Anatomie und Kinematik der Sprunggelenke des Menschen

Radiologe 1999 39:1 7 Springer-Verlag 1999 Sprunggelenk M.L. Pretterklieber Institut für Anatomie (2) der Universität Wien Anatomie und Kinematik der Sprunggelenke des Menschen Zusammenfassung Der Komplex der Sprunggelenke stellt die Verbindung von Unterschenkel und Fuß des Menschen her. In der Articulatio talocruralis, dem oberen Sprunggelenk, stehen die distalen Enden von Tibia und Fibula mit der Trochlea tali im Gelenkkontakt. In diesem von starken Kollateralbändern gesicherten Gelenk kann um eine durch die Spitzen der Malleolen laufende Achse dorsal- und plantarflektiert werden. Das zusammengesetzte untere Sprunggelenk besteht aus den Articulationes subtalaris et talocalcaneonavicularis. In diesem multiaxialen Gelenk, das ebenfalls von kräftigen Bändern geführt wird, kann am Standbein der in der Malleolengabel geführte Talus um eine schräge Kompromißachse gegen die angrenzenden Fußwurzelknochen proniert und supiniert werden. Am Spielbein kommt es zusätzlich zur Pronation auch noch zur Abduktion des Fußes, während die Supination von einer Adduktion begleitet wird. Diese kombinierten Bewegungen, zu denen vor allem die Articulatio calcaneocuboidea, aber auch alle anderen Gelenke zwischen den distalen Fußwurzelknochen beitragen, werden als Eversion bzw. Inversion bezeichnet. Schlüsselwörter Sprunggelenke Anatomie Kinematik MR-Bildgebung Bandstrukturen Der aufrechte, bipedale Gang des Menschen bringt es mit sich, daß wir uns auf einer mehr oder minder unebenen Fläche fortbewegen müssen, die unser Gewicht trägt, sobald auch nur ein Fuß den Boden berührt. Desweiteren kommt es beim normalen Gangbild zu einer Abrollbewegung des Fußes, die dazu beiträgt, Reibungsverluste möglichst gering zu halten [13]. Um sowohl die Anpassungsfähigkeit an Unebenheiten als auch einen ökonomischen Bewegungsablauf zu gewährleisten, hat sich im Laufe der Evolution der Komplex aus oberem und unterem Sprunggelenk beim Menschen entwickelt [14, 20]. Mit Hilfe dieser relativ kompakten Gelenkkette gelang es der Natur, den Anforderungen des Alltags eines aufrecht stehenden und gehenden Organismus gerecht zu werden. Traumatisch bedingte Veränderungen im Bereich der Sprunggelenke ereignen sich häufig. Während die meisten knöchernen Verletzungen gut mit konventionellen Röntgenaufnahmen diagnostiziert werden können, fallen Knorpelschäden sowie Verletzungen des Kapselbandapparates und der umliegenden Weichteile in die Domäne der Magnetresonanz-Tomographie (MRT) [1]. Die Befundung von MR-Bildserien der Sprunggelenke und des Fußes kann anfangs allein wegen der komplexen anatomischen Verhältnisse große Schwierigkeiten bereiten [6]. Dieser Artikel soll nun die für die Bildanalyse notwendigen anatomischen Details und die Kinematik der Sprunggelenke zusammenfassen. Zusätzlich sollen die anatomischen Verhältnisse des oberen Sprunggelenks, der Articulatio talocruralis sowie des unteren Sprunggelenks, das aus der Articulatio subtalaris und der Articulatio talocalcaneonavicularis zusammengesetzt ist, und der Verlauf wichtiger Bänder anhand von MR-Bildern gezeigt werden. Oberes Sprunggelenk Articulatio talocruralis Anatomie der Gelenkkörper Am Aufbau des oberen Sprunggelenks beteiligen sich die distalen Enden von Tibia und Fibula, welche gemeinsam die Malleolengabel bilden, und die Trochlea tali [1, 4, 5, 11, 15 17]. Die Gelenkfläche am Talus stellt den Kopf dieses einachsigen Gelenks dar und präsentiert sich in seitlicher Ansicht geometrisch als Zylindermantelausschnitt von ca. 2 cm Durchmesser und einer Bogenlänge von etwa 120. Die von den beiden Unterschenkelknochen gebildete Gelenkspfanne hat die Form einer Hohlrolle. Das distale Ende der Tibia weist eine korrespondierend zur Trochlea tali gekrümmte, konkave Gelenkfläche auf, die jedoch eine deutlich geringere Bogenlänge von nur etwa 80 hat. Dadurch ist in jeder Stellung des Gelenks nur etwa ein Drittel der Trochlea tali von der tibialen Gelenkfläche bedeckt und ergibt so einen entsprechend großen Bewegungsumfang im oberen Sprunggelenk [15] (Abb. 1). Dr. M.L. Pretterklieber Institut für Anatomie (2) der Universität Wien, Währingerstraße 13, A-1090 Wien&/fn-block:&bdy: Der Radiologe 1 99 1

