Anatomie und Histologie

1. Anatomie und Histologie • Dr. Ronald Kefurt • Universitätsklinik für Chirurgie • Allgemeines Krankenhaus Wien

2. Anatomie • Die Lehre vom Aufbau der Organismen. • Andreas Vesalius (31.12.1514 in Brüssel geboren) gilt als Begründer der neuzeitlichen Anatomie. Mit 23 Jahren Professor der Chirurgie in Pauda. Demonstrierte 1536 in Löwen eine öffentliche Sektion.

3. Generelle Lage und Richtungsangaben • dexter rechts • sinister links • median (von lat. medius „Mitte“): in der Mitte gelegen • medial:* zur Mitte hin gelegen • paramedian: neben der Mitte gelegen • lateral* (lat. latus „Seite“): zur Seite hin gelegen • ipsilateral oder homolateral: auf der gleichen Seite befindlich • kontralateral: auf der gegenüberliegenden Seite befindlich • parietal (paries „Wand“): zur Wand eines Organes oder zur Leibeswand gehörig; seitlich, wandständig; zum Scheitel gehörend • viszeral (viscera „Eingeweide“): die Eingeweide betreffend, zu den Eingeweiden gehörend • dorsal* (dorsum „Rücken“): rückenseits, am Rücken gelegen • ventral* (venter „Bauch“): bauchseits, am Bauch gelegen • kranial oder cranial* (cranium „Schädel“): zum Schädel hin (beim Menschen also oben, bei Tieren vorn) • kaudal oder caudal* (cauda „Schwanz“): zum Schwanze hin (beim aufrecht stehenden Menschen also unten, bei Tieren hinten) • vertical: jene Linie, die vom Scheitel zu der Sohle zieht und damit unabhängig von der momentanen Körperlage gilt • postkranial oder postcranial: „hinter dem Schädel“ (beim Menschen: unterhalb) • terminal: am Ende gelegen • subterminal: mit Abstand vor dem Ende gelegen • apikal (von lat. apex „Spitze“): an der Spitze gelegen • basal: fundamental, grund-/ basisbildend • ektop: am falschen Ort gelegen

4. Mehr Lagebezeichnungen • proximal (proximus „der Nächste“): zum Körperzentrum hin verlaufend • distal (distare „sich entfernen“): vom Körperzentrum entfernt verlaufend • profund (profundus „tief“): auf das Innere des Körpers zu • superficial (superficialis „oberflächlich“): auf die Oberfläche des Körpers zu • anterior/ventral: vorn liegend • posterior/dorsal: hinten liegend • inferior/caudal: unten liegend (Schwanzwärts) • superior/cranial: oben liegend (Kopfwärts) • rostral schnabel-, schnauzenwärts oder zur Kopfvorderseite • oral (os „Mund“): mundwärts • aboral: vom Mund weg gelegen • okzipital (Occiput ): zum Hinterkopf hin gelegen • temporal (tempus “Schläfe)): schläfenwärts • nasal (nasus „Nase“): nasenwärts, • palmar (Palma manus „Handfläche“): handflächenseitig • volar: hohlhandseitig, identisch mit palmar • plantar (Planta pedis „Fußsohle“): fußsohlenseitig • axial (axis „Achse“): zu einer gedachten Gliedmaßenachse hin gelegen • transversal: senkrecht zur Sagittalebene (rechts-links) • longitudinal: entlang der Körperlängsachse oder senkrecht zur Transversalebene (oben-unten) • sagittal (sagitta „Pfeil“): parallel zur sagittalen Achse oder senkrecht zur Frontalebene (vorne-hinten) • aszendierend (ascensus „Aufstieg“): aufsteigend • deszendierend (descensus „Abstieg“): absteigend • antegrad oder anterograd: zeitlich oder örtlich nach vorn gerichtet • retrograd: zeitlich oder örtlich zurückliegend

