Der Fokus dieser Arbeit liegt auf dem funktionellen Vergleich zwischen Probanden mit stabilem und instabilem Fußgelenk. Das Hauptaugenmerk liegt dabei auf dem Gelenkstellungssinn und der Beweglichkeit im unteren Sprunggelenk (in Form von Pronation und Supination).
Die Studie wurde im Verlauf der letzten vier Monate an der Universität Duisburg-Essen durchgeführt. Einleitend wird der Aufbau des Fußgelenks mit all seinen Knochen und Bandstrukturen skizziert. Im Anschluss daran erfolgt ein detaillierter Überblick über die Muskelgruppen, die an der Pronations- und Supinationsbewegung im unteren Sprunggelenk beteiligt sind. Das maximale Bewegungsausmaß in diesen Bewegungen sowie der Gelenkstellungssinn in Pronations- und Supinationsstellung sind die Variablen, deren Beleuchtung im Zentrum dieser Studie steht. Im Anschluss daran folgen verschiedene Verletzungsmechanismen im Sprunggelenk. Der theoretische Überblick wird durch die Darstellung der Mechanorezeptoren, die einen ganz wesentlichen Einfluss auf den Gelenkstellungssinn haben und daher auch für die Auswertung der Studienergebnisse herangezogen werden müssen, abgerundet. Das darauf folgende Kapitel beschäftigt sich dann mit der eigentlichen Untersuchungsprozedur, deren Auswertung sowie der Diskussion der Ergebnisse, in der auf bisher veröffentlichte Studien mit ähnlichen Themenschwerpunkten Bezug genommen wird. Abschließend folgt ein ausgewähltes Trainingsprogramm, das zur Vorbeugung/Prävention von (erneuten) Sprunggelenksverletzungen durchgeführt werden kann.
Vorwort
Im Vorfeld dieser schriftlichen Hausarbeit geht mein Dank an alle Probanden, die sich freiwillig zur Teilnahme an dieser Studie bereit erklärt haben, sowie an meine Dozenten Dr. Marco Hagen und M. Lemke für die sehr gute Betreuung vor, während und nach den Messungen.
1.Einleitung
Das Sprunggelenk ist eines der am meisten belasteten Gelenke des menschlichen Körpers - ob beim alltäglichen Stehen und Laufen oder auch bei verschiedenen Sportarten. Das Gewicht des gesamten Körpers wird von den Füßen getragen. Verletzungen des Sprunggelenks zählen daher nicht überraschend zu den häufigsten Verletzungen: 85% aller Sprunggelenksverletzungen entstehen durch extreme Inversionen, die ein gewisses normales Bewegungsausmaß überschreiten. Vor allem bei Sportlern, die in ihrer Sportart auf wechselnden Untergründen laufen, oft springen und/oder schnelle Richtungswechsel vollziehen müssen, treten derartige Verletzungen des Sprunggelenks sehr häufig auf. Aber auch in ungünstigen Alltagssituationen können derartige Verletzungen auftreten (z.B. durch das Tragen von Schuhwerk mit hohem Absatz). Betroffene klagen nicht selten über chronischen Probleme und Schmerzen. Andauernde Funktionseinschränkungen können sogar zu mittel- und langfristigen Sportausfällen führen - ein Problem, mit dem jeder Sportler zu kämpfen hat.
Als besonders anfällig gelten Athleten, die Sportarten wie Basketball, Volleyball, Fußball und Handball praktizieren. Die topographische Verteilung der Verletzungen zeigt besonders die starke Gefährdung der unteren Extremität. Die bereits genannten Verletzungsursachen sind für ihre Sportart sehr typisch und treten daher sehr häufig auf. Verletzt sich ein Sportler am Sprunggelenk, so sind im Großteil der Fälle nur die Weichteilstrukturen (Bänder) betroffen. Prinzipiell können auch knöcherne Verletzungen resultieren (z.B. Frakturen). Im Vergleich zu Bandverletzungen passiert dies allerdings relativ selten.
