Oberschenkelknochen

Aus besserwiki.de
Oberschenkelknochen
Femur - anterior view2.png
Position des Oberschenkelknochens (in rot dargestellt)
Gray252.png
Linker Oberschenkelknochen von hinten gesehen.
Einzelheiten
UrsprüngeGastrocnemius, Vastus lateralis, Vastus medialis und Vastus intermedius
EinstiegeGluteus maximus, Gluteus medius, Gluteus minimus, Iliopsoas, seitliche Rotatorengruppe, Adduktoren der Hüfte
GelenkeHüfte: Hüftpfanne des Beckens nach oben
Knie: mit dem Schienbein und der Kniescheibe inferior
Bezeichnungen
LateinischOs femoris, os longissimum (Oberschenkelknochen)
Anatomische Begriffe des Knochens
[Bearbeiten auf Wikidata]

Der Femur (/ˈfmər/; pl. Femur oder Femora /ˈfɛmərə/), oder Oberschenkelknochen, ist der proximale Knochen der Hintergliedmaße bei tetrapoden Wirbeltieren. Der Kopf des Oberschenkelknochens artikuliert mit der Hüftpfanne im Beckenknochen und bildet das Hüftgelenk, während der distale Teil des Oberschenkelknochens mit dem Schienbein (Tibia) und der Kniescheibe (Patella) artikuliert und das Kniegelenk bildet. Nach den meisten Maßstäben sind die beiden (linken und rechten) Oberschenkelknochen die stärksten Knochen des Körpers und beim Menschen auch die größten und dicksten.

Lage der Oberschenkelknochen (Femora)

Der Oberschenkelknochen, in der medizinischen Fachsprache Os femoris oder kurz das Femur, ist der kräftigste Röhrenknochen und bildet die knöcherne Grundlage des Oberschenkels. Er ist der längste Knochen des menschlichen Körpers.

Aufbau

Der Oberschenkelknochen ist der einzige Knochen im Oberschenkel. Die beiden Oberschenkelknochen konvergieren medial zu den Knien, wo sie mit den proximalen Enden der Schienbeine gelenkig verbunden sind. Der Konvergenzwinkel der Oberschenkelknochen ist ein wichtiger Faktor bei der Bestimmung des Oberschenkel-Schienbein-Winkels. Weibliche Menschen haben dickere Beckenknochen, so dass ihre Oberschenkelknochen stärker konvergieren als bei Männern.

Beim Genu valgum (Klopfknie) laufen die Oberschenkelknochen so weit zusammen, dass die Knie einander berühren. Das entgegengesetzte Extrem ist das Genu varum (O-Beinigkeit). Bei der Allgemeinbevölkerung, die weder ein Genu valgum noch ein Genu varum aufweist, beträgt der Winkel zwischen Oberschenkel und Schienbein etwa 175 Grad.

Der Oberschenkelknochen ist der größte und dickste Knochen des menschlichen Körpers. Nach manchen Maßstäben ist er auch der stärkste Knochen im menschlichen Körper. Dies hängt von der Art der Messung ab, die zur Berechnung der Festigkeit durchgeführt wird. Bei einigen Festigkeitsprüfungen erweist sich das Schläfenbein im Schädel als der stärkste Knochen. Die Länge des Oberschenkelknochens beträgt im Durchschnitt 26,74 % der Körpergröße, ein Verhältnis, das sowohl bei Männern als auch bei Frauen und in den meisten ethnischen Gruppen mit nur geringen Schwankungen zu finden ist und in der Anthropologie nützlich ist, da es eine Grundlage für eine vernünftige Schätzung der Körpergröße einer Person anhand eines unvollständigen Skeletts bietet.

Der Oberschenkelknochen (Femur) gehört zu den langen Knochen und besteht aus einer Diaphyse (Schaft oder Körper) und zwei Epiphysen (Extremitäten), die mit den benachbarten Knochen in der Hüfte und im Knie gelenkig verbunden sind.

Oberer Teil

Die obere Extremität des rechten Oberschenkelknochens von hinten und oben gesehen, mit Kopf, Hals und Trochanter major und lesser

Die obere oder proximale Extremität (nahe am Rumpf) enthält den Kopf, den Hals, die beiden Trochanter und angrenzende Strukturen. Die obere Extremität ist die kürzeste Femurextremität, die untere Extremität ist die dickste Femurextremität.

