Funktionelle Anatomie:

Allgemeine Anatomie Skelettsystem Muskelsystem

Allgemeine Physiologie:

Energiebereitstellung Herz- Kreislaufsystem

AANNAATTOOMMIIEE:: = Lehre vom Bau der Organismen

anatemnein (gr.) = aufschneiden

o Makroskopisch (von außen, sezieren) o Mikroskopisch (Cytologie, Histologie)

Bewegungsapparat

Skelettsystem passiv

Muskelsystem aktiv

Hauptachsen

Längsachse

Horizontalachse

Sagitalachse

Hauptebenen

Sagitalebene

Frontalebene

Transversalebene Richtungsbezeichnungen

cranial - schädelwärts

caudal - steißwärts

superior - oben

inferior – unten

medial - zur Mitte

lateral - nach außen

medius - in der Mitte

anterior - nach vorne

posterior - nach hinte

ventral – bauchwärts

dorsal – rückwärts

distal – Richtung Peripherie

Bewegungsarten

Flexion – Beugung

Extension – Streckung

Abduktion - vom Körper weg

Adduktion - zum Körper hin

Rotation – Drehbewegung

Anterversion - Bewegung nach vorne

Retroversion - Bewegung nach hinten

Zellen und Gewebe

Gliederung: Zelle – Zellverbände = Gewebe

Gewebe:

o = ein Verband gleichartig gebauter Zellen mit gleicher funktioneller Aufgabe und Differenzierung

o 4 Grundgewebe: Epithelgewebe (Oberfläche) Binde- und Stützgewebe Muskelgewebe Nervengewebe

Körperkomposition des gesunden Menschen

Muskelmasse 45% (m) bzw. 36% (w)

Fettmasse 15% (m) bzw. 27% (w)

Knochenmasse 15% (m) bzw. 12% (w)

Andere 25%

Epithelgewebe

bedeckt innere und äußere Oberflächen

Fettgewebe

Energiespeicher (1kg = 7000 kcal)

Stützgewebe

Sehnen, Knorpel, Knochengewebe Sehnengewebe

Sehnen dienen der Übertragung von Muskelkräften auf den Knochen, damit Bewegungen ausgeführt werden können

Zugbelastungen werden durch Kollagenfasern gesichert

Sehnen sind am Muskel über tiefe Einstülpungen in den Muskelfasern befestigt

Problem: o Kraftübertragung hauptsächlich in den Sehnen Wellenförmige

Struktur Arten

Zugsehnen o Stehen im Verlauf nicht in direkten Kontakt mit Knochen (nur in den

Insertionspunkten) o zB: Achillessehne

Gleitsehnen o Laufen über ein Widerlager (Faserknorpel) o zB: lange Bizepssehne am Oberarmkopf

Aponeurosen o Flächenhafte Sehnenplatten o zB: Hohlhand, Fußgewölbe

Knorpelgewebe

Aufbau aus Knorpelzellen (Chondrozyten) und Interzellularsubstanz

3 Knorpelarten o Faserknorpel

Sehr stabil Bei Schädigung Umbau in Faserknorpel möglich

o Hyaliner Knorpel

Interzellularsubstanz aus vielen Kollagenfasern Überzug Gelenke Anpassungsfähigkeit Wasseraufnahme, Zellvermehrung Steif und elastisch zugleich Ernährung durch Diffusion aus Gelenksflüssigkeit schlechte

Regenerationsfähigkeit zB: Knie

o Elastischer Knorpel

Zusätzlich elastische Fasern Biegsamkeit zB: Ohr

Gelenke

Verbindungen zwischen mind. 2 Knochen

Können fest oder bewegliche miteinander verbunden sein

Fest = Synarthrose o Bandhaft (Schien-Wadenbein) o Knorpelhaft (Schambeinfuge) o Knochenhaft (Kreuzbein)

Beweglich = Diarthrose o Gelenksflächen – kongruierend o Gelenksknorpel – hyalin o Gelenkskapsel - innere und äußere Schicht (Synovia !) o Gelenksschmiere o Gelenksspalt o ev. Hilfsstrukturen

Muskelgewebe

656 Muskeln

30-40% (w) 40-50% (m)

Ansteuerung erfolgt durch Nerven

Glatte Muskulatur

Blase, Magen, Darm

Innervierung durch vegetatives Nervensystem (nicht steuerbar)

Langsame Bewegung

Quergestreifte Muskulatur

Fast twitch (weiße)

Slow twitch (rote)

Aufbau siehe ff.

