Handwurzelknochen
A–H = Handwurzelknochen
2 Elle (Ulna)
3 Mittelhandknochen (Ossa metacarpalia) ⓘ
Die Handwurzelknochen (Karpalknochen, Ossa carpi, lat. os, Mehrzahl ossa, ‚Knochen‘ und altgr. καρπός karpos ‚Handwurzel‘) gehören zu den kurzen Knochen (Ossa brevia) des Skeletts. Beim Menschen besteht jede Handwurzel (Carpus) aus acht Handwurzelknochen, die in zwei Reihen zu jeweils vier Knochen aufgeteilt sind. ⓘ
Bei Tetrapoden ist die Handwurzel die einzige Knochengruppe im Handgelenk zwischen Speiche und Elle und dem Mittelhandknochen. Die Knochen der Handwurzel gehören nicht zu einzelnen Fingern (oder Zehen bei Vierbeinern), die des Mittelhandknochens dagegen schon. Der entsprechende Teil des Fußes ist die Fußwurzel. Die Handwurzelknochen ermöglichen die vertikale Bewegung und Drehung des Handgelenks. ⓘ
Aufbau
Knochen
Die acht Handwurzelknochen können entweder in zwei Querreihen oder in drei Längssäulen gegliedert werden. ⓘ
Als paarige Reihen betrachtet, bildet jede Reihe einen Bogen, der proximal konvex und distal konkav ist. Auf der Palmar-Seite ist die Handwurzel konkav und bildet den Karpaltunnel, der durch das Retinaculum flexorum abgedeckt wird. Die proximale Reihe (bestehend aus Kahnbein, Lunatum, Triquetrum und Psiform) artikuliert mit den Oberflächen der Speiche und der distalen Handwurzelreihe und passt sich somit ständig an diese beweglichen Oberflächen an. Innerhalb der proximalen Reihe verfügt jeder Handwurzelknochen über eine leichte unabhängige Beweglichkeit. So trägt beispielsweise das Kahnbein zur Stabilität des Mittelhandknochens bei, indem es distal mit dem Trapezium und dem Trapezoid gelenkig verbunden ist. Im Gegensatz dazu ist die distale Reihe starrer, da sich ihr Querbogen mit den Mittelhandknochen bewegt. ⓘ
Biomechanisch und klinisch lassen sich die Handwurzelknochen besser als drei Längssäulen darstellen:
- Radiale Kahnbeinsäule: Kahnbein, Trapezium und Trapezoid
- Lunatum-Säule: Lunatum und Capitatum
- Triquetrale Ulnarsäule: Triquetrum und Hamate
In diesem Zusammenhang wird das Pisiform als ein Sesambein betrachtet, das in die Sehne des Flexor carpi ulnaris eingebettet ist. Die ulnare Säule lässt eine Lücke zwischen der Elle und dem Triquetrum, so dass nur die radiale Säule oder das Kahnbein und die zentrale Säule oder das Kapitatum mit der Speiche artikulieren. Das Handgelenk ist in der Beugung stabiler als in der Streckung, was eher auf die Stärke der verschiedenen Kapseln und Bänder als auf die ineinander greifenden Teile des Skeletts zurückzuführen ist. ⓘ
Fast alle Handwurzeln (mit Ausnahme der pisiformen) haben sechs Flächen. Davon sind die palmaren oder vorderen und die dorsalen oder hinteren Flächen rau, um Bänder zu befestigen; die dorsalen Flächen sind die breiteren, außer beim Lunatum. ⓘ
Die obere oder proximale und die untere oder distale Fläche sind gelenkig, die obere im Allgemeinen konvex, die untere konkav; die mediale und die laterale Fläche sind ebenfalls gelenkig, wenn sie mit angrenzenden Knochen in Berührung kommen, ansonsten sind sie rau und tuberkulös. ⓘ
Die Struktur ist bei allen ähnlich: Spongiosa, die von einer kompakten Knochenschicht umgeben ist. ⓘ