5. Die Scapula Die Skapula bietet allen Gruppen der Schultermuskeln breite Ursprungs- und Ansatzflächen und ist das Stellglied für die Bewegungen des Arms im Schultergelenk. • Markante Strukturen: • am lateralen Winkel (Angulus lateralis) das Collum • scapulae mit der verbreiterten ovalen Schultergelenkpfanne • (Cavitas glenoidalis); das oberhalb der • Pfanne gelegene Tuberculum supraglenoidale ist • die Ursprungsstelle für den langen Bizepskopf, das Tuberculum • infraglenoidale für den langen Trizepskopf • an der dorsalen Seite die Spina scapulae (Schulterblattgräte), • die lateral mit dem Acromion (Akromion, • Schulterblatthöhe) endet • am Oberrand die Incisura scapulae, die vom bisweilen • verknöcherten Lig. transversum scapulae überbrückt • wird, unter dem Band verläuft der N. suprascapularis, • über dem Band die A. und V. suprascapularis, • die Fortsetzung des Oberrandes der Skapula • nach lateral ist der Processus coracoideus, zwischen • Processus coracoideus und Akromion spannt sich • das Lig.coracoacromiale aus, das in beiden knöchernen • Fortsätzen der Skapula über dem Schultergelenk • ein Dach bildet (Schultergelenkdach) • an der ventralen Fläche (Facies costalis) die seichte • Fossa scapularis, als Ursprungsfläche für den M. • subscapularis • Taststellen Akromion mit Angulus acromialis, • Margo medialis, Angulus inferior und Spina scapulae. Der Processus • coracoideus ist bei abduziertem Arm in der Tiefe des • Trigonum clavipectorale zu tasten.

6. Allgemeine Anatomie des Bewegungsapparaes Der Bewegungsapparat setzt sich aus einem passiven und einem aktiven Anteil zusammen. Zum passiven Bewegungsapparat gehören die Knochen, die zum Skelett zusammengefasst und durch Gelenke und Bänder miteinander verbunden sind. Der aktive Bewegungsapparat umfasst die Skelettmuskulatur, die die einzelnen Skelettteile gegeneinander bewegt oder in einer bestimmten Stellung fixiert. Eine Teilaufgabe des Bewegungsapparates ist entsprechend die Ausführung von Bewegungen, die andere die Haltefunktion. Knochen Osteologie Kernaussagen | Knochen haben einen gemeinsamen Bau, aber unterschiedliche Formen. An ihrer äußeren Oberfläche werden Knochen von einer strumpfartigen Hülle aus Bindegewebe überzogen, dem Periost. Knochen haben eine Leichtbauweise. Die Knochenstrukturen passen sich Druck-, Zug- und Biegebeanspruchungen an. Knochen haben neben mechanischen auch metabolische Aufgaben Knochenformen Allen Knochen gemeinsam ist eine dünne oberflächliche Schicht kompakten Knochens (Substantia corticalis). Im Inneren befindet sich ein Schwammwerk aus feinen Knochenbälkchen (Substantia spongiosa). Nach der äußeren Form lassen sich unterscheiden: lange Knochen kurze Knochen platte Knochen Kurze Knochen (Hand- und Fußwurzelknochen, Wirbelkörper) sind vielgestaltig und haben keine allgemeingültige Gliederung. Platte Knochen (Brustbein, Rippen, Schulterblatt, Hüftbein, Knochen des Schädeldachs) haben an ihrer Oberfläche eine unterschiedlich dicke Kompakta, welche die Spongiosa mit rotem, blutbildendem Knochenmark umgibt. Bei sehr flachen Knochen kann die Spongiosa fehlen, z.B. im dünnen Teil des Schulterblatts. In den Knochen des Schädeldachs wird die Spongiosa als Diploë bezeichnet. Nicht alle Knochen sind in dieses Schema einzuordnen. Einige haben Strukturmerkmale verschiedener Knochenformen in unterschiedlicher Mischung. Dazu gehören die pneumatisierten Knochen des Schädels. Sie enthalten luftgefüllte, mit Schleimhaut ausgekleidete Hohlräume. Lange Knochen oder Röhrenknochen finden sich in den Extremitäten. Sie zeigen von allen Knochen am deutlichsten den Aufbau aus funktionell unterschiedlichen Abschnitten Die Diaphyse (Schaft) ist das röhrenförmige Mittelstück. Dessen Kortikalis ist massiv (Substantia compacta). Sie umschließt einen mit gelbem Knochenmark gefüllten Hohlraum, die Markhöhle (Cavitas medullaris).