Der Kopf des Oberschenkelknochens, der mit der Hüftpfanne des Beckenknochens gelenkig verbunden ist, hat die Form einer Zweidrittelkugel. Er hat eine kleine Furche (Fovea), die über das runde Band mit den Seiten der Hüftgelenkspfanne verbunden ist. Der Kopf des Oberschenkelknochens ist über den Hals oder das Kollum mit dem Schaft verbunden. Der Hals ist 4-5 cm lang und der Durchmesser ist von vorne nach hinten am kleinsten und in der Mitte zusammengedrückt. Das Collum bildet mit dem Schaft einen Winkel von etwa 130 Grad. Dieser Winkel ist sehr variabel. Beim Säugling beträgt er etwa 150 Grad und ist im Alter im Durchschnitt auf 120 Grad reduziert. Eine abnorme Vergrößerung des Winkels wird als Coxa valga und eine abnorme Verkleinerung als Coxa vara bezeichnet. Sowohl der Kopf als auch der Hals des Oberschenkelknochens sind stark in die Hüftmuskulatur eingebettet und können nicht direkt ertastet werden. Bei schlanken Menschen mit seitlich gedrehtem Oberschenkel lässt sich der Oberschenkelkopf als tiefer Widerstand für die Oberschenkelarterie ertasten.

Der Übergangsbereich zwischen Kopf und Hals ist durch die Anlagerung von Muskeln und der Hüftgelenkkapsel recht rau. Hier befinden sich die beiden Trochanter, Trochanter major und Trochanter minor. Der Trochanter major ist fast kastenförmig und ragt am weitesten seitlich aus dem Oberschenkelknochen heraus. Der höchste Punkt des Trochanter major liegt höher als das Kollum und erreicht den Mittelpunkt des Hüftgelenks. Der Trochanter major kann leicht ertastet werden. Die Fossa trochanterica ist eine tiefe Vertiefung, die posterior durch den intertrochantären Kamm auf der medialen Oberfläche des Trochanter major begrenzt wird. Der Trochanter minor ist eine kegelförmige Erweiterung des untersten Teils des Oberschenkelhalses. Die beiden Trochanter sind auf der Rückseite durch den intertrochantären Kamm und auf der Vorderseite durch die intertrochantäre Linie verbunden.

Manchmal ist ein leichter Grat zu sehen, der etwa in der Mitte des intertrochantären Kammes beginnt und sich etwa 5 cm senkrecht nach unten entlang des hinteren Teils des Körpers erstreckt: er wird Linea quadrata (oder Quadratlinie) genannt.

Ungefähr an der Kreuzung des oberen Drittels mit den unteren zwei Dritteln des intertrochantären Kammes befindet sich das Tuberculum quadratum. Die Größe des Tuberculum variiert, und es befindet sich nicht immer auf dem intertrochantären Kamm. Auch angrenzende Bereiche können Teil des Tuberculum quadratum sein, z. B. die hintere Fläche des Trochanter major oder der Oberschenkelhals. In einer kleinen anatomischen Studie wurde gezeigt, dass die Epiphysenfuge direkt durch das Tuberculum quadratum verläuft.

Körper

Der Körper des Oberschenkelknochens (oder Schaftes) ist groß, dick und fast zylindrisch geformt. Er ist oben etwas breiter als in der Mitte, am breitesten und von vorne nach hinten unten etwas abgeflacht. Er ist leicht gewölbt, so dass er vorne konvex und hinten konkav ist, wo er durch einen ausgeprägten Längskamm, die Linea aspera, verstärkt wird, der proximal und distal in den medialen und lateralen Kamm übergeht. Proximal geht der laterale Kamm der Linea aspera in das Tuberculum gluteale über, während der mediale Kamm in die Linea pectinea übergeht. Neben der Linea aspera hat der Schaft zwei weitere Grenzen, eine laterale und eine mediale Grenze. Diese drei Borten teilen den Schaft in drei Oberflächen: Eine anteriore, eine mediale und eine laterale. Aufgrund der umfangreichen Muskulatur des Oberschenkels kann der Schaft nicht ertastet werden.

