Henriette van der Wall Abhandlungen zur Biomechanik der menschlichen Hüfte Funktionsweise von das Hüftgelenk umgebenden Muskeln auf der Stützbeinseite beim Einbeinstand und beim Gehen Abgrenzung / Definition des Untersuchungsgegenstandes Um eine Vorstellung über die Funktionsweise der das Hüftgelenk umgebenden Muskeln auf der Stützbeinseite beim Einbeinstand und beim Gehen zu bekommen, muss man sich das Gelenk und seine Umgebung genau ansehen. Steffen, Breitenhuber, Sodia, Reimann und Moser formulieren das wie folgt: Das Hüftgelenk wird hierbei meist als Kugelgelenk idealisiert, das durch insgesamt 27 Muskeln bewegt und im Gleichgewicht gehalten wird. Die Geometrie des Gelenks in Verbindung mit den Muskeln samt Ursprüngen und Ansätzen beeinflussen hierbei wesentlich die Beweglichkeit, Funktionalität, aber auch die Beanspruchung des Gelenks (Tschauner et al, 1997). Diese Muskeln haben ihre Ursprünge und Ansätze in näher und ferner vom unmittelbaren Gelenk gelegenen Knochen, beginnend in der Wirbelsäule beim 12. Brustwirbel, den gesamten Beckenbereich und den Oberschenkel umfassend sowie bis unters Kniegelenk zum Unterschenkel reichend. Ähnlich verhält es sich mit den Bändern rund um das Hüftgelenk, eine Komponente, die für die Fähigkeit des Fortbewegens ebenso notwendig ist wie die Knochen. Das bedeutet, dass für die Fortbewegung des Menschen offensichtlich ein komplexes System erforderlich ist. Dieses System besteht aus folgenden Belastbarkeits- und Kraftkomponenten: den Knochen mit ihrer durch Struktur und Form nach Wirkungsrichtungen definierten Belastbarkeit den Knochen mit ihrer durch Struktur und Form nach Wirkungsrichtungen definierten Belastbarkeit den Bändern mit ihrer durch Struktur und Form nach Wirkungsrichtungen definierten Belastbarkeit dem Gelenkknorpel mit seiner durch Struktur und Form nach Wirkungsrichtungen definierten Belastbarkeit die Muskeln und Sehnen mit ihrer durch Struktur und Form nach Wirkungsrichtungen definierten Kraft die Nerven und Synovia, die hier nicht weiter betrachtet werden. Da es in dieser Abhandlung um die Wirkungsweise der das Hüftgelenk umgebenden Muskeln geht, wird auf die anderen Komponenten hier nicht näher eingegangen. Wenn kein Muskel kontrahiert ist, dann ist dieser gesamte Komplex entspannt, seine Komponenten berühren einander, mögliche Druckwirkungen werden einzig durch die Schwerkraft verursacht. Das aktive, bewusst und unbewusst veränderliche und verändernde Element darin sind die Muskeln, die durch Spannungsänderungen die durch sie ausgelösten Kräfte regulieren können. (Die auf der Tagung zur Manuellen Therapie [Sana-Klinikuim Sommerfeld im Juni 2007] mitgeteilten Untersuchungsergebnisse, dass man auch in Bändern kontraktile Elemente gefunden hat, werden hier am Rande erwähnt, ohne darauf näher einzugehen sie sind vermutlich Bestandteil des unten dargestellten Wirkungssystems.) Dieses Becken Bein Stütz- und Bewegungssystem muss bei allen Bewegungen so funktionieren, dass die durch das Teilkörpergewicht und die Bewegung auf das System wirkenden Kräfte in einer solchen Weise abgefangen werden, dass dieses System erhalten und keine seiner Komponenten geschädigt wird, sondern der Stoffwechsel in allen Komponenten in einer solchen Weise stimuliert wird, wie es für die natürliche Regenerationsfähigkeit der dieses System bildenden Kom- Muskeln auf der Stützbeinseite beim Einbeinstand und beim Gehen 19.04.2010 Auszug vom 30.04.10 1