7. Periost Das Periost (Knochenhaut) ist mit dem Knochen verwachsen. Es besteht aus zwei funktionell unterschiedlichen Schichten: Stratum fibrosum, einer derben äußeren Schicht Stratum osteogenicum, einer zell-, gefäß- und nervenreichen inneren Schicht Das Stratum fibrosum besteht aus straff angeordneten Kollagenfaserbündeln, von denen einige als Sharpey-Fasern in die Substantia corticalis des Knochens eindringen und dadurch das Periost am Knochen befestigen. Andererseits stehen die Kollagenfasern des Stratum fibrosum mit Sehnen und Bändern in Verbindung, die sich am Knochen befestigen. Dadurch gehört das Periost zum Bindegewebssystem des Bewegungsapparates. Das Stratum osteogenicum, auch als Kambiumschicht bezeichnet, dient der Knochenneubildung, z. B. bei der Knochenbruchheilung. Es enthält Stammzellen, die sich zu Osteoblasten und Osteoklasten differenzieren können. Außerdem führt es zahlreiche kleine Gefäße und Kapillaren, die mit den Volkmann- und Havers- Gefäßen der Substantia compacta (in Verbindung stehen und die Ernährung des Knochens sicherstellen. Ferner kommen viele freie Nervenendigungen vor, die die Schmerzempfindlichkeit des Periosts erklären. Leichtbauweise der Knochen Leichtbau meint, dass mit einem Minimum an Material ein Maximum an Stabilität erreicht wird. Dies führt beim Knochen zu einer Absenkung von Gewicht und Energiebedarf und ermöglicht eine relativ grazile Skelettmuskulatur; beides ein Selektionsvorteil. Beim Menschen entfallen nur etwa 10% des Körpergewichts – etwa 7 kg – auf das Skelett und 30% auf die Muskulatur. Der Leichtbau wird beim Knochen realisiert durch Verwendung von Lamellenknochen, einem Baumaterial mit hochwertigen mechanischen Eigenschaften, Verstärkung des Baumaterials jeweils im Bereich der größten Druck- und Zugspannungen sowie der Biegebeanspruchung – bei gleichzeitiger Einsparung von Material an weniger belasteten Stellen. Diese Anordnung wird als trajektorielle Bauweise bezeichnet. Trajektorien sind in der Technik Linien, die die Richtung des größten Drucks oder Zuges bzw. der Biegung angeben, z. B. die Verstrebungen eines Baukrans. Sichtbar werden Trajektorien besonders in der Spongiosa , sie sind aber auch in der Substantia compacta vorhanden.

8. Knochen Obwohl Knochengewebe aus widerstandsfähiger Hartsubstanz besteht, kommt es beim Erwachsenen – unter Aufrechterhaltung der äußeren Knochenform – zu einem ständigen inneren Umbau, insbesondere bei Veränderung der Beanspruchung. Dieses Verhalten wird als funktionelle Anpassung bezeichnet. Möglich wird dies, weil Knochengewebe einen vergleichsweise hohen Stoffwechsel hat. Aktivitätshypertrophie. Verstärkte systemgerechte, d. h. über die Gelenkenden wirkende Belastungen können z.B. bei Röhrenknochen zu einer Verdickung von Kompakta und Spongiosabälkchen führen. Umgekehrt schwindet Knochenmaterial bei Muskellähmung oder längerer Ruhigstellung (Gipsverband). Inaktivitätsatrophie. Sie ist im Röntgenbild an kontrastarmer Spongiosazeichnung zu erkennen. Knochenatrophie ist im Übrigen eine typische Altersveränderung und geht mit erhöhter Bruchgefährdung einher. Zum Knochenabbau kommt es auch, wenn konstanter lokaler Druck auf Knochen ausgeübt wird, z. B. durch Tumoren. Besonders deutlich zeigt sich die funktionelle Anpassung der Spongiosaarchitektur, wenn sich bei einer winklig verheilten Fraktur eines Röhrenknochens neue Spannungsverteilungen ergeben. In Richtung der geänderten Druck- und Zugspannungstrajektorien werden neue Spongiosabälkchen auf- und an nunmehr unbelasteten Stellen alte abgebaut. Kalziumstoffwechsel und Blutbildung Kalziumspeicher. Das Skelett ist der wichtigste Kalziumspeicher des Körpers. Es enthält 99% des gesamten Kalziums, das mit der Nahrung aufgenommen wird. Kalzium wird aber nicht nur im Knochen abgelagert, sondern bei Bedarf auch wieder mobilisiert. Dadurch wird ein konstanter Kalziumspiegel aufrechterhalten, der für den Ablauf zahlreicher Lebensprozesse erforderlich ist, z.B. bei Muskelkontraktion, Signalübertragung in Zellen und Blutgerinnung. Die Kalziummobilisierung erfolgt u. a. durch Hormone, z. B. dem der Nebenschilddrüse (Parathormon) (weitere Einzelheiten Die Blutbildung im Knochen findet im roten Knochenmark statt. Es befindet sich zwischen den Spongiosabälkchen und besteht aus einer Matrix aus Fibroblasten und retikulären Fasern, die von sinusoidalen Kapillaren durchzogen wird. Die zu- und abführenden Gefäße erreichen bzw. verlassen das Knochenmark durch Foramina nutricia der Kompakta des Knochens (Ausführungen über das Knochenmark

