Springer-Lehrbuch

Hans-Joachim Appell Christiane Stang-Voss

Funktionelle AnatomieGrundlagen sportlicher Leistung und Bewegung

Unter Mitarbeit von Niels Battermann

4., vollständig überarbeitete Auflage

Mit 229 Abbildungen

123

Prof. Dr. Dr. h.c. Hans-Joachim AppellInstitut für Physiologie und Anatomie Deutsche Sporthochschule Köln50927 KölnE-Mail: appell@dshs-koeln.de

ISBN-13 978-3-540-74862-5 Springer Medizin Verlag Heidelberg Bibliografische Information der Deutschen NationalbibliothekDie Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.d-nb.de abrufbar.

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Planung: Peter Bergmann, HeidelbergFachlektorat: Dr. Ursula Loos, Heidelberg Projektmanagement: Rose-Marie Doyon, HeidelbergUmschlaggestaltung & Design: deblik BerlinTitelbild: fotosearch.comSPIN 12033157Satz: Fotosatz-Service Köhler GmbH, Würzburg

Gedruckt auf säurefreiem Papier. 15/2117 – 5 4 3 2 1 0

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Vorwort zur 1. Auflage

»Was man nicht weiß, das eben braucht 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 in diesem Bereich be-finden. Die hauptsächlich für Mediziner verfassten Lehrbücher der Anatomie behandeln das Fach überwiegend nach deskriptiven und topographischen Gesichtspunkten, andere »Sportanatomien« scheinen gelegentlich im Bestreben nach Praxisnähe allzu populärwissenschaftlich verfaßt. Dies war Anlaß genug, den außerordentlichen umfangreichen Stoff der Anatomie des Bewegungs-apparates, des Nervensystems (soweit für die Motorik wichtig) und der Organsysteme unter funk-tionellen 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 erläutern. Notwendigerweise mussten Kompromisse zwischen Vollständigkeit und Übersichtlich-keit gemacht werden. So wurden die histologischen Grundlagen nur für die Gewebe des aktiven und passiven Bewegungsapparates ausführlicher behandelt und in den anderen Kapiteln, sofern zum Verständnis der Funktion erforderlich, nur kurz umrissen. Die Darstellung des Zentralner-vensystems orientiert sich eng an der Motorik, wobei die Abhandlung anatomischer Einzelheiten hinter den physiologischen Funktionszusammenhängen zurückstehen musste. Auch das Kapitel über die Organsysteme konnte nur jene berücksichtigen, die für weiterführende Studien zur An-passung des Organismus an Leistung innerhalb der Sportmedizin von Bedeutung sind. Die Beant-wortung der Fragen nach biochemischen und komplexen physiologischen Prozessen muß den Lehrbüchern jener Disziplinen vorbehalten bleiben.

Somit wendet sich dieses Buch vor allem an Studenten der Sportwissenschaften, die sich möglichst umfassend und dennoch mit einem gewissen Praxisbezug über die Funktionelle Ana-tomie informieren wollen. Aber auch interessierte Medizinstudenten, Krankengymnasten und Trainer werden einen funktionellen Einstieg in die Anatomie des menschlichen Körpers gewinnen können.

VI

Vorwort zur 4. Auflage

Nach nunmehr 20 Jahren auf dem Markt hatte dieses Buch eine gründliche Neubearbeitung ver-dient und präsentiert sich in neuem Layout unter Einbeziehung modernerer didaktischer Ele-mente. Nachdem meine verehrte Koautorin, Frau Prof. Dr. Christiane Stang-Voss aus dem aktiven akademischen Leben ausgeschieden war, wurde mir vom Springer-Verlag die Neubearbeitung allein in meine Hände gelegt. Jedoch schätze ich mich glücklich, meinen langjährigen Mitarbeiter Niels Battermann überzeugt zu haben, