Kniegelenk

Das Kniegelenk (idg. ǵenu-, lat. Articulatio genu) ist das größte Gelenk der Säugetiere. Der Oberschenkelknochen (Femur), das Schienbein (Tibia) und die Kniescheibe (Patella) bilden dabei die knöchernen Gelenkpartner.

Das Kniegelenk ist ein zusammengesetztes Gelenk. Man unterteilt es in das Kniescheiben- und das Kniekehlgelenk. An der Hinterseite des Knies liegt die Kniekehle (Fossa poplitea), in deren Tiefe wichtige Blutgefäße und Nerven verlaufen. Zudem sind hier die Kniekehllymphknoten (Lymphonodi poplitei) ausgebildet.

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Kniescheibengelenk

Das Kniescheibengelenk (Articulatio femoropatellaris) ist das Gelenk zwischen Oberschenkelknochen und Kniescheibe. Die Kniescheibe gleitet in einer von zwei Kämmen flankierten Furche des Oberschenkelknochens (Trochlea ossis femoris). Diese Gelenkform wird auch als Schlittengelenk (Articulatio delabens) bezeichnet.

Mensch

Bei gebeugtem (Flexion) Knie liegt die Kniescheibe fest in der Furche kurz oberhalb des Gelenkspaltes zwischen Oberschenkelknochen und Schienbein, bei gestrecktem (Extension) Bein weiter oberhalb. Deshalb lässt sie sich zwar bei Streckstellung und entspannter Muskulatur ein wenig nach rechts und links verschieben, jedoch nicht in Beugestellung.

Die Kniescheibe ist als Sesambein in die Ansatzsehne des Quadrizepsmuskels eingelagert. Diese Sehne setzt sich beinabwärts, unterhalb der Kniescheibe, in das Kniescheibenband (Ligamentum patellae) fort, das direkt unterhalb des Kniegelenks an der Schienbeinbeule (Tuberositas tibiae) ansetzt.

Hauptaufgabe der Kniescheibe ist die Verlängerung des Hebelarms und somit des Drehmoments des Quadrizepsmuskels, da sie den Abstand seiner Kraftwirkungslinie vom Bewegungszentrum des Kniegelenks erhöht. Zudem dient sie der Führung der Sehne und verringert den Widerstand der Gleitbewegung der Sehne über den Knochen. Während der Streckung im Kniegelenk gleitet die Kniescheibe ca. 10 cm über den Oberschenkelknochen.

Besonderheiten bei vierfüßigen Säugetieren

Das Kniescheibenband ist bei Pferden und Rindern dreigeteilt. Man unterscheidet ein zur Mitte hin zeigendes (mediales), ein seitliches (laterales) und ein mittleres Kniescheibenband (Ligamentum patellae mediale, laterale und intermedium). Nur das mittlere setzt an der Scheinbeinbeule an, das zur Mitte zeigende und seitliche Band jeweils seitlich davon.

Zur seitlichen Befestigung der Kniescheibe sind zwei Haltebänder (Ligamentum femoropatellare mediale und laterale) zwischen ihren Seitenrändern und dem Oberschenkelknochen ausgebildet. Bei Raubtieren (Hunde, Katzen) sind diese nur sehr unscheinbar.

Bei Pferden weist das Kniescheibengelenk eine weitere Besonderheit auf. Der zur Mitte zeigende Rollkamm besitzt am körpernahen Ende eine deutliche Erhöhung, die so genannte „Nase“ (Tuberculum trochleae ossis femoris). Auf diesem Wulst kann die Kniescheibe mit der Schlaufe zwischen innerem und mittleren Kniescheibenband eingehakt werden. Das Knie ist damit passiv in Streckstellung, weitgehend ohne Einsatz von Muskelkraft, fixiert, was ein beinahe ermüdungsfreies Stehen ermöglicht. Dabei wird ein Bein auf diese Art und Weise fixiert, während das Andere entspannt auf der Hufspitze ruht („Schildern“). Nach einer Weile wird dann das ausgeruhte Bein fixiert und das zuvor eingerastete Bein komplett entlastet. Durch Zug des Quadrizepsmuskels und Seitwärtszug des Bizepsmuskels wird die Kniescheibe aus dieser Ruhestellung gelöst, womit die vollständige Beweglichkeit des Gelenks wieder hergestellt ist.

Kniekehlgelenk

Das Kniekehlgelenk (Articulatio femurotibialis) ist das eigentliche, für die Beugung des Knies zuständige Gelenk. Es muss großen Belastungen standhalten, gleichzeitig aber ausreichende Beweglichkeit ermöglichen. Deshalb sind Verletzungen des Kniegelenks sehr häufig.

