Bänder des Kniegelenks

Konventionell werden alle Stabilisatoren nicht wie bisher angenommen in zwei Gruppen eingeteilt, sondern in drei: passive, relativ passive und aktive. Zu den passiven Elementen des Stabilisierungssystems zählen Knochen, die Synovialkapsel des Gelenks, zu den relativ passiven Menisken, Bänder des Kniegelenks, die Bindegewebskapsel des Gelenks und zu den aktiven Muskeln mit ihren Sehnen.

Zu den relativ passiven Elementen, die an der Stabilisierung des Kniegelenks beteiligt sind, zählen solche, die das Schienbein nicht aktiv gegenüber dem Oberschenkelknochen verschieben, sondern eine direkte Verbindung mit Bändern und Sehnen haben (zum Beispiel die Menisken) oder selbst Bandstrukturen sind, die eine direkte oder indirekte Verbindung mit Muskeln haben.

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Funktionelle Anatomie des Kapsel-Band-Apparates des Knies

Im Gelenk bis 90°. Das hintere Kreuzband übernimmt die Rolle eines sekundären Stabilisators bei der Außenrotation der Tibia bei 90° Beugung, spielt jedoch bei vollständiger Streckung der Tibia eine geringere Rolle. D. Veltry (1994) weist auch darauf hin, dass das hintere Kreuzband ein sekundärer Stabilisator bei Varusabweichung der Tibia ist.

Das vordere Kreuzband (BCL) ist der primäre Stabilisator der Valgusabweichung der Tibia. Es ist zudem der primäre Begrenzer der Außenrotation der Tibia. Die Rolle des BCL als sekundärer Stabilisator besteht darin, die vordere Verschiebung der Tibia zu begrenzen. Bei intaktem vorderen Kreuzband (ACL) verändert eine Durchtrennung des BCL die vordere Translation der Tibia nicht. Nach einer Verletzung des vorderen Kreuzbandes und einer Durchtrennung des BCL kommt es jedoch zu einer signifikanten Zunahme der pathologischen Verschiebung der Tibia nach vorne. Neben dem BCL begrenzt auch der mediale Anteil der Gelenkkapsel die vordere Verschiebung der Tibia in gewissem Maße.

Das Innenband (MCL) ist der primäre Stabilisator der Varusabweichung der Tibia und ihrer Innenrotation. Der posterolaterale Teil der Gelenkkapsel ist der sekundäre Stabilisator.

Befestigung der Kniegelenkbänder

Es gibt zwei Arten der Befestigung: die direkte und die indirekte. Die direkte Art ist dadurch gekennzeichnet, dass die meisten Kollagenfasern an ihrer Befestigungsstelle direkt in die Kortikalis eindringen. Die indirekte Art ist dadurch bedingt, dass eine signifikante Anzahl Kollagenfasern am Eingang in die Periost- und Faszienstrukturen weiterläuft. Diese Art ist durch beträchtliche Länge der Befestigungsstellen am Knochen charakteristisch. Ein Beispiel für die direkte Art ist die femorale Befestigung des medialen Seitenbandes des Kniegelenks, bei der der Übergang des flexiblen, starken Bandes zur starren Kortikalis durch vierwandige Strukturen erfolgt, nämlich: Bänder des Kniegelenks, nicht mineralisierter Faserknorpel, mineralisierter Faserknorpel, Kortikalis. Ein Beispiel für verschiedene Arten der Befestigung innerhalb einer Bandstruktur ist die tibiale Befestigung des vorderen Kreuzbandes. Einerseits gibt es eine große, weit verbreitete indirekte Befestigung, bei der die meisten Kollagenfasern in das Periost weiterlaufen, und andererseits gibt es einige faserknorpelige Verbindungen mit direktem Eintritt der Kollagenfasern in den Knochen.

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Isometrie

Isometrie bezeichnet die Beibehaltung einer konstanten Länge des Kniegelenkbandes während der Artikulation. Bei einem Scharniergelenk mit einem Bewegungsbereich von 135° ist das Konzept der Isometrie äußerst wichtig für das korrekte Verständnis seiner Biomechanik im Normal- und Pathologiezustand. In der Sagittalebene lassen sich Bewegungen im Kniegelenk als Verbindung von vier Komponenten charakterisieren: zwei Kreuzbändern und Knochenbrücken zwischen ihren Ursprüngen. Die komplexeste Anordnung findet sich in den Seitenbändern, was mit der fehlenden vollständigen Isometrie bei Artikulationen in verschiedenen Beugewinkeln im Kniegelenk einhergeht.

Kreuzbänder des Kniegelenks

Die Kreuzbänder des Kniegelenks werden von der Arteria mediana mit Blut versorgt. Die allgemeine Innervation erfolgt durch die Nerven des Plexus popliteus.

