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”Ich kann ernsthaft behaupten, dass Kenhub meine Lernzeit halbiert hat.” – Mehr lesen. Kim Bengochea Kim Bengochea, Regis University, Denver

Muskuloskelettales System

Der Begriff muskuloskelettal bedeutet, wie sich einfach erraten lässt, die Muskulatur und das Skelett betreffend.

Das muskuloskelettale System des Menschen umfasst somit die Gesamtheit der Skelettmuskulatur und seiner Zusatzeinrichtungen, die zur Bewegung eines Muskels auf makroskopischer Ebene führen.

Hilfsstrukturen von Muskeln und Sehnen

Faszien

Faszien sind kollagene Bindegewebshüllen, die den einzelnen Muskel sowie Muskelgruppen umgeben. Sie bestehen aus festem Bindegewebe und sind nicht mit dem Muskeln verklebt. Dadurch bilden sie eine Verschiebeschicht gegenüber der Umgebung.

Es gibt verschiedene Arten von Faszien:

  • Einzelfaszie: Sie bildet eine Loge um einen einzelnen Muskel herum, legt dessen Verlaufsrichtung fest und verhindert eine Verlagerung.
  • Gruppenfaszie: Umhüllt ganze Muskelgruppen der Extremitäten. Gemeinsam mit dem Periost der angrenzender Knochen, der Membrana interossea oder intermuskulären Septen formt sie osteofibröse Logen.
  • Körperfaszie: Diese Faszie  überzieht die gesamte Muskeloberfläche des Rumpfes, der Extremitäten und des Kopfes mit Ausnahme einiger Regionen des Gesichts.

Tiefe Faszie der Skelettmuskulatur

Faszien stellen allgemein eine Barriere dar und schließen Muskeln und Muskelgruppen nach außen ab. Sie begrenzen damit entzündliche Prozesse auf die jeweilige Loge. Innerhalb einer Loge können sich allerdings sowohl nichtinfektiöse Entzündungen, als auch Keime praktisch ungehindert ausbreiten.

Schleimbeutel und Sehnenscheiden

Schleimbeutel (Bursa synovialis) oder Sehnenscheiden (Vagina tendinis) befinden sich an Strukturen, mit denen Sehnen mechanischen Kontakt haben und an denen sie "vorbeigleiten". Würden diese Hilfsstrukturen fehlen, wären die Sehnen bereits nach wenigen Jahren abgenutzt und die anliegenden knöchernen Strukturen durchgeschliffen.

Daher dienen Sehenscheiden und Schleimbeutel als Gleitlager, aber auch als Druckverteiler. Durch eine Fläche, die zwischen Sehne und Knochen gelegen ist, wird ein Teil der mechanischen Energie aufgenommen und somit nicht auf den Knochen übertragen.

Bursa olecrani - Histologie

Schleimbeutel sind einige Zentimeter lange säckchenartige Gebilde, die mit Synovialflüssigkeit gefüllt sind und überwiegend als verschiebbarer Puffer dienen. Ihre Wand besteht aus einem äußeren Stratum fibrosum und einem inneren Stratum synoviale.

Ihr Aufbau ähnelt damit dem einer Gelenkkapsel, allerdings kann bei einem Schleimbeutel das Stratum synoviale stellenweise lückenhaft sein oder auch über weite Strecken fehlen.

Zu den größten Schleimbeuteln zählen:

  • Bursa olecrani zwischen Haut und Olecranon
  • Bursa praepatellaris zwischen Haut und Patella
  • Bursa subdeltoidea zwischen M. deltoideus und Humerus

Schleimbeutel werden bei der Geburt angelegt, können sich aber bei starker mechanischer Beanspruchung auch neu bilden. Beispielsweise ist bei Arbeitern, die häufig schwere Säcke tragen, eine Schleimbeutelbildung zwischen Haut und Schulterblatt zu beobachten.

Bursa olecrani - sagittal

Sehnenscheiden sind ebenfalls Schleimbeutel, die schlauchförmig eine Sehne vollständig umhüllen. Sie bestehen aus einem Stratum synoviale und einem Stratum fibrosum. Letzteres liegt als Vagina fibrosa um die Sehne herum und haftet dem Knochen an.