Gelenkflächen

Der Oberschenkelknochen endet mit zwei recht breiten, leicht nach außen gekrümmten (konvexen) Gelenkhügeln (Condylus lateralis femoris und medialis femoris), die von vorne nach hinten verlaufen und zwischen denen eine schmale Grube (Fossa intercondylaris) liegt.

Das obere Ende des Schienbeines wird ebenfalls durch zwei leicht nach innen gekrümmte (konkave) Gelenkhügel (Condylus lateralis tibialis und medialis tibialis) gebildet. Zwischen beiden Gelenkrollen liegen eine Erhebung (Eminentia intercondylaris) und vier Grübchen: zwei Areae intercondylares anteriores – bei Tieren als Areae intercondylares craniales bezeichnet – sowie jeweils eine Area intercondylaris centralis und posterior (bei Tieren caudalis). Die gesamte obere Fläche des Schienbeines wird als Tibiaplateau bezeichnet.

Die Gelenkhügel des Oberschenkelknochens weisen bei den vierfüßigen Säugetieren eine Krümmung nach außen auf, deren Krümmungsradius nach hinten größer wird. Dadurch kommt es bei starker Beugung (Hyperflexion) zu einer stärkeren Spannung in den Seitenbändern (Kollateralbändern), was die Bewegung bremst (so genanntes Spiralgelenk). Das Gelenk befindet sich immer in einer Beugestellung. Die maximale Streckung (Hyperextension) geht z. B. beim Hund nicht über einen nach hinten offenen Winkel von 150° hinaus.

Menisken

Da die miteinander in Verbindung stehenden (artikulierenden) Gelenkflächen nicht genau aufeinander passen (Inkongruenz), wird diese „Ungleichheit“ durch mondförmige Faserknorpelscheiben ausgeglichen, die Menisken. Man unterscheidet einen Außen- (Meniscus lateralis) und einen Innenmeniskus (Meniscus medialis). Sie sind über kurze Haltebänder auf dem Schienbeinplateau jeweils an ihrem vorderen und hinteren Horn befestigt. Mit ihrer Basis sitzen sie direkt der Gelenkkapsel auf und gestatten so im äußeren Drittel einen kapselseitigen Zugang für Blutgefäße und Nerven. Zusätzlich zu diesen vier Hörnern am Schienbein, ist der Außenmeniskus an seiner Hinterseite durch ein Band mit dem Oberschenkelknochen verbunden (Ligamentum meniscofemorale).

Der Innenmeniskus ist im Spalt des Gelenks zur Mitte hin am Kniescheibenband tastbar. Bei Innenmeniskusschäden ist hier ein Druckschmerz auslösbar. Diagnostisch hilfreich sind ebenfalls die Steinmann-Zeichen:

• Steinmann-I: Bei gebeugtem Unterschenkel wird das Knie gedreht (Rotation). Es treten Schmerzen außen oder innen im Gelenk auf.
• Steinmann-II: Bei Beugung des Kniegelenks wandert der Druckschmerz von vorne nach hinten (da bei Beugung die Menisken nach hinten wandern).

Bänder

Das Kniekehlgelenk besitzt eine ausgesprochen feste Bandsicherung. Diese setzt sich aus den Seitenbändern und den Kreuzbändern zusammen.

Seitenbänder

Das Innenband (Ligamentum collaterale tibiale bzw. mediale) ist ein dreieckförmiges, flaches Band, welches in die Faserschicht (Membrana fibrosa) der Gelenkkapsel eingebaut und mit dem Innenmeniskus fest verwachsen ist. Es existieren drei verschiedene Fasergruppen:

• Die vorderen langen Fasern ziehen vom Aufsatz des zur Mitte zeigenden Rollhügels des Oberschenkelknochens (Epicondylus medialis femoris) bis zum zur Mitte zeigenden Rand des Schienbeines (Facies medialis tibiae).
• Die hinteren oberen kurzen Fasern strahlen in den Innenmeniskus ein.
• Die hinteren unteren gelangen vom Innenmeniskus zum Schienbein.

Bei einem Riss des Innenbands kann der Unterschenkel zur Seite bewegt werden („Aufklappphänomen“).

Das rundliche Außenband (Ligamentum collaterale fibulare oder laterale) ist von der Gelenkkapsel isoliert und verkehrt zwischen den äußeren Rollhügeln des Oberschenkelknochens (Epicondylus lateralis femoris) und des Schienbeines. Es hat seinen Ansatz am Wadenbeinköpfchen (Caput fibulae).