Die vorderen Kreuzbänder des Kniegelenks sind ein Bindegewebsband (durchschnittlich 32 mm lang, 9 mm breit), das von der hinteren medialen Oberfläche des lateralen Condylus des Femurs zur hinteren interkondylären Fossa an der Tibia verläuft. Ein normales vorderes Kreuzband hat einen Neigungswinkel von 27° bei 90° Beugung, die Rotationskomponente der Fasern an den Ansatzstellen an Tibia und Femur beträgt 110°, der Winkel der intrafaszikulären Verdrehung der Kollagenfasern variiert im Bereich von 23–25°. Bei voller Streckung verlaufen die Fasern des vorderen Kreuzbandes etwa parallel zur Sagittalebene. Es besteht eine leichte Rotation des Bandes des Kniegelenks in Bezug auf die Längsachse, die Form des Tibiaursprungs ist oval und in anteroposteriorer Richtung länger als in medial-lateraler Richtung.

Das hintere Kreuzband des Kniegelenks ist kürzer, kräftiger (durchschnittliche Länge 30 mm) und entspringt am medialen Femurkondylus. Der Ursprung ist halbkreisförmig. Proximal ist es in anterior-posteriorer Richtung länger und distal am Femur bogenförmig gekrümmt. Der hohe Ansatz am Femur verleiht dem Band einen nahezu vertikalen Verlauf. Der distale Ansatz des hinteren Kreuzbandes befindet sich direkt an der posterioren Oberfläche des proximalen Tibiaendes.

Das vordere Kreuzband (ACL) ist in ein schmales, anteromediales Bündel, das bei Beugung gedehnt wird, und ein breites posterolaterales Bündel, dessen Fasern bei Streckung unter Spannung stehen, unterteilt. Das vordere Oberschenkelband (VZKL) ist in ein breites anterolaterales Bündel, das bei Beugung des Beins gedehnt wird, ein schmales posteromediales Bündel, das bei Streckung unter Spannung steht, und ein meniskofemorales Band unterschiedlicher Form, das bei Beugung unter Spannung steht, unterteilt.

Allerdings handelt es sich hierbei eher um eine bedingte Aufteilung der Bündel der Kreuzbänder des Kniegelenks in Bezug auf ihre Spannung bei Flexion-Extension, da aufgrund ihrer engen funktionellen Beziehung klar ist, dass es keine absolut isometrischen Fasern gibt. Besonders hervorzuheben sind die Arbeiten mehrerer Autoren zur Schnitt-Transversal-Anatomie der Kreuzbänder, die zeigten, dass die Querschnittsfläche des hinteren Kreuzbandes 1,5-mal größer ist als die des inneren Kreuzbandes (statistisch verlässliche Daten wurden im Bereich des Femuransatzes und in der Mitte des Bandes des Kniegelenks erhalten). Die Querschnittsfläche verändert sich bei Bewegungen nicht. Die Querschnittsfläche des hinteren Kreuzbandes nimmt vom Schienbein zum Oberschenkelknochen zu, die des inneren Kreuzbandes hingegen vom Oberschenkelknochen zur Tibia. Die meniskofemoralen Bänder des Kniegelenks machen 20 % des Volumens des hinteren Kreuzbandes des Kniegelenks aus. Das hintere Kreuzband ist in einen anterolateralen, einen posteromedialen und einen meniskofemoralen Anteil unterteilt. Die Schlussfolgerungen dieser Autoren sind beeindruckend, da sie mit unserem Verständnis dieses Problems übereinstimmen:

1. Durch rekonstruktive Chirurgie wird der Dreikomponentenkomplex des hinteren Kreuzbandes nicht wiederhergestellt.
2. Das anterolaterale Bündel des hinteren Kreuzbandes ist doppelt so groß wie das posteromediale und spielt eine wichtige Rolle in der Kinematik des Kniegelenks.
3. Der meniskofemorale Anteil ist immer vorhanden und weist ähnliche Querschnittsabmessungen wie das posteromediale Bündel auf. Seine Position, Größe und Stärke spielen eine wichtige Rolle bei der Kontrolle der posterioren und posterolateralen Verschiebung der Tibia relativ zum Femur.

Eine weitergehende Analyse der funktionellen Anatomie des Kniegelenks lässt sich sinnvoller durch die Identifizierung der anatomischen Region durchführen, da eine enge funktionelle Beziehung zwischen den passiven (Kapsel, Knochen), relativ passiven (Menisken, Bänder des Kniegelenks) und aktiven Stabilitätskomponenten (Muskeln) besteht.

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Medialer Kapsel-Band-Komplex

In der Praxis ist es sinnvoll, die anatomischen Strukturen dieses Abschnitts in drei Schichten zu unterteilen: tiefe, mittlere und oberflächliche.