Radiologe 1999 39:1 7 Springer-Verlag 1999 Sprunggelenk M.L. Pretterklieber Anatomy and arthrokinematics of the human ankle and intertarsal joints Summary In the ankle (talocrural) joint, the lower end of the tibia and fibula embrace the trochlea tali.thus, an approximately uniaxial joint is formed which permits dorsiflexion and plantarflexion of the foot against the leg. Due to the geometry of the trochlea tali, conjunct lateral rotation of the fibula against the tibia occurs at the tibiofibular articulations synchronously with active dorsiflexion at the ankle joint. Movements at the talocrural joints are mainly limited by the opposing muscles as well as by strong collateral ligaments.talus and calcaneus form a functional unit connected by posterior and anterior articulations.the posterior articulation is the subtalar (talocalcaneal) joint; in the anterior articulation, talar facets of the calcaneus together with the posterior surface of the navicular and the superior fibrocartilaginous surface of the plantar calcaneonavicular ligament form a concavity for the talar head. Thus, the talocalcaneonavicular joint is a compound and like the subtalar joint a multiaxial articulation. On the weightbearing foot, the distal tarsus and metatarsus are pronated and supinated against the talus in order to maintain plantigrade contact.when the foot is off the ground, these movements are modified to eversion and inversion, also involving the calcaneocuboid joint. In addition, movements between the calcaneus and cuboid also occur during pronative or supinative changes between the fore- and hindfoot. Limitation of movements is due to leg muscles as well as strong ligaments. Finally, the cuneonavicular, cuboideonavicular, intercuneiform and cuneocuboid joints permit some additional alterations of the loaded foot in contact with the ground. Key words Ankle and intertarsal joints Anatomy Arthrokinematics MR analysis Ligaments Abb. 1 Unterschiedliche Bogenlängen der Gelenksflächen des distalen Endes der Tibia (oben) und der Trochlea tali. Perspektivische Skizze nach Sieglbauer [15] Die seitlichen Flächen der Trochlea tali, die die Gelenkfacetten für die beiden Malleoli tragen, sind zueinander nicht planparallel ausgerichtet. So verläuft zwar die mediale Fläche annähernd gerade, die laterale Gelenkfläche der Trochlea tali aber so schräg, daß die Talusrolle in ihrem vorderem, dem Collum tali nahen Anteil, deutlich breiter ist als in ihrer hinteren Portion. Wären nun Tibia und Fibula starr miteinander verbunden, würde daraus eine ziemliche Bewegungseinschränkung im oberen Sprunggelenk resultieren. Daher kommt es zu Ausbildung gelenkiger Verbindungen zwischen den beiden Unterschenkelknochen: der proximalen Articulatio tibiofibularis, die ein echtes synoviales Gelenk zwischen dem Condylus lateralis tibiae und dem Caput fibulae darstellt, und der distalen Syndesmosis tibiofibularis, die die distalen Enden der Unterschenkelknochen straff miteinander verbindet. Die zwischen den Schäften der Unterschenkelknochen ausgespannte Membrana interossea cruris kann einerseits als proximale, schwächere Fortsetzung der Syndesmose angesehen werden, dient aber andrerseits auch mehreren Unterschenkelmuskeln als zusätzliches Ursprungsfeld. Wie später noch zu beschreiben sein wird, bilden die Gelenke zwischen Tibia und Fibula eine funktionelle Einheit mit dem oberen Sprunggelenk [15, 16]. Anatomie des Kapsel-/Bandapparates Die fibröse Kapsel des oberen Sprunggelenks umhüllt die Trochlea tali, setzt an den distalen Kanten von Tibia und Fibula an, läßt dabei aber die beiden Malleolen unbedeckt. Sie ist an der Vorder- und Hinterwand relativ dünn, jedoch durch synoviale Fettkörper an der Innenseite unterpolstert, während die seitlichen Wände zu kräftigen Kollateralbändern verstärkt sind [5, 15, 16]. In der Hinterwand läßt sich präparatorisch ein Verstärkungszug abgrenzen,der als tibial slip des Ligamentum talofibulare posterius der Capsula