Der dritte Trochanter ist ein knöcherner Vorsprung, der gelegentlich am proximalen Oberschenkelknochen in der Nähe des oberen Randes des Tuberculum gluteale vorhanden ist. Wenn er vorhanden ist, hat er eine längliche, runde oder konische Form und schließt manchmal an den Gesäßkamm an. Als Struktur von geringerer Bedeutung beim Menschen schwankt die Häufigkeit des dritten Trochanters zwischen 17 und 72 % je nach ethnischer Gruppe, und es wird häufig berichtet, dass er bei Frauen häufiger vorkommt als bei Männern.

rechter Oberschenkelknochen, Ansicht von vorne
rechter Oberschenkelknochen, Ansicht von hinten

Unterer Teil

Untere Extremität des rechten Oberschenkels von unten gesehen.
Linkes Kniegelenk von hinten, mit Darstellung der Innenbänder.

Die untere Extremität des Oberschenkelknochens (oder distale Extremität) ist die dickste, die obere Extremität die kürzeste Oberschenkelextremität. Die Form des Oberschenkelknochens ist eher quaderförmig, wobei der Querdurchmesser größer ist als der Querdurchmesser von vorne nach hinten (antero-posterior). Es besteht aus zwei länglichen Erhebungen, den sogenannten Kondylen.

Anterior sind die Kondylen leicht vorstehend und werden durch eine glatte, flache Gelenkmulde, die Patella, getrennt. Nach hinten ragen sie deutlich hervor, und zwischen ihnen befindet sich eine tiefe Kerbe, die Fossa intercondylaris des Femurs. Der laterale Kondylus ist der ausgeprägtere und ist sowohl in seinem antero-posterioren als auch in seinem transversalen Durchmesser der breitere. Der mediale Kondylus ist der längere und ragt, wenn der Oberschenkelknochen senkrecht gehalten wird, nach unten. Befindet sich der Oberschenkelknochen jedoch in seiner natürlichen Schräglage, liegen die Unterseiten der beiden Kondylen praktisch in der gleichen horizontalen Ebene. Die Kondylen sind nicht ganz parallel zueinander; die Längsachse der lateralen Kondyle verläuft fast direkt antero-posterior, die der medialen jedoch rückwärts und medial nach vorne. Ihre gegenüberliegenden Flächen sind klein, rau und konkav und bilden die Wände der Fossa intercondyloidea. Diese Fossa wird oben durch einen Grat, die intercondyloide Linie, und unten durch den mittleren Teil des hinteren Randes der Kniescheibenoberfläche begrenzt. Das hintere Kreuzband des Kniegelenks ist am unteren und vorderen Teil der medialen Wand der Fossa und das vordere Kreuzband an einem Abdruck am oberen und hinteren Teil ihrer Seitenwand befestigt.

Die Gelenkfläche des unteren Endes des Oberschenkelknochens nimmt die vordere, untere und hintere Fläche der Kondylen ein. Ihr vorderer Teil wird Patellarfläche genannt und artikuliert mit der Kniescheibe; sie weist eine mediane Rille auf, die sich nach unten bis zur Fossa intercondyloidea erstreckt, sowie zwei Ausbuchtungen, von denen die seitliche breiter und ausgeprägter ist und sich weiter nach oben erstreckt als die mediale.

Jeder Kondylus wird von einer Erhebung, dem Epikondylus, gekrönt. Der mediale Epikondylus ist eine große konvexe Erhebung, an der das Schienbein-Seitenband des Kniegelenks befestigt ist. An seinem oberen Teil befindet sich das Tuberculum adductorum, und dahinter ist eine grobe Vertiefung, aus der der mediale Kopf des Gastrocnemius hervorgeht. Der laterale Epikondylus, der kleiner und weniger ausgeprägt ist als der mediale, bildet den Ansatz für das fibuläre Seitenband des Kniegelenks.

Entwicklung

Der Oberschenkelknochen entwickelt sich aus den Gliedmaßenknospen durch Wechselwirkungen zwischen dem Ektoderm und dem darunter liegenden Mesoderm; die Bildung erfolgt etwa in der vierten Entwicklungswoche.