Die tiefste dritte Schicht umfasst die mediale Gelenkkapsel, die im vorderen Bereich dünn ist. Sie ist nicht lang, befindet sich unter dem Innenmeniskus und ist dadurch stärker mit der Tibia als mit dem Femur verbunden. Der mittlere Teil der tiefen Schicht wird durch das tiefe Blatt des medialen Seitenbandes des Kniegelenks dargestellt. Dieses Segment ist in den meniskofemoralen und den meniskotibialen Anteil unterteilt. Im posteriormedialen Bereich verschmilzt die mittlere Schicht (II) mit der tieferen (III). Dieser Bereich wird als posteriores schräges Band bezeichnet.

In diesem Fall ist die enge Verschmelzung passiver Elemente mit relativ passiven Elementen deutlich sichtbar, was für die Konventionalität einer solchen Aufteilung spricht, obwohl sie eine sehr spezifische biomechanische Bedeutung enthält.

Die weiter hinten liegenden meniskofemoralen Anteile des Bandes im Kniegelenk werden dünner und unterliegen bei Beugung der geringsten Spannung im Gelenk. Dieser Bereich wird durch die Sehne des M. semimembranosus verstärkt. Einige Fasern der Sehne sind in das schräge Kniekehlenband eingewoben, das quer vom distalen Teil der medialen Oberfläche der Tibia zum proximalen Teil des lateralen Condylus des Femurs in gerader Richtung zum hinteren Teil der Gelenkkapsel verläuft. Die Sehne des M. semimembranosus gibt auch Fasern nach vorn an das hintere schräge Band und an den medialen Meniskus ab. Der dritte Anteil des M. semimembranosus ist direkt an der posterioren medialen Oberfläche der Tibia befestigt. In diesen Bereichen ist die Kapsel deutlich verdickt. Die anderen beiden Köpfe des M. semimembranosus sind an der medialen Oberfläche der Tibia befestigt und verlaufen tief (im Verhältnis zum MCL) zu der Schicht, die mit dem M. popliteus verbunden ist. Der stärkste Teil der Schicht III ist das tiefe Innenband des Innenbandes (MCL), dessen Fasern bei voller Streckung parallel zu den Fasern des vorderen Kreuzbandes (ACL) verlaufen. Bei maximaler Beugung wird der Ansatz des MCL nach vorn gezogen, wodurch das Band nahezu vertikal (d. h. senkrecht zur Tibiakopffläche) verläuft. Der ventrale Ansatz des tiefen Innenbandes liegt distal und leicht posterior zur oberflächlichen Schicht des Innenbandes. Das oberflächliche Innenband des MCL verläuft längs in der Zwischenschicht. Es bleibt bei Beugung senkrecht zur Oberfläche der Tibiakopffläche, verlagert sich aber bei Femurverlagerung nach posterior.

Somit ist ein klarer Zusammenhang und eine gegenseitige Abhängigkeit der Aktivität verschiedener Bündel des Kniebandes erkennbar. So sind in der Beugestellung die vorderen Fasern des Kniebandes angespannt, während die hinteren Fasern entspannt sind. Dies führte uns zu dem Schluss, dass bei der konservativen Behandlung von Kniebandrupturen, abhängig von der Lokalisation der Kniebandschädigung, der optimale Beugewinkel im Kniegelenk gewählt werden muss, um die Diastase zwischen den gerissenen Fasern maximal zu reduzieren. Bei der chirurgischen Behandlung sollte nach Möglichkeit auch in der Akutphase eine Naht des Kniebandes unter Berücksichtigung dieser biomechanischen Besonderheiten des Kniebandes durchgeführt werden.

Die hinteren Anteile der zweiten und dritten Schicht der Gelenkkapsel sind im hinteren schrägen Band verbunden. Der femorale Ursprung dieses Kniegelenkbandes liegt auf der medialen Oberfläche des Femurs hinter dem Ursprung des oberflächlichen Segels des hinteren Kreuzbandes. Die Fasern des Kniegelenkbandes verlaufen nach hinten und unten und sind im Bereich des posteromedialen Winkels des Tibiagelenkendes befestigt. Der meniskotibiale Anteil dieses Kniegelenkbandes ist für die Befestigung des hinteren Meniskusanteils von großer Bedeutung. In diesem Bereich ist auch der M. semimembranosus befestigt.

Es besteht noch keine Einigkeit darüber, ob das hintere schräge Band ein separates Band oder der hintere Teil der oberflächlichen Schicht des vorderen Kreuzbandes ist. Bei einer ACL-Verletzung fungiert dieser Bereich des Kniegelenks als sekundärer Stabilisator.

Der mediale Kollateralbandkomplex begrenzt eine übermäßige Valgusabweichung und Außenrotation der Tibia. Der wichtigste aktive Stabilisator in diesem Bereich sind die Sehnen der Muskeln des großen Gänsefußes (Pes anserinus), die das Innenband bei vollständiger Streckung der Tibia bedecken. Das Innenband (tiefer Anteil) begrenzt zusammen mit dem vorderen Kreuzband auch die vordere Verschiebung der Tibia. Der hintere Anteil des Innenbandes, das hintere schräge Band, stärkt den posteromedialen Anteil des Gelenks.