In Streckstellung sind beide Seitenbänder gespannt und verhindern somit die Drehbewegung im Kniegelenk. In Beugestellung verkleinert sich der Krümmungsradius, Ursprung und Ansatz nähern sich einander an und sind infolge dessen entspannt. Beide Seitenbänder stabilisieren das Kniegelenk in der Frontalebene.

Kreuzbänder

→ Hauptartikel Kreuzband

Die Kreuzbänder (Ligamenta cruciata) ziehen im Raum zwischen den Rollhügeln des Oberschenkelknochens zum Schienbein. Von der Seite und von vorn betrachtet, überkreuzen sie sich dabei in ihrem Verlauf.

Das vordere Kreuzband (Ligamentum cruciatum anterius, bei Tieren Ligamentum cruciatum craniale) zieht von der Innenseite des seitlichen Rollhügels des Oberschenkelknochens zum vorderen Areal zwischen den Rollhügeln (Area intercondylaris anterior).

Das hintere Kreuzband (Ligamentum cruciatum posterius, bei Tieren Ligamentum cruciatum caudale') hat seinen Ursprung an der seitlichen Fläche des zur Seite zeigenden Rollhügels des Oberschenkelknochens und setzt an dem hinteren Areal zwischen den Rollhügeln (Area intercondylaris posterior) an.

Die Kreuzbänder stabilisieren das Knie, verhindern ein verschobenes Abgleiten der Gelenkflächen nach vorne oder hinten (Translation) und hemmen die Drehbewegung, vor allem die Inwärtsdrehung, bei der sie sich umeinander wickeln und das vordere Kreuzband sich spannt, während sie sich bei der Auswärtsdrehung „auseinanderwickeln“. Die klassische Verletzung des vorderen Kreuzbandes tritt daher, z. B. beim Skifahren, bei gebeugtem Knie und Inwärtsdrehung unter Gewalteinwirkung auf.

Auch ein weiteres Phänomen, die Schlussrotation, lässt sich durch Kenntnis der Kreuzbänder verstehen: Im letzten Teil der Streckung des Knies müssen sich die Kreuzbänder „auseinanderwickeln“, wodurch das Knie bei maximaler Streckung immer ein wenig nach außen gedreht werden muss.

Bei isolierter Verletzung eines der beiden Kreuzbänder tritt das „Schubladenphänomen“ auf: Bei Zerstörung des vorderen Kreuzbandes lässt sich das Schienbein gegenüber dem Oberschenkelknochen nach vorne verschieben, bei Zerstörung des hinteren Kreuzbandes nach hinten.

Eine Besonderheit ergibt sich durch die Lage der Kreuzbänder zur Gelenkkapsel. Sie liegen zwar innerhalb der Membrana fibrosa, jedoch außerhalb der Membrana synovialis, die die Kreuzbänder nach hinten offen scharf U-förmig ausspart, und so außerhalb der eigentlichen Gelenkhöhle. Damit liegen die Kreuzbänder innerhalb der Kapsel (intrakapsulär), aber außerhalb der Gelenkhöhle (extraartikulär). Diese Tatsache lässt sich entwicklungsgeschichtlich dadurch erklären, dass die Kreuzbänder während der Evolution von hinten eingewandert sind und dabei die Membrana synovialis mit nach vorne geschoben haben.

Gelenkkapsel

Die Gelenkkapsel des Kniegelenks (Capsula articularis genu) ist weit und schlaff. An der Kniekehlseite ist sie durch zwei Kniekehlbänder (Ligamentum poplitum obliquum und arcuatum) verstärkt. Die Kapsel setzt an der Knorpel-Knochen-Grenze des Schienbeines an und entspringt am Oberschenkelknochen etwas weiter von ihr entfernt. Sie umschließt sowohl die Menisken, als auch die Kniescheibe und bildet vor dieser (suprapatellar) eine Aussackung (Recessus suprapatellaris), die sich bei Streckung glättet (sonst würde sie diese Bewegung hemmen).

Zwischen beiden Schichten der Gelenkkapsel (Membrana fibrosa und Membrana synovialis) befindet sich am Unterrand der Kniescheibe zur Seite hin ein Fettkörper (Corpus adiposum infrapatellare, auch „Hoffard'scher Fettkörper“ genannt). Bei Beugung wird dieser komprimiert und drückt sich hauptsächlich zur Seite heraus. Die in der Kapsel liegenden Fettfalten (Plicae) des Fettkörpers lassen sich in zwei Züge unterteilen:

• Plica synovialis infrapatellaris, welches ursprünglich das Gelenk in zwei Kammern teilte.
• Plica alaris, welches zu den Seitenrändern der Kniescheibe zieht.