In der sechsten Entwicklungswoche wird das erste hyaline Knorpelmodell des Oberschenkelknochens durch Chondrozyten gebildet. Die endochondrale Verknöcherung beginnt am Ende der Embryonalperiode, und bis zur 12. Entwicklungswoche sind in allen langen Knochen der Gliedmaßen, einschließlich des Oberschenkelknochens, primäre Verknöcherungszentren vorhanden. Die Entwicklung der Hintergliedmaßen hinkt der Entwicklung der Vordergliedmaßen um 1-2 Tage hinterher.

Funktion

Da der Oberschenkelknochen der einzige Knochen im Oberschenkel ist, dient er als Ansatzpunkt für alle Muskeln, die ihre Kraft auf die Hüft- und Kniegelenke ausüben. Einige biartikuläre Muskeln - die zwei Gelenke überqueren, wie der Gastrocnemius- und der Plantaris-Muskel - haben ihren Ursprung ebenfalls am Oberschenkelknochen. Insgesamt haben 23 einzelne Muskeln ihren Ursprung am Oberschenkelknochen oder setzen an ihm an.

Im Querschnitt ist der Oberschenkel in drei durch Faszien getrennte Faszienkompartimente unterteilt, die jeweils Muskeln enthalten. Diese Kompartimente nutzen den Oberschenkelknochen als Achse und sind durch harte Bindegewebsmembranen (oder Septen) getrennt. Jedes dieser Kompartimente hat seine eigene Blut- und Nervenversorgung und enthält eine andere Gruppe von Muskeln. Diese Kompartimente werden als anteriores, mediales und posteriores Faszienkompartiment bezeichnet.

Muskelansätze

Muskelansätze
(von vorne gesehen)
Muskelansätze
(vom Rücken aus gesehen)
Muskeln Richtung Ansatz
Iliacus-Muskel Ansatz Kleiner Trochanter
Großer Psoas-Muskel Ansatz Kleiner Trochanter
Musculus gluteus maximus Ansatz Tuberculum glutei
Musculus gluteus medius Ansatz Seitliche Fläche des Trochanter major
Musculus gluteus minimus Ansatz Vorderseite des Trochanter major
Piriformis-Muskel Ansatz Obere Begrenzung des Trochanter major
Musculus Gemellus superior Ansatz Oberer Rand der Sehne des Obturator internus (indirekt Trochanter major)
Musculus obturator internus Ansatz Mediale Fläche des Trochanter major
Musculus Gemellus inferior Ansatz Unterer Rand der Sehne des Obturator internus (indirekt Trochanter major)
Quadratus femoris-Muskel Ansatz Intertrochanterer Kamm
Musculus Obturator externus Ansatz Fossa trochanterica
Musculus pectineus Ansatz Pektinuslinie
Muskel Adductor longus Ansatz Medialer Kamm der Linea aspera
Musculus adductor brevis Ansatz Medialer Kamm der Linea aspera
Musculus adductor magnus Ansatz Medialer Kamm der Linea aspera und des Tuberculum adductore
Muskel Vastus lateralis Ursprung Trochanter major und seitlicher Kamm der Linea aspera
Vastus intermedius Muskel Ursprung Vordere und seitliche Oberfläche des Oberschenkels
Musculus vastus medialis Ursprung Distaler Teil der intertrochanteren Linie und medialer Kamm der Linea aspera
Kurzer Kopf des Biceps femoris Ursprung Seitlicher Grat der Linea aspera
Popliteus-Muskel Ursprung Unter dem lateralen Epikondylus
Musculus articularis genu Ursprung Unteres 1/4 des vorderen Oberschenkelknochens tief zum Vastus intermedius
Gastrocnemius-Muskel Ursprung Hinter dem Tuberculum adductor, über dem Epicondylus lateralis und der Facies poplitea
Plantaris-Muskel Ursprung Über dem lateralen Kondylus

Einige Säugetiere (z. B. Pferd und Kaninchen) besitzen noch einen dritten Rollhügel (Trochanter tertius).

