ihrer Bewegungen hängen von der Form der Gelenkflächen und dem Vorhandensein von Bändern und Muskeln in der Nähe des Gelenks ab. Die verschiedenen Arten von Synovialgelenken sind in Kapitel 2 beschrieben, in dem die Bewegungsrichtungen an den Gelenken berücksichtigt werden.

Skelettmuskel

Skelettmuskel ist an den Knochen des Skeletts befestigt und erzeugt Bewegung an Gelenken. Die Grundeinheit der Skelettmuskulatur ist die Muskelfaser. Muskelfasern werden in Bündeln zu einem ganzen Muskel zusammengebunden, der durch fibröses Bindegewebe an den Knochen befestigt ist. Wenn sich Spannung im Muskel entwickelt, werden die Enden in Richtung der Mitte des Muskels gezogen. In diesem Fall zieht sich der Muskel in der Länge zusammen und ein Körperteil bewegt sich. Alternativ kann ein Körperteil durch Schwerkraft und/oder durch ein zusätzliches Gewicht bewegt werden, beispielsweise ein in der Hand gehaltener Gegenstand. Jetzt kann die Spannung, die im Muskel entwickelt wird, verwendet werden, um Bewegung zu widerstehen und das Objekt in einer Position zu halten.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Spannung, die ein Muskel entwickelt:

• zu verkürzen, um Bewegung zu erzeugen;
• um Bewegungen als Reaktion auf die Schwerkraft oder eine zusätzliche Last zu widerstehen.

Darüber hinaus können Muskeln Verspannungen entwickeln, wenn sie länger werden. Dies wird in Kapitel 2 im Abschnitt über die Arten der Muskelarbeit behandelt.

Sowohl Muskel- als auch fibröses Bindegewebe haben Elastizität. Sie können gedehnt werden und zur ursprünglichen Länge zurückkehren. Die einzigartige Funktion des Muskels ist die Fähigkeit, aktiv zu verkürzen.

Struktur und Form

Die Struktur eines ganzen Muskels ist die Kombination von Muskel- und Bindegewebe, die beide zur Funktion des aktiven Muskels beitragen. In einem ganzen Muskel sind Gruppen kontraktiler Muskelfasern durch fibröses Bindegewebe miteinander verbunden. Jedes Bündel wird Faszikulus genannt. Weitere Bindegewebsabdeckungen binden die Faszikuli zusammen und eine äußere Schicht umgibt den gesamten Muskel (Abbildung 1.8).

Abbildung 1.8 Skelettmuskel: die Organisation der Muskelfasern in einen ganzen Muskel und ein Sarkomer im entspannten und verkürzten Zustand (wie durch ein Elektronenmikroskop gesehen).

Abbildung 1.9 Elastische Komponenten des Muskels.

Das gesamte Bindegewebselement, das zwischen den kontraktilen Muskelfasern liegt, wird als parallele elastische Komponente bezeichnet. Die Spannung, die im Muskel aufgebaut wird, wenn er aktiviert wird, hängt von der Spannung in den Muskelfasern und in der parallelen elastischen Komponente ab. Das faserige Bindegewebe, beispielsweise eine Sehne, die einen ganzen Muskel mit dem Knochen verbindet, wird als serienelastische Komponente bezeichnet. Die Anfangsspannung, die sich in einem aktiven Muskel aufbaut, strafft die erste elastische Komponente und dann kann sich der Muskel verkürzen. Ein Modell der elastischen und kontraktilen Teile eines Muskels ist in Abbildung 1.9 dargestellt. Wenn die Bindegewebskomponenten durch mangelnde Verwendung bei Verletzungen oder Krankheiten ihre Elastizität verlieren, kann ein Muskel kontrahieren. Elastische Schienen werden verwendet, um die Elastizität zu erhalten und Kontrakturen zu verhindern, während sich der Muskel erholt.

Die einzelnen Muskelfasern liegen innerhalb eines Muskels auf eine der folgenden zwei Arten:

• Parallele Fasern sind in den Band- und Fusiformmuskeln zu sehen (Abbildung 1.10a, b). Diese Muskeln haben lange Fasern, die sich über die gesamte Länge des Muskels verkürzen können, aber das Ergebnis ist ein weniger starker Muskel.
• Schräge Fasern sind in pennaten Muskeln zu sehen. Die Muskelfasern in diesen Muskeln können sich nicht so stark verkürzen wie parallele Fasern. Der Vorteil dieser Anordnung besteht jedoch darin, dass mehr Muskelfasern in den gesamten Muskel gepackt werden können, so dass eine höhere Leistung erzielt werden kann.

Die Muskeln mit schrägen Fasern werden je nach Anordnung der Muskelfasern als Unipennat, bipennat oder multipennat bezeichnet (Abbildung 1.10c, d). Einige der großen Muskeln des Körpers kombinieren parallele und schräge Anordnungen. Der Deltamuskel der Schulter (siehe Kapitel 5, Abbildung 5.9) hat eine Gruppe Fasern, die multipennate und zwei Gruppen sind, die fusiform sind, die Stärke kombiniert, um das Gewicht des Arms mit einer breiten Palette der Bewegung anzuheben. Die Form eines bestimmten Muskels spiegelt den verfügbaren Raum und die Anforderungen an Reichweite und Bewegungsstärke wider.

Abbildung 1.10 Form des gesamten Muskels: parallele Fasern (a) bandförmig und (b) fusiform; schräge Fasern (c) multipennat und (d) unipennat und bipennat.