Die oberflächlichste Schicht I besteht aus einer Fortsetzung der tiefen Faszie des Oberschenkels und der sehnigen Verlängerung des M. sartorius. Im vorderen Teil des oberflächlichen Teils des BCL sind die Fasern der Schichten I und II untrennbar. Dorsal, wo die Schichten II und III untrennbar sind, liegen die Sehnen des M. gracilis und des M. scmitendinosus über dem Gelenk zwischen den Schichten I und II. Im hinteren Teil ist die Gelenkkapsel verdünnt und besteht bis auf versteckte, diskrete Verdickungen aus einer einzigen Schicht.

Lateraler Kapsel-Band-Komplex

Der laterale Teil des Gelenks besteht ebenfalls aus drei Schichten von Bandstrukturen. Die Gelenkkapsel ist in einen vorderen, mittleren und hinteren Teil sowie einen meniskofemoralen und einen meniskotibialen Teil unterteilt. Im lateralen Teil des Gelenks befindet sich eine intrakapsuläre Sehne des M. popliteus, die zum peripheren Ansatz des lateralen Meniskus verläuft und am lateralen Teil der Gelenkkapsel befestigt ist. Vor dem M. popliteus befindet sich ein M. geniculatum inferior. Die tiefste Schicht (III) weist mehrere Verdickungen auf. Das MCL ist ein dichter Strang longitudinaler Kollagenfasern, der frei zwischen zwei Schichten liegt. Dieses Band des Kniegelenks befindet sich zwischen der Fibula und dem lateralen Condylus des Femurs. Der femorale Ursprung des MCL liegt auf dem Band, das den Eingang der Sehne des M. popliteus (distales Ende) mit dem Beginn des lateralen Kopfes des M. gastrocnemius (proximales Ende) verbindet. Etwas posterior und am tiefsten befindet sich das Lg. Der M. arcuatum entspringt am Wadenbeinkopf und tritt in die hintere Kapsel nahe dem Lg. obliquus popliteus ein. Die Sehne des M. popliteus fungiert als Band. Er bewirkt bei zunehmender Beugung des Beins eine Innenrotation der Tibia. Er ist also eher ein Rotator des Beins als ein Beuger oder Strecker. Das MCL begrenzt die pathologische Varusabweichung, obwohl es sich bei Beugung entspannt.

Die oberflächliche Schicht (I) auf der lateralen Seite ist eine Fortsetzung der tiefen Faszie des Oberschenkels, die den Tractus iliotibialis anterolateral und die Bizepssehne femoris posterolateral umgibt. Die mittlere Schicht (II) ist die Patellasehne, die dem Tractus iliotibialis und der Gelenkkapsel entspringt, medial verläuft und an der Patella ansetzt. Der Tractus iliotibialis unterstützt das Innenband (MCL) bei der lateralen Stabilisierung des Gelenks. Es besteht eine enge anatomische und funktionelle Beziehung zwischen dem Tractus iliotibialis und dem Septum intermusculare, wenn man sich der Insertionsstelle am Tuberculum Gerdy nähert. Muller V. (1982) bezeichnete dies als anterolaterales tibiofemorales Ligament, das die Rolle eines sekundären Stabilisators spielt und die vordere Verschiebung der Tibia begrenzt.

Es gibt außerdem vier weitere Bandstrukturen: laterale und mediale Meniskopatellarbänder des Kniegelenks sowie laterale und mediale Patellofemoralbänder des Kniegelenks. Diese Einteilung ist unserer Meinung nach jedoch sehr willkürlich, da diese Elemente Teil anderer anatomischer und funktioneller Strukturen sind.

Einige Autoren unterscheiden einen Teil der Sehne des M. popliteus als ligamentäre Struktur (lg. popliteo-fibulare), da dieses Band des Kniegelenks zusammen mit dem lg. arcuaium, MCL und M. popliteus das hintere Kreuzband bei der Kontrolle der Tibia-Rückwärtsverschiebung unterstützt. Verschiedene Gelenkstrukturen, wie beispielsweise das Fettpolster und das proximale Tibiofibulargelenk, werden hier nicht berücksichtigt, da sie nicht direkt mit der Stabilisierung des Gelenks verbunden sind, obwohl ihre Rolle als passive Stabilisierungselemente nicht ausgeschlossen ist.

Biomechanische Aspekte der Entwicklung einer chronischen posttraumatischen Knieinstabilität

Berührungslose Methoden zur Messung von Gelenkbewegungen während biomechanischer Tests wurden von J. Perry D. Moynes und D. Antonelli (1984) verwendet.

