1. Starrskelett – Knochen als Hebel
Knochen liefern Hebel (Langenknochen: Femur, Humerus), Ansatzstellen (Tuberositäten, Trochanteren, Kondylen) und Schutz (Schädel, Rippen, Wirbel). Hebellänge bestimmt Geschwindigkeit/Kraft-Kompromiss.
2. Gelenke – Gelenke definieren Freiheitsgrade
Gelenkstruktur diktiert Bewegung:
- Kugelgelenk (Schulter, Hüfte): 3 DOF
- Scharniergelenk (Ellenbogen, Knie, Fingergrundgelenke): 1 DOF
- Drehgelenk (Atlantoaxial, proximal radioulnar): 1 DOF
- Ellipsengelenk (Handgelenk, MP): 2 DOF
- Sattelgelenk (Daumensattelgelenk): 2 DOF
- Flach-/Gleitgelenk (Acromioclavicular, Intercarpal): Gleitbewegung
Bänder begrenzen; Gelenkkapseln dichten und schmieren.
3. Sehnen-Knochen-Schnittstelle – Kraftübertragung
Sehnen übertragen kontraktile Kraft auf den Knochen. Der Kraftarm (senkrechter Abstand von Gelenkachse zu Sehnenwirkungslinie) bestimmt das Drehmoment: Drehmoment = Muskelkraft × Kraftarm. Kleine Kraftarm-Änderungen verändern den mechanischen Vorteil dramatisch.
4. Hebelsysteme – Drei Klassen im Körper
- Klasse 1 (Wippe – Drehpunkt zwischen Kraft und Last): Atlanto-occipitale Gelenk (Kopfnicken – Nackenstrecker vs. Gesichtsgewicht).
- Klasse 2 (Schubkarre – Last zwischen Drehpunkt und Kraft): Fußgelenksplantarflexion (Wade → Kalkaneus über Achillessehne; Fußballen = Drehpunkt). Mechanischer Vorteil >1.
- Klasse 3 (Pinzette – Kraft zwischen Drehpunkt und Last): Am häufigsten. Ellenbogenbeugung (Bizeps → Radialtuberosität; Ellenbogen = Drehpunkt; Hand = Last). Mechanischer Nachteil → Geschwindigkeit/Amplitudengewinn.
5. Sesamoidseilzüge – Kraftumleitung
- Patella: Erhöht den Quadrizeps-Kraftarm um ~30 % – kritisch für Knieextension-Drehmoment.
- Trochlea (Musculus obliquus superior): Leitet Sehnenweg um für Augenabduktion/Intorsion.
6. Beweglichkeitsdeterminanten
Knochengeometrie + kapsuloligamentäre Zurückhaltung + Muskelsehnen-Dehnbarkeit + neuronale Kontrolle (Dehnreflex, reziproke Inhibition).
7. Stabilität vs. Mobilität-Kompromiss
Schulter (Mobilität: flache Gelenkpfanne, lockere Kapsel) vs. Hüfte (Stabilität: tiefe Pfanne, starke Bänder). Das Skelett balanciert beides über gelenkspezifisches Design.
8. Mineralreservoir – Calcium/phosphat-Homöostase
Knochen speichert 99 % des Körper-Ca²⁺/PO₄³⁻. Kritisch für neuromuskuläre Erregbarkeit, Gerinnung, Herzfunktion und Knochenqualität selbst. Hormonell reguliert (PTH, Calcitriol, Calcitonin).
