Kniescheibe und Allometrie: Unterschied zwischen den Seiten

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[[Datei:Patella ant.jpg|mini|Linke Kniescheibe - Vorderansicht]]
[[Datei:Allometrie.png|mini|400px|Doppelt logarithmisches allometrisches Diagramm, das Herzschlag, Atmung und Lebensdauer von Mäusen bis hin zu Elephanten in Abhängigkeit vom Körpergewicht vergleicht.]]


[[Datei:Patella post.jpg|mini|Linke Kniescheibe - Hinteransicht]]
Die '''Allometrie''' (von {{ELSalt|αλλος}} ''allos'' „anders“ {{polytonisch|μέτρον}} ''métron'' „Maß, Werkzeug zum Messen, Länge“) untersucht, wie sich die Maßverhältnisse verschiedenene [[Biologie|biologischer]] bzw. [[Morphologie|morphologischer]] [[Größe]]n in Abhängigkeit von der [[Körpergröße]] oder [[Körpermasse]] verändern. Ein typisches Beispiel ist das Verhältnis vom [[Kopf]] zum [[Rumpf]], das beim [[Säugling]] etwa 1:4 beträgt, beim Erwachsenen hingegen ungefähr 1:8.


Die '''Kniescheibe''' ([[Latein|lat.]] ''Patella'') ist ein flacher, scheibenförmiger, von vorne betrachtet dreieckiger [[Knochen]], der vor dem [[Kniegelenk]] liegt, an dessen Gelenkflächen er beteiligt ist. Die Kniescheibe fungiert als [[Sesambein]] in der Sehne des [[Musculus quadriceps femoris]] (''vierköpfiger Oberschenkelmuskel''). Sie schützt das Kniegelenk und vervielfacht die Kraftentwicklung des Quadrizeps durch die Verlängerung des Hebelarmes. Die Verknöcherung der Kniescheibe erfolgt beim Menschen über mehrere [[Ossifikation|Ossifikationszentren]] ab dem dritten Lebensjahr.<ref name="Dihlmann">[[Wolfgang Dihlmann]]: ''Gelenke, Wirbelverbindungen: Klinische Radiologie einschließlich Computertomographie - Diagnose, Differentialdiagnose.'' Georg Thieme Verlag, 2002, ISBN 3-13-132013-3, S. 335ff.</ref>
Die klassische Allometrieformel wurde [[Wikipedia:1892|1892]] von dem deutschen [[Psychiater]] [[Wikipedia:Otto Snell|Otto Snell]] (1859-1939) als [[Potenzfunktion]] formuliert<ref>Otto Snell: ''Die Abhängigkeit des Hirngewichts von dem Körpergewicht und den geistigen Fähigkeiten''. Arch. Psychiatr. 23 (1892), 436-446.</ref>:


== Anatomie ==
:<math>y = a \cdot x^b</math>
[[Datei:Gray350.png|mini|Position der Kniescheibe im Kniegelenk]]
Die Kniescheibe besitzt zwei Flächen:
* Die ''Facies anterior'' („Vorderfläche“) ist [[konvex]] (''nach außen gewölbt'') und weist kleine Öffnungen auf, durch die die versorgenden Gefäße in das Innere des Knochens ziehen. Oberflächliche Anteile der Quadrizeps-[[Sehne (Anatomie)|Sehne]] bedecken die Kniescheibe und setzen sich somit vom Quadriceps [[Lage- und Richtungsbezeichnungen|distal]] (körperfern) in das [[Ligamentum patellae]] (Kniescheibenband) fort. Der Hauptanteil der Quadricepssehne strahlt von [[Lage- und Richtungsbezeichnungen|proximal]] (körpernah) in die Kniescheibe ein und tritt distal wieder aus, um das [[Ligamentum patellae]] Patellarband zu bilden. Weiter vorne sorgt ein [[Schleimbeutel]], die [[Bursa subcutanea prepatellaris]] für Polsterung und Verschieblichkeit gegenüber der Haut.
* Die ''Facies posterior'' („Hinterfläche“) ist in den oberen zwei Dritteln von [[Knorpel|hyalinem Gelenkknorpel]] überzogen, welcher mit etwa 6 mm der dickste Gelenkknorpel im menschlichen Körper ist.<ref name="schuenke">M. Schünke: ''Funktionelle Anatomie: Topographie und Funktion des Bewegungssystems.'' Thieme, Stuttgart 2000. ISBN 978-3-131-18571-6</ref> Die Facies posterior weist einen vertikalen Grat auf, der sich in den Spalt (''Sulcus intercondylaris'') zwischen den [[Kondylus|Condylen]] (''Gelenkknorren'') des [[Oberschenkelknochen]]s einfügt. Er unterteilt die Hinterfläche in zwei Facetten, die wiederum mit den Condylen in Verbindung stehen (artikulieren). Normalerweise beträgt der Winkel zwischen den beiden Facetten 120°-140°.<ref name="schuenke" /> Die laterale (''seitliche'') Facette ist gewöhnlich deutlich breiter. Je nach Verhältnis der Facetten zueinander werden nach [[Gunnar Wiberg|Wiberg]] und Baumgartl vier Patellaformen unterschieden.<ref name="Dihlmann" />


