Mechanische Hilfsmittel zur Rehabilitation (Fach) / 2.1 und 2.2 - Aufbau und Biomechanik des menschlichen Stütz- und Bewegun (Lektion)

Lektion 2.1 und 2.2

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• Nach welchen Funktionsprinzipien ist der menschliche Stütz- und Bewegungsapparat aufgebaut? Minimum an Energie für Vitalfunktionen (durch Leichtbau, auch bei ruhender Masse von Bedeutung wegen Umbauvorgängen) günstige Arbeitsbedingungen (z.B. Helbelarm) gleichgroße Sicherheit (Festigkeit der Knochen)
• Was sind die Hauptebenen des Körpers? Frontalebene Transversalebene Sagitaleben  
• Was sind die Hauptachsen des Körpers? Longitudinalachse (oben-unten) Transversalachse (rechts-links) Sagitalachse (vorne-hinten)
• Aufbau eines Röhrenknochens? 2 Knochenenden (Epiphyse) Knorpel auf belasteten Oberflächen Spongiosa (Knochengeflecht aus Knochenbälkchen) 1 Knochenschaft (Diaphyse) Kortikalis (Wand des Schafts) Markhöhle Blutgefäße (Havers- und Vollkmann-Kanäle Allgemein Osteoklasten (Abbau), Osteoplasten (Aufbau), Osteozyten (eingemauerte Osteoblasten) Periost (Knochenhaut)
• Wie funktioniert die Regulation der Knochenmasse? Knochenbilanz bei Erwachsenen ausgeglichen Knochenanbau durch Osteoklasten Knochenabbau durch Osteoplasten
• Wie ist der Knochenumbau an die Beanspruchung angepasst? Ausrichtung der Knochenbälkchen nach Belastung bei Knochenbruch kann ein Ausgleich eines Winkels von bis zu 30° erreicht werden                 - Druck an konkaver Seite->Knochenaufbau                 - Zug an konvexer Seite->Knochenabbau
• Welche Materialeigenschaften hat die Kortikalis? -abhängig von Belastungsrichtung: E-Modul: 6 - 25 x 109 N/m2 σzmax: 87 - 151 x 106 N/m2 σdmax: 106 - 193 x 106 N/m2 σscher: 53 - 82 x 106 N/m2 Torsionsmodul: 0,31 x 109 N/m2
• Allgemeiner Aufbau der großen Gelenke? Knöcherne Gelenkenden (Epiphysen) treffen über Gelenkknorpel in Gelenkspalt aufeinander sind umschlossen von Gelenkkapsel, die von Weichteilen umgeben ist
• Aufbau der Wirbelsäule? in Frontalebene gerade, in Sagitalebene mehrere Krümmungen 7 Halswirbel 12 Brustwirbel 5 Lendenwirbel Kreuzbein (aus 5 verwachsenen Wirbeln) Steißbein (aus 4 verwachsenen Wirbeln) -außer 1. und 2. Halswirbel alle Wirbel prinzipiell gleich gebaut -werden nach unten größer
• Aus welchen Bestandteilen besteht ein Wirbel? Wirbelkörper Dornfortsatz Querfortsatz oberer Gelenkfortsatz unterer Gelenkfortsatz Wirbelbogen Wirbelloch (->Wirbelkanal)
• Welche Gelenkformen der großen Gliedmaßengelenke gibt es? Kugelgelenk (Sonderform Nußgelenk - mehr als 50% des Gelenkkopf von Gelenkpfanne umgeben) Ellipsoidengelenk Walzengelenk (Schaniergelenk, Radgelenk) Sattelgelenk ebenes Gelenk Zapfengelenk
• Welche Gelenkbewegungsformen gibt es bei einem menschlichen Gelenk? Beugung (Flexion) - Streckung (Extension) Abspreizung (Abduktion) - Heranziehen (Adduktion) Einwärts-Drehung (Innenrotation) - Auswärts-Drehung (Außenrotation)
• Aufbau und Funktion des Hüftgelenks? Verbindung von Rumpf mit Bein Oberschenkelkopf und Hüftgelenkpfanne bilden Gelenkflächen (Nußgelenk) 3 FG, Rotation um drei Hauptachsen durch Mittelpunkt des Oberschenkelkopf
• Wie ist die Verbindung zwischen Kopf und Pfanne des Hüftgelenks gesichert? Gelenkpfanne ist durch Knorpelrand verbreitert (Nußgelenk) Kräftiger Bandapparat in schraubenförmigen Zügen von Pfannenrand zu Schenkelhals -> Anspannung bei Streckung des Beines -> bei Streckung wird Kopf in Pfanne gepresst