Bewegungen

Das Kniegelenk gestattet wegen der es umgebenden Gelenkkapsel und der innerhalb und außerhalb derselben liegenden Bänder des Schienbeines nur die Beugung und Streckung bis zu etwa 150°. Aufgrund der fehlenden Paarschlüssigkeit der Gelenkkörper existiert kein lokales Bewegungszentrum (wie z. B. im Hüftgelenk), vielmehr kommt es bei Beugung und Streckung zu einer Kombination aus Roll- (Athrokinematik) und Gleitbewegung (Osteokinematik) der Gelenkkörper, das Rollgleitlager genannt wird. Bei maximaler Streckung kommt es darüber hinaus – bei intaktem Bandapparat – zu einer Nebenbewegung, der so genannten Schlussrotation, bei der das Scheinbein um einige Grade nach außen dreht.

Das Kniegelenk ist ein so genanntes Dreh-Scharniergelenk. Es besitzt sechs Freiheitsgrade. Unterschieden werden drei Verschiebungs- und drei Drehbewegungsfreiheitsgrade. Unter den Verschiebungsfreiheitsgraden werden die Verschiebung nach vorne-hinten (anterio-posterior) und zur Mitte-seitlich (medio-lateral) sowie Druck (Kompression) und Zug (Traktion) verstanden. Als Drehbewegungensfreiheitsgrade werden die Beugung und Streckung, In- und Auswärtsdrehung sowie das Abspreitzen (Abduktion) und Heranführen (Adduktion) definiert. Die Drehbewegungen sind allerdings nur in gebeugtem Zustand möglich.

• Beugung bis ca. 120-150°
• Streckung bis ca. 5-10°
• Drehbewegung nach innen um 10° (bei 90° Beugung)
• Drehbewegung nach außen um 30-40° möglich (bei 90° Beugung)

Muskulatur mit Wirkung auf das Kniegelenk

Der Bandapparat wird dabei von der umgebenden Muskulatur unterstützt. Nur durch Kooperation und wechselnde Einstellungen von Bandapparat und Muskulatur kann eine präzise Ausführung von Bewegungen, insbesondere in Beugestellung, erfolgen.

Die Bewegungen im Kniegelenk werden durch eine größere Anzahl von Muskeln realisiert.

• Der wichtigste Streckmuskel ist der Musculus quadriceps femoris.
• Beuger des Kniegelenks sind der Musculus sartorius (auch „Schneidermuskel“ genannt), Musculus semitendinosus, Musculus semimembranosus, Bizepsmuskel und ein Teil des Trizepsmuskels (Musculus gastrocnemius).

Schleimbeutel

Am Kniegelenk liegen einige Schleimbeutel (Bursae), die teilweise mit der Gelenkkapsel kommunizieren:

• Die oberhalb der Kniescheibe gelegene Bursa suprapatellaris liegt zwischen Kniescheibe und Quadrizepssehne. Sie steht mit der Gelenkhöhle in Verbindung und ermöglicht eine Bewegung der Kniescheibe von bis zu 7 cm.
• Die unterhalb der Kniescheibe gelegene Bursa infrapatellaris schiebt sich zwischen Kniescheibenband und Schienbein.
• Der Recessus subpopliteus (Bursa musculi poplitei) umgibt die Ursprungssehne des Kniekehlenmuskels und kommuniziert mit der Gelenkhöhle.
• Unter dem Ansatz des Musculus semimembranosus liegt am oberen Rand des Schienbeins die Bursa subtendinea musculi semimembranosi.
• Zwischen Seitenband und Ansatzsehne des Bizepsmuskels liegt die Bursa subtendinea musculi bicipitis femoris inferior.
• Die Bursa anserina liegt zwischen der Innenseite des Schienbeinkopfes und dem so genannten „Gänsefuß“ (Pes anserinus superficialis).

Krankheiten des Kniegelenks

Verletzungen

Verletzungen des Knies sind wie die der anderen Gelenke zu beurteilen und zu behandeln. Nach Verrenkungen wird das Knie selten wieder völlig gebrauchsfähig. Beschädigungen der Kniescheibe heilen bei zweckmäßiger Behandlung ohne bleibende Schäden. Ein Querbruch der Kniescheibe muss immer operativ versorgt werden, da ansonsten die gewaltigen Kräfte des Quadrizepsmuskels zu Pseudarthrosen mit all ihren Komplikationen (z. B. Gelenkstufen) führen. Die „Auskugelung“ der Kniescheibe wird als Patellaluxation bezeichnet. Auch die übrigen kniegelenkbildenden Knochenteile (Oberschenkelrollhügel und Schienbeinkopf) können brechen. Solche Gelenkfrakturen müssen chirurgisch mittels Osteosynthese behandelt werden.