Entsprechend den zwei Flächen besitzt die Kniescheibe drei Ränder:
Die abhängige Größe <math>y</math> repräsentiert darin etwa die Größe (Länge, Volumen, Durchmesser, ...) oder die [[Masse]] eines [[Organ]]s oder auch andere [[Biologie|biologisch]]-[[Physiologie|physiologische]] Größen wie etwa die durchschnittliche [[Herzschlagfrequenz]], [[Atemfrequenz]] oder [[Lebensdauer]], <math>x</math> ist die Körpergröße, die Körpermasse oder ein anderes Bezugsmaß und <math>a</math> und <math>b</math> sind entsprechend gewählte feste [[Parameter]]. In einem doppelt [[Logarithmus|logarithmischen]] Diagramm lässt sich die Potenzfunktion als Gerade darstellen:
* Der obere, kräftige Rand (''Margo superior'') dient als [[Ursprung und Ansatz|Ansatz]] (Insertionsfläche) für den Quadrizeps, genauer gesagt für zwei seiner Muskelköpfe, ''[[Musculus rectus femoris]]'' und ''[[Musculus vastus intermedius]]''.
* Der innere Rand (''Margo medialis'') verjüngt sich körperfern und dient als Ansatzfläche für den medialen Teil des Quadrizeps (''[[Musculus vastus medialis]]'').
* Der seitliche Rand (''Margo lateralis'') verjüngt sich ebenfalls körperfern und dient als Ansatzfläche für den seitlichen Teil des Quadrizeps (''[[Musculus vastus lateralis]]'').


Die nach unten auslaufende Spitze (''Apex patellae'') dient als Ursprung für das Ligamentum patellae, das zum [[Schienbein]] zieht.
:<math>log(y) = log(a) + b \cdot log(x)</math>


=== Besonderheiten bei Vögeln ===
== Einzelnachweise ==
 
Die Kniescheibe der [[Vögel]] verhält sich im Wesentlichen wie die der [[Säugetiere]]. Sie ist beim Wassergeflügel relativ groß. Aufgrund der Besonderheiten in der Anatomie werden die Quadrizeps-Muskeln bei Vögeln [[Nomenklatur (Anatomie)|nomenklatorisch]] als ''Musculi femorotibiales'' bezeichnet. Die Kniescheibe der Vögel besitzt auf der Vorderseite eine zusätzliche Muskelfurche (''Sulcus musculi ambientis'').<ref>F.-V. Salomon: ''Lehrbuch der Geflügelanatomie.'' Gustav Fischer, Jena 1993, ISBN 3-334-60403-9.</ref>
 
== Funktion ==
Die Kniescheibe vergrößert den Abstand des Kraftvektors des Quadrizeps vom [[Rotation (Medizin)|Rotationszentrum]] des Kniegelenkes und verlängert dadurch den Hebelarm der Streckmuskulatur des Oberschenkels. Es ergibt sich eine Hebelverlängerung, aus der eine Kraftersparnis von bis zu 44 % resultiert.<ref>A. M. J. Bull, A. A. Amis: ''Biomechanik.'' In: D. Kohn (Hrsg.): ''Knie.'' Thieme. Stuttgart 2005.</ref><ref>B. Tillmann, W. Peterson: ''Funktionelle Anatomie.'' In: D. Kohn (Hrsg.): ''Knie.'' Thieme, Stuttgart 2005.</ref>
Die Patella zentralisiert die entstehenden Kräfte der vier Köpfe des M. quadriceps femoris und überträgt sie reibungsarm distal auf das Lig. patellae und Tuberositas tibiae. Die Kräfte, die auf die Ansatzsehne des M. quadriceps und das Lig. patellae wirken, sind unterschiedlich.<ref>P. Aglietti, P. P. M. Menchetti: ''Biomechanics of the Patellofemoral Joint.'' In: G. R. Scuderi (Hrsg.): ''The Patella.'' Springerverlag, New York 1995.</ref> Die Patella übernimmt eine Schutzfunktion für das Femur und vergrößert die Kontaktfläche mit diesem. Sie sorgt so für eine bessere Verteilung der Kraft auf das Femur und bietet den Vorteil von zwei mit Gelenkknorpel überzogenen Gelenkflächen.<ref>D. T. Reilly, M. Martens: ''Experimental analysis of the quadriceps muscle force and patellofemoral joint reaction force for various activities.'' In: ''Acta Orthopaedica Scandinavia.'' 1972, 43, S. 126–137.</ref>
Während der Streckbewegung (''[[Extension (Medizin)|Extension]]'') legt die Kniescheibe eine Strecke von etwa acht bis zehn Zentimetern über den Oberschenkelknochen zurück.
 