Die Rehabilitationsphasen gestalten sich je nach Schwere der Verletzung unterschiedlich: sie reichen von einfacher Ruhigstellung des betroffenen Fußes, über Physiotherapien und Reha-Sport bis hin zu notwendigen Operationen, die einen Sportler aber gleichzeitig für einen längeren Zeitraum außer Gefecht setzen können. Leider lassen viele Sportler ihre Verletzungen nicht vollständig ausheilen und müssen infolgedessen häufig wiederkehrende Probleme im Sprunggelenk beklagen und aushalten. Die Wahrscheinlichkeit, dass eine im Heilungsprozess befindliche Sprunggelenksverletzung bei normaler sportlicher Aktivität vollständig rehabilitiert wird, ist gering und führt nicht selten zu Folgeschäden.
1.1. Aufbau der Arbeit
Der Fokus dieser Arbeit liegt auf dem funktionellen Vergleich zwischen Probanden mit stabilem und instabilem Fußgelenk. Das Hauptaugenmerk liegt dabei auf dem Gelenkstellungssinn und der Beweglichkeit im unteren Sprunggelenk (in Form von Pronation und Supination). Die Studie wurde im Verlauf der letzten vier Monate an der Universität Duisburg-Essen durchgeführt.
Einleitend wird der Aufbau des Fußgelenks mit all seinen Knochen und Bandstrukturen skizziert. Im Anschluss daran erfolgt ein detaillierter Überblick über die Muskelgruppen, die an der Pronations- und Supinationsbewegung im unteren Sprunggelenk beteiligt sind. Das maximale Bewegungsausmaß in diesen Bewegungen sowie der Gelenkstellungssinn in Pronations- und Supinationsstellung sind die Variablen, deren Beleuchtung im Zentrum dieser Studie steht. Im Anschluss daran folgen verschiedene Verletzungsmechanismen im Sprunggelenk. Der theoretische Überblick wird durch die Darstellung der Mechanorezeptoren, die einen ganz wesentlichen Einfluss auf den Gelenkstellungssinn haben und daher auch für die Auswertung der Studienergebnisse herangezogen werden müssen, abgerundet. Das darauf folgende Kapitel beschäftigt sich dann mit der eigentlichen Untersuchungsprozedur, deren Auswertung sowie der Diskussion der Ergebnisse, in der auf bisher veröffentlichte Studien mit ähnlichen Themenschwerpunkten Bezug genommen wird. Abschließend folgt ein ausgewähltes Trainingsprogramm, das zur Vorbeugung/Prävention von (erneuten) Sprunggelenksverletzungen durchgeführt werden kann.
2. Anatomie des Fu ß es (lat.: pes)
Das Fußskelett lässt sich in drei Abschnitte gliedern:
- Fußwurzel (Tarsus),
- Mittelfuß (Metatarsus),
- Zehen (Digiti pedis)
2.1. Fu ß wurzel (lat.: Tarsus)
Die Fußwurzel setzt sich aus insgesamt sieben Fußwurzelknochen zusammen. Da auf diesen kurzen Knochen immerhin das gesamte Körpergewicht einer Person lastet, sind die Fußwurzelknochen dementsprechend einer großen Belastung ausgesetzt. Sie sind daher sehr kräftig gebaut.
Lediglich das Sprungbein (Talus) hat mit dem Schienbein (Tibia) und Wadenbein (Fibula) des Unterschenkels direkten Kontakt zum Gelenk. Gelenkkopf (Caput), -hals (Collum) und -körper (Corpus) sind Teile des länglichen Knochens, der nicht nur an der Bildung des oberen Sprunggelenks mit Schien- und Wadenbein, sondern auch am unteren Sprunggelenk mit Fersenbein und Kahnbein beteiligt ist. Als größter Knochen des Fußes liegt das Fersenbein (Calcaneus) unter dem Sprungbein. Der gut zu tastende Fersenhöcker, an dem die Achillessehne ansetzt, befindet sich am hinteren Ende des Fersenbeins. Das Sprungbein schließt sich vorne an das Kahnbein (Os naviculare) an, das Fersenbein hat nach vorne Kontakt zum Würfelbein (Os cuboideum). Drei kleinere Knochen, die Keilbeine (Ossa cuneiformia I-III), liegen zwischen Kahnbein und den Mittelfußknochen. Die Keilbeine sind speziell angeordnet, weshalb sie auch wesentlich zum Aufbau des Quergewölbes beitragen.