Zwischen Sehne und Sehnenscheide besteht eine direkte Verbindung, denn die Sehne selbst wird über Gefäße versorgt und dieser Gefäßstiel (Hilum) wird außen vom Stratum synoviale versorgt, d.h. der Gefäßstiel der Sehne geht direkt in die Sehnenscheide über. Im Bereich des Hilums zeigt sich dementsprechend eine Fältelung, das sogenannte Mesotendineum.

Das Stratum fibrosum besteht aus straffem kollagenen Bindegewebe. Es ist im Bereich von Sehnenscheiden, die am Knochen befestigt sind, besonders kräftig ausgebildet. Die Sehnenfächer der Retinacula (Rückhaltebänder) besitzen solche kräftig ausgeprägten Sehnenscheiden und dienen als osteofibröse Führungsschienen, deren Vagina fibrosa auch Knorpelgewebe enthält.

Sehnenscheide der Musculi extensor carpi radiales - axial

An Stellen mechanischer Belastung ist das Stratum synoviale lückenhaft oder fehlt ganz. Im Bereich osteofibröser Führungsröhren ist das Stratum synoviale auf das Mesotendineum und benachbarte Abschnitt des Hilums beschränkt.

Retinacula

An den Hand- und Sprunggelenken werden die Sehnen durch Rückhaltebänder (Retinacula tendinis) am Skelett fixiert. Diese fixieren die Verlaufsrichtung eines Muskels und verhindern eine Verschiebung oder ein Vorspringen der Sehnen bei Bewegung.

Unterhalb der Retinacula befinden sich die Sehnenfächer, die einen tunnelartigen Kanal für die Sehnen bilden und immer Sehnenscheiden enthalten. Sie dienen als Gleitlager, da die mechanische Belastung in diesen Bereichen besonders hoch ist.

Retinacula finden sich auf den Beuge- (Retinaculum flexorum) und Streckseiten (Retinaculum extensorum) des Unterarmes sowie des Unterschenkels jeweils am Übergang zur Hand bzw. zum Fuß.

Retinaculum flexorum - anterior

Ossa sesamoidea

Ossa sesamoidea (Sesambeine) sind rundliche knöcherne oder knorpelige Strukturen. Sie sitzen an Stellen, an denen Sehnenscheiden alleine die hohe mechanische Belastung (meist Druckspannung) nicht ausgleichen können. Sie sind in die Sehnen von Muskeln eingelagert.

Zu den wichtigsten Sesambeinen gehören:

  • die Patella in der Endsehne des M. quadriceps femoris
  • das Os pisiforme in der Endsehne des M. flexor carpi ulnaris
  • die Fabella in der lateralen Ursprungssehne des M. gastrocnemius
  • die Sesambeine an den Grundgelenken von Daumen und Großzehe

Oftmals bilden sich zwischen Sesambein und benachbarten Knochen gelenkige Verbindungen (Diarthrosen), die häufig zu keiner Funktionseinschränkung führen.

Os sesamoideum ulnare - anterior

Hypomochlion

Das Hypomochlion ist keine eigenständige Struktur, sondern bezeichnet Knochenabschnitte oder Retinacula, an denen Sehnen, Bänder oder Muskeln ihre Verlaufsrichtung ändern.

Sie wirken damit als Dreh- und Stützpunkte, durch die sich der Hebelarm der Sehnen für bestimmte Bewegungen vergrößert.

Die Patella wirkt als solch ein Hypomochlion in Bezug auf die Sehne des M. quadriceps femoris. Durch die eingelagerte Patella entfernt sich die Sehne weiter nach ventral vom Knochen. Das führt dazu, dass der Hebelarm für die Streckung des Unterschenkels größer wird. Würde die Patella fehlen, wäre deutlich mehr Muskelmasse für die gleiche Bewegung erforderlich, da der vorhandene Muskel nicht genügend kontraktile Masse besäße.

Patella - rechts lateral

Punctum fixum und Punctum mobile

Die Bewegung des menschlichen Körpers als Ganzes basiert auf der Bewegung von Muskeln. Sie führen durch Kontraktion Knochenelemente zueinander bzw. voneinander weg. Auch aus der Erschlaffung eines Muskels geht prinzipiell eine Bewegung hervor, die Triebkraft ist in diesem Fall jedoch die Schwerkraft. Solchen Bewegungen fehlt eine gerichtete Kraft, somit können sie nicht der Fortbewegung dienen.

Die Befestigungsstelle eines Muskels an der weniger bewegten knöchernen Struktur wird als Punctum fixum, die an dem mehr bewegten Skelettelement als Punctum mobile bezeichnet.