fibrosa an dieser Stelle zusätzlichen Halt gibt [16]. Die oben genannten synovialen Fettpölster bilden einen vorderen und hinteren Meniskus aus, der als Dämpfungselement in den Endphasen der Bewegung wirkt [15]. Ein weiterer, oberer Meniskus bedeckt die distale Fläche des Lig. tibiofibulare interosseum, des Hauptbandes der Syndesmosis tibiofibularis, und vervollständigt so die Gelenkpfanne für die Trochlea tali [15, 16]. Die Kollateralbänder des oberen Sprunggelenks bilden je einen medialen und lateralen Bandkomplex aus [1, 5, 6, 15 18]. Das Lig. mediale (deltoideum) weist eine oberflächliche und eine tiefe Schicht auf. Die oberflächliche Portion ist dreigeteilt und besteht aus Fasern, die den Malleolus medialis mit der Tuberositas ossis navicularis (Pars tibionavicularis), mit dem Sustentaculum tali (Pars tibiocalcanea) und mit dem Processus medialis tali (Pars tibiotalaris posterior) verbinden. Die tiefe Portion des Lig. mediale verbindet als Pars tibiotalaris anterior die Spitze des Malleolus medialis mit dem nicht überknorpelten Anteil der medialen Fläche des Talus und wird von der Pars tibionavicularis komplett überdeckt [15 17]. Sie liegt somit intraartikulär und ist von Synovia überzogen [17]. Der laterale Bandkomplex besteht aus drei kräftigen Bändern: dem Lig. talofibulare anterius, nahe der Vorderseite gelegen, das den Malleolus lateralis mit der lateralen Fläche des Talus vor der Gelenkfläche für den Außenknöchel und mit dem Collum tali verbindet. Als langer, im Querschnitt ovaler 2 Der Radiologe 1 99

Abb. 2 a Axiale und b coronale volt2-gewichtete MR-Tomogramme durch die Sprunggelenke eines linken Fußes. Sie zeigen die nur das obere Sprunggelenk sichernden Bänder, d.h. die Ligg. talofibulare anterius (tfa) und posterius (tfp) und die Pars tibiotalaris anterior (tta) des Lig. mediale (m). Die oberflächliche (m ) und tiefe Portion (tta) des Lig. mediale sind am sagittalen Schnittbild zu differenzieren. Erstere sichert gemeinsam mit dem Lig. calcaneofibulare (cf) auch das untere Sprunggelenk Faserzug, imponiert das Lig. calcaneofibulare, das sich zwischen der Spitze des Malleolus lateralis und einem Vorsprung an der lateralen Fläche des Kalkaneus ausspannt. Dorsal verbindet das Lig. talofibulare posterius die Fossa malleoli lateralis mit dem Tuberculum laterale des Processus posterior tali, und zeigt so einen annährend horizontalen Verlauf [6, 15 18]. Außerdem vervollständigen die distalen Fasern des Lig. tibiofibulare posterius als inferior transverse ligament die Gelenkpfanne des oberen Sprunggelenks in ihrem dorsalen Abschnitt. Dieses Band besteht aus gelben, elastischen Fasern und erstreckt sich von der Fossa malleoli lateralis auf den Hinterrand der tibialen Gelenkfläche fast bis zum Malleolus medialis. Es vergrößert die sonst geringe Überdeckung der Talusrolle durch die Tibia (s. oben), ohne dabei die Bewegungsmöglichkeit im oberen Sprunggelenk einzuschränken [15 17]. Abgesehen vom tibial slip des Lig. talofibulare posterius, der als intrakapsulärer Bandzug der MR-Bildgebung derzeit noch entgeht, lassen sich die Bänder MR-tomographisch gut darstellen. Nach eigenen Erfahrungen sind das Lig. mediale (deltoideum) sowie die Ligg. talofibulare anterius et posterius besonders gut auf axialen Schnittserien differenzierbar, während das Lig. calcaneofibulare und der profunde Anteil des Lig. mediale auf coronalen MRT-Serien gut zur Ansicht gebracht werden (Abb. 2, 6) [1, 3, 6, 12, 17]. Kinematik Das obere Sprunggelenk ermöglicht um eine schräge Achse am Spielbein die Dorsal- und Plantarflexion des Fußes gegen den fixierten Unterschenkel resp. am Standbein die entsprechenden Bewegungen des Unterschenkels gegen den am Boden aufgesetzten Fuß [4, 5, 10, 15, 16]. Die Achse verläuft (idealisiert) durch die Spitzen der beiden Knöchel und somit schräg von medialproximal nach lateral-distal (Abb. 3) [4, 5, 19]. Da es sich bei den Gelenkkörpern des oberen Sprunggelenks (wie auch der fast aller anderen Gelenke des Menschen) nicht um einfache geometrische Körper handelt, bleibt die Achse im Bewegungsablauf nicht absolut konstant, sondern