Herzmuskel

Eigentlich quergestreift

Hohe Mitochondriendichte (30%, normal 5%)

Wird aber autonom gesteuert (Sinusknoten, AV Knoten)

Skelettmuskulatur:

Kleinste Einheit:

Motorische Einheit:

Motorische Endplatte:

Kontraktion:

Muskelfunktion:

Funktion wird immer durch die Achse bestimmt

Agonisten, Synergisten, Antagonisten

Muskelschlinge

Aufgabe: Bilden Sie Gruppen zu 5-6 Personen (Zeit 60 Minuten) Recherchieren Sie Bezeichnung, Funktion, Ursprung und Ansatz der

wichtigsten Muskeln der folgenden Bereiche: Rumpf Vorderseite; Rumpf Rückseite; Schulter + Hals;

Obere Extremität; Untere Extremität

Präsentation 5-10 slides max. (*.ppt) Präsentation (3 Minuten max.)

Knochengewebe

Stabilstes Gewebe im Körper

Wirbelsäule (Kreuzbein, Steißbein) 26; Schädel 8; Gesicht 14; Gehörknöchelchen 6; Zungen-, Brustbein, Rippen 26; obere Extremität 64;untere Extremität 62

Summe 206

Wirbelsäule:

Wirbelkörper

Wirbelkörper

Wirbelbogen

Wirbelloch

Querfortsatz

Dornfortsatz

Gelenkfortsatz

Großer Brustmuskel

Setzt am Oberarm an

Besteht aus 3 Teilen

Alle 3 Teile laufen in Richtung Achselhöhle zusammen

Zieht den Arm an Körper

Kann den erhobenen Arm nach unten senken

Wichtiger Muskel für Einatmung!

Kleiner Brustmuskel

von vorderen Ende der 3.-5. Rippe bis zur dem Rabenschnabelfortsatz

Zieht Schulterblatt an Brustwand heran

senkt zudem Schulterpfanne nach unten und dient bei fixierter Schulter als

Hilfsmuskel für Einatmung

Rotatorenmanschette

Ist eine Muskelgruppe, die sich wie Manschette um den Oberarmkopf legt

Dient der Rotation

Innen- und Aussendrehung des Armes im Schultergelenk

Besteht aus 4 Muskeln

Kommen vom Schulterblatt und gehen zum Oberarmkopf

Breiter Rückenmuskel

Kommt von unteren Hälfte der Brustwirbelsäule, Lendenwirbelsäule und

Kreuzbein

Geht dünn zum Oberarm

Zieht den Arm nach unten

Verleiht Sportlern die V-förmige Kontur (größter Muskel des Körpers)

Rückenstrecker

Stellt eine ganze Gruppe von Muskeln dar, die der Aufrichtung bzw. dem

Strecken, sowie der Rotation wie auch der Seitneigung der Wirbelsäule

dienen.

Die Rückenstrecker verlaufen entlang der Wirbelsäule, sie beginnen im

Nacken und enden beim Steissbein.

Sie sind auf der Körperoberfläche nicht zu sehen, man kann sie seitlich des

Rückgrats als Wulst ertasten.

Trapezmuskel

Verläuft von der Hinterhaupt, dem Nackenband und den Dornfortsätzen des

12. Brustwirbels zum äußeren Drittel des Schlüsselbein zur Schulterhöhe u

Schulterblattgräte

In 3 Teile unterschieden in Verlauf seiner Fasern

o 1. absteigender Teil (hebt Schulter, zieht Schulterblatt schräg nach

oben),

o 2. querverlaufender Teil (zieht Schulterblätter hinten zusammen),

o 3. aufsteigender Teil (zieht Schulterblatt nach innen unten u. unterstützt

absteigender Teil)

Deltamuskel

Anatomische und funktionelle Dreiteilung

o 1. vom äußeren Schlüsselbeinende

o 2. von der Schulterhöhe

o 3. von der Schulterblattgräte

setzen mit einer gemeinsamen kräftigen Sehne an Außenseite im mittleren

Drittel des Oberarms an

ist in irgendeiner Form an jeder Bewegung im Schultergelenk beteiligt.