ponenten notwendig ist. Hauptgegenstand dieser Abhandlung ist die Wirkungsweise dieses Systems bei der Überwindung des Oberen Totpunktes sowie beim Einbeinstand. Das begründet sich wie folgt: Das Gehen ist die wichtigste Fortbewegungsart des Menschen. Der Einbeinstand ist eine Phase des Bewegungsablaufes Gehen und damit eine der wichtigsten Positionen des menschlichen Körpers. Mit dem Stützbein muss bei jedem Schritt der Obere Totpunkt überwunden werden. Die Erkenntnisse für diesen Komplex bilden eine wesentliche Grundlage für die Untersuchung anderer Phasen beim Bewegungsablauf Gehen und auch bei anderen Bewegungsarten mit aufrechter Körperhaltung. Mit dem Stützbein muss das Teilkörpergewicht während der Bewegung einschließlich des Einbeinstandes so abgefangen werden, dass das Gelenk nicht geschädigt wird. Das bedeutet, es muss eine Gegenkraft vorhanden sein, die so groß ist, dass das Gelenk in dieser Bewegungsphase nur insoweit betroffen ist, wie dadurch die Stoffwechselprozesse im gesamten oben genannten System optimal ausgelöst werden. Das bedeutet, an keiner Stelle des Gelenkes dürfen höhere oder geringere Druck- oder Zugkräfte wirken als für einen die Funktionsfähigkeit des Systems erhaltenden Stoffwechsel benötigt werden. Optimaler Stoffwechsel erfordert das Gleichgewicht der Kräfte bei jeder Bewegung. Da man nur dann von richtigem Gehen und richtiger Ausführung anderer Bewegungen in aufrechter Körperhaltung sprechen kann, wenn dabei der Obere Totpunkt überwunden wird, wird dieser in einem gesonderten Punkt genauer untersucht. Wie funktioniert der Einbeinstand, was passiert in der Hüfte beim Einbeinstand, welche Kräfte wirken mit welchen Gegenkräften? Der Einbeinstand und alle Bewegungen mit aufrechter Körperhaltung, wie Gehen und Laufen, erfordern das Erreichen und das Überwinden des Oberen Totpunktes mit der Stützbeinseite (für die folgende Betrachtung wurden der Einbeinstand und das Gehen exemplarisch ausgewählt). Da dabei gegen die Schwerkraft angegangen wird, erfordert das. Die Kräfte der dafür zuständigen Muskeln müssen in Höhe und Wirkungsrichtung der Gesamtkraft entsprechen, die sich zusammensetzt aus der durch das Teilkörpergewicht bedingten Schwerkraft und den aus der Bewegung resultierenden Kräften. Das Bein und das Becken der Stützbeinseite müssen einerseits so fest miteinander verbunden sein, dass der Teilkörper über den Oberen Totpunkt hinweg geschwungen werden kann, das Becken auf der Stützbeinseite durch die Schwerkraft also nicht vor dem Erreichen des Oberen Totpunktes abknickt und andererseits so beweglich miteinander verbunden sein, dass eine physiologisch richtige Bewegung möglich ist. Das oben dargestellte Becken Bein Stütz- und Bewegungssystem wirkt beim Einbeinstand und beim Gehen wie folgt: In dem Moment, wo ein Zweibeiner dazu ansetzt, sich nur auf einer Körperseite abzustützen, also bei der Verlagerung des Körpergewichts auf ein Bein, wird ein Reflex ausgelöst, wodurch alle Muskeln des Systems in einer solchen Weise gespannt werden, dass sie sowohl abstützen als auch die physiologisch richtige Beweglichkeit ermöglichen. Dabei wirken sie wie folgt: Als erstes kontrahieren die tiefliegenden Muskeln siehe Abbildung 1. Muskeln auf der Stützbeinseite beim Einbeinstand und beim Gehen 19.04.2010 Auszug vom 30.04.10 2
Abb. 1: Die tiefliegenden Muskeln Mm. obturator internus, obturator externus, gemellus superior, gemellus inferior, quadratus femoris Quelle: Platzer, a.a.o. Diesen folgen (gleichzeitig) alle Muskeln vom Becken an abwärts, also der Große Gesäßmuskel, die kleinen Gesäßmuskeln, der Tensor, der Quadrizeps, die ischiocruralen Muskeln, die Adduktoren, die Waden und Schienbeinmuskeln, die Fußmuskeln sowie die Rückenmuskeln. Dabei wirken alle Muskeln durch Zug. Das Interessante dabei ist folgendes Phänomen, dass diese Zugwirkung alle Komponenten des oben beschriebenen Gesamtsystems zueinander zieht und es damit sozusagen zusammenzurrt, wodurch aus dem Becken-Bein-Stütz-Komplex eine im Hüftgelenk minimal bewegliche Säule entsteht und der Hüftkopf während des gesamten Bewegungsbogens physiologisch richtig in die Hüftpfanne