zeigt dynamische Schwankungen während der Dorsal-und Plantarflexion [4, 7, 16, 17]. Die Bewegungsausmaße werden, ausgehend aus der anatomischen Normalstellung, für die Dorsalflexion mit lediglich 10 [16] bzw. 20 30 [5, 15], für die Plantarflexion mit 20 [16], 30 [15] bzw. sogar mit bis zu 40 50 [5] angegeben. Dieser Widerspruch in den Notierungen kommt wahrscheinlich dadurch zustande, daß das Ausmaß der Dorsalflexion im oberen Sprunggelenk durch Mitbewegungen der intertarsalen Gelenke am Spielbein um etwa 10, das der Plantarflexion um ca. 20 vermehrt wird [16]. Bei fortschreitender Dorsalflexion gelangt das Gelenk, vor allem aufgrund der im vorderen Anteil breiteren Trochlea tali sowie der steigenden Bandspannung, in die sogenannte close-packedposition [16]. Diese gesperrte Stellung des Gelenks wird keinesfalls abrupt erreicht, sondern entsteht allmählich durch den ansteigenden Widerstand in der Malleolengabel. Die Fibula gleitet Abb. 3a c Mittels eines einfachen CAD3D-Programmes nach der von Keri u. Ahnelt [8] entwickelten Methode aus einer Serie von sagittalen MR-Tomographien erstellte Modelle des oberen Sprunggelenks. Sie zeigen den Verlauf der Gelenkachse für die Dorsal- und Plantarflexion a von proximal b von anteromedial c von anterolateral. F, Fibula, Ti, Tibia, Ta, Talus Der Radiologe 1 99 3

Sprunggelenk Abb. 4a,b Sagittale volt1 gewichtete MR-Tomogramme mit frequenzselektiver Fettunterdrückung (SPIR) a durch die Articulatio calcaneocuboidea b durch beide Kammern des unteren Sprunggelenks. Während das cervical ligament (c) lateral vom Sinus tarsi liegt, spannt sich das Lig. talocalcaneum interosseum (tci) im Sinus tarsi aus. Zwei kräftige Bänder verbinden den Kalkaneus mit den angrenzenden Fußwurzelknochen: das Lig. calcaneocuboideum plantare (ccp) und das Ligamentum calcaneonaviculare plantare (cnp) mit ihrem Malleolus lateralis an der Außenfläche der vorne breiter werdenden Trochlea tali und führt so während der Dorsalflexion im oberen Sprunggelenk zwangsläufig eine geringgradige Außenrotation in den tibiofibularen Gelenken aus [16]. Die dabei entstehenden Spannungen in den Bandverbindungen zwischen Tibia und Fibula, sowie Torsionsspannungen im Schaft des Wadenbeines erzeugen einen ergonomisch günstigen, federnden Widerstand [15, 16]. Dieser ist wichtig in der initialen Phase von kräftigen Abstoßbewegungen, wie sie tagtäglich beim Gehen, Laufen und ggf. beim Springen notwendig werden [16]. Außerdem dient die closepacked position für den energiesparenden, amuskulären Stand [10, 16]. Jedenfalls ist das limitierte Bewegungsausmaß der Dorsalflexion der Grund dafür, daß der menschliche Fuß auf Wegen, die eine Steilheit über 30 aufweisen, nicht mehr plantigrad aufgesetzt werden kann [15], was z.b. den Bergsteiger zum Anstieg in Serpentinen bzw. zum Auftritt mit dem Vorfuß zwingt. Grundsätzlich führen die Bänder des oberen Sprunggelenks, die das sei hier vorweggenommen mit Ausnahme der talofibularen und tibiotalaren Bänder, auch das untere Sprunggelenk sichern, die ihrem Verlaufe entgegengesetzten Bewegungen und hemmen sie in den Endlagen. Die Dorsalflexion führt demnach zur steigenden Anspannung der Pars tibiotalaris posterior des Lig. mediale, des Lig. calcaneofibulare sowie des Lig. talofibulare posterius. Die Plantarflexion wird andrerseits durch die Partes tibiotalaris anterior et tibionavi- cularis des Lig. mediale gemeinsam mit dem Lig. talofibulare anterius geführt. Die zentrale, stärkste Portion des Lig. mediale (deltoideum), die Pars tibiocalcanea, sorgt für eine möglichst feste Verbindung zwischen Unterschenkel und Fuß und ist daher über den gesamten Bewegungsumfang des oberen Sprunggelenks gespannt [16]. Beim Lebenden wird jedoch die Gelenkssicherung nicht nur vom Bandapparat, sondern auch von den das Gelenk überspannenden und somit aktiv bewegenden Muskeln bewerkstelligt, wobei es zu einer dynamischen Hemmung durch die jeweiligen Antagonisten kommt. Bei Dorsalflexion geschieht dies durch die Anspannung der Tendo calcanei bzw. durch eine dosierte Kontraktion des Musculus triceps surae, bei