Gelenke
| Bezeichnung | Proximale/radiale Gelenke |
Seitlich/medial Gelenke |
Distal/Mittelhandknochen Gelenke ⓘ |
|---|---|---|---|
| Proximale Reihe | |||
| Kahnbein | Speiche | Kapitatum, Lunatum | Trapezium, Trapezoid |
| Lunatum | Radius, Gelenkscheibe | Kahnbein, Triquetral | Capitatum, Hamatum (manchmal) |
| Triquetrum | Gelenkscheibe | Lunatum, Pisiform | Hamatum |
| Fischförmig | Triquetrum | ||
| Distale Reihe | |||
| Trapezium | Kahnbein | Trapezoid | erster und zweiter Mittelhandknochen |
| Trapezförmig | Kahnbein | Trapezium, Kapitatum | Zweiter Mittelhandknochen |
| Kapitatum | Kahnbein, Lunatum | Trapezoid, Hamate | dritter, teilweise zweiter und vierter Mittelhandknochen |
| Hamate | Triquetral, Lunatum | Kapitell | vierter und fünfter |
Akzessorische Knochen
Gelegentlich finden sich akzessorische Knochen in der Handwurzel, aber von den mehr als 20 beschriebenen Knochen gelten nur vier (das zentrale, das Styloid, das sekundäre Trapezoid und das sekundäre Pisiform) als nachgewiesene akzessorische Knochen. Manchmal werden das Kahnbein, das Triquetrum und das Pisiformis in zwei Knochen unterteilt. ⓘ
Entwicklung
| Knochen | Durchschnitt | Abweichung | Abweichung |
|---|---|---|---|
| Kapitatum | 2,5 Monate | 1-6 Monate | 1-5 Monate |
| Hamate | 4-5,5 Monate | 1-7 Monate | 1-12 Monate |
| Triquetrum | 2 Jahre | 5 Monate bis 3 Jahre | 9 Monate bis 4 Jahre und 2 Monate |
| Lunatum | 5 Jahre | 2-5,5 Jahre | 18 Monate bis 4 Jahre und 3 Monate |
| Trapezium | 6 Jahre | 4-8 Jahre | |
| Trapezförmig | 6 Jahre | 4-8 Jahre | |
| Kahnbein | 6 Jahre | 4-7 Jahre | |
| Fischförmig | 12 Jahre | 8-12 Jahre |
Die Verknöcherung der Handwurzelknochen erfolgt endochondral (aus dem Knorpel heraus), und die Verknöcherungszentren erscheinen erst nach der Geburt. ⓘ
Die Bildung dieser Zentren folgt in etwa einem chronologischen Spiralmuster, das im ersten Lebensjahr mit dem Capitatum und dem Hamatum beginnt. Die Ellenknochen werden dann vor den Radialisknochen verknöchert, während das Sesamoid pisiform in der Sehne des Flexor carpi ulnaris erst nach mehr als zehn Jahren entsteht.
Der Beginn der Verknöcherung eines jeden Knochens erfolgt wie bei den anderen Knochen über einen bestimmten Zeitraum. Dies ist für die forensische Altersbestimmung von Nutzen. ⓘ
Funktion
Bänder
Im Bereich des Handgelenks gibt es vier Gruppen von Bändern:
- Die eigentlichen Bänder des Handgelenks, die Elle und Speiche mit der Handwurzel verbinden: das ulnare und radiale Seitenband; das palmar und dorsale radiokarpale Band; und das palmar ulnokarpale Band. (In der Abbildung in blau dargestellt.)
- Die Bänder der interkarpalen Gelenke, die die Handwurzelknochen miteinander verbinden: das Ligamentum radiale carpalis, das Ligamentum intercarpalis dorsale, das Ligamentum palmarum und das Ligamentum pisohamata. (In der Abbildung in rot dargestellt.)
- Die Bänder der karpometakarpalen Gelenke, die die Handwurzelknochen mit den Mittelhandknochen verbinden: das Ligamentum pisometacarpalis und die Ligamenta carpometacarpalis palmaris und dorsalis. (In der Abbildung in grün dargestellt.)
