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3  Anatomie des Beckens, Biomechanische Grundlagen

3.1 Anatomie des Beckens

Das Becken stellt die Verbindung zwischen der Wirbelsäule und den unteren Extremitäten her. Es dient der Kraftübertragung des Körpergewichtes vom Rumpf auf die Beine, der Insertion von Muskeln, Sehnen und Bändern sowie der anatomischen Aufnahme und dem Schutz von Organen, Nerven und Gefäßen.

Im Laufe der Evolution wurde das Becken an diese Aufgaben angepaßt, woraus anatomisch ein in sich stabiler knöcherner Beckenring resultierte, dessen Bestandteile durch straffe Gelenke und Bänder miteinander verbunden sind. Zudem ist der umgebende Weichteilmantel, insbesondere die Muskulatur und die aus ihrer Funktion resultierenden, am Beckenring ansetzenden Hebelarme, ein wichtiger Faktor für die Formgebung des Beckenringes.

3.1.1 Ossäre Bestandteile

Das knöcherne Becken besteht aus den paarigen Beckenhälften und dem Os sacrum (Abb. 1). Die paarigen Beckenhälften entstehen entwickungsgeschichtlich aus jeweils drei Anteilen, dem Os ilium, dem Os ischii und dem Os pubis, die beim Erwachsenen knöchern fest miteinander verbunden sind. Das Os sacrum entsteht durch eine Verschmelzung der sacralen Wirbelkörper und deren Rippenresten. Es bildet die distale Fortsetzung der Lendenwirbelsäule.

Lateral am Hüftbein befindet sich das Acetabulum genau im entwicklungsgeschichtlichen Treffpunkt von Os ilium, Os ischii und Os pubis. Im Acetabulum artikuliert der Kopf des Femurs, worüber die knöcherne Kraftübertragung zwischen Becken und Oberschenkel erfolgt.
Ein funktionell wichtiger Bestandteil des Beckenringes sind die Bandstrukturen, ohne die der Beckenring auseinanderfallen würde und keine seiner Funktionen wahrnehmen könnte.

Abbildung 1: Das knöcherne Becken zerfällt ohne ligamentäre Verbindungen in drei Einzelteile

3.1.2 Ligamentäre Bestandteile und Gelenke

Die beiden Schambeine sind ventral durch die Symphysis pubica verbunden. Dorsal verbinden die sakroiliakalen Gelenke in Form von Amphiarthrosen das Os sacrum mit den Darmbeinen.

Die Symphyse besteht aus den mit hyalinem Knorpel überzogenen Gelenkflächen der Schambeine, zwischen denen sich der aus Faserknorpel bestehende Discus interpubicus befindet. Auf der Oberseite wird die Symphyse durch das Ligamentum pubicum superius stabilisiert, das fest mit dem Discus verwachsen ist. Auf der Vorderseite wird die Symphyse durch mehrere stabilisierende Faserzüge, auf der Unterseite durch das Ligamentum arcuatum pubis verstärkt.

Auf die Symphyse wirken im Stehen und Gehen abwechselnd Zug- und Schubkräfte. Diese sowie die durch einseitige Belastung des Beckens entstehende Scherkräfte werden durch die Symphyse kompensiert. Die geringe Beweglichkeit der sakroiliakalen [Seite 8↓]Amphiarthrose beruht auf der Verzahnung der korrespondierenden Gelenkflächen sowie den extra- und intraartikulär verlaufenden Bändern. Diese, die Gelenkkapsel ergänzenden, äußerst kräftigen Bänder bestehen aus den Ligg. sacroiliaca ventralia, den Ligg. sacroiliaca interossea und den Ligg. sacroiliaca dorsalia. Sie sind für die Übertragung des Körpergewichtes von der Wirbelsäule über den Beckenring auf die Beine von entscheidender Bedeutung. Außerdem wird das Os sacrum durch das Lig. sacrospinale mit dem Os ilium und durch das ebenso wichtige Lig. sacrotuberale mit dem Os ischii der entsprechenden Beckenhälfte verbunden [166].