Elektromagnetische Geräte für die gleichen Zwecke wurden von J. Sidles et al. (1988) verwendet. Es wurde eine mathematische Modellierung zur Verarbeitung von Informationen über Bewegungen im Kniegelenk vorgeschlagen.

Gelenkbewegungen kann man sich als verschiedene Kombinationen von Translationen und Rotationen vorstellen, die durch mehrere Mechanismen gesteuert werden. Vier Komponenten beeinflussen die Gelenkstabilität und tragen dazu bei, den Kontakt der Gelenkflächen untereinander aufrechtzuerhalten: passive Weichteilstrukturen wie Kreuz- und Seitenbänder des Kniegelenks sowie die Menisken, die entweder direkt durch Spannung des entsprechenden Gewebes die Bewegungen im Tibiofemoralgelenk begrenzen oder indirekt durch Druckbelastung des Gelenks wirken; aktive Muskelkräfte (aktiv-dynamische Stabilisierungskomponenten) wie Traktion des Quadrizeps femoris oder der ischiocruralen Muskulatur, deren Wirkmechanismus die Bewegungsamplitude im Gelenk begrenzt und eine Bewegung in eine andere umwandelt; äußere Einflüsse auf das Gelenk wie Trägheitsmomente bei der Fortbewegung; Geometrie der Gelenkflächen (absolut passive Stabilitätselemente), die die Bewegungen im Gelenk aufgrund der Kongruenz der artikulierenden Gelenkflächen der Knochen begrenzt. Es gibt drei translatorische Bewegungsfreiheitsgrade zwischen Tibia und Femur, die als anteroposterior, medial-lateral und proximal-distal bezeichnet werden; und drei rotatorische Bewegungsfreiheitsgrade, nämlich Flexion-Extension, Valgus-Varus und Außen-Innenrotation. Hinzu kommt die sogenannte automatische Rotation, die durch die Form der Gelenkflächen im Kniegelenk bestimmt wird. So tritt bei Streckung des Beins eine Außenrotation auf, deren Amplitude gering ist und durchschnittlich 1° beträgt.

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Die stabilisierende Rolle der Kniegelenkbänder

Durch eine Reihe experimenteller Studien konnten wir die Bänderfunktion detaillierter untersuchen. Dabei kam die Methode der selektiven Sektionierung zum Einsatz. Dadurch konnten wir das Konzept der primären und sekundären Stabilisatoren im Normalzustand und bei Bänderschäden des Kniegelenks formulieren. 1987 veröffentlichten wir einen ähnlichen Vorschlag. Der Kern des Konzepts ist wie folgt. Als primärer Stabilisator gilt die Bandstruktur, die den größten Widerstand gegen anteroposteriore Luxation (Translation) und Rotation unter Einwirkung einer äußeren Kraft bietet. Elemente, die unter äußerer Belastung einen geringeren Beitrag zum Widerstand leisten, sind sekundäre Begrenzer (Stabilisatoren). Isolierte Kreuzungen primärer Stabilisatoren führen zu einer deutlichen Zunahme der Translation und Rotation, die diese Struktur begrenzt. Beim Kreuzen sekundärer Stabilisatoren ist bei intaktem primären Stabilisator keine Zunahme der pathologischen Verschiebung zu beobachten. Bei sektionaler Schädigung des sekundären Stabilisators und Ruptur des primären Stabilisators kommt es zu einer stärkeren Zunahme der pathologischen Verschiebung der Tibia relativ zum Femur. Das Knieband kann als primärer Stabilisator bestimmter Translations- und Rotationsbewegungen fungieren und gleichzeitig sekundär andere Gelenkbewegungen begrenzen. Beispielsweise ist das BCL ein primärer Stabilisator bei Valgusabweichungen der Tibia, fungiert aber auch als sekundärer Begrenzer bei einer vorderen Verschiebung der Tibia relativ zum Femur.

Das vordere Kreuzband des Kniegelenks ist der primäre Begrenzer der vorderen Verschiebung der Tibia bei allen Beugewinkeln im Kniegelenk und übernimmt etwa 80-85 % des Widerstands gegen diese Bewegung. Der Maximalwert dieser Einschränkung wird bei 30° Beugung im Gelenk beobachtet. Eine isolierte Durchtrennung des vorderen Kreuzbandes führt bei 30° zu einer stärkeren Translation als bei 90°. Das vordere Kreuzband bietet auch eine primäre Begrenzung der medialen Verschiebung der Tibia bei voller Streckung und 30° Beugung im Gelenk. Eine sekundäre Rolle des vorderen Kreuzbandes als Stabilisator besteht darin, die Rotation der Tibia zu begrenzen, insbesondere bei voller Streckung, und behindert die Innenrotation stärker als die Außenrotation. Einige Autoren weisen jedoch darauf hin, dass bei einer isolierten Schädigung des vorderen Kreuzbandes eine geringfügige Rotationsinstabilität auftritt.