Aufgrund der hohen [[Kniegelenk#Kräfte im Kniescheibengelenk|Kräfte im Kniescheibengelenk]], die bei Belastungen auftreten können, ist das Gelenk, zu der die Patella gehört, das am häufigsten von [[Arthrose]] betroffene Gelenk der Menschen in Deutschland.<ref>Robert-Koch-Institut (Hrsg.): ''Gesundheit in Deutschland. Datentabellen. Gesundheitsberichterstattung des Bundes.'' Robert-Koch-Institut, Berlin 2006.</ref>
 
== Krankheiten der Kniescheibe ==
 
[[Fehlbildung]]en der Kniescheibe können in Form einer ungenügenden Ausbildung ([[Patelladysplasie]]), durch eine ausbleibende Verschmelzung der Knochenkerne („geteilte Kniescheibe“, [[Patella partita]]) oder eine ungenügende Ausbildung des Gleitlagers mit Verrenkung der Kniescheibe ([[Patellaluxation]]) auftreten.
 
Eine äußere Gewalteinwirkung kann zu einem [[Knochenbruch|Bruch]] der Kniescheibe ([[Patellafraktur]]) führen.
 
Entzündliche Veränderungen am Ansatz des Kniescheibenbandes können zur Ablösung der Kniescheibenspitze (Patellaspitzensyndrom, [[Larsen-Johansson-Krankheit]]) führen. Bei Störungen des Anpressdruckes der Kniescheibe in ihrem Gleitlager kommt es zu einer Unterversorgung des Knorpelüberzugs auf der Rückseite der Kniescheibe und damit zu Knorpelschäden ([[Chondropathia patellae]]). Chronische Veränderungen des Kniescheibengelenkes ([[Arthrose]]) manifestieren sich zumeist hinter der Kniescheibe (''[[Retropatellararthrose]]'').
 
== Veränderungen im Rahmen von Syndromen ==
Typischerweise treten Veränderungen der Patella bei nachstehenden Erkrankungen auf:<ref>F. Hefti: ''Kinderorthopädie in der Praxis.'' Springer 1998, S. 649, ISBN 3-540-61480-X.</ref>
* [[Diastrophische Dysplasie]]
* [[Meier-Gorlin-Syndrom]]
* [[Popliteales Pterygiumsyndrom]] alle evtl. [[Agenesie]]
* [[Ehlers-Danlos-Syndrom]]
* [[Ellis-van-Creveld-Syndrom]]
* [[Osteogenesis imperfecta]]
* [[Marfan-Syndrom]]
* [[Rubinstein-Taybi-Syndrom]]
* [[Trisomie 21]] alle evtl [[Luxation]]
* [[Nagel-Patella-Syndrom]] [[Hypoplasie]]
 
== Siehe auch ==
* {{WikipediaDE|Kniescheibe}}


== Einzelnachweise ==
<references />
<references />


[[Kategorie:Knochen]]
[[Kategorie:Biologie]] [[Kategorie:Morphologie]]
[[Kategorie:Bein]]
 
{{Wikipedia}}

Version vom 10. Mai 2018, 09:23 Uhr

Doppelt logarithmisches allometrisches Diagramm, das Herzschlag, Atmung und Lebensdauer von Mäusen bis hin zu Elephanten in Abhängigkeit vom Körpergewicht vergleicht.

Die Allometrie (von griech. αλλος allos „anders“ μέτρον métron „Maß, Werkzeug zum Messen, Länge“) untersucht, wie sich die Maßverhältnisse verschiedenene biologischer bzw. morphologischer Größen in Abhängigkeit von der Körpergröße oder Körpermasse verändern. Ein typisches Beispiel ist das Verhältnis vom Kopf zum Rumpf, das beim Säugling etwa 1:4 beträgt, beim Erwachsenen hingegen ungefähr 1:8.

Die klassische Allometrieformel wurde 1892 von dem deutschen Psychiater Otto Snell (1859-1939) als Potenzfunktion formuliert[1]:

Die abhängige Größe repräsentiert darin etwa die Größe (Länge, Volumen, Durchmesser, ...) oder die Masse eines Organs oder auch andere biologisch-physiologische Größen wie etwa die durchschnittliche Herzschlagfrequenz, Atemfrequenz oder Lebensdauer, ist die Körpergröße, die Körpermasse oder ein anderes Bezugsmaß und und sind entsprechend gewählte feste Parameter. In einem doppelt logarithmischen Diagramm lässt sich die Potenzfunktion als Gerade darstellen:

Einzelnachweise

  1. Otto Snell: Die Abhängigkeit des Hirngewichts von dem Körpergewicht und den geistigen Fähigkeiten. Arch. Psychiatr. 23 (1892), 436-446.