Funktionelle Anatomie Springer-Verlag Berlin Heidelberg GmbH Hans-Joachim Appell und Christiane Stang-Voss Funktionelle Anatomie Grundlagen sportlicher Leistung und Bewegung 3., überarbeitete Auflage Springer Prof. Dr. Sportwiss. Hans-Joachim Appell Prof. Dr. phil. nato Christiane Stang-Voss Deutsche Sporthochschule Köln Carl-Diem-Weg 6 50933 Köln Die Deutsche Bibliothek - CIP-Einheitsaufnahme Appell, Hans-J oachim: Funktionelle Anatomie: Grundlagen sportlicher Leistung und Bewegung I Hans-Joachim Appell und Christiane Stang-Voss. - 3., überarb. Auf]. - Beflin ; Heidelberg ; New York : Springer, 1996 ISBN 978-3-540-60441-9 NE: Stang-Voss, Christiane: Mit 223 Abbildungen ISBN 978-3-540-60441-9 ISBN 978-3-662-11799-6 (eBook) DOI 10.1007/978-3-662-11799-6 Dieses Werk ist urheberrechtlich geschützt. Die dadurch begründeten Rechte, insbesondere die der Übersetzung, des Nachdrucks, des Vortrags, der Entnahme von Abbildungen und Tabellen, der Funksendung, der Mikroverfilmung oder der Vervielfältigung auf anderen Wegen und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen, bleiben, auch bei nur auszugsweiser Verwertung, vorbehalten. Eine Vervielfältigung dieses Werkes oder von Teilen dieses Werkes ist auch im Einzelfall nur in den Grenzen der gesetzlichen Bestimmungen des Urheberrechtsgesetzes der Bundesrepublik Deutschland vom 9. September 1965 in der jeweils gültigen Fassung zulässig. Sie ist grundsätzlich vergütungspflichtig. Zuwiderhandlungen unterliegen den Strafbestimmungen des Urheberrechts gesetzes. © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1996 Ursprünglich erschienen bei Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York 1990, 1996 Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, daß solche Namen im Sinne der Warenzeichen· und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Produkthaftung: Für Angaben über Dosierungsanweisungen und Applikationsformen kann vom Verlag keine Gewähr übernommen werden. Derartige Angaben müssen vom jeweiligen Anwender im Einzelfall anhand anderer Literaturstellen auf ihre Richtigkeit überprüft werden. Zeichnungen, soweit nicht anders vermerkt: Fritz E. Urich, München Satz, Druck und Einband: Graphischer Betrieb Konrad Triltsch, Würzburg SPIN: 10861377 26/3111-5 4 3 2 1 Gedruckt auf säurefreiem Papier Vorwort zur 3. Auflage Nachdem die 2. korrigierte Auflage vergriffen war, haben Verlag und Autoren sich zu einer Überarbeitung dieses Lehrbuchs entschlossen; dabei sollte der grundlegende Charakter des Buches erhalten bleiben. Neben verschieden sten kleineren Veränderungen, insbesondere auch mit verstärktem Augen merk auf praktische Anwendungsbeispiele, sind vor allem Anteile zur spina len Steuerung der Bewegung und das Kapitel zum Immunsystem einem mo derneren Kenntnisstand angepaßt worden. Für die zahlreichen Hinweise und Verbesserungsvorschläge, die aus dem Kollegen- und Studentenkreis herangetragen wurden, sind die Autoren be sonders dankbar. Herrn Holger Lynen gebührt Anerkennung für seine Hilfe bei der Erstellung des Manuskripts. Ganz besonders gilt Herrn Dr. T. Thieköt ter und dem Springer-Verlag unser Dank für ein stets offenes