Zweiköpfiger Oberschenkelmuskel

Liegt an der Außenseite der Oberschenkelrückseite

Beugt im Kniegelenk und dreht den Unterschenkel nach Außen

Streckt den Oberschenkel im Hüftgelenk und zieht ihn heran (Adduktion)

Zwillingswadenmuskel

Verläuft vom Kniegelenk zum oberen Sprunggelenk

Entspringt von der inneren und äußeren Oberschenkelrolle

Kraftvolle Senkung am Schwungbein

Drückt das gesamte Körpergewicht beim Gehen ab

Schollenmuskel

Entspringt vom Wadenköpfchen und vom oberen Drittel des

Wadenschienbeins, zieht schräg nach unten

Kraftvolle Senkung am Schwungbein

Zweiköpfiger Oberarmmuskel

verläuft vom Unterarm bis zum Schulterblatt; überbrückt Schultergelenk und

Ellbogengelenk

Beugung im Ellbogen, Innendrehung des Unterarms

Dreiköpfiger Oberarmmuskel

besteht aus langen, inneren und äußeren Kopf

Langer Kopf: entspringt vom Schulterblatt am Unterrand der Schulterpfanne

Beiden Kurzen: vom Innen- und Außenrand des Oberarmknochens

Vereinen sich alle am unteren Ende des Oberarmes

Heranziehen des Armes an den Körper; beim Gehen pendelt der Arm nach

hinten

Quadrizeps femoris: 4 Bäuchiger Strang

1.) Rectus femoris

Ursprung: Darmbein

Ansatz: Kniescheibe

Funktion: Strecker Kniegelenk, Beuger Hüftgelenk

2.) Vastus intermedius

Ursprung: vordere und laterale Oberschenkelfläche

Ansatz: patella und tuerositas tibiae

Funktion: Knie, Extension Streckung im Knie

3.) Vastus medialis

Ursprung: Innenflächen des Oberschenkelknochen

Ansatz: Außenfläche der Kniescheibe

Funktion: Strecker des Kniegelenks

4.) Vastus intermediales

Ursprung: Laterale Fläche des Oberschenkelknochen

Ansatz: Kniescheibe

Funktion: Strecker des Kniegelenks

Großer Gesäßmuskel

Ursprung : Darmbein

Ansatz Oberschenkel

Funktion : Strecker im Hüftgelenk, Gang

Mittlerer Gesäßmuskel

Ursprung : Darmbein

Ansatz: Aussenseite Oberschenkel

Funktion : Abspreizen des Beines, Gang

Kleiner Gesäßmuskel

Ursprung : Darmbein

Ansatz: Aussenseite Oberschenkel

Funktion : Abspreizen des Beines, Gang

Funktionelle Anatomie:

Allgemeine Anatomie Skelettsystem Muskelsystem

Allgemeine Physiologie:

Energiebereitstellung Herz- Kreislaufsystem

ENERGIEBEREITSTELLUNG

Herz-Kreislauf - Lunge

Lunge: Sauerstoffanreicherung des Blutes (Oberfläche 80-120m²; Alveolen

300-500 Mio)

Ruhe

Atemzugsvolumen 0,5-1l

Atemfrequenz 16-20 / min

Atemminutenvol. 8-10 l

Belastung

Atemzugsvolumen > 60 % Vitalkapazität

Atemfrequenz 50-60 / min

Atemminutenvol. 80-120 l (untr.) / 220l (train.)

Es wird unterschieden:

Äußere Atmung (Gasaustausch: Organismus – Umwelt/ Sauerstofftransport im Körper)

Innere Atmung (biologische Oxidation in den Zellen = Zellatmung) Durch Konvektion (aufwärts oder abwärts gerichtete Luftströmung) wird das durch Einatmung angesaugte Luftvolumen durch die Atemwege bis in die Lunge transportiert.