• Aufbau und Funktion des Kniegelenks? größtes Gelenk des Körpers , verbindet Oberschenkelknochen (Femur) mit Schienbein (Tibia!!!) Dreh- und Scharniergelenk Oberschenkel- und Schienbeinkondylen (Gelenkknorren) bilden Gelenkflächen 2 Hauptachsen (Beugung und Streckung um Momentanachse, Innen- Außendrehung um Längsachse bei gebeugtem Knie)
• Wie ist das Kniegelenk gesichert? Kreuzbänder im Gelenkinneren (hemmen Beugung, Streckung, Innenrotation; geben Außenrotation frei) Innere und äußere Seitenbänder (ziehen vom Oberschenkel zu Schien- und Wadenbein)
• Form und Funktion der Menisken? zwei halbmondförmige Faserknorpel-Gelenkscheiben Sicherung der Bewegungen im Kniegelenk (Druckverteilung) mit Außenrand an Gelenkkapsel angewachsen gleiten bei Beugung nach hinten, rutschen bei Streckung nach vorne
• Aufbau und Funktion des Kniescheibenbands? sehnige Verlängerung größerer Muskelgruppe an Oberschenkelvorderseite enthält Kniescheibe (Patella)
• Aufbau und Funktion des oberen Sprunggelenks? Verbindung von Schien- u. Wadenbein mit Sprungbein (Scharniergelenk) heben von Fuß gegen Unterschenkel (Dorsalflexion) senken von Fuß gegen Unterschenkel (Plantarflexion)
• Aufbau und Funktion des unteren Sprunggelenks? liegt in Fußwurzel zwischen Sprungbein, Fersenbein und Kahnbein hat eigene Gelenkkapsel und Gelenkhöhle Bewegung um Längsachse: Supination (Hebung des inneren Fußrand), Pronation (Hebung des äußeren Fußrand)
• In welcher Beziehung stehen das obere und untere Sprunggelenk? Es sind zwei getrennte Gelenke, die eine funktionelle Einheit bilden und meist gleichzeitig bewegt werden
• Aufbau und Funktion des Schultergelenks? beweglichstes Gelenk verbindet Pfanne des Schulterblatts mit Kopf des Oberarmbeines großes Bewegungsausmaß durch schlaffe und weite Gelenkkapsel und schwache Bandsicherung
• Welches Bewegungsausmaß lässt das Schultergelenk zu? Heben des Armes nach vorn und zur Seite bis in die Horizontale, nach hinten bis ca.30° darüberhinaus nur durch Mitbewegung des Schultergürtels
• Aufbau und Funktion des Ellenbogengelenks? besteht aus drei Gelenken von einer Kapsel umschlossen Oberarmrolle - Ellenbogengelenkpfanne: Scharniergelenk (Humerus-Ulna) Oberarmköpfchen - Speichenkopf: Kugelgelenk (Humerus-Radius) Speichenköpfchen - Elle: Radgelenk (Ulna-Radius)
• Durch die Bewegung welcher Gelenke erfolgt die Umwendbewegung der Hand? oberes und unteres Radioulnargelenk (Verbindung zwischen Elle und Speiche) -> Pronation, Supination
• Aufbau und Funktion des Handgelenks? Bewegung Hand gegen Unterarm eiförmiger Gelenkkopf von Handwurzerknochen gebildet Bewegung um 2 Hauptachsen Achse radial-ulnar (Dorsalflexion, Plantarflexion) Achse Handrücken-Handfläche (radiale Abduktion, ulnare Abduktion)
• Wie verläuft die Kontraktion eines Muskels? Nervenimpuls erreicht motorische Endplatte Transmittersubstanz (Acetylcholin) wird ausgeschüttet elektrischer Impuls (Aktionspotential) breitet sich in Muskelfaser aus und führt zu Kontraktion
• Wovon ist die vom Muskel entwickelte Kraft abhängig? von der Frequenz der aufeinanderfolgenden Reize (tetanische Kontraktion durch Überlagerung von Einzelzuckungen bei 10 - 100 Hz)
• Welche Struktur hat die Skelettmuskulatur? Muskelfasern meist parallel angeordnet in Wirkrichtung: parallelfaserig im Winkel mit Wirkrichtung: gefidert
• Welche Muskelformen gibt es? spindelförmig einfach gefidert doppelt gefidert doppelköpfig platt mit Zwischensehnen zweibäuchig