2.2. Mittelfu ß knochen (lat.: Ossa metatarsalia)
Die Mittelfußknochen (Röhrenknochen) unterteilen sich in Basis, Schaft und Köpfchen. Die Besonderheit des Schaftes ist, dass er deutlich nach oben gewölbt ist.
2.3. Zehen (lat.: Digiti Pedis)
Die Zehen setzen sich aus Grund-, Mittel- und Endglied zusammen. Lediglich die Großzehe besitzt nur Grund- und Endglied. Da im Laufe der Entwicklung die Greiffunktion der Zehen verlorengegangen ist, sind die Zehen im Gegensatz zu den Fingern viel kürzer und feiner.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten.
Abb. 1: Gehrke, Thorsten (2009), S. 255
A) Fu ß wurzel, B) Mittelfu ß , C) Zehen, 1) Sprungbein, 2) Fersenbein, 3) W ü rfelbein, 4) Kahnbein, 5-7) Keilbeine
2.4. Sprunggelenke
Im oberen und unteren Sprunggelenk erfolgen die Bewegungen des Fußes gegen den Unterschenkel. Die Achsen der beiden Sprunggelenke stehen annähernd senkrecht zueinander.
2.4.1. Oberes Sprunggelenk (Articulatio talocruralis)
Das Schienbein, Sprungbein und Wadenbein bilden zusammen das obere Sprunggelenk, das den Unterschenkel (Crus) mit dem Fuß verbindet. Zum einen kann hier der Fuß gegen den feststehenden Unterschenkel und umgekehrt bewegt werden, zum anderen können aber auch die auf den Körper einwirkenden Kräfte vom Fuß auf den Unterschenkel übertragen werden.1 Man spricht von einem typischen Scharniergelenk mit einer transversal verlaufenden Achse.2 Hier kann der Fuß nicht nur gehoben, sondern auch gesenkt werden.
An der Innen- und Außenseite des Fußes breiten sich fächerförmig kräftige Seitenbänder aus, die dem OSG Stabilität verleihen. Sie verhindern das Umknicken des Fußes, indem in jeder Stellung des Fußes immer ein Bandteil angespannt ist.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten.
Abb. 2: Gehrke, Thorsten (2009), S. 257.
1) Schienbein, 2) Sprungbein, 3) Wadenbein, 4) Fersenbein, A) Oberes Sprunggelenk,
B) Unteres Sprunggelenk, b) Lig. calcaneofibulare, d) Lig. deltoideum
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten.
Abb. 3 u. 4.: Gehrke, Thorsten (2009), S. 257
a) Lig. fibulotalare anterius, b) Lig. fibulocalcaneare, c) Lig. fibulotalare posterius,
d) Lig. deltoideum
Das Außenband des Fußes wird vom vorderen und hinteren Sprungbein-Wadenbein- Band (Lig. fibulotalare anterius und Lig. fibulotalare posterius) sowie dem Fersenbein-Wadenbein-Band (Lig. fibulocalcaneare) gebildet (zusammengefasst:
Lig. collaterale laterale).
Das Innenband besteht aus einem kräftigen dreieckigen Band. Das sog. Deltaband (Lig. deltoideum bzw. Lig. collaterale mediale) besteht aus vier verschiedenen Teilen (Pars tibionavicularis, Pars tibiocalcanea, Pars tibiotalaris anterior und Pars tibiotalaris posterior), die „fächerförmig vom Innenknöchel zum Sprungbein, Fersenbein und sogar weit nach vorne zum Kahnbein des Fußes ziehen.“3 Es begrenzt funktionell die Auswärtsdrehung des Sprungbeins im Verhältnis zum Schienbein sowie des Fersenbeins im Verhältnis zum Sprungbein. Die Pars tibiocacanea und die Pars tibionavicularis ziehen auch über das untere Sprunggelenk.