Beide Puncta sind jedoch relativ zu betrachten und immer lageabhängig:

Bei Kontraktion der Beuger auf der Vorderseite des Oberarms befindet sich das Punctum fixum an Oberarm und Schulterblatt, das Punctum mobile am Unterarm. Bei Klimmzügen am Reck ändert sich dies, der Körper wird nun zum Unterarm hingezogen und die beiden Puncta sind vertauscht.

Videoempfehlung: Skelettmuskelgewebe (en)
Diese Gewebeart findet man in den Skelettmuskeln und sie ist verantwortlich für die willkürliche Bewegung der Knochen.

Normalerweise bildet das Punctum fixum den Ursprung und das Punctum mobile den Ansatz eines Muskels. Bei Extremitätenmuskeln liegt der Ursprung proximal.

Bei Rumpf-, Kopf- und Gesichtsmuskeln weicht die gesamte Nomenklatur zum Teil ab, mitunter in Abhängigkeit von der jeweiligen Bewegung.

Querschnitt eines Muskels

Der Querschnitt eines Muskels wird aus Sicht der Anatomie und Physiologie unterschiedlich gemessen. Nur bei parallelfaserigen und spindelförmigen Muskeln stimmen sie überein.

Der anatomische Querschnitt wird senkrecht zur Hauptachse im dicksten Teil des Muskels gemessen, während der physiologische Querschnitt senkrecht zu allen Muskelfasern verläuft. In der Physiologie gibt ein Muskelquerschnitt Aufschluss über die absolute Kontraktionskraft aller Muskelfasern.

Dabei ist von Bedeutung, dass die Kontraktionskraft unabhängig von der Länge der Fasern ist. Ein parallelfaseriger Muskel von 1 cm Länge besitzt die gleiche Kontraktionskraft wie einer mit 10 cm. Bei einer Querschnittsfläche von 1 cm² beträgt die Kraft eines Muskels etwa 40 N.

kurzer Kopf des Musculus biceps femoris - axial

Zu berücksichtigen ist allerdings, dass die Kontraktionskraft der Fasern nicht notwendigerweise auch der des Muskels in seiner Gesamtheit entspricht. Nur ein bestimmter Anteil der Kontraktionskraft geht auch auf die Sehne des Muskels über, diese wird als Sehnenkraft bezeichnet. Die Sehnenkraft wiederum geht dann auf die knöcherne Struktur des Ansatzes über und führt die Bewegung aus.

Funktionelle Aspekte der Muskelbewegungen

Agonismus, Antagonismus, Synergismus

Muskeln, die durch ihre Kontraktion eine gewünschte Bewegung ausführen, werden Agonisten genannt. Jene Muskeln, die dieser Bewegung entgegenwirken, werden Antagonisten genannt. Alle Bewegungen der Extremitäten, die der Fortbewegungen des Körpers dienen, erfolgen stets durch die Balance von Antagonisten und Agonisten.

Dieses Wechselspiel kann jedoch im Rahmen einiger Erkrankungen gestört sein.

Synergisten sind Muskeln, die die Arbeit von Agonisten unterstützen, es wird zwischen direktem und indirektem Synergismus unterschieden. Im Rahmen der Beugebewegung im Ellenbogen sind Muskeln der Vorderseite des Unterarms, die vom distalen Humerus entspringen und ein Beugemoment besitzen, direkte Synergisten. Ihre Hauptwirkung sind die Bewegungen von Hand und Finger.

Indirekte Synergisten stehen nicht direkt mit der Gelenkbewegung in Verbindung, sondern verbessern durch Vordehnung oder Arretierung der Gelenkstellung die Kontraktion des Agonisten.

Videoempfehlung: Arten der Körperbewegung (en)
Lerne die verschiedenen Arten der Bewegung des menschlichen Körpers.

Muskeltonus

Ein jeder Muskel befindet sich nahezu ständig in einem gering tonisierten Zustand, dem Ruhetonus. In Bewegung erhöht sich der Tonus entsprechend.

Wenn ein Mensch schläft, verringert sich der Ruhetonus und mit Erreichen der tiefen Traumphasen wird der Tonus praktisch aufgehoben – die Muskulatur erschlafft. Dies gilt allerdings nicht für die Atem- und Atemhilfsmuskulatur sowie das Zwerchfell, da der Mensch sonst im Schlaf ersticken würde.