Ohr bei der Be treuung dieses Buches. Köln, im Januar 1996 Hans-Joachim Appell Christiane Stang-Voss Vorwort zur 1. Auflage "Was man nicht weiß, das eben brauchte man, und was man weiß, kann man nicht brauchen." Dieses Wort aus Goethes "Faust" spiegelt angesichts des heterogenen Schrifttums zu den anatomischen Grundlagen des Sports wohl treffend die Lage wider, in der sich Lehrende und Lernende in diesem Bereich befinden. Die hauptsächlich für Mediziner verfaßten Lehrbücher der Anatomie behandeln das Fach überwiegend nach deskriptiven und topogra phischen Gesichtspunkten, andere "Sportanatomien" scheinen gelegentlich im Bestreben nach Praxisnähe allzu populärwissenschaftlich verfaßt. Dies war Anlaß genug,den außerordentlich umfangreichen Stoff der Anatomie des Bewegungsapparates, des Nervensystems (soweit für die Motorik wichtig) und der Organsysteme unter funktionellen Gesichtspunkten für den Sport darzustellen. Die gewählte Vorgehensweise beschränkt sich nicht nur auf das "Wie",sondern versucht -wo möglich und nötig -,auch das "Warum" zu er läutern. Notwendigerweise mußten Kompromisse zwischen Vollständigkeit und Übersichtlichkeit gemacht werden. So wurden die histologischen Grund lagen nur für die Gewebe des aktiven und passiven Bewegungsapparates aus führlicher behandelt und in den anderen Kapiteln, sofern zum Verständnis der Funktion erforderlich, nur kurz umrissen. Die Darstellung des Zentral nervensystems orientierte sich eng an der Motorik, wobei die Abhandlung anatomischer Einzelheiten hinter den physiologischen Funktionszusam menhängen zurückstehen mußte. Auch das Kapitel über die Organsysteme konnte nur jene berücksichtigen, die für weiterführende Studien zur Anpas sung des Organismus an Leistung innerhalb der Sportmedizin von Bedeu tung sind. Die Beantwortung der Fragen nach biochemischen und kom plexen physiologischen Prozessen muß den Lehrbüchern jener Disziplinen vorbehalten bleiben. Somit wendet sich dieses Buch vor allem an Studenten der Sportwissen schaften,die sich möglichst umfassend und dennoch mit einem gewissen Pra xis bezug über die Funktionelle Anatomie informieren wollen. Aber auch in teressierte Medizinstudenten, Krankengymnasten und Trainer werden einen funktionellen Einstieg in die Anatomie des menschlichen Körpers gewinnen können. Um das Textverständnis anschaulich zu unterstützen, sind zahlreiche Ab bildungen eingefügt. Hier hat sich Herr F. E. Urich, der die Zeichnungen an fertigte, mit seinem großen Einfühlungsvermögen in die anatomischen Strukturen unsere Anerkennung erworben. Das Abbildungsmaterial für den Bewegungsapparat wurde durch Lebendaufnahmen ergänzt; wir danken Herrn Dipl.-Sportlehrer }. Busse, der sich als Modell zur Verfügung gestellt hat, und Herrn U. Klein aus Köln, der ihn meisterlich photographiert hat. Ohne die fortwährende Unterstützung des }. F. Bergmann Verlages hiitte dieses Buch nie fertiggestellt werden können; unser aufrichtiger Ilank gilt VIII Vorwort zur I. Aut1agc deshalb vor allem Herrn Prof. Dr. H.