Plantarflexion durch eine gewisse Aktivität auch der Dorsalextensoren, vor allem der Mm. tibialis anterior et peroneus tertius [9, 16]. Unteres Sprunggelenk Articulatio subtalaris et talocalcaneonavicularis Anatomie der Gelenkkörper Das untere Sprunggelenk ist ein zusammengesetztes Gelenk, das aus 2 Kammern besteht, die durch den, vom Sulcus tali und Sulcus calcanei gebildeten Sinus tarsi getrennt sind. In der posterior vom Sinus tarsi gelegenen Articulatio subtalaris bildet die, an der Unterfläche des Talus gelegene, konkave Facies articularis calcanea posterior mit der Facies articularis talaris posterior am Rücken des Kalkaneus ein modifiziert multiaxiales Gelenk [4, 5, 15, 16]. Anterior vom Sinus tarsi artikulieren die konvex geformten, ebenfalls an Abb. 5a c Aus einer Serie von sagittalen MR-Tomographien rekonstruierte CAD3D-Modelle des unteren Sprunggelenks und der Articulatio calcaneocuboidea. Sie zeigen den Verlauf der Kompromißachse für die Umwendbewegungen des Fußes a von proximal b schräg von medial c schräg von lateral. Ca, Kalkaneus; Cu, Os cuboideum; N, Os naviculare; Ta, Talus 4 Der Radiologe 1 99

Abb. 6 a Axiales volt2-gewichtetes und b sagittales vol-t1-spir MR-Tomogramm durch die Sprunggelenke. a Verlauf der Teile des Ligamentum bifurcatum: cc, Pars calcaneocuboidea; cn, Pars calcaneonavicularis. b Die jeweilige Gelenkspfanne ergänzen das inferior transverse ligament (it) im oberen und das Lig. calcaneonaviculare plantare (cnp) im unteren Sprunggelenk der Unterfläche des Talus gelegenen, Facies articulares calcanea media et anterior mit den kongruent geformten Facies articulares talaris media et anterior am Rücken des Kalkaneus, wobei die Facies articularis talaris media als überknorpelte dorsale Fläche des Sustentaculum tali imponiert. Die Facies articularis calcanea anterior setzt sich an ihrem vorderen Ende kontinuierlich in das eiförmige Caput tali fort, das mit der posterioren, konkaven Fläche des Os naviculare in gelenkige Verbindung tritt. Die vor dem Sinus tarsi gelegenen Gelenkflächen von Talus und Kalkaneus bilden gemeinsam mit dem Caput tali und der posterioren Fläche des Os naviculare den vorderen Anteil des unteren Sprunggelenks, die Articulatio talocalcaneonavicularis, die ebenfalls ein multiaxiales Gelenk darstellt [1, 4, 5, 15 17]. Anatomie des Kapsel-/Bandapparates Mehr noch als beim oberen Sprunggelenk, muß bei den Bewegungen im unteren Sprunggelenk zwischen Standund Spielbein, also zwischen belastetem und unbelastetem Fuß unterschieden werden. Im deutschsprachigen Raum wurden die Bewegungen früher in Analogie zur oberen Extremität als Pronation und Supination bezeichnet [15], während moderne Lehrbücher [5] prinzipiell von einer Eversion und Inversion sprechen, deren Bewegungsausmaß durch pronatorische und supinatorische Komponenten erweitert wird. Klarer erscheint hier die in der angloamerikanischen Literatur gebräuchliche Darstellung [16, 19], die die eingangs angesprochene Belastungssituation des Fußes bei desssen Umwendbewegungen berücksichtigt. So wird die geringere, nur auf das untere Sprunggelenk beschränkte Bewegungsmöglichkeit des belasteten Fußes als Pronation und Supination bezeichnet. Diese Bediale das Tuberculum mediale des Processus posterior tali mit dem Sustentaculum tali am Kalkaneus und vervollständigt, gemeinsam mit Fasern des Lig. mediale (deltoideum) den Boden des Sulcus tendinis m. flexoris hallucis longi, der von Talus und Kalkaneus gebildet wird [16]. Abgesehen von diesen zwei intrakapsulären Verstärkungszügen wird die Articulatio subtalaris hauptsächlich von extra-artikulär gelegenen Bändern gesichert. Zunächst zählen dazu die schon beim oberen Sprunggelenk genannte Pars tibiocalcanea des Lig. mediale (deltoideum) sowie das Lig. calcaneofibulare. Die Hauptbänder der Articulatio subtalaris liegen jedoch lateral vom bzw. im Sinus tarsi. Lateral des Sinus tarsi verbindet das cervical ligament [16, 18] den Rücken des Kalkaneus mit der lateralen Fläche des Collum tali. Es ist am Lebenden vom Ursprungsareal des M. extensor digitorum brevis bedeckt. Dadurch, daß die