Verletzungen der Menisken und Bänderrisse (Kreuzbandriss, Innen- oder Außenbandriss) sind relativ häufig.

Gonarthrose

Eine sehr häufige Erkrankung des Knies ist der Gelenkverschleiß (Arthrose). Am Knie nennt man ihn Gonarthrose. Er kann als Folge von Verletzungen, Fehlstellungen und Überlastungen, in zunehmendem Alter aber auch ohne erkennbare Ursache auftreten. Besonders häufig sind die Gonarthrosen als Folge von Abwinklungen in Form des O- (Genu varum) und X-Beines (Genu valgum).

Entzündung

Akute Entzündungen des Kniegelenks (Arthritis) können Folge einer Überlastung sein und werden dann in erster Linie durch Schonung behandelt. Die Arthrose des Knies kann entzündlich aktiviert sein. Im Rahmen rheumatischer Erkrankungen kann es zur entzündlichen Mitbeteiligung des Kniegelenkes kommen. Infektionen des Gelenkes sind selten, aber sehr gefährlich und bedürfen der sofortigen Behandlung mit einer systematischen Antibiose und einer so genannten Saug-Spüldrainage mit hochwirksamen Antibiotika. Chronische Entzündungsvorgänge im Knie können zu einer Baker-Zyste aufgrund der vermehrten Produktion von Gelenkflüssigkeit (Synovia) führen.

Gelenkmäuse

In der Gelenkflüssigkeit bilden sich bisweilen aus unbemerkt abgesprengten Knorpelschuppen Gelenkmäuse (Osteochondrosis dissecans).

Wackelknie

Das Wackelknie ist gekennzeichnet durch eine seitliche Instabilität des Knies, bedingt durch überdehnte Seitenbänder. Die Überdehnung der Bänder kann u. a. die Folge von versteiften Hüftgelenken sein, weil sich die Drehbewegungen des Beckens (Pelvis) beim Gehen auf die Kniegelenke übertragen. Dadurch werden die Seitenbänder überdehnt und es kommt zu einem Wackelknie.

Genu recurvatum

Beim Genu recurvatum (selten auch „Säbelbein“ genannt) knickt das Bein nach hinten weg. Es befindet sich in einer überstreckten Haltung (Hyperextension). Die Ursache des Genu recurvatum liegt häufig in einer Quadrizepsmuskel-Lähmung (häufige Folge der Kinderlähmung). Der Quadrizepsmuskel ist für die Streckung des Beines zuständig und sichert das Kniegelenk gegen ein Einknicken. Bei einer Lähmung versuchen die Erkrankten, das Bein durch eine Vorneigung des Oberkörpers zu kompensieren. Bei der Vorneigung entsteht im Bein ein Biegemoment, welcher das Knie nach hinten drückt (kann man leicht im Selbstversuch im Stand testen und spüren). Gleichzeitig zu der Vorneigung bringen die Erkrankten das Knie möglichst weit in eine nach hinten überstreckte Haltung. Das kann durch eine Anspannung von Gesäßmuskulatur (Musculus gluteus maximus) und Wadenmuskulatur (Musculus gastrocnemius) erfolgen. Die Folge sind überdehnte Kniegelenksbänder und eine Überdehnung der rückwärtigen Kniegelenkskapsel. Ist das Bein einmal in einer Rekurvationshaltung, so entsteht im Knie ein Biegemoment, der zu einem stetigen Fortschreiten der Fehlhaltung führt.

Untersuchungsmöglichkeiten des Knies

Beim Abtasten lassen sich bei Verdacht auf Meniskus- oder Bandverletzung Schmerzen auslösen. Die passive Bewegungsprüfung (so genanntes „vorderer“ und „hinterer“ Schubladentest dient zum Nachweis eines Kreuzbandrisses, ebenso die Überprüfung der Drehbewegungsstabilität (Pivot-shift-Test). Bei der aktiven Bewegungsprüfung wird die Funktion des Kniegelenks in Bewegung kontrolliert.

Als bildgebende Verfahren werden Röntgenaufnahmen, Sonografie, Arthrografie (kaum mehr angewendet), Magnetresonanztomographie (MRT) und Computertomographie (CT) eingesetzt. Eine Arthroskopie kann zur Darstellung innerer Strukturen angewendet werden.

Literatur

F.-V. Salomon: Knochenverbindungen. In: Salomon, F.-V. u. a. (Hrsg.): Anatomie für die Tiermedizin. Enke-Verlag, Stuttgart 2004, S. 110-147, ISBN 3-8304-1007-7