gedrückt wird. Das geschieht vermutlich im einzelnen wie folgt: Die Kontraktion der tiefliegenden Muskeln bewirkt eine Volumenverschiebung von deren Muskelmasse. Da diese tiefliegenden Muskeln von allen Seiten von festen Körpern (Knochen, Bändern, Muskeln) umgeben sind, übt diese Muskelmasse auf jene Körper einen Druck aus, dem jene nicht ausweichen können, da sie direkt daneben liegen und alle miteinander verbunden sind. Da jede Kraft eine Gegenkraft erfordert - actio = reactio müssten theoretisch entsprechende Gegenkräfte in den umgebenden Knochen, Bändern und Muskeln vorhanden sein oder durch die Kontraktionen der tiefliegenden Muskeln ausgelöst werden. Es ist tatsächlich so: die knöchernen Bestandteile des Systems widerstehen auf Grund ihrer funktionell angepassten Festigkeit (vgl. Roux 1895, Kummer 1995) dem durch die tiefliegenden Muskeln auf sie ausgeübten Druck, die Bänder ebenfalls. Bei den umliegenden durch die tiefliegenden Muskeln bedrückten Muskeln löst dieser Druck einen Spannungsimpuls und damit die dort erforderliche Gegenkraft aus. Diese Spannungsimpulse werden bis zu den Zehenspitzen fortgesetzt, so dass bis dorthin Kräfte und Gegenkräfte wirken. Beim Bewegungsablauf ist das Zusammenwirken aller Komponenten vermutlich wie folgt: Wenn der Körper sich gegen die Schwerkraft zum Oberen Totpunkt hin bewegt, wird innerhalb dieses Systems die Spannung der Muskeln zu- und damit die Beweglichkeit im Gelenk abnehmen, um gemeinsam das Gesamtsystem Stützbein und Becken mit Teilkörper zum Oberen Totpunkt hin zu bringen und darüber hinweg zu schwingen. In dem Moment, in dem der Obere Totpunkt erreicht ist, wird die Spannung der Muskeln im Stützsystem Becken Bein so hoch sein, dass damit auch keine Bewegung stattfinden kann, da eine Umkehr der Bewegungsrichtung mit dem Körper in Richtung Erdmittelpunkt erfolgen muss. Muskeln auf der Stützbeinseite beim Einbeinstand und beim Gehen 19.04.2010 Auszug vom 30.04.10 3
Anschließend nimmt die Beweglichkeit innerhalb des Systems bis zum Abheben des Stützbeines vom Boden wieder zu. Sie ist am höchsten, wenn durch das entgegengesetzte Stützbein der Obere Totpunkt erreicht wird. Dieser Prozess der Spannungsaufnahme und -abgabe jedes Muskels sowie einzelner Muskelfaserbündel einiger Muskeln und der Veränderung der Spannungsverteilung darin im Verlauf dieses Bewegungsbogens muss näher untersucht werden. Anmerkungen, den äußeren Schein der inneren Spannung betreffend: Eine Bekannte lernte im Yogakurs durch Orientierung auf die außenliegenden Muskeln in diesen eine spürbare Spannung zu erzeugen und wahrzunehmen; allerdings lernte sie nicht, wie diese Spannung von innen erzeugt wird. Dass ich außen eine Spannung durch einen Spannungsimpuls von innen erzeugen konnte, ohne überhaupt nur an die außenliegenden Muskeln zu denken, verblüffte sie etwas. Eine ehemalige Leistungssportlerin forderte mich in ihrer Tätigkeit als Physiotherapeutin auf, vor Beginn der physiotherapeutischen Übungen im Körper eine Grundspannung aufzubauen. Sie wusste auch nicht, wie ich das machen sollte. Da ich nicht wusste, wie ich das machen sollte, sie mir das auch nicht erklären konnte, verspannte ich einfach mal schnell den Rücken sie war s zufrieden. Jahre später, nachdem ich zu Einsichten und Erkenntnissen über die tatsächlichen Wirkungszusammenhänge des Stützsystems beim Einbeinstand und beim Gehen gekommen bin, wurde mir klar, dass man diese Grundspannung mittels der tiefliegenden Muskeln erzeugt. Anmerkung zur Spannungsintensität resp. Krafthöhe: Die dargestellte Wirkungsweise tritt nur ein, wenn die tiefliegenden Muskeln während der Ontogenese, bei zunehmender Belastungshöhe, bei einseitigen Belastungen und nach längerer Nichtbelastung, zum Beispiel durch Operationen und Krankheiten, physiologisch