Im Bereich der Alveolen kommt es dann zur Diffusion von O2- Molekülen in das Blut und von CO2- Molekülen in die Alveolen, also zum Gasaustausch zwischen Atemluft und Blut (Endphase der äußeren Atmung), dem Partialdruckgefälle folgend. O2 und CO2 besitzen auf Grund ihres unterschiedlich großen Anteils an der Gesamtluft unterschiedliche Partialdrücke (p). Im Bereich der alveolokapillären Membran bewegen sich die Gasmoleküle des Sauerstoffs und des Kohlendioxids entsprechend ihrem Druckgefälle. In den Alveolen liegt der O2-Partialdruck höher und der CO2-Partialdruck tiefer als

im venösen Blut. Demzufolge kommt es zur Diffusion von Sauerstoff in das Blut und von Kohlendioxid in die Alveolen. Da die Kontaktzeit zwischen dem Blut und den Alveolen mit 0,8 s sehr kurz ist, müssen der Entladungsvorgang für CO2 und der Beladungsvorgang für O2 sehr schnell ablaufen. Bereits nach 0,1 s sind die CO2-Moleküle soweit diffundiert, dass der Partialdruck im Blut und in den Alveolen gleichgroß ist. 0,2 s später, also nach 0,3 s, hat sich auch der Partialdruck für Sauerstoff angeglichen. Somit ist nach Passage der Lungenkapillaren der O2-Partialdruck im arteriellen Blut gestiegen und der CO2-Partialdruck gefallen. Vo2 max

Sauerstoff, der über die Atmung aufgenommen werden kann.

Vo2 max ist durch die Mitochondrienmasse der Skelettmuskulatur limitiert.

Vo2 max kann durch Training um 100% gesteigert werden

Umfang kann durch die Intensität nicht ersetzt werden.

Anpassung an Ausdauertraining

Lunge wird durch das Training nicht größer.

Die Anzahl der Alveolen bleibt gleich.

Die Diffusionskapazität bleibt gleich.

Die Lunge scheint für die Sauerstoffaufnahme nicht limitierend zu sein. Herz

Reaktion auf erhöhte Tätigkeit

Steigerung der Herzfrequenz

Erhöhung des Schlagvolumens

HMV = SV x HF (4-5 L/min in Ruhe)

Herzfrequenz steigt eher linear an

Herzfrequenzknickpunkt an der anaeroben Schwelle

HF max (ca. 3x Ruhe HF)

SV steigt auf das 1,5 fache o HMV steigt unter Belastung auf das 4,5 fache

Anpassung an Ausdauertraining

Vergrößerung der Herzhöhlen

SV steigt auf bis zu 200%

HMV max 20l/min

Gefäße – HKL

Umverteilung in die Muskulatur

Ruhe 25% des Blutvolumens

Belastung bis zu 95% des Blutvolumens

Anpassung an AD – Training

Kapillarisierung besser

der periphere Widerstand sinkt

höhere Durchblutung möglich

Immobilität umgekehrter Effekt Blut

Erythrozyten

Leukozyten

Thrombozyten

Blutplasma

70kg Mensch – ca. 5l Blut

Hämatokrit (Zellen/Gesamtvolumen)

Hämoglobin

Belastung – höhere Strömungsgeschwindigkeit

Sauerstofftransport von der Lunge zum Körper Hämoglobin (Hb)

Co2 Abtransport vom Körper zur Lunge

Kohlendioxid reagiert mit Wasser zu Kohlensäure – Bicarbonat Puffer

In Ruhe wird gesamtes Co2 abgeatmet

Bei laktazid anaerober Stoffwechsel mehr Bicarbonat – RQ > 1

Trainingsanpassung

Vermehrung des Blutvolumens ohne Änderung der Zusammensetzung

Normal 4-5l

Steigerung bis zu 100% möglich

Höhenanpassung

Steigerung von Hämatokrit und Hämoglobin

Blutvolumen bleibt gleich

O2 Transportfähigkeit steigt wegen Hämoglobin Funktion

O2 Transport

Co2 Abtransport

Pufferung

Nährstofftransport

Gerinnung Wundheilung

Immunsystem Energie

Arbeitsfähigkeit, gespeicherte Arbeit

1 Kalorie (cal) = Wärmemenge die 1cm³ Wasser um 1 Grad erwärmt

Energiequellen

ATP – Adenosintriphosphat

KP – Kreatinphosphat

Glukose

Fett

Eiweiß Energieumsatz

Anarerob (ohne O2) o Alaktazid (ohne Milchsäure) o Laktazid (mit Milchsäure)