9. Knochenaufbau

10. Gelenke und Bänder Gelenke und Bänder Kernaussagen | Gelenke sind Verbindungen zwischen Knochen. Sie liegen als Synarthrosen und Diarthrosen vor. Synarthrosen besitzen keinen Gelenkspalt, weshalb ihre Beweglichkeit gering ist oder ganz fehlt. Diarthrosen sind echte Gelenke mit einem Gelenkspalt und Gelenkflächen, die mit hyalinem Knorpel (Gelenkknorpel) überzogen sind. Sie sind in der Regel sehr beweglich. Der Zusammenschluss der Gelenkflächen erfolgt durch äußere Kräfte (z.B. das Körpergewicht) oder Zugkräfte der über das Gelenk ziehenden Muskeln. Manche Gelenke haben Hilfseinrichtungen (Disci, Menisci), die bei allen Gelenkstellungen eine gleichmäßige Belastung der Gelenkflächen sicher stellen. Gelenke haben unterschiedliche Freiheitsgrade. Die Beweglichkeit eines Gelenkes ist trainingsabhängig.

11. Diarthrosen Gelenkknorpel (Cartilagines articulares) sind je nach Bewegungserfordernissen unterschiedlich geformt. Sie bestehen bei Knochen mit chondraler Ossifikation aus hyalinem Knorpel, bei Knochen mit desmaler Ossifikation aus Faserknorpel, z. B. im Kiefergelenk. In allen Fällen fehlt dem Gelenkknorpel ein Perichondrium. Seine Oberfläche ist spiegelnd glatt. Gelenkknorpel steht bei vielen Gelenken unter erheblichem Druck, wird aber auch durch Dreh-Gleit-Bewegungen belastet, z. B. im Kniegelenk beim Laufen. Dort ist der Knorpelbelag besonders dick, bis zu 5 mm. Eine wichtige Rolle spielt außerdem die Verformbarkeit des Gelenkknorpels, insbesondere bei inkongruenten Gelenkflächen. Hier wird mit steigendem Druck die Kontaktfläche der Gelenkflächen größer und die Druckverteilung entsprechend besser. Außerdem passt sich der Feinbau der Gelenkknorpel den unterschiedlichen Belastungen an. Gelenkkapsel (Capsula articularis). Die Gelenkkapsel umschließt das Gelenk allseitig und kann als Fortsetzung des Periostschlauchs aufgefasst werden. Dementsprechend besteht die Gelenkkapsel aus: äußerer straffer Kollagenfaserschicht (Membrana fibrosa) innerer Schicht, die als Membrana synovialis das Stratum osteogenicum des Periosts fortsetzt Die Membrana fibrosa ist bei den einzelnen Gelenken sehr unterschiedlich dick. Örtliche Verstärkungen aus kräftigen Bündeln oder Züge von Kollagenfasern, die teilweise aus einstrahlenden Sehnenausläufern hervorgehen, werden als Gelenkbänder bezeichnet (unten). Die Membrana synovialis stellt die Gelenkinnenhaut dar und besteht aus lockerem Bindegewebe mit einzelnen Fettzellen. An der inneren Oberfläche sind die sonst verzweigten Fibrozyten flächenhaft ausgebreitet und bieten somit histologisch das Bild eines einschichtigen, zuweilen auch mehrschichtigen Epithels. Die Membrana synovialis bildet gefäßreiche Falten (Plicae synoviales) und fettzellhaltige, auch vaskularisierte Zotten (Villi synoviales). Die Membrana synovialis enthält zahlreiche Nervenfasern und Rezeptoren; sie ist deswegen äußerst schmerzempfindlich. Diarthrosen Diarthrosen haben einen Gelenkspalt zwischen mit Hyalinknorpel überzogenen Gelenkenden des Knochens. Dadurch können in Diarthrosen Bewegungen zwischen den beteiligten Knochen stattfinden. Jedoch variiert der Bewegungsspielraum der Diarthrosen je nach Gelenkkonstruktion erheblich. Ist er stark eingeschränkt, z.B. bei den kleinen Fußwurzelgelenken, spricht man von straffen Gelenken (Amphiarthrosen). Zu unterscheiden ist ferner zwischen Gelenken, an denen nur zwei Skelettteile beteiligt sind (Articulatio simplex), z.B. Schultergelenk, und solchen mit mehreren Skelettteilen (Articulatio composita), z. B. Ellenbogengelenk. Diarthrosen weisen auf: Gelenkflächen (Facies articulares) überzogen mit Gelenkknorpel Gelenkkapsel Gelenkbändern Gelenkhöhle