Der Muskeltonus wird durch eine Reihe verschiedener Einflüsse gesteuert, maßgeblich ist die Innervation durch α- und γ-Motoneurone. Doch auch die Muskeleigenreflexe (intramuskuläre und muskulomuskuläre Reflexe) und das zelluläre Milieu spielen eine Rolle.

Formen der Kontraktion

Es werden zwei (Grund-)Formen von Kontraktionen unterschieden: isometrische und isotonische. Bei der isometrischen Kontraktion findet eine Kraftentwicklung ohne Verkürzung des Muskels statt. Bei der isotonischen Kontraktion verkürzt sich der Muskel, aber die Kraft bleibt konstant.

In vivo liegt praktisch nie nur eine der beiden Formen vor, in der Regel bestehen Kontraktionen eines Muskels aus Mischformen beider Typen.

Die Mischformen werden in drei Kategorien eingeteilt:

  • Führt ein Muskel eine Anschlagszuckung durch, beispielsweise beim Aufeinanderbeißen der Zähne, dann kontrahiert er sich erst isotonisch und später isometrisch.  
  • Bei einer auxotonischen Kontraktion, wie in der Austreibungsphase des Herzzyklus, entwickelt der Muskel gleichzeitig Kraft und verkürzt sich.
  • Entwickelt ein Muskel zunächst isometrisch Kraft und verkürzt sich dann isotonisch, liegt eine Unterstützungszuckung vor, die sich zum Beispiel beim Anheben eines Gewichtes findet.

Herz - Histologie

In Abhängigkeit von den Kräften, die auf einen Muskel wirken, werden Kontraktionen nach einem weiteren Merkmal unterschieden.

Verkürzt sich ein aktiver Muskel, liegt eine konzentrische Kontraktion vor. Ist die Belastung ganz exakt so groß wie die isometrisch mögliche Kraft, verkürzt er sich nicht mehr – es findet eine isometrische Kontraktion statt. Steigt jedoch die Belastung über dieses Maß hinaus, ist die Kontraktion exzentrisch. Es findet ein Zug am Muskel statt und damit besteht die Gefahr, dass er reißt.

Exzentrische Kontraktionen kommen auch bei normalen Körperbewegungen vor, jedoch nur sehr kurz und in geringem Ausmaß. Beim Bergabgehen werden die Beinmuskeln häufig und in rascher Folge exzentrisch kontrahiert. Es kommt in der Folge zu einer Vielzahl schmerzhafter Mikroläsionen, die klinische Relevanz haben können.

Muskelketten

Die natürliche Bewegung des menschlichen Körpers basiert nicht auf einzelnen isolierten Bewegungen, sondern einer Aneinanderreihung verschiedener komplexer Muskelbewegungen, die in Reihe geschaltet sind (Muskelkette). Die Kontraktion eines oder mehrerer Glieder der Kette setzt hierbei die ganze Kette in Gang.

Muskelketten können nach verschiedenen Kriterien unterteilt werden. Da eine Kette immer aus mindestens zwei Gliedern besteht, gibt es keine eingliedrigen Muskelketten.

Unter den zweigliedrigen Muskelketten gibt es agonistische und antagonistische Muskelketten. In einer agonistischen Kette ergänzen sich die Glieder in ihrer Funktion, bei einer antagonistischen hingegen führt die Kontraktion eines Kettengliedes zur Spannung des anderen. Das erzeugt Vorspannung, die wiederum die Kontraktionskraft der nachfolgenden Kontraktion erhöht.

Kontrahieren sich beide Glieder einer antagonistischen Kette gleichzeitig, kann damit das Gelenk in jeder beliebigen Stellung fixiert werden.

Neben den zweigliedrigen, gibt es auch drei- und mehrgliedrige Ketten.

Bizeps-Trizeps-Kette

Eine typische zweigliedrige antagonistische Kette ist die Bizeps-Trizeps-Kette. Der M. biceps brachii und der M. triceps brachii liegen jeweils ventral und dorsal des Oberarmknochens. Ein Muskel beugt und der andere streckt, darin besteht der Antagonismus.

Musculus biceps brachii - lateral rechts

M. pectoralis major und M. latissimus dorsi

Eine zweigliedrige agonistisch-antagonistische Kette besteht aus M. pectoralis major und M. latissimus dorsi. Beide Muskeln sorgen durch ihre Kontraktion für eine Senkung des Armes aus der erhobenen Position und führen zudem eine Innenrotation aus, wirken also agonistisch.