Aerob (mit O2) o Kohlenhydrate (Glykolyse) o Fett (Oxidation)

Anaerob alaktazid

ATP o Kein Sauerstoff o primärer Energielieferant

2 Sekunden

Kreatinphosphat o Kein Sauerstoff o sekundärer Energielieferant

10 Sekunden

Kapazität

Schlecht trainiert o 6 Sekunden

Gut trainiert o 12-20 Sekunden

Antritte, kurze Sprints, Schüsse, Sprünge, Tacklings,… Anaerob laktazid

Aus Zucker (Glukose) entsteht ohne O2 Energie (ATP) und Laktat (Milchsäure)

Kein Sauerstoff nötig

1 Mol Glukose = 2 Mol ATP (1:2)

Höhepunkt nach 45 Sekunden

Dominiert bis 2 min (dann Energiebereitstellung mit Sauerstoff dominant)

Laktat zu hoch Abbruch oder weniger Intensität

Lange Sprints, Zwischenspurts, ….

Aerob alaktazid

Aus Zucker (Glukose) entsteht mit O2 Energie (ATP)

Sauerstoff notwendig

1 Mol Glukose = 36 Mol ATP (1:36)

Untrainiert ca. 30 min.

Trainiert ca. 60-100 min.

Speicher leer Müdigkeit, Leistungsabfall, Ohrensausen, Augenflimmern

Zügiges Laufen, längeres Laufen ohne Pausen Aerob alaktazid

Aus Fett entsteht mit O2 Energie (ATP)

Sauerstoff notwendig

1 Mol Glukose = 130 Mol ATP (1:130)

Reserven nahezu unbegrenzt

Gehen, langsames Laufen,…

Energiespeicher : o Mann 70 kg (15% Fettanteil 10,5kg Fett)) o 1g Fett = 9kcal o entspricht ~ 95 000 Kcal o würde für ~ 2000km Laufen reichen

RQ – Respiratorischer Quotient

Ausgeatmetes CO2 / eingeatmeten O2

Co2 / O2

Kohlenhydratverbrennung : 1

Fettverbrennung : 0,7

Körpergewichtsregulation

Grundumsatz – Leistungsumsatz

1 MET (metabolic equivalent)

Vo2 3,44 ml/kg/min beim Mann und 3,1 ml/kg/min bei der Frau

Ainsworth et al. compendium

http://sites.google.com/site/compendiumofphysicalactivities/ ~ 450 – 750 MET / Woche lower limit Beispiel: 2 x Spazierengehen 30 Min (4km/h)= 60 x 3 Met 80 MET 1 x Nordic Walken 45 Min = 45 x 5 Met 225 MET 1 x Aerobic/Step Dance 45 Min = 45 x 8 Met 360 MET -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

150 Minuten 665 MET

2 ½ / 168 Wochenstunden !

LEISTUNGSDIAGNOSTIK

Ende Phase I

Laktat wird nicht mehr nur in Arbeitsmuskulatur verstoffwechselt

Im Kreislauf meßbar

Erster Laktatanstieg über Ruhewert

Aerobe Schwelle

2 mmol/l Laktat

Punkt der niedrigsten Laktatproduktion in Bezug auf Sauerstoffaufnahme = Laktatäquivalent

LTP 1 Anaerobe Schwelle

Maximales Laktat Steady-State

Maximal mögliche Leistung, bei der sich Laktatproduktion und – elimination im Gleichgewicht befinden

Im Mittel bei 4 mmol/l Laktat

Individuelle Schwelle nach Keul, Simon, Kindermann ua.

LTP 2

Respiratory compensation point (RCP/Beaver et al.)