richtig mitwirken, ihr Trainingszustand den Krafterfordernissen während der Stützbeinphase entsprechen. Wenn die tiefliegenden Muskeln unzureichend trainiert sind, ihr Volumen nicht ausreicht, um im gespannten Zustand den Raum zwischen den umliegenden Knochen, Bändern und Muskeln auszufüllen und damit die nötige Spannungsintensität des Gesamtsystems zu ermöglichen, dann wird in den umliegenden Muskeln kein Spannungsimpuls ausgelöst, sie werden nicht zusammengezurrt, ist das das Hüftgelenk ausmachende System aus Muskeln, Bändern und Knochen zu locker, um das Becken auf der Stützbeinseite durch Muskelkraft zu halten, so dass es auf der Stützbeinseite abknickt, wird der Obere Totpunkt nicht erreicht, ist beim Einbeinstand das Trendelenburg-Zeichen sichtbar, ist das Gangbild einseitig oder beidseitig auffällig ungleichmäßiger Gang mit Kompensationsmechanismen bei einseitigem Vorliegen, Watschelgang bei beidseitig gleich oder ähnlich schlechter Muskulatur. Fazit: Beim Einbeinstand und in der Stützphase beim Gehen wirkt ein Gesamtsystem von Knochen, Bändern und Muskeln zusammen Die sich durch Kontraktionen zusammenziehenden Muskeln bewirken in Abhängigkeit von der Funktionsweise des Gesamtsystems sowie ihrer Aufgabe und damit ihrer Position innerhalb eines Gesamtsystems Zug- und/oder Druckwirkung. Beim Einbeinstand wird durch die Spannung der tiefliegenden Muskeln auf die Umgebung ein solcher Druck ausgeübt, dass das gesamte Becken-Bein-Stützsystem die notwendige Gegen-Spannung zur Überwindung des Oberen Totpunktes aufbaut. Der Vollständigkeit halber soll hier erwähnt werden, dass die aufrechte Körperhaltung durch den normalen horizontal nach vorn gerichteten Muskeltonus der genannten tiefliegenden Muskeln im Muskeln auf der Stützbeinseite beim Einbeinstand und beim Gehen 19.04.2010 Auszug vom 30.04.10 4
Zusammenwirken mit den anderen tiefliegenden Muskeln Mm. piriformis, gluteus maximus tiefer Anteil sowie ischiococcygeus bewirkt wird. In der Standphase beträgt der Winkel Rumpf Bein an der Vorderseite des Körpers 180 siehe Abbildung 2. Die Erhöhung ihrer horizontal nach vorn gerichteten Spannung drückt den Teilkörper vorwärts, auf der Vorderseite des Körpers vergrößert sich der Winkel Rumpf Bein. Eine solche Halbmondstellung kann man häufig beobachten, das bedeutet, dass der Muskeltonus in den Fällen vermutlich höher ist als bei einem Winkel von 180 (dazu war kein Foto verfügbar). Bei Verminderung der Spannung vermindert sich auch die Spannung in all den anderen darum herum gruppierten Muskeln, wodurch sich der Teilkörper von selbst nach hinten verschiebt, auf der Vorderseite des Körpers wird der Winkel zwischen Rumpf und Bein kleiner als 180 siehe Abbildung 3. Abb. 2: Aufrechte Körperhaltung durch Horizontalspannung der tiefliegenden Muskeln Abb. 3: Vorgebeugter Oberkörper durch fehlende Horizontalspannung der tiefliegenden Muskeln Quellenverzeichnis: 1. Barfurth, Dietrich, 1924; Wilhelm Roux, Ein Nachruf; Rostock 2. Kummer, Benno, 1995: Grundlagen der Pauwels-Theorie der funktionellen Anpassung des Knochens, Orthopäde, Springer Verlag 1995 3. Platzer, Werner, 1991: Taschenatlas der Anatomie Band 1: Bewegungsapparat, 6. überarbeitete Auflage 1991 Georg Thieme Verlag 4. Roux, Wilhelm, 1895: Gesammelte Abhandlungen über die Entwicklungsmechanik der Organismen, I: Funktionelle Anpassung, Engelmann Leipzig 1895 5. Tschauner, Christian, (Hg.), 1997: Die Hüfte Ferdinand Enke Verlag Stuttgart 1997 6. van der Wall, Henriette, 2010: Wirken Muskeln durch Zug oder Druck oder beides, Synopse aller Aussagen von Wilhelm Roux über die Zusammenhänge von Muskeln, Zug und Druck - Zitate bzw. Inhaltsangaben, vom 13.04.2010. Berlin, den 30.04.2010 Muskeln auf der Stützbeinseite beim Einbeinstand und beim Gehen 19.04.2010 Auszug vom 30.04.10 5