}. Clemens, der durch seine Hilfsbereit schaft und sein Engagement eine angenehme Zusammenarbeit ermöglichte. Dank und Anerkennung gebühren nicht zuletzt auch Frau B. Lummerich, in deren Händen die sorgHiltige Erstellung des Manuskripts lag. Köln, im Sommer 1986 Huns-Jouchim Appell Christiane Stung-Voss Inhalt Bau der Zelle 1 1.1 Organellen des Zellstoffwechsels 3 1.1.1 Endoplasmatisches Retikulum 3 1.1.2 Golgi-Apparat ....... . 3 1.1.3 Lysosomen ........ . 3 1.1.4 Plasmalemm (Zellmembran) 4 1.1.5 Mitochondrien ...... . 5 1.1.6 Ribosomen . . . . . . . 5 1.2 Organellen der Zellbewegung 6 1.2.1 Mikrotubuli ......... . 6 1.2.2 Mikrofilamente ....... . 6 1.3 Funktionelle Anpassung der Zelle 7 1.4 Interzellularraum ........ . 8 2 Allgemeine Anatomie des Bewegungsapparates 9 2.1 Skelettmuskulatur 9 2.1.1 Muskelkontraktion 10 2.1.2 Muskelfasern 12 2.1.3 Bau des Muskels 13 2.1.4 Funktion des Muskels 13 2.1.5 Wachstum und Trainingsanpassung 16 2.2 Binde-und Stützgewebe 18 2.2.1 Grundkomponenten 18 2.2.2 Die Sehne 19 2.2.3 Der Knochen 21 2.2.4 Knorpelgewebe 24 2.3 Bau der Gelenke 25 2.3.1 Achsen und Ebenen 26 2.3.2 Formen echter Gelenke 27 3 Funktionelle Anatomie des Bewegungsapparates 29 3.1 Rumpf ... 29 3.1.1 Wirbelsäule 29 3.1.2 Beckengürtel 35 3.1.3 Brustkorb 38 3.1.4 Muskeln des Rumpfes 38 3.2 Obere Extremitäten 48 3.2.1 Schultergürtel und Schultergelenk 48 3.2.2 Muskeln des Schultergürtels .. 53 3.2.3 Bewegungen des Schultergürtels 58 3.2.4 Ellenbogengelenk . . . . .... 60 x tnhalt 3.2.5 Muskeln des Armes .......... . 63 3.2.6 Gelenke der lIand .......... . 64 3.2.7 Muskeln des Unterarmes und der Hand 67 .).2.R Bewegungen der oberen Ext remitüt 73 3.3 Untere Extremit:it 76 3.3.1 Hüftgelenk 76 .).3.2 Hüftmuskeln 78 3.3.3 Statik des Oberschenkels R4 3.3.4 Kniegelenk ..... . R5 3.3.5 Oberschenkelmuskeln R9 3.3.6 Unterschenkel und J!uE 92 3.3.7 Unterschenkel- und PuEmuskeln 07 3.3.R FuEgewölbe ..... . 90 3.3.0 Bewegungen des hd~es ..... . 102 4 Bewegungskontrolle und -steuerung durch das Zentral nervensystem .... 103 4.1 Grundlagen 103 4.1.1 Neuron und Synapse 104 4.1.2 AfferellZ und Efferenz 107 4.1.3 Funktioneller Bau von Cehirn und Rückenmark 107 4.2 Spinale Steuerung 112 4.2.1 Muskelspindeln 113 4.2.2 Sehnenspindeln . 115 4.2.3 Reflexe ..... . 115 4.3 Supraspinalc Steuerung 117 4.3.1 Motorische Zentren 117 4.3.2 Bewegungsentwurf und -ausführung 120 CU Motorisches Lernen ........ . 121 5 Funktionelle Anatomie der Organsysteme 123 5.1 Blut- und Abwehrsysteme 123 5.1.1 Blutzellen ..... . 124 5.1.2 Ill1munabweh r 127 5.1.3 Lymphatische Organe 120 5.2 llerz-Kreislaufsystem 131 5.2.1 BlutgcfüEe ..... . 132 5.2.2 Funkt ionellc Tl'ilkreisl:iuk 137 5.2.3 Iierz 13R 5.3 Atmungssysll'll1 ..... . 143 5.3.1 I.uft röhre und Bwnchialsystell1 143 5.3.2 Lungenalveolcn ........ . 144 5.5.3 Atl'mmechanik und -regulat ion 144 5.'1 Verda uungssystcm 147 5.4.1 Speiseröhre und Magen 140 5.4.2 Dünndarm 151 5.'1.3 Dickdarm 151 5.4.4 Pa n kreas . 152 :-1..1.5 Leber ... 153 5.5 AusscheidungssySll'm ISS Inhalt XI 5.5.1 Bau der Nieren 156 5.5.2 Nephron 156 5.5.3 Der juxtaglomeruläre Apparat 159 5.6 Regulation der Organfunktionen 159 5.6.1 Hormonsystem 160 5.6.2 Vegetatives Nervensystem 167 Glossar 170 Ergänzende und weiterführende Literatur 176 Sachregister 177