Unserer Meinung nach liegt dies daran, dass sowohl das vordere als auch das hintere Kreuzband Elemente der zentralen Achse des Gelenks sind. Die Hebelkraft des vorderen Kreuzbandes auf die Rotation der Tibia ist extrem gering und fehlt beim hinteren Kreuzband praktisch. Daher ist der Einfluss der Kreuzbänder auf die Einschränkung der Rotationsbewegungen minimal. Die isolierte Kreuzung des vorderen Kreuzbandes mit posterior-lateralen Strukturen (Sehnen des M. popliteus, MCL, Lg. popliteo-fibulare) führt zu einer Zunahme der anterioren und posterioren Verschiebung der Tibia, der Varusdeviation und der Innenrotation.

Aktiv-dynamische Stabilisierungskomponenten

In Studien zu diesem Thema wird der Einfluss der Muskulatur auf passive Bänder der Stabilisierung durch Spannung oder Entspannung bei bestimmten Beugewinkeln im Gelenk stärker berücksichtigt. So hat der Quadrizepsmuskel des Oberschenkels den größten Einfluss auf die Kreuzbänder des Kniegelenks, wenn das Schienbein zwischen 10 und 70° gebeugt wird. Die Aktivierung des Quadrizepsmuskels des Oberschenkels führt zu einer erhöhten Spannung des vorderen Kreuzbandes. Im Gegensatz dazu nimmt die Spannung des hinteren Kreuzbandes ab. Die Muskeln der hinteren Oberschenkelgruppe (Hamstring) reduzieren die Spannung des vorderen Kreuzbandes bei einer Beugung über 70° etwas.

Um eine einheitliche Darstellung des Materials zu gewährleisten, wiederholen wir kurz einige der Daten, die wir in den vorherigen Abschnitten ausführlich besprochen haben.

Auf die stabilisierende Funktion der Kapsel-Band-Strukturen und der periartikulären Muskulatur wird etwas später noch genauer eingegangen.

Welche Mechanismen gewährleisten die Stabilität eines derart komplex organisierten Systems in Statik und Dynamik?

Auf den ersten Blick gleichen sich die hier wirkenden Kräfte in der Frontalebene (Valgus-Varus) und der Sagittalebene (vordere und hintere Verschiebung) aus. In Wirklichkeit geht das Stabilisierungsprogramm des Kniegelenks viel tiefer und basiert auf dem Konzept der Torsion, d. h. der Mechanismus seiner Stabilisierung basiert auf einem Spiralmodell. Somit geht die Innenrotation der Tibia mit ihrer Valgusabweichung einher. Die äußere Gelenkfläche bewegt sich stärker als die innere. Zu Beginn der Bewegung gleiten die Kondylen in den ersten Beugegraden in Richtung der Rotationsachse. In der Beugestellung mit Valgusabweichung und Außenrotation der Tibia ist das Kniegelenk viel weniger stabil als in der Beugestellung mit Varusabweichung und Innenrotation.

Um dies zu verstehen, betrachten wir die Form der Gelenkflächen und die Bedingungen der mechanischen Belastung in drei Ebenen.

Die Gelenkflächen von Femur und Tibia sind in ihrer Form nicht kongruent, d. h. die Konvexität des Femurs ist größer als die Konkavität des Tibias. Die Menisken sorgen für ihre Kongruenz. Daher gibt es eigentlich zwei Gelenke – das meniskofemorale und das mesikotibiale. Bei Beugung und Streckung im meniskofemoralen Bereich des Kniegelenks berührt die Oberseite der Menisken die Rück- und Unterseite der Femurkondylen. Ihre Konfiguration ist so, dass die Rückfläche einen Bogen von 120° mit einem Radius von 5 cm bildet, die Unterseite einen von 40° mit einem Radius von 9 cm. Das heißt, es gibt zwei Rotationszentren, und bei Beugung ersetzt eines das andere. In Wirklichkeit verdrehen sich die Kondylen spiralförmig, und der Krümmungsradius nimmt nach hinten und vorne stetig zu. Die zuvor genannten Rotationszentren entsprechen lediglich den Endpunkten der Kurve, entlang derer sich das Rotationszentrum bei Beugung und Streckung bewegt. Die Seitenbänder des Kniegelenks entspringen an Stellen, die den Rotationszentren entsprechen. Bei der Streckung des Kniegelenks werden die Bänder des Kniegelenks gedehnt.

Im meniskofemoralen Abschnitt des Kniegelenks finden Beugung und Streckung statt, im meniskotibialen Abschnitt, der durch die Meniskusunterseiten und die Tibiagelenkflächen gebildet wird, finden Rotationsbewegungen um die Längsachse statt. Letztere sind nur bei gebeugtem Gelenk möglich.