Im OSG sind folgende Bewegungen möglich:
- Dorsalflexion bzw. Eversion (d.h. die Beugung des Fußes zum Fußrücken hin bzw. die Streckung des Fußes) bis 20°,
- Plantarflexion (d.h. Die Beugung des Fußes in Richtung der Fußsohle) bis 30°.4
2.4.2. Unteres Sprunggelenk (Articulatio talotarsalis)
Das Sprungbein (Talus), Fersenbein (Calcaneus) und Kahnbein (Os naviculare) bilden das USG. Anatomisch gesehen wird es durch zwei Knochenrinnen, den sog. Sinus tarsi, in zwei Gelenkhöhlen geteilt. Während zwischen Sprung- und Fersenbein das hintere USG liegt, ist das vordere USG zwischen Kahn-, Sprung- und Fersenbein zu verorten.5 Der hintere Teil des USG stellt ein eigenständiges Gelenk dar, das durch Bänder und eine eigene Kapsel abgeschlossen ist. Hier artikulieren der Calcaneus und die hintere Gelenkfläche des Talus. Im vorderen USG artikuliert der Talus-Kopf mit drei Strukturen: er hat hier eine gelenkige Verbindung zum Calcaneus, Os naviculare und Lig. calcaneonaviculare plantare. Letzteres verklammert die beiden Knochen unter dem Talus-Kopf als überknorpeltes „Pfannenband“. Fersenbein und Kahnbein werden auf der Außenseite durch das Lig. calcaneonaviculare des Lig. bifurcatum verbunden. Das Lig. calcaneocuboideum, der andere Schenkel des Lig. bifurcatum, bindet das Würfelbein an das Fersenbein. Weder das Lig. calcaneonaviculare noch das Lig. calcaneocuboideum sind Hemmungs- oder Stabilisierungsbänder des unteren Sprunggelenks. Das Lig. talocalcaneum interosseum, das im Sprunggelenkskanal (Sinus tarsi) liegt, trennt das vordere vom hinteren USG. Es verbindet zudem Fersenbein und Sprungbein mit kurzen, massiven Zügen.6
Auch wenn sich das Sprunggelenk in ein hinteres und vorderes teilt, so bilden sie funktionell gesehen ein einheitliches Gelenk. Der komplizierte Aufbau des unteren Sprunggelenks ermöglicht das Gehen und Laufen auf unebenem Untergrund, da es sich diesem permanent anpasst. So ist es dem Menschen mit (gesundem) Sprunggelenk möglich, den Fußaußenrand (Eversion, Pronation) oder den Fußinnenrand (Supination, Inversion) anzuheben.7
Im USG sind folgende Bewegungen möglich:
- „Supination (Heben des medialen Fußrandes bei gleichzeitiger Senkung des lateralen Fußrandes) bis 50°,
- Pronation (Heben des lateralen Fußrandes bei gleichzeitiger Senkung des medialen Fußrandes) bis 30°,
- Inversion (Supination, Plantar-Flexion und Adduktion gemeinsam),
- Eversion (Pronation, Dorsal-Extension und Abduktion gemeinsam)“8
2.5. Histologische Eigenschaften der Bandstrukturen
Die Bandstrukturen im menschlichen Körper bestehen zum überwiegenden Teil aus parallelfaserigem, straffem Bindegewebe. Diese enthält zahlreiche Kollagenfasern vom Typ I, zwischen denen sich einzelne, zytoplasmaarme Fibrozyten einordnen. Im Gegensatz dazu gibt es auch elastische Bänder, die in ihrer Anzahl den kleineren Teil der Bänder bilden. Sie bestehen aus sehr straffem, elastischen Bindegewebe und weisen einen hohen Anteil an elastischen Fasern auf.
3. Beteiligte Muskeln an der Supination
3.1. M. triceps surae (dreik ö pfiger Unterschenkelmuskel)
Der M. triceps surae zählt zu den oberflächlichen hinteren Unterschenkelmuskeln. Er besteht aus drei Anteilen: dem M. gastrocnemius (Zwillingswadenmuskel mit zwei Muskelbäuchen), dem M. soleus (Schollenmuskel) und dem M. plantaris (Sohlenspanner). Der zweiköpfige Zwillingswadenmuskel, der von außen nicht nur gut zu erkennen, sondern auch leicht zu ertasten ist, ist der kräftigste Wadenmuskel. Er zieht über das Knie- und obere Sprunggelenk und zählt daher zu den zweigelenkigen Muskeln. Er entspringt mit je einem Kopf von der Condylus medialis und lateralis ossis femoris (innere und äußere Oberschenkelrolle). An dieser Stelle sind „die Sehnen fest mit der Kniegelenkskapsel verwachsen.“
Der Schollenmuskel wird vom Zwillingswadenmuskel fast vollständig überdeckt. Lediglich im unteren Drittel des Unterschenkels ist er erkennbar. Er entspringt zum einen am Wadenbeinköpfchen, zum anderen auch am oberen Drittel des Waden- und Schienbeins. Von dort aus zieht er schräg nach unten. Auf Höhe der Unterschenkelmitte erfolgt der Übergang in die gemeinsame Sehne mit dem Zwillingswadenmuskel.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten.