- Die Bänder der intermetakarpalen Gelenke, die die Mittelhandknochen miteinander verbinden: das dorsale, interossale und palmar-metakarpale Band. (In der Abbildung in Gelb dargestellt.) ⓘ
Bewegungen
Von einer geraden Stellung der Hand spricht man, wenn der dritte Finger über das Kapitatum läuft und sich in einer geraden Linie mit dem Unterarm befindet. Dies ist nicht zu verwechseln mit der Mittelstellung der Hand, die einer Ulnarabweichung von 12 Grad entspricht. Von der geraden Position aus sind zwei Bewegungspaare der Hand möglich: Abduktion (Bewegung in Richtung Radius, so genannte Radialabweichung oder Abduktion) von 15 Grad und Adduktion (Bewegung in Richtung Ulna, so genannte Ulnarabweichung oder Adduktion) von 40 Grad, wenn sich der Arm in strenger Supination befindet und etwas mehr in strenger Pronation. ⓘ
Flexion (Kippen zur Handfläche hin, so genannte Palmarflexion) und Extension (Kippen zum Handrücken hin, so genannte Dorsalflexion) sind mit einem Gesamtumfang von 170 Grad möglich. ⓘ
Radiale Abduktion/ulnare Adduktion
Bei der Radialabduktion wird das Kahnbein nach palmar gekippt, so dass sich Trapezium und Trapezoid der Speiche nähern können. Da das Trapezoid starr mit dem zweiten Mittelhandknochen verbunden ist, an dem auch der Flexor carpi radialis und der Extensor carpi radialis befestigt sind, zieht die Radialabduktion diese kombinierte Struktur effektiv zum Radius hin. Bei der radialen Abduktion legt das Pisiform den größten Weg aller Handwurzelknochen zurück. ⓘ
Die Radialabduktion wird (in der Reihenfolge ihrer Bedeutung) von Extensor carpi radialis longus, Abductor pollicis longus, Extensor pollicis longus, Flexor carpi radialis und Flexor pollicis longus bewirkt. ⓘ
Die Ulnaradduktion bewirkt eine Kippung oder Dorsalverschiebung der proximalen Reihe der Handwurzelknochen. Sie wird durch den Extensor carpi ulnaris, den Flexor carpi ulnaris, den Extensor digitorum und den Extensor digiti minimi verursacht. ⓘ
Sowohl die radiale Abduktion als auch die ulnare Adduktion erfolgen um eine dorsopalmar verlaufende Achse, die durch den Kopf des Os capitatum verläuft. ⓘ
Palmarflexion/Dorsalextension
Bei der Palmarflexion werden die proximalen Handwurzelknochen nach dorsal verschoben, bei der Dorsalflexion nach palmar. Während Beugung und Streckung aus Bewegungen um ein Paar Querachsen bestehen - die für die proximale Reihe durch das Lunatum und für die distale Reihe durch das Capitatum verlaufen -, findet die Palmarflexion hauptsächlich im Radiokarpalgelenk und die Dorsalflexion im Mittelkarpalgelenk statt. ⓘ
Die Dorsalflexion wird (in der Reihenfolge ihrer Bedeutung) vom Extensor digitorum, Extensor carpi radialis longus, Extensor carpi radialis brevis, Extensor indicis, Extensor pollicis longus und Extensor digiti minimi bewirkt. Die Palmarflexion wird (in der Reihenfolge ihrer Bedeutung) vom Flexor digitorum superficialis, Flexor digitorum profundus, Flexor carpi ulnaris, Flexor pollicis longus, Flexor carpi radialis und Abductor pollicis longus ausgeführt. ⓘ
Kombinierte Bewegungen
Kombiniert mit den Bewegungen des Ellenbogen- und des Schultergelenks entsprechen die mittleren oder kombinierten Bewegungen des Handgelenks in etwa denen eines Kugelgelenks mit einigen notwendigen Einschränkungen, wie z. B. der maximalen Palmarflexion, die die Abduktion blockiert. ⓘ
Akzessorische Bewegungen
Anteroposteriore Gleitbewegungen zwischen benachbarten Handwurzelknochen oder entlang des Mittelhandgelenks können erreicht werden, indem einzelne Knochen stabilisiert werden, während ein anderer bewegt wird (z. B. indem der Knochen zwischen Daumen und Zeigefinger gegriffen wird). ⓘ