Bei Beugung und Streckung bewegen sich die Menisken entlang der Gelenkflächen der Tibia auch nach vorn/hinten: Bei Beugung bewegen sich die Menisken zusammen mit dem Femur nach hinten, bei Streckung nach hinten, d. h. das Meniskus-Tibia-Gelenk ist beweglich. Die Bewegung der Menisken nach vorn/hinten wird durch den Druck der Femurkondylen verursacht und ist passiv. Zug auf die Sehnen des Musculus semimembranosus und der Musculus poplitea führt jedoch zu einer teilweisen Verschiebung nach hinten.

Daraus lässt sich schließen, dass die Gelenkflächen des Kniegelenks inkongruent sind und durch Kapsel-Band-Elemente verstärkt werden, die bei Belastung Kräften ausgesetzt sind, die in drei zueinander senkrechten Ebenen gerichtet sind.

Zentraler Dreh- und Angelpunkt des Kniegelenks, der für dessen Stabilität sorgt, sind die sich gegenseitig ergänzenden Kreuzbänder des Kniegelenks.

Das vordere Kreuzband entspringt an der medialen Oberfläche des lateralen Femurkondylus und endet im vorderen Teil der Eminentia intercondylaris. Es besteht aus drei Bündeln: einem posterior-lateralen, einem anterolateralen und einem intermediären Bündel. Bei 30° Beugung sind die vorderen Fasern stärker gespannt als die hinteren, bei 90° sind sie gleich gespannt und bei 120° sind die hinteren und lateralen Fasern stärker gespannt als die vorderen. Bei voller Streckung mit Außen- oder Innenrotation der Tibia sind ebenfalls alle Fasern gespannt. Bei 30° und Innenrotation der Tibia sind die anterolateralen Fasern gespannt und die posterior-lateralen Fasern entspannt. Die Rotationsachse des vorderen Kreuzbandes des Kniegelenks befindet sich im posterior-lateralen Teil.

Das hintere Kreuzband entspringt an der Außenfläche des medialen Condylus des Femurs und endet im hinteren Teil der Eminentia intercondylaris der Tibia. Es besteht aus vier Bündeln: dem anteromedialen, posterolateralen, meniskofemoralen (Wrisbcrg) und dem stark nach vorne gerichteten Humphrey-Band. In der Frontalebene verläuft es in einem Winkel von 52–59 °; in der Sagittalebene von 44–59 °. Diese Variabilität beruht auf seiner Doppelfunktion: Bei der Flexion werden die vorderen Fasern gedehnt, bei der Extension die hinteren. Darüber hinaus wirken die hinteren Fasern passiv der Rotation in der Horizontalebene entgegen.

Bei einer Valgusabweichung und Außenrotation der Tibia begrenzt das vordere Kreuzband die vordere Verschiebung des medialen Teils der Tibiaplatte und das hintere Kreuzband die hintere Verschiebung seines lateralen Teils. Bei einer Valgusabweichung und Innenrotation der Tibia begrenzt das hintere Kreuzband die hintere Verschiebung des medialen Teils der Tibiaplatte und das vordere Kreuzband die vordere Luxation des medialen Teils.

Bei Belastung der Beuge- und Streckmuskulatur des Unterschenkels verändert sich die Spannung des vorderen Kreuzbandes des Kniegelenks. So ändert sich laut P. Renstrom und SW Arms (1986) bei passiver Beugung von 0 bis 75° die Spannung des Kniebandes nicht, bei isometrischer Spannung der ischiocruralen Muskulatur verringert sich die Vorwärtsverschiebung des Schienbeins (der maximale Effekt liegt zwischen 30 und 60°), isometrische und dynamische Spannung des Quadrizepsmuskels geht üblicherweise bei 0 bis 30° Beugung mit einer Spannung des Kniebandes einher, bei gleichzeitiger Spannung der Beuger und Strecker des Unterschenkels erhöht sich dessen Spannung bei einem Beugewinkel von weniger als 45° nicht.

An der Peripherie wird das Kniegelenk durch die Kapsel mit ihren Verdickungen und Bändern begrenzt, die als passive Stabilisatoren dienen und einer übermäßigen Verschiebung der Tibia in anteroposteriorer Richtung, ihrer übermäßigen Abweichung und Rotation in verschiedenen Positionen entgegenwirken.

Das mediale laterale oder tibiale Kollateralband besteht aus zwei Bündeln: einem oberflächlichen Bündel zwischen dem Tuberculum femoralis und der Tibiainnenseite, einem tiefen, breiteren Bündel vor und hinter der oberflächlichen Faszie. Die hinteren und schrägen tiefen Fasern dieses Kniegelenkbandes werden bei Beugung von 90° bis zur vollständigen Streckung gedehnt. Das tibiale Kollateralband schützt das Schienbein vor übermäßiger Valgusabweichung und Außenrotation.