Bei Ante- und Retroversion hingegen, wo sie sich gegenseitig spannen, wirken sie antagonistisch.

Klinik

Muskelkater

Bei vor allem exzentrischen Kontraktionen oder ungewohnten Bremsbewegungen kann es zu Einrissen der Sarkomere kommen (Mikrotraumen). Ein möglicher Faktor, der das bei sportlich Ungeübten bedingt, ist die mangelnde zeitliche Koordination zwischen motorischen Einheiten, sodass einzelne Fasergruppen besonders beansprucht werden.

In Folge der Bildung von Mikrotraumata kann es auch zur Autolyse zerstörter Strukturen und zur Mikroödembildung kommen, wodurch Kaliumionen und Bradykinin freigesetzt werden, die proalgetisch wirken. Bei ausgedehnten Marathonläufen oder langen Märschen sind durch die Veränderung des Mikromilieus lokale Entzündungen möglich, die ebenfalls zum Muskelkater führen.

Die Therapie besteht zunächst in der kurzzeitigen Ruhigstellung, außerdem können antientzündliche lokale Salben verwendet werden. Die beim Muskelkater nachweisbaren Traumen hinterlassen keine dauerhaften Schäden und kein Narbengewebe – es kommt zur Restitutio ad integrum.

Prophylaktisch wirken gute Dehnung vor sportlicher Aktivität und ein kürzlich durchgemachter Muskelkater.

Bursitis

Bei mechanischer Überbeanspruchung kann es zur entzündlichen Veränderung der Schleimbeutel (Bursitis) kommen. Auch im Rahmen von bakteriellen Infektionen z.B. der Atemwege können sich einzelne Erreger in den Schleimbeuteln absiedeln und eine eitrige Bursitis erzeugen. Dies kann jedoch auch bei einem ansonsten gesunden Menschen auftreten, wobei deren Infektionsweg unklar ist.

Aufgrund der Entzündung und möglichen Erregerbesiedlung kommt es zur Schwellung, Ödem- und ggf. Sekretbildung sowie zu heftigen Schmerzen bei Bewegung der Muskelsehne.

Die Behandlung kann zunächst konservativ erfolgen, bei Rezidiven wird jedoch gelegentlich die chirurgische Entfernung durchgeführt. Diese schützt allerdings nicht vor weiteren Rezidiven, da sich die Schleimbeutel neu bilden können.

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”Ich kann ernsthaft behaupten, dass Kenhub meine Lernzeit halbiert hat.” – Mehr lesen. Kim Bengochea Kim Bengochea, Regis University, Denver

Quellen anzeigen

Quellen:

  • A. Benninghoff, D. Drenckhahn: Anatomie Band 1, 16. Auflage, Urban & Fischer (2003), S. 245 ff.
  • G. Aumüller, G. Aust, A. Doll et al.: Duale Reihe Anatomie, 2. Auflage, Thieme (2010), S. 195 ff.
  • S. Silbernagl, A. Despopoulos: Taschenatlas Physiologie, 7. Auflage, Thieme (2007), S. 58 ff.
  • W. Siegenthaler, H. E. Blum: Klinische Pathophysiologie, 9. Auflage, Thieme (2006), S. 1022 ff.
  • W. Böcker, H. Denk, Ph. U. Heitz et al.: Pathologie, 5. Auflage, Urban & Fischer (2012), S. 271 ff.
  • R. F. Schmidt, F. Lang, M. Heckmann: Physiologie des Menschen, 31. Auflage, Springer (2010), S. 112
  • J. R. Siewert, H. J. Stein: Chirurgie, 9. Auflage, Springer (2012), S. 524 f. 534 f., 886 f., 942

Text, Review, Layout:

  • Andreas Rheinländer
  • Marie Hohensee

Illustration:

  • Tiefe Faszie der Skelettmuskulatur – Paul Kim
  • Bursa olecrani – Histologie
  • Bursa olecrani – sagittal – Paul Kim
  • Sehnenscheide der Musculi extensor carpi radials – axial – Radiologie
  • Retinaculum flexorum – anterior - Yousun Koh
  • Os sesamoideum ulnare - anterior - Yousun Koh
  • Patella - rechts lateral - Yousun Koh
  • kurzer Kopf des Musculus biceps femoris – axial – Radiologie
  • Musculus biceps brachii - lateral rechts - Yousun Koh

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