Fehlstellungen des Schenkelhalses sind:

  • Coxa vara – verkleinerter CCD-Winkel
  • Coxa valga – vergrößerter CCD-Winkel
  • Coxa antetorta – größere Antetorsion als normal
  • coxa retrotorta – Antetorsion des Schenkelhalses geringer als 0°

Klinische Bedeutung

Frakturen

Eine Femurfraktur, die den Oberschenkelkopf, den Oberschenkelhals oder den Oberschenkelschaft unmittelbar unterhalb des Trochanter minor betrifft, kann als Hüftfraktur eingestuft werden, insbesondere wenn sie mit Osteoporose einhergeht. Oberschenkelfrakturen können vor dem Krankenhausaufenthalt mit einer Zugschiene behandelt werden.

Vielfalt bei Tieren

Oberschenkelknochen von Moa-Küken.

Bei den primitiven Tetrapoden sind die Hauptansatzpunkte der Muskeln am Oberschenkelknochen der innere Trochanter und der dritte Trochanter sowie ein Kamm entlang der ventralen Oberfläche des Oberschenkelschafts, der so genannte Adduktorenkamm. Der Oberschenkelhals ist im Allgemeinen minimal oder bei den primitivsten Formen gar nicht vorhanden, was auf eine einfache Befestigung an der Hüftpfanne hindeutet. Der Trochanter major war sowohl bei den ausgestorbenen Archosauriern als auch bei modernen Vögeln und Säugetieren vorhanden, was mit dem Verlust des primitiven Kriechgangs in Verbindung gebracht wird. Der Trochanter lesser ist eine einzigartige Entwicklung bei Säugetieren, denen sowohl der innere als auch der vierte Trochanter fehlt. Auch der Adduktorenkamm ist bei Säugetieren häufig nicht vorhanden oder auf eine Reihe von Falten entlang der Knochenoberfläche reduziert. Strukturen, die dem dritten Trochanter entsprechen, sind bei Säugetieren, einschließlich einiger Primaten, vorhanden.

Einige Walarten, Schlangen und andere nicht-laufende Wirbeltiere haben rudimentäre Oberschenkelknochen. Bei einigen Schlangen spielt das vorstehende Ende eines Beckensporns, eines rudimentären Becken- und Oberschenkelknochenrestes, der nicht mit dem übrigen Skelett verbunden ist, eine Rolle bei der Paarung. Man nimmt an, dass diese Rolle bei der Paarung möglicherweise bei den Basilosauridae, einer ausgestorbenen Familie von Walen mit gut ausgeprägten Oberschenkeln, Unterschenkeln und Füßen, vorkam. Gelegentlich führen die Gene, die für längere Extremitäten codieren, dazu, dass ein moderner Wal Miniaturbeine entwickelt (Atavismus).

Eines der frühesten bekannten Wirbeltiere mit einem Oberschenkelknochen ist der Eusthenopteron, ein prähistorischer Fisch mit Lappenflossen aus dem späten Devon.

Virale Metagenomik

Eine kürzlich durchgeführte Studie hat gezeigt, dass Knochen eine viel reichhaltigere Quelle für persistente DNA-Viren sind, als bisher angenommen wurde. Neben dem Parvovirus 19 und dem Hepatitis-B-Virus wurden zehn weitere Viren entdeckt, nämlich mehrere Mitglieder der Herpes- und Polyomavirus-Familien sowie das humane Papillomavirus 31 und das Torque-Teno-Virus.

Wirbellose Tiere

In der Wirbellosen-Zoologie erscheint der Name Femur in der Arthropodologie. Der Begriff "Femur" ist nicht homolog zu dem der Wirbeltieranatomie; er wurde einfach analog übernommen und bezieht sich gegebenenfalls auf das proximalste der (in der Regel) zwei längsten Gelenksegmente der Beine der Arthropoda. Die beiden basalen Segmente, die dem Oberschenkelknochen vorausgehen, sind die Coxa und der Trochanter. Diese Konvention wird in der Karzinologie nicht befolgt, gilt aber in der Arachnologie und Entomologie. In der Myriapodologie verbindet ein weiteres Segment, das Präfemur, den Trochanter mit dem Femur.

Zusätzliche Medien

Anatomie

Kopf

Oberschenkelknochenkopf und -hals

Am oberen Ende des Oberschenkelknochens befindet sich sein Kopf (Caput ossis femoris), der mit einer annähernd kugelförmigen Gelenkfläche eine Verbindung mit den Beckenknochen und somit das Hüftgelenk bildet. Der Kopf weist an seinem mittigen Umfang eine leichte Vertiefung auf, die so genannte Hüftkopfgrube (Fovea capitis femoris). Sie ist Durchtrittsstelle für ein Band (Ligamentum capitis ossis femoris), welches die Arterie umschließt, die den Hüftkopf versorgt.