Abb. 5: Gehrke, Thorsten (2009), S. 233
6) M. gastrocnemius, 7) M. soleus, 8) M. plantaris, 9) M. tibialis anterior, 10) M. flexor digitorum longus, 11) M. flexor hallucis longus
Hier erfolgt der gemeinsame Ansatz mit der Achillessehne am Fersenbeinhöcker. Im Vergleich zu den übrigen Muskeln des Unterschenkels muss der dreiköpfige Unterschenkelmuskel eine wesentlich größere Arbeit leisten. Er senkt nicht nur den Fuß, sondern drückt auch beim Gehen das gesamte Körpergewicht vom Boden ab. Die Muskelmasse an der Hinterseite des Unterschenkels ist aus diesem Grund auch viel größer als auf der Vorderseite.9
Zwischen dem M. gastrocnemius und dem M. soleus ist der M. plantaris lokalisiert. Er entspringt oberhalb des Condylus lateralis. An der Acchillessehne inseriert seine Sehne mit dem M. triceps surae.
3.2. M. tibialis posterior (hinterer Schienbeinmuskel)
Er entspringt zum einen an der knienahen Zwischenknochenmembran (Membrana interossea) und zum anderen auch an den Rändern des Schien- und Wadenbeins. Der Muskel geht kurz oberhalb des Innenknöchels in seine Ansatzsehne über. Die Sehne verläuft um den Innenknöchel zum Fußinnenrand. Dort spaltet sie sich auf und setzt zum größten Teil am Höcker des Kahnbeins an. Auch am Würfelbein setzt ein kleinerer Anteil dieser Sehne an.10
3.3. M. flexor digitorum longus (langer Zehenbeuger)
Der an der Rückseite des Schienbeins entspringende lange Zehenbeuger zieht bis kurz über den Innenknöchel nach unten. Dessen Ansatzsehne beginnt über dem Innenknöchel. Sie überkreuzt zunächst die Sehne des hinteren Schienbeinmuskels und zieht dann um den Innenknöchel herum in die Fußsohle. Dort überkreuzt sie nochmals die Sehne des langen Großzehenbeugers und spaltet sich anschließend in vier einzelne Sehnen auf. Diese ziehen in der Fußsohle zu den Basen der Zehenendglieder. Dabei wird die Sehne des kurzen Zehenbeugers (M. flexor digitorum brevis) durchbohrt. Der M. flexor digitorum longus übt einen großen Einfluss auf das obere und untere Sprunggelenk aus. Er hilft nicht nur bei der Fußsenkung, sondern zählt auch zu den kräftigen Supinatoren.11
[...]
1 vgl. Gehrke, Thorsten: Sport Anatomie. 8. Auflage. Nikol Verlagsgesellschaft, Hamburg, 2009, S.256
2 vgl. Bob, Alexander; Bob, Konstantin: Duale Reihe. Anatomie. Thieme Verlag, Stuttgart, 2007, S. 390
3 vgl. Gehrke (2009), S. 256
4 http://flexikon.doccheck.com/de/Sprunggelenk
5 vgl. Gehrke (2009), S. 256 f.
6 vgl. Bob, Alexander; Bob, Konstantin (2007), S. 390 f.
7 vgl. Gehrke (2009), S. 255 f.
8 http://flexikon.doccheck.com/de/Sprunggelenk
9 vgl. Gehrke (2009), S. 244 f.
10 vgl. ebd., S. 250
11 vgl. ebd., S.252
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