Andere Tiere
Die Struktur der Handwurzel variiert stark zwischen den verschiedenen Gruppen von Tetrapoden, selbst bei denjenigen, die noch alle fünf Ziffern besitzen. Bei primitiven fossilen Amphibien wie Eryops besteht die Handwurzel aus drei Knochenreihen: einer proximalen Reihe mit drei Handwurzeln, einer zweiten Reihe mit vier Knochen und einer distalen Reihe mit fünf Knochen. Die proximalen Handwurzelknochen werden nach ihren proximalen Gelenken als Radiale, Intermediale und Ulnare bezeichnet und sind homolog mit dem Kahnbein, dem Lunatum und dem Triquetral. Die übrigen Knochen werden einfach nummeriert, und zwar die ersten bis vierten Centralia (Singular: Centrale) und die ersten bis fünften distalen Karpalknochen. Ursprünglich scheint jeder der distalen Knochen mit einem einzelnen Mittelhandknochen gelenkig verbunden gewesen zu sein. ⓘ
Bei der überwiegenden Mehrheit der späteren Wirbeltiere, einschließlich der modernen Amphibien, kam es jedoch zu einem mehr oder weniger starken Verlust und einer Verschmelzung dieser primitiven Knochen, was zu einer geringeren Anzahl von Handwurzeln führte. Fast alle Säugetiere und Reptilien haben beispielsweise das fünfte distale Handwurzelknochen verloren und besitzen nur noch ein einziges Handwurzelknochenglied - und selbst dieses fehlt beim Menschen. Das Fischbein ist insofern etwas ungewöhnlich, als es zuerst bei primitiven Reptilien auftritt und bei Amphibien nicht vorkommt. ⓘ
Da viele Tetrapoden weniger als fünf Ziffern an den Vordergliedmaßen haben, sind sogar noch größere Verschmelzungsgrade üblich, und es gibt eine riesige Anzahl verschiedener möglicher Kombinationen. Der Flügel eines modernen Vogels zum Beispiel hat nur noch zwei Handwurzelknochen: das Radiale (das Kahnbein der Säugetiere) und einen Knochen, der aus der Verschmelzung von vier distalen Handwurzelknochen entstanden ist. ⓘ
Karpus und Fußwurzel werden beide als Podiumselemente oder (Gruppen von) Podiumsknochen bezeichnet. ⓘ
Bei einigen Makropoden sind das Kahnbein und das Mondbein mit dem Kahnbein verschmolzen. ⓘ
Bei Krebstieren ist "Carpus" der wissenschaftliche Begriff für die Krallen oder "Zangen" an einigen Beinen (siehe Anatomie der Zehnfußkrebse). ⓘ
Etymologie
Das lateinische Wort carpus" leitet sich vom griechischen καρπὁς ab, was so viel wie Handgelenk" bedeutet. Die Wurzel "carp-" bedeutet übersetzt "zupfen", eine Handlung, die mit dem Handgelenk ausgeführt wird. ⓘ
Handwurzelknochen des Menschen
- Die körpernahe (proximale) Reihe besteht (vom Daumen zum kleinen Finger beschrieben) aus
- A Kahnbein (Os scaphoideum oder Os carpi radiale, früher auch Os naviculare),
- B Mondbein (Os lunatum oder Os carpi intermedium),
- C Dreiecksbein (Os triquetrum oder Os carpi ulnare, im Französischen auch Os pyramidal), dem das
- D Erbsenbein (Os pisiforme oder Os carpi accessorium) aufliegt.
- Die körperferne (distale) Reihe (Ossa carpalia, Carpalia) besteht (vom Daumen zum kleinen Finger beschrieben) aus
- E Großes Vieleckbein (Os trapezium oder Os carpale primum, früher auch Multangulum maius),
- F Kleines Vieleckbein (Os trapezoideum oder Os carpale secundum, früher auch Multangulum minus),
- G Kopfbein (Os capitatum oder Os carpale tertium) und
- H Hakenbein (Os hamatum oder Os carpale quartum). ⓘ
Die Anordnung der Knochen lässt sich mit folgenden Merksprüchen einprägen:
- körpernahe Reihe: Ein Kahn, der fuhr im Mondenschein im Dreieck um das Erbsenbein.
- körperferne Reihe: Vieleck groß, Vieleck klein, der Kopf der muss am Haken sein.