12. Gelenkbänder Gefäße und Innervation Gelenke werden reichlich mit Blut versorgt, insbesondere die stark kapillarisierte Synovialmembran. Die Gefäße bilden Gefäßringe am Übergang vom Periost zur Gelenkkapsel. Gelenke sind schmerzempfindlich. Sie werden von zahlreichen afferenten Nervenfasern mit freien Nervenendigungen erreicht, die im Stratum fibrosum der Gelenkkapsel und ihrer Nachbarschaft verlaufen. Gelenkbänder sind bei allen Gelenken wichtige Bestandteile. Sie bestehen wie Sehnen aus weitgehend parallel verlaufenden Kollagenfasern. Meist sind sie als Verstärkungsbänder in die Membrana fibrosa der Gelenkkapsel eingewebt ( oben), können aber auch ohne engere Beziehung zur Kapsel die artikulierenden Knochen miteinander verbinden, z.B. Ligamentum collaterale fibulare des Kniegelenks. Gelenkbänder haben zwei Aufgaben: Sie dienen der Gelenkführung, in dem sie Bewegungen in unerwünschte Richtungen verhindern. Sie begrenzen die Gelenkexkursionen durch Hemmung übermaÅNssiger Gelenkausschläge in bestimmten Richtungen. Gelenkbänder dienen jedoch nicht dem Zusammenschluss der Gelenkflächen. Dieser wird vielmehr durch äußere Kräfte bewirkt, z. B. das Körpergewicht oder Zugkräfte der Muskeln, die über das Gelenk hinweg ziehen. Die Gelenkhöhle (Cavitas articularis) ist keine eigentliche Höhle, sondern ein kapillärer Spalt mit einer geringen Menge Synovia. Synovia ist ein Gleitmittel und dient der Ernährung des gefäßlosen Gelenkknorpels. An der Bildung dieser proteoglykanhaltigen, hyaluronsäurereichen, schleimartigen Flüssigkeit sind die Fibrozyten der Membrana synovialis beteiligt. In der Nachbarschaft vieler Gelenke kommen Schleimbeutel vor. Viele kommunizieren mit der Gelenkhöhle.

13. Anpassung und Alterung Funktionelle Anpassung und Alterung Wichtig | | Die Beweglichkeit eines Gelenks ist trainingsabhängig. Traumatische und altersbedingte Schäden sind nur begrenzt reparabel. Funktionelle Anpassung. Die Grundform der Gelenke ist genetisch festgelegt. Sie kann aber durch Training in gewissem Ausmaß modifiziert werden. Es kommt dann zu Verbreiterung der überknorpelten Gelenkflächen bei gleichzeitiger Ausweitung von Gelenkkapselabschnitten und Verlängerung der Hemmungsbänder. Dadurch steigert sich der Bewegungsumfang des Gelenkes. Längerdauernde Ruhigstellung führt zu einer Schrumpfung von Kapsel und Bandapparat und dadurch zur Bewegungseinschränkung. Sofern größere Reservefalten der Gelenkkapsel existieren, verklebt deren Synovialmembran. Die verklebenden Oberflächen bestehen aus Fibrozyten, die sich aus ihrem epithelartigen Verband lösen und unter Neubildung von Kollagenfibrillen eine Verschmelzung der synovialen Oberflächen herbeiführen. Eine Regeneration des hyalinen Gelenkknorpels ist nicht möglich, da das Perichondrium fehlt. Knorpeldefekte werden durch Bildung von Faserknorpel repariert. Gelenkbänder, fibröse Kapsel, Disken und Menisken sind bradytrophe Gewebe. Ihre Wiederherstellung nach Verletzungen dauert oft Monate. Alterung. Als Folge mangelnder Übung wird im Alter der Bewegungsumfang von Gelenken eingeschränkt. Regressive Veränderungen des gefäßfreien Gelenkknorpels führen zu einer Abflachung und zur Asbestdegeneration. An den Randpartien des Gelenkknorpels kommt es zuweilen zu Knorpelproliferationen, die verkalken und später durch Knochengewebe ersetzt werden können (Arthrose). Diese degenerativen Veränderungen können bei ständiger Über- oder Fehlbelastung der Gelenke selbst in jüngerem Lebensalter auftreten.

14. Einige Knochen im Überblick

17. Das Kniegelenk