Unteres Ende

Das untere Ende des Oberschenkelknochens mit der Kreuzbandhöhle.

Das verdickte untere Oberschenkelknochenende trägt zwei stark nach außen gekrümmte (konvexe) Gelenkknorren (Condylus medialis und Condylus lateralis). Sie bilden mit dem Schienbeinplateau das Kniegelenk. Die beiden Knorren sind durch eine Grube (Fossa intercondylaris) voneinander getrennt. Diese wird hinten durch eine flache Knochenlinie (Linea intercondylaris) begrenzt. Zwischen den beiden Knorren befindet sich die Kreuzbandhöhle (auch als interkondyläres Notch bezeichnet). Vorne vereinigen sich die Gelenkknorren zu einer gemeinsamen, transversal nach innen gekrümmten (konkaven), sagittal nach außen gekrümmten Gelenkfläche (Facies patellaris) zur Verbindung mit der Kniescheibe (Patella). Die Knorren besitzen jeweils einen Aufsatz, der nur wenig vorspringt (Epicondylus medialis und Epicondylus lateralis). Der seitliche Aufsatz besitzt an seiner Seite eine Furche (Sulcus popliteus).

Winkel

CCD-Winkel

Den Winkel zwischen Oberschenkelhals (Collum) und Knochenschaft nennt man Centrum-Collum-Diaphysen-Winkel (kurz CCD-Winkel).

Der CCD-Winkel verkleinert sich von 137° im 4. bis 5. Embryonalmonat bis auf 129° im 9. Schwangerschaftsmonat und erreicht um die Geburt wieder 137°. Der Winkel beträgt bei Säuglingen 145°, beim Kind etwa 140°, ab der Pubertät 130° beim Erwachsenen etwa 126° und beim alten Menschen etwa 120°.

Da das Hüftgelenk große Kräfte übertragen muss, ist in eine Beurteilung der Achsenverhältnisse zum Beispiel auch die Lage der Gelenkpfanne einzubeziehen. So haben Menschen mit steilen Gelenkpfannen physiologischerweise auch größere CCD-Winkel. Bei pathologisch großen Werten für den CCD-Winkel liegt das klinische Bild des X-Hüfte (Coxa valga) vor (zum Beispiel bei Immobilität nach Muskellähmung), da die Körperlast keinen mechanischen Druck auf den Schenkelhals ausübt. Bei einer proportional zu großen Belastung des Oberschenkelknochenhalses kommt es zu einem O-Hüfte (Coxa vara). Dies kann bei einer herabgesetzten Widerstandsfähigkeit und damit einer gesteigerten Nachgiebigkeit des Knochens (zum Beispiel bei Rachitis) der Fall sein.

Torsionswinkel

Unter dem Torsionswinkel (syn. Antetorsionswinkel oder Anteversionswinkel) versteht man die Verdrehung der Querachsen des distalen und proximalen Femurendes. Das distale Femurende ist dabei im Vergleich zum proximalen um etwa 12–20 Grad nach einwärts (in Richtung Medianebene) gedreht. Dieser Winkel ist beim kindlichen Knochen größer als beim erwachsenen (siehe: Najadensitz).

Erkrankungen

Brüche des Oberschenkelknochens sind relativ häufig, wobei insbesondere Oberschenkelknochenhals (Schenkelhalsfraktur) und -schaft (Pertrochantäre Femurfraktur, Subtrochantäre Femurfraktur) betroffen sind.

Die Gelenkfläche des Oberschenkelkopfes kann durch Verschleißerscheinungen wie Arthrose, mechanische Fehlbelastungen, Verletzungen oder Entzündungen beschädigt werden. Durch eine Operation kann er durch eine Metallprothese (ggf. zusammen mit dem Schenkelhals) ersetzt werden.

Auch die kniegelenksseitigen Gelenkflächen der beiden Knorren (Condylus lateralis und Condylus medialis) sind häufig beschädigt, sodass eine Behandlung (zum Beispiel auch ein operativer Ersatz) notwendig werden kann.