Befestigungslinie am Kalkaneus posterior vom Bandansatz am Talus liegt, hat das cervical ligament einen steil nach vorne-oben gerichteten Verlauf [10]. Im Sinus tarsi findet sich ein breites, zweischichtiges Ligamentum talocalcaneum interosseum, das schräg vom Sulcus tali zum Sulcus calcanei hin absteigt und gegenläufig zum cervical ligament Sprung- und Fersenbein miteinander verbindet [1, 5, 6, 15 18]. Während diese Bänder auch die gelenkige Verbindung sichern, die Talus und Kalkaneus im Rahmen der Articulatio talocalcaneonavicularis eingehen, wird das Gelenk zwischen Caput tali und Os naviculare von einer schwäche- Die fibröse Kapsel der Articulatio subtalaris ist an den Rändern der Gelenkflächen von Talus und Kalkaneus befestigt. Sie ist eher dünn und formt mit dem Synoviaüberzug an ihrer Innenfläche eine von allen anderen Gelenken der Fußwurzel separierte Kammer [1, 5, 15 18]. Zwei seitliche Verstärkungen in der Kapsel lassen sich präparatorisch abgrenzen [1, 5, 16, 17]. Zwischen dem Processus lateralis tali und der lateralen Fläche des Kalkaneus spannt sich das dünne Lig. talocalcaneum laterale aus, das anterosuperior vom Lig. calcaneofibulare zu liegen kommt [16]. Medial verbindet das Lig. talocalcaneum meren dorsalen Kapselverstärkung, dem Lig. talonaviculare, dem kräftigen Lig. calcaneonaviculare plantare und der Pars calcaneonavicularis des Lig. bifurcatum geführt. Das Lig. talonaviculare verbindet das Collum tali mit der dorsalen Fläche des Os naviculare und wird von den Sehnen der Extensoren bedeckt [5, 15 18]. Das Lig. calcaneonaviculare plantare, auch bekannt unter der funktionellen Bezeichnung Pfannenband, überbrückt den Spalt zwischen Sustentaculum tali und der plantaren Fläche des Os naviculare. Dieses breite und dicke Band besitzt an seiner dorsalen, artikulären Fläche eine dreieckige Faserknorpelauflage, die die Gelenkpfanne für das Caput tali vervollständigt [1, 5, 6, 15, 16, 18]. Schließlich verbindet der mediale Schenkel des Lig. bifurcatum, die Pars calcaneonavicularis, die Vorderkante des Rückens des Kalkaneus mit der dorsalen Fläche des Os naviculare [16]. Die kräftigen Bandstrukturen, die das untere Sprunggelenk führen, sind auch MR-tomographisch relevant und kommen, mit Ausnahme des Lig. bifurcatum, daß sich am besten bei axialer Schnittführung auffinden läßt, in allen 3 Standartebenen zur Ansicht (Abb. 4, 6) [2, 6, 12]. Kinematik Der Radiologe 1 99 5

6 wegungen bringen entweder den medialen (Pronation) oder den lateralen Fußrand (Supination) in möglichst engen Kontakt mit dem Boden und dienen so, wie schon eingangs erwähnt, zur Aufrechterhaltung des plantigraden Standes auf unebenen Flächen. Analoge Bewegungen entstehen auch dann, wenn sich der Unterschenkel, unter Vermittlung des in der Malleolengabel geführten Talus, gegen den mit der Sohle aufgesetzten Fuß verdreht. Ein praktisches Beispiel für diese Situtation findet man beim Schilauf, wo für den Kanteneinsatz bei der Hangschrägfahrt und für den Parallelschwung dieser natürliche Freiheitsgrad der Bewegung ausgenützt wird. Auch in der Fechterstellung entstehen im zurückgestellten Bein durch die Querstellung des Fußes analoge Bewegungsmuster im unteren Sprunggelenk [5, 15]. Demgegenüber hat der unbelastete Fuß eine weitaus größere Bewegungsfreiheit: hier können sich nicht nur Kalkaneus und Os naviculare gegen den in der Malleolengabel geführten Talus verdrehen, vielmehr kommt es gleichzeitig auch zu komplexen Bewegungsabläufen in der im folgenden noch zu beschreibenden Articulatio calcaneocuboidea. Wird nun am Spielbein der mediale Fußrand gehoben, spricht man von Inversion. Dabei rotieren zunächst Kalkaneus und Os naviculare gegen den Talus einwärts; zusätzlich zu dieser supinatorischen Bewegungskomponente gleitet das Os cuboideum gegen den Kalkaneus plantarwärts und führt eine zwangsläufige Innenrotation aus, die in einer Adduktion des Vorfußes resultiert. Die zu einem geringeren Grade mögliche Gegenbewegung, also die Hebung des lateralen Fußrandes, wird am Spielbein als Eversion bezeichnet und stellt eine um die Abduktion des Vorfußes erweiterte