Phase III

Anaerobe Phase bis zur Ausbelastung

Weitere Zunahme der Laktatproduktion

Laktat kumuliert im Blut

Azidose Testungen

Standardisierung o Testdurchführung – Auswertung – Interpretation der Ergebnisse

Qualitätskriterien o Objektivität o Reliabilität o Validität

Gebräuchliche Messgrößen o Leistung / Herzfrequenz / Blutdruck / Laktatkonzentration /

Sauerstoffaufnahme Nomogramm

Astrand Rhyming

Ermittlung der Vo2 max ohne Testung

Vorbedingungen für Belastungstests

Keine Ernähungsänderungen in den Tagen vor der Untersuchung. Letzte Nahrungsaufnahme 3 Stunden vor Testbeginn

kein erschöpfendes Training am Vortag

keine Genussmittel vor dem Test

Proband soll mit der Testmethode vertraut sein

Zweckmäßige Kleidung

Raumtemperatur sollte 18 - 24 °, die relative Luftfeuchtigkeit 30-60% betragen

Mindestens 10 Minuten Ruhephase vor der Ergometrie Anforderungen für Belastungstests Personelle Voraussetzungen Apparative Voraussetzungen

(standardisierbar, reproduzierbar, dosierbar )

Fahrrad/ Laufband (regelmäßige Kalibrierung)

Mehrkanal-EKG/ Pulsuhr

Notfallausrüstung Indikationen für Belastungsuntersuchungen

Beurteilung der körperlichen Leistungsfähigkeit und Belastbarkeit im Längs- und Querschnitt

Diagnostische Bedeutung bei zahlreichen kardiovaskulären Erkrankungen

Erfolgskontrolle von therapeutischen Maßnahmen Sportmedizinische Indikationen für die Ergometrie

Zur Beurteilung der Gesundheitsstabilität

Beurteilung der aktuellen kardiozirkulatorischen LF (Einstufung in Normschemata, Querschnitt, Längsschnitt)

Zur qualitativen und quantitativen Festlegung von Sportprogrammen in der Prävention und Rehabilitation (Gesundheitssport)

Zur Beurteilung der Effektivität bestimmter Trainingsmethoden und Belastungsfaktoren (Intensität, Umfang, Häufigkeit)

Zur Ermittlung leistungsbegrenzender Komponenten

Zum Ausschluß möglicher pathologischer Anpassungsreaktionen

Zur Erarbeitung begründeter Konzepte für Trainingsplanung und Trainingssteuerung

Zum Erstellen von kurz- und langfristigen Leistungsprognosen

Zur Dokumentation der Leistungsentwicklung

Leistungsdiagnostische Testverfahren

Fahrradergometrie

Handkurbel/Drehkurbelergometrie

Laufbandergometrie

Spezialergometrien : Ruder- Rollstuhl-,

SLL-, Schwimm- , Kanu- Ergometer etc.

Feldtests

Allgemeine Richtlinien für Belastungen

Gesamtbelastungsdauer nicht länger als 10 bis 12 Minuten

stufenförmig ansteigende Belastung

Belastungsstufen nicht zu hoch

Belastungsstufen abhängig von der Leistungsfähigkeit, ebenso Steigerung o » Ergometrieleitlinien 2008 (Wonisch et al)

Ausbelastungskriterien

Herzfrequenz (220-Alter +/- 15 Schl)

Untere max. Grenzfrequenz (200-Alter)

Submaximalfrequenz (180-Alter)

BORG-Skala (Punktewert 18 (17) – 20)

Respiratorische Parameter (AF) über 40/min

Metabolische Parameter (Blutgase, Laktat, RQ )

Atemäquivalent für O2: über 30-35

Subjektives Belastungsempfinden nach BORG PER-Skala = Perceived Excertion Rate

7 sehr sehr leicht

9 sehr leicht

11 leicht

13 etwas anstrengend

15 schwer

17 sehr schwer

19 sehr sehr schwer Leistungsdiagnostische Testverfahren

Einstufentest (Wingate-Test, Coopertest, Kaltenbach)

Zweistufentest (PWC)

Mehrstufentest

Fahrradergometrie nach Kaltenbach (Submaximal-Test)

6 Minuten Belastung

Männer: 170 W x 1,73 m2

Frauen: 140 W x 1,73 m2

Reine submaximale Belastung

Ansteigende Belastungsprotokolle

Berechnung der Soll-Leistung von Normalpersonen für die Fahrradergometrie unter Berücksichtigung des Alters

Männer o Soll-Leistung (W)= 3x kg KG x (1-Lebensalter-30):100

Frauen o Soll-Leistung (W)= 2,5xkg KGx (1-Lebensalter-30):100