• Welche Beziehung besteht zwischen der Ausrichtung der Muskelfasern und der entwickelten Muskelkraft? parallelfaserig: Längenänderung des Muskels entspricht der Längenänderung der Fasern -> Muskelkraft = Summe der Kräfte der Fasern Kraft-Längen-Kurve des Muskels entspricht Kraft-Längen-Kurve der Fasern gefidert: größere Anzahl von Muskelfasern in gegebenem Querschnitt allerdings nur eine Kraftkomponente in Längsrichtugn (bei 30° Fiederungswinkel wird ca. 87% in Längsrichtung übertragen)
• Wie erfolgt die Beanspruchungsoptimierung am Unterarm und Ellenbogengelenk? Unterarmmodell (Skizze) Anbringung von 2 Seilzügen kaudale Ausbiegung am Unterarm kolbige Verbreiterung der Gelenkenden (Gelenkdruck wird reduziert)
• Welche Größenordnung hat die Belastung der Lendenwirbelsäule? bei Last von 15 kg: dynamisch: 5800 - 6600 N statisch: 3900 - 4600 N
• Wie wird axiale Belastung der Wirbelsäule übertragen? axiale Komponente der Belastung wird durch Bandscheiben übertragen es verformen sich sowohl die Banscheiben (konvex max. 1mm) als auch die Wirbelkörper (konkav max. 0,5mm)
• Skizzieren sie das Prinzip der Zuggurtung am Hüftgelenk Skizze siehe Skript Folie 27 (2.2)
• Skizziere das Prinzip der Zuggurtung am Kniegelenk Skizze siehe Folie 50 (2.2)
• Welche Möglichkeiten zur Beeinflussung der Hüftgelenksbelastung gibt es? grundsätzlich: Veränderung der Hebelarme Gehtechnik (Duchenne'sches Hinken): Abnahme des Hebelarms durch Seitneigung des Rumpfes -> erforderliche Kraft der Abduktoren nimmt ab -> geringere Muskelkraft erforderlich -> geringere Gelenkkraft erforderlich Orthese: Verlagerung des Drehpunkts vom Zentrum des Hüftgelenks zu Aufsitz der Orthese -> Abnahme des Hebelarms etc. Stockstütze: Drehmoment der Kraft von Stockstütze auf Hand ist Drehmoment der Gewichtskraft entgegengesetzt -> Betrag der zur Aufrechterhaltung des Gleichgewichts nötigen Muskelkraft verringert sich etc. Knochenchirurgischer Eingriff: Veränderung des Hebelarms bsp.weise durch Entnahme eines Knochenkeils etc.
• Welche Belastungen wirken auf das Hüftgelenk? in der Phase des Hackenauftretens und Zehenabstoßens ein Mehrfaches des Körpergewichtes (gesunde Person zw. hundertausend und mehrere Millionen Schritte pro Jahr)
• Welche Bewegung führt das Knie bei einer Beugung aus? erst abrollen, dann gleiten
• Wie werden zu hohe Druckwerte im Kniegelenk verhindert? durch weiches Gewebe (Menisci) zwischen den Gelenkflächen wird der Druck auf eine größere Fläche verteilt
• Welche Freiheitsgrade hat das Kniegelenk? Translationsfreiheitsgrade: in x,y,z passiv Rotationsfreiheitsgrade: Flexion, aktiv 120°-140°, passiv 150° Extension, passiv 5°-10° Innenrotation, aktiv 30°, passiv 30°-35° Außenrotation, aktiv 40°, passiv 45°-50° Abduktion/Adduktion, passiv < 1ß°
• Woraus resultiert das große Bewegungsausmaß des Schultergelenks? schlaffe und weite Gelenkkapsel schwache Bandsicherung
• Was sind die drei Hauptbewegungen des Schultergelenks? Abduktion - Adduktion um Sagitalachse Anteversion (Vorschwingen) - Retroversion (Rückschwingen) um Transversalachse Innen- und Außenrotation um Longitudinalachse
• 3 Hauptbewegungen des Schultergelenks Abduktion - Adduktion um Sagitalachse Anteversion (Vorschwingen) - Retroversion (Rückschwingen) um Transversalachse Innen- und Außenrotation um Longitudinalachse

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