Pronation dar [16]. Schon in der anatomischen Beschreibung wurden das untere Sprunggelenk als multiaxiales Gelenk bezeichnet. Führt man sich vor Augen, daß alleine zwischen Talus und Kalkaneus ein dreifacher Gelenkkontakt besteht und daß sich zu diesem zusammengesetzten Gelenk auch noch die Verbindung zwischen Caput tali und Os naviculare dazugesellt, so wird es evident, daß für die Bewegungen in diesem Gelenk eine Vielzahl von Achsen konstruiert werden können [4, 7, 19]. Analog zur Achse Der Radiologe 1 99 Sprunggelenk für die Umwendbewegungen der oberen Extremität läßt sich jedoch auch für die Pronation und Supination resp. Eversion und Inversion im unteren Sprunggelenk eine allgemein gültige Kompromißachse festlegen [4, 5, 7, 15, 16, 19]. Sie führt vom lateralen Ende der Hinterkante des Fersenbeinrückens schräg durch den Sinus tarsi, um am medial-distalen Aspekt des Collum tali auszutreten (s. Abb. 5). Um diese Achse kann der belastete Fuß des Standbeines maximal 30 proniert und supiniert werden. Während am Spielbein das Außmaß der zur Eversion erweiterten Pronation kaum zunimmt, kann der unbelastete Fuß bis zu 60 invertiert werden [5, 15]. Letztere Bewegung wird besonders durch die Spannung des cervical ligament und des lateralen Teils des Lig. talocalcaneum interosseum sowie, etwas schwächer, durch das Lig. calcaneofibulare kontrolliert, was sich klinisch in der möglichen Schädigung dieser Bänder beim häufigen Supinationstrauma des Fußes äußert [2, 3, 5, 16]. Bei zunehmender Eversion spannen sich andrerseits die medialen Fasern des Lig. talocalcaneum interosseum gemeinsam mit den Partes tibionavicularis et tibiocalcanea des Lig. mediale (deltoideum) an [5, 15, 16, 18]. Genauso wie beim oberen Sprunggelenk werden auch die Bewegungen im unteren Sprunggelenk durch die Interaktion von aktiv bewegenden Muskeln und deren Antagonisten gesteuert. So wird die Inversion durch die zunehmende Anspannung der Peroneusgruppe gebremst, die Eversion hemmen die Mm. tibialis anterior et posterior [16]. Die für den amuskulären Stand wichtige close-packed position wird im unteren Sprunggelenk bei vollständiger Supination erreicht [16]. Dies geschieht praktisch im breitbeinigen Stand mit geradeausgerichteten Fußspitzen. Unter Ausnützung der Schwerkraft erreicht man hier eine, im strengsten Sinne des Wortes, standfeste Position, der nicht von ungefähr auch der Beiname Landsknechtstellung gegeben wurde [15]. Schließlich fixiert das Lig. plantare longum, als Teil der Gelenkspfanne für das Caput tali, das Os naviculare am Kalkaneus. Es unterstützt so auch das mediale Längsgewölbe des Fußes, das sich vom Fersenbein aus über das Sprungbein, das Kahnbein und die 3 Keilbeine bis zu den ersten beiden Mittelfußknochen hin ausspannt [5, 15, 16, 18]. Mit dem unteren Sprunggelenk funktionell verbundene Gelenke Articulatio calcaneocuboidea Anatomie der Gelenkkörper und Kinematik Lateral von der Articulatio talocalcaneonavicularis und von dieser durch eine eigene Gelenkkapsel getrennt, liegt das zweite für die Umwendbewegungen des Fußes wichtige Gelenk. In diesem artikulieren sattelförmige Gelenkflächen an Kalkaneus und Os cuboideum miteinander, die isoliert betrachtet Drehbewegungen der beiden Knochen gegeneinander um eine sagittale Achse ermöglichen [4, 15, 16]. Da damit in erster Linie die Bewegungsmöglichkeit des unbelasteten Fußes im Sinne der Umwendbewegungen erweitert wird, wurde die Kinematik der Articulatio calcaneocuboidea schon gemeinsam mit der des unteren Sprunggelenks besprochen. Hier soll nur mehr ein kurzes Augenmerk auf die zugehörigen Bänder gelegt werden. Anatomie des Kapsel-/Bandapparates Die Capsula fibrosa ist dorsal zum sonst unbedeutenden Lig. calcaneocuboideum dorsale verdickt [15, 16]. Primäre Führungsbänder sind die Pars calcaneocuboidea des Lig. bifurcatum, das Lig. calcaneocuboideum plantare und das Lig. plantare longum [15 18]. Die Pars calcaneocuboidea des Lig. bifurcatum ist, so wie der schon vorher erwähnte mediale Bandanteil, die Pars calcaneonavicularis, am Rücken des Kalkaneus angeheftet und verbindet diesen mit dem dorsolateralen Aspekt des Os cuboideum [5, 15 18]. Sie festigt, gemeinsam mit dem Lig. calcaneocuboideum plantare (s. unten), das Gelenk in den Randpositionen der Umwendbewegungen des Fußes. So können, v.a. bei der kombinierten Dorsalflexion und Pronation im Rahmen des Abstoßens vom Boden, leichter größere Kräfte vom Mittelfuß auf die Fußwurzel übertragen werden [4]. Das Lig. plantare longum ist an der ganzen plantaren Fläche des Kalkaneus