3.1.3 Nerven und Gefäße

Das Rückenmark reicht beim Erwachsenen bis auf Höhe des zweiten Lendenwirbelkörpers, dort schließt es mir dem Conus medullaris ab. Anschließend bilden die nach weiter distal ziehenden Nervenfasern die Cauda equina, die bis S2/S3 reicht und vom Duralsack umhüllt ist. Weiter kaudal ziehen durch den terminalen Wirbelkanal die in Fettgewebe eingebetteten Teile des Plexus sacralis und coccygeus, Fila terminalia und Venen. Die neuronalen Strukturen verlassen über die Foramina sacralia ventralia et dorsalia den Wirbelkanal. Ein Teil der Rami dorsales versorgt als Nervi clunium superiores (L1-L3) und Nervi clunium medii (S1-S3) die Haut der Hüfte und des Gesäßes. Insgesamt setzt sich der Plexus lumbosacralis aus dem Plexus lumbalis (TH12-L4), dem Plexus sacralis (L4-S3), dem Plexus pudendus (S3-S5) und dem Plexus coccygeus (S5-Co1) zusammen. Aus dem Plexus lumbalis gehen direkt Äste zum Muskulus quadratus lumborum, psoas major und minor ab, darüber hinaus bilden sich aus ihm die Nervi iliohypogastricus, ilioinguinalis, genitofemoralis, cutaneus femoris lateralis, femoralis und der Nervus obturatorius. Der Plexus sacralis gibt direkt Fasern ab an die Musculi piriformis, obturatorius internus, gmelli und quadratus femoris. Aus ihm bilden sich weiterhin die Nervi gluteus superior et inferior, Nervus cutaneus femoris inferior und der Nervus ischiadicus. Der Plexus pudendus gibt Fasern im kleinen Becken (Nervi rectales medii, vesicales inferiores, vaginales, musculus levatoris und musculus coccygei) ab, zusätzlich bildet er den Nervus pudendus. Der Plexus coccygeus versorgt den Musculus coccygeus und den Musculus levator ani.

Bei Beckenfrakturen und insbesondere bei Sakrumfrakturen kann es zu Schädigungen in jedem Anteil des Plexus lumbosacralis kommen. Bei Verletzungen der Wurzeln L4 - S1 resultiert dies in augenfälligen Lähmungen von Muskeln der unteren Extremität. Daneben können besonders Sphinkterstörungen von Blase und Rektum sowie sensible Ausfälle im Genital- und Analbereich auftreten. Aufgrund der Schwere der Gesamtverletzung werden diese Störungen bei häufig initial intubierten und mit Urinkatheter versorgten Patienten oft primär nicht erkannt. Eine differenzierte neurologische Untersuchung ist deshalb bei allen instabilen Beckenverletzungen frühzeitig erforderlich.

Die Aorta abdominalis teilt sich vor dem vierten Lendenwirbelkörper in die Arteriae iliacae communes und setzt sich selbst als Arteria sacralis mediana fort. Die Arteria iliaca communis verzweigt sich jeweils vor der Articulatio sacroiliaca in die Arteria iliaca interna zur Versorgung des Beckengürtels und in die Arteria iliaca externa, die die Versorgung der unteren Extremität (Arteria femoralis) gewährleistet. Analog dazu gestaltet sich der Verlauf der venösen Gefäße. Die Arteria iliaca interna mit Aufzweigung im kleinen Becken bildet sowohl viszerale als auch parietale Äste (Arteriae iliolumbalis, obturatoria, sacralis lateralis, glutealis superior et inferior). Mit der Vena iliaca interna liegt sie neben dem Truncus lumbosacralis an der sakralen Kante der linea terminalis und ist bei knöchernen Verletzungen ebenso gefährdet. Im Hüftbereich bestehen Anastomosen der Arteria iliaca interna untereinander: Arteria iliolumbalis (hinter dem Musculus psoas zum Os ilium ziehend), Arteria glutealis superior et inferior (zum Foramen suprapiriforme et infrapiriforme) und Arteria obturatoria (durch den canalis obturatorius).