Auf Englisch dient als Lernhilfe Some Lovers Try Positions – That They Can't Handle bzw. So Long To Pinky [kleiner Finger], Here Comes The Thumb (im Bogen gereiht), wobei die Anfangsbuchstaben der Wörter je denen der lateinischen Kurznamen der Handwurzelknochen entsprechen. ⓘ
Das Kahnbein stellt die hauptsächliche Gelenkverbindung zur Speiche (Radius) dar, fingerseitig zum Großen Vielecksbein (Os trapezium), Kleinen Vielecksbein (Os trapezoideum) und zum Kopfbein (Os capitatum). Das Kahnbein (Scaphoid), im klinischen Alltag gerne mit dem veralteten Begriff als „Naviculare“ bezeichnet, ist an der Handwurzel der am häufigsten frakturierte Knochen. Die Fraktur wird auf Standard-Röntgenaufnahmen gerne übersehen und stellt sich besser im sogenannten „Scaphoid-Quartett“ dar. Goldstandard der Diagnostik ist aber die CT-Schnittbilduntersuchung. Während früher häufig konservative Behandlungsmaßnahmen, also eine Gipsbehandlung über 12 Wochen zur Anwendung kam, tendiert man heute zur operativen Therapie. Dabei wird typischerweise über einen minimalinvasiven, idealerweise die Haut lediglich perforierenden Zugang, eine spezielle Schraube in den Knochen eingebracht. Bei Nicht- oder Falschbehandlung droht ein Ausbleiben der knöchernen Heilung, eine sogenannte „Pseudarthrose“. Infolge der Pseudarthrose wiederum kommt es zur Dysbalance der Statik der Handwurzelknochen und zur veränderten Kraftübertragung im Handgelenk. Im Extremfall kommt es zu einem Kollaps der Handwurzel (SNAC-Wrist; SNAC: scaphoid nonunion advanced collaps). Diese Veränderungen führen unbehandelt unter anderem zu einer verstärkten Gelenkabnutzung, der Arthrose. ⓘ
Das Mondbein stellt die Gelenkverbindung sowohl zur Speiche als auch zur Elle (Ulna) dar, fingerseitig ebenfalls zum Kopfbein (Os capitatum) und zum Hakenbein (Os hamatum). Das Mondbein frakturiert deutlich seltener als das Kahnbein, kann aber bei entsprechender Gewalteinwirkung aus dem Handwurzelverbund herausgedrängt werden (lat. luxieren). In der Tat sind sogar Verrenkungen der übrigen Handwurzelknochen um das an Ort und Stelle verbliebene Mondbein noch häufiger („de Quervainsche Luxationsfraktur“). Gelegentlich findet sich eine sogenannte Lunatum-Malazie. Dabei handelt es sich um einen allmählichen Knochenuntergang, verursacht durch ständig wiederkehrende Mikrotraumen. Beispielhaft hierfür sei der über lange Zeit mit einem Presslufthammer hantierende Bauarbeiter genannt. Die Behandlung der Lunatum-Malazie ist schwierig. Zur Anwendung kommen neben Knochenentfernung und Ersatz durch Sehne die Versetzung eines gefäßgestielten anderen Handwurzelknochens, des Os pisiforme oder aber die sehr aufwendige Revaskularisations-Operation, bei der versucht wird, den Knochen wieder an das Blutgefäßsystem anzuschließen. ⓘ
Das Dreiecks- und Erbsenbein sind nur für die Verbindung zur Elle zuständig, fingerseitig zum Hakenbein (Os hamatum). ⓘ
Fingerseitig stellen die körperfernen Handwurzelknochen Verbindung zu den Mittelhandknochen folgender Finger her: Das große Vieleckbein zu Daumen und Zeigefinger, das kleine Vieleckbein zu Zeigefinger und Mittelfinger, das Kopfbein zu Mittel- und Ringfinger und das Hakenbein zum Ringfinger und kleinen Finger. ⓘ
Das Erbsenbein und der Knochenvorsprung des Hakenbeins (Hamulus ossis hamati) bilden eine Vorwölbung, welche aufgrund ihrer Nähe zur Elle Eminentia carpi ulnaris genannt wird. Analog dazu bilden Knochenvorsprünge des Großen Vieleckbeins und des Kahnbeins eine Erhebung, die man als Eminentia carpi radialis bezeichnet. Diese beiden Vorwölbungen sind durch ein straffes Bindegewebsband verbunden (Retinaculum musculorum flexorum manus) und überspannen den Karpaltunnel, der als Durchgang von Sehnen und Nerven dient. Die sich zwischen den beiden Eminentiae befindende Knochenrinne wird als Sulcus carpi bezeichnet und bildet die dorsale Begrenzung des Karpaltunnels. ⓘ
Vergleichende Anatomie
Bei den anderen Säugetieren sind einige Handwurzelknochen artspezifisch (oder spezifisch für andere Taxa) zurückgebildet oder verwachsen. So fehlt bei Pferden häufig das Os carpale secundum. Bei Raubtieren sind Os carpi radiale und Os carpi intermedium zum Os carpi intermedioradiale verwachsen. Bei Wiederkäuern fehlt das Os carpale primum und außerdem sind das Os carpale secundum und das Os carpale tertium miteinander verschmolzen. ⓘ