mit Ausnahme des Tubers befestigt. Es stellt eine Verbindung vom Fersenbein einerseits mit tiefen Fasern zur Tuberositas ossis cuboidei, andrerseits mit oberflächlichen, langen Fasern zu den Basen des zweiten bis vierten, manchmal auch des fünften Metatarsalknochens, dar [5, 15 18]. Mit letzteren vervollständigt es an der plantaren Fläche des Os cuboideum einen osteo-ligamentären Kanal für die Sehne des M. peroneus longus [5, 15 17]. Seine Hauptfunktion liegt jedoch in der kräftigen Verspannung des lateralen Längsgewölbes des Fußes, das aus Kalkaneus, Os cuboideum und den Ossa metatarsalia IV et V zusammengesetzt ist [5, 15, 16, 18]. Dabei wird es vom Lig. calcaneocuboideum plantare unterstützt, das profund und medial vom Lig. plantare longum liegt und von diesem durch lockeres Bindegewebe getrennt ist. Es zieht von der plantar-medialen Kante des Kalkaneus zur plantaren Fläche des Os cuboideum [16, 17]. Bis auf die dorsale Kapselverstärkung sind die eben genannten Bänder MR-tomographisch gut darzustellen und v.a. bei axialer (Lig. bifurcatum), sagittaler (Lig. calcaneocuboideum plantare) bzw. koronaler Schnittführung (Lig. plantare longum) zur Ansicht zu bringen (Abb. 4, 6) [12, 17]. Articulatio cuneonavicularis und die weiteren Gelenke der Fußwurzelknochen Anatomie und Kinematik Die distale Fläche des Os naviculare bildet in der Articulatio cuneonavicularis ein zusammengesetztes Gelenk mit den 3 Ossa cuneiformia, das durch kurze, kapselverstärkende dorsale und plantare Bänder gesichert wird [16, 17]. Die Syndesmose zwischen Würfel- und Kahnbein, die Articulatio cuboideonavicularis, kann manchmal auch ein straffes, synoviales Gelenk sein. Sie wird, außer durch dorsale und plantare Kapselbänder, auch durch ein starkes interossäres Band gesichert. Synoviale Gelenke mit annähernd planen Gelenkflächen und dem soeben beschriebenen Arrangement der Bänder finden sich außerdem zwischen den Keilbeinen und zwischen dem Os cuneiforme laterale und dem Os cuboideum [16, 17]. Die Beweglichkeit der zuletzt genannten Gelenke ist auf leichte Gleitund Drehbewegungen limitiert. Diese laufen einerseits als Begleitmechanismen zu den Umwendbewegungen des unbelasteten Fußes ab, wie es analog bei der Articulatio calcaneocuboidea beschrieben wurde. Andrerseits erhöhen sie die Geschmeidigkeit des Fußes im tarsometatarsalen Übergangsbereich, was sowohl bei der Anpassung des Standbeines an einen unebenen Boden, als auch bei der Vorfußbelastung in der Initialphase des Laufens und Springens sehr wichtig ist [7, 16]. So haben auch diese, eher unscheinbaren Randerscheinungen des Sprunggelenk-Komplexes eine tragende Rolle in der Sicherung des stabilen, aufrechten und plantigraden Ganges des modernen Menschens. Besonders bedanken möchte ich mich bei Herrn Univ.-Prof. Dr. Herwig Imhof, dem Leiter der Abteilung Osteoradiologie der Universitätsklinik für Radiodiagnostik der Universität Wien, für die Einladung, den vorliegenden Artikel zu verfassen und für die Erlaubnis, die hier publizierten MR-Tomographien an seiner Abteilung herstellen zu können. Außerdem möchte ich auch den dipl.-rta Sonja Diem und Petra Peischl für die Anfertigung der MR-Bilder und Frau Mag. Sujata Wagner für die kritische Durchsicht der Summary meinen Dank abstatten. Literatur 1. Berquist TH (1990) Foot, ankle and calf. In: Berquist TH (ed) MRI of the musculoskeletal system.2nd ed.raven, New York, pp 253 311 2. Breitenseher MJ, Haller J, Kukla C, Gaebler C, Kaider A, Fleischmann D, Helbich T,Trattnig S (1997) MRI of the sinus tarsi in acute ankle sprain injuries. J Comput Assist Tomogr 21: 274 279 3. 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