3.1.4 Muskuläre Strukturen

Entsprechend ihrer Funktion und Lokalisation lassen sich am Becken fünf Muskelgruppen [Seite 9↓]unterscheiden:

  1. Gesäßmuskeln: sich fächerförmig aufspreizend ziehen sie von Sakrum und der Darmbeinschaufel zum proximalen, lateralen Femurschaft. Der am oberflächlichsten liegende Musculus gluteus maximus wirkt hauptsächlich als starker Extensor am Hüftgelenk, die darunter angeordneten Musculi gluteus medius et minimus gehören zur Gruppe der Abduktoren.
  2. Außenrotatoren: Unterhalb der Schicht der Gesäßmuskulatur verlaufen, vom Kreuzbein und Hüftbein entspringend, die kleinen Außenrotatoren, die alle am Trochanter major oder der Fosssa trochanterica inserieren. Es sind dies von kranial nach kaudal: Musculus piriformis, gemellus superior, obturatorius externus et internus, gmellus inferior und der Musculus quadratus femoris.
  3. Adduktoren: Mit ihren Ursprüngen umkreisen sie das Foramen obturatum und setzten dorsal, entlang der Linea aspera, am Femur an. Hierbei ordnen sie sich in drei Schichten an. Von der oberflächlichen bis zur tiefen Schicht gliedern sie sich in folgende Muskeln auf: Musculus pectineus, adduktor longus, gracilis (ist an der Bildung des Pes anserinus beteiligt), adduktor brevis und magnus.
  4. Ventrale Muskeln: Zur Gruppe der Extensoren zählen vier Muskeln. Der zweibauchige Musculus ilio-psoas entspringt einerseits an der Lendenwirbelsäule und andererseits von der Fossa iliaca, gemeinsam setzten sie kurzsehnig am Trochanter minor an. Der Musculus tensor fasciae latae entspringt von der Spina iliaca anterior superior und setzt mittels des Tractus iliotibialis an der Tibia an. Der ebenfalls von der Spina iliaca anterior superior entspringende Musculus sartorius zieht unter Mitbeteiligung an der Bildung des Pes anserinus zur medialen Fläche der Tibia. Der vierköpfige Musculus quadrizeps femoris entspringt mit seinem langen Kopf (M. rectus femoris) von der Spina iliaca anterior inferior und vom oberen Rand des Acetabulums, die drei kleinen Köpfe (M. vastus medialis et lateralis, M. intermedius) entspringen von der Linea intertrochanterica und dem Trochanter major. Die gemeinsame Endsehne überzieht als Ligamentum patellae die Kniescheibe, um anschließend an der Tuberositas tibiae zu inserieren.
  5. Ischiokrurale Muskulatur: Die aus drei Muskeln bestehende Gruppe der Flexoren zieht anfangs gemeinsam vom Tuber ischiadicum, um sich im Verlauf in einen medialen (M. semitendinosus und M. semimembranosus) und einen lateralen Anteil (M. biceps femoris) aufzuteilen. Die medialen Anteile setzen an der Tibia und der laterale Teil an der Fibula an.


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3.2  Biomechanische Grundlagen

Die Körperlast wird als Druck über die Lendenwirbelsäule auf das Sakrum übertragen. Von dort wird die Kraft durch Zug an den dorsalen sakroiliacalen Bändern auf die Darmbeine weitergegeben und wiederum als Druck auf die Hüftköpfe weitergeleitet (Abb. 2).

In der Frontalebene des Beckens bilden die iliosakralen Gelenkflächen beim stehenden Menschen einen nach unten offenen Winkel. Durch die Körperlast und durch Zug des Sakrums an den sakroiliakalen Bändern werden die beiden Darmbeine aufeinander zugezogen. Dadurch wird das Sakrum zwischen beiden Beckenhälften eingekeilt und der Druck im SI Gelenk erhöht. Dies gilt für den Zweibeinstand. Im Einbeinstand verschiebt sich die Körperschwerelinie zur Seite, so daß es zu einer Druckbelastung an den unteren Rändern des SI Gelenkes kommt.