Hinter dem tibialen Seitenband des Kniegelenks befindet sich eine Faserkonzentration, die als posterior-interner Fibro-Sehnenkern (noyau fibro-tendineux-postero-interne) oder posterior-interner Winkelpunkt (point d'angle postero-inteme) bezeichnet wird.

Das laterale Kollateralband oder Fibulakollateralband wird als extraartikulär klassifiziert. Es entspringt am Tuberculum laterale des Femurkondylus und ist am Wadenbeinkopf befestigt. Die Funktion dieses Bandes im Kniegelenk besteht darin, das Schienbein vor übermäßiger Varusabweichung und Innenrotation zu schützen.

Hinten befindet sich das Ligamentum fabellofibulare, das von der Fabella ausgeht und am Wadenbeinkopf ansetzt.

Zwischen diesen beiden Bändern befindet sich der posterior-externale Fibro-Sehnenkern (noyau fibro-tendmeux-postero-externe) oder posterior-interner Winkelpunkt (point d'angle postero-externe), der durch die Befestigung der Sehne des Kniekehlenmuskels und der äußersten Fasern der Kapselverdickungen (dem äußeren Bogen des Kniekehlenbogens oder den Bändern des Kniegelenks) gebildet wird.

Das hintere Band spielt eine wichtige Rolle bei der Begrenzung der passiven Extension. Es besteht aus drei Teilen: dem mittleren und zwei seitlichen. Der mittlere Teil ist mit der Verlängerung des schrägen Kniekehlenbandes des Kniegelenks und den Endfasern des Musculus semimembranosus verbunden. Der Bogen des Kniekehlenbandes des Kniegelenks ergänzt mit seinen beiden Bündeln die hinteren Medianstrukturen und geht zum Musculus popliteus über. Dieser Bogen stärkt die Kapsel nur in 13 % der Fälle (laut Leebacher) und das fabellofibuläre Band in 20 %. Es besteht eine umgekehrte Beziehung zwischen der Bedeutung dieser inkonstanten Bänder.

Die Flügelbänder des Kniegelenks, auch Retinacula patellae genannt, bestehen aus einer Vielzahl kapsulär-bandartiger Strukturen – den femoropatellaren, schrägen und sich kreuzenden Fasern des äußeren und inneren vastus femoris, den schrägen Fasern der breiten Faszie des Oberschenkels und der Aponeurose des Musculus sartorius. Die Variabilität der Faserrichtung und die enge Verbindung mit der umgebenden Muskulatur, die sie bei Kontraktion dehnen kann, erklären die Fähigkeit dieser Strukturen, ähnlich wie Kreuz- und Seitenbänder, die Funktion aktiver und passiver Stabilisatoren zu erfüllen.

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Anatomische Grundlagen der Rotationsstabilität des Knies

Die periartikulären Faser-Sehnen-Kerne (les noyaux fibro-tendineux peri-articulaires) zwischen den Verdickungszonen der Gelenkkapsel werden durch Bänder repräsentiert, unter denen sich vier Faser-Sehnen-Kerne unterscheiden, d. h. verschiedene Abschnitte der Kapsel und aktive Muskel-Sehnen-Elemente. Die vier Faser-Sehnen-Kerne sind in zwei vordere und zwei hintere unterteilt.

Der vordere mediale Fibro-Sehnenkern befindet sich vor dem Tibiakollateralband des Kniegelenks und umfasst die Fasern seines tiefen Bündels, die femoropatellaren und medialen meniskopatellaren Bänder; die Sehne des Musculus sartorius, den Musculus gracilis, den schrägen Teil der Sehne des Musculus semimembranosus sowie die schrägen und vertikalen Fasern des Sehnenteils des Musculus vastus femoris.

Der posteromediale Fibrotendinosekern befindet sich hinter dem oberflächlichen Bündel des tibialen Seitenbandes des Kniegelenks. In diesem Raum werden das tiefe Bündel des genannten Kniebandes, das vom Kondylus kommende schräge Bündel, der Ansatz des inneren Kopfes des Musculus gastrocnemius sowie das direkte und wiederkehrende Bündel der Sehne des Musculus semimembranosus unterschieden.

Der anterolaterale Fibrotendinosekern befindet sich vor dem Fibulakollateralband und umfasst die Gelenkkapsel, das femoropatellare und laterale meniskopatellare Band des Kniegelenks sowie die schrägen und vertikalen Fasern des Musculus tensor fasciae latae.

Der posterolaterale Fibrotendinosekern befindet sich hinter dem Peronealband des Kniegelenks. Er besteht aus der Poplitealsehne, der Fabelloperonealsehne, den oberflächlichsten Fasern, die vom Kondylus kommen, mit Fasern des äußeren Teils (Bogens) des Kniekehlenbogens (Band des Kniegelenks), dem Ansatz des lateralen Kopfes des Musculus gastrocnemius und der Sehne des Musculus biceps femoris.

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