Abbildung 2: Pyramidenmodell der Kraftverteilung im Zweibeinstand (modifiziert n. Tile [183])

Der Beckenring ist schematisch im Zweibeinstand dargestellt mit proximalen Oberschenkeln und distaler Lendenwirbelsäule. Die Grundfläche der Pyramide ist dreieckig (blau) mit Spitze im Os sacrum (hintere Kante- distales Sakrum, vordere Kanten- Os ilium, Grundflächenvorderkante- vorderer Beckenring, Grundflächenseitenkanten- sacrotuberale Bänder). Alle Kanten der Grundfläche werden auf Zug (rot) und alle zur Spitze führenden Kanten auf Druck (blau) belastet.

Im gesunden Becken ist das Os sacrum über die Ligamenta sacroiliaca dorsalia und über die Ligg. iliolumbalia an den hinteren Darmbeinkämmen federnd aufgehängt. Die Ligg. sacrospinalia und sacrotuberalia wirken einer Drehbewegung des Sakrums entgegen, bei der das caudale Sakrum nach dorsocranial schwenken würde. Dieses Drehmoment entsteht durch den Druck des Körpergewichtes auf S1. Im SI Gelenk sind aufgrund der starken Bandverbindungen nur geringe Bewegungen möglich, dennoch sind sie für die Elastizität des Beckenrings und für die Federung der Wirbelsäule wichtig.
Die Symphyse ist wechselnden Zug-, Druck- und Scherbelastungen ausgesetzt. Während beim Zweibeinstand die Zugbeanspruchung vorherrscht, ist sie im Einbeinstand vor allem Druck ausgesetzt. Beim Wechsel von einem auf das andere Bein treten sagittale Scherbelastungen auf. Der vordere Beckenring liegt jedoch außerhalb des Hauptkraftflusses mit geringer Bedeutung für die Stabilität. Dem dorsalen Beckenring kommt für die Ableitung des Körpergewichtes die entscheidende Rolle zu, da der Hauptteil der Körperlast durch Druckkräfte von den Lumbal-wirbeln über SI-Gelenk, Os ilium und Acetabulum auf den Oberschenkel weitergeleitet wird.


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Abbildung 3: Kräfteverlauf im intakten Beckenring (Seitschnitt)

Das auf das Sakrum drückende Körpergewicht (blauer Pfeil) bewirkt eine Rotation nach ventral um eine in die Frontalebene projezierbare Rotationsachse (grüne Pfeile), die durch die sich anspannenden sakroiliakalen (rot), sacrotuberalen sowie sacrospinalen Bänder (blaue Pfeile) begrenzt wird.

Bei einer Öffnung des hinteren Beckenringes im Bereich der SI-Fuge ist der beschriebene Kraftfluß unterbrochen. Das Sakrum disloziert in ventrocaudaler Richtung. Die verletzte Beckenhälfte wird nach cranial verschoben, wodurch häufig die Querfortsätze der unteren Lendenwirbelsäule abgeschert werden.


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3.3  Biomechanik des verletzten Beckenringes

3.3.1 Punktuelle Krafteinwirkungen

Durch punktuellen Druck können unifokale Frakturen entstehen, z.B. eines Schambeinastes oder quer durch das distale Os sacrum, die nicht die Stabilität des Beckenringes beeinflussen. Damit zählen sie ebenso wie die durch lokale Zugkräfte entstehenden apophysären Abrißfrakturen zu den stabilen Beckenringverletzungen. Die biomechanischen Eigenschaften des Beckens sind nicht wesentlich beeinflußt.

3.3.2 Kompression in a.p.- Richtung

Wirkt eine Druckkraft von distal über die Oberschenkel auf den Beckenring ein (Stauchung), so kann diese zu einem ventralen Aufklappen des hinteren Beckenringes mit Zerreißen der Symphyse führen. Im vorderen Beckenring findet sich dann eine Dehiszenz. Der vorliegende Mechanismus wird als "open book" bezeichnet und führt zu einer horizontalen Instabilität bei erhaltener vertikaler Stabilität im dorsalen Beckenring, da dorsale Anteile der sakroiliakalen Bänder erhalten bleiben. (siehe Abb. 4).

Abbildung 4: Symphysensprengung bei open- book- Verletzung

Open book Verletzung: der hintere Beckenring ist vertikal stabil (dorsale sakroiliakale Bänder intakt), jedoch horizontal beidseits instabil bei ventraler SI Sprengung , die Symphyse ist auseinandergerissen.

3.3.3 Laterale Kompression

Kommt es zu einer starken seitlichen Krafteinwirkung auf das Becken, werden beide Beckenhälften zusammengepreßt, so daß dadurch entstehende Verletzungen im vorderen Beckenring ineinander verhakt sein können. Im dorsalen Beckenring werden aufgrund der Stabilität der dorsalen sakroiliakalen Bänder eher ventral die knöchernen Seitenwände der Sakroiliakalfuge komprimiert, als daß es zu einer Zerreißung der dorsalen Bänder kommt. Daraus resultiert häufig eine horizontale Instabilität bei erhaltener vertikaler Stabilität im dorsalen Beckenring. Die der Krafteinwirkung abgewandte Seite kann ihre anatomische Position beibehalten oder auch der Krafteinwirkung ausweichend nach lateral dislozieren, wobei dann der dorsale Beckenring dieser Seite dem Mechanismus der open- book- Verletzungen nach geschädigt wird (Abb. 5). Typischer Verletzungsmechanismus ist der Verkehrsunfall oder der Sturz auf die Seite.


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Abbildung 5: Laterale Kompressionsverletzung

Durch Krafteinwirkung von der Seite entsteht eine ventrale Kompressionsverletzung der linken SI- Fuge und ventrale Öffnung der rechten SI- Fuge mit vorderer Beckenringfraktur links, diie sich verhaken kann.

3.3.4 „Vertical shear“- Verletzungen

Eine starke von distal über die Beckenhälften einwirkende Kraft kann durch ein Zerreißen der SI- Fuge oder Frakturen von Os sacrum oder dorsalem Os ilium zu einer Verschiebung der Beckenhälften nach cranial führen. Dabei werden häufig die Processi transversi der unteren Lendenwirbelsäule abgeschert. Es kommt zu einer vertikalen und horizontalen Instabilität des dorsalen Beckenringes. Dieser Mechanismus wird als "vertical shear"- Verletzung bezeichnet. Der vordere Beckenring ist bei solchen schweren Verletzungen durch die Dislokation mit verletzt (Abb. 6). Typischer Verletzungsmechanismus ist der Sturz aus großer Höhe.

Abbildung 6: Einseitige vertical shear- Verletzung

SI- Fugen- Sprengung und vordere Beckenringfraktur rechts mit Abriß des Processus transversus rechts von LWK 5 bei kranialer Verschiebung der rechten Beckenhälfte durch Krafteinwirkung von distal rechts


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Abbildung 7: Klinisches Beispiel einer vertical shear- Verletzung

Die transforaminale Sakrumfraktur rechts führt zur dorsalen vertikalen Instabilität bei deutlicher cranialer Dislokation der verletzten Beckenhälfte und abgerissenen Processi transversi von LWK 3, 4 und 5 sowie beidseitigen vorderen Beckenringfrakturen.

Ein schon oben beschriebener lateraler Kompressionsmechanismus kann bei entsprechender Stärke der Krafteinwirkung ebenso zu einer kompletten Durchtrennung des dorsalen Beckenringes mit horizontaler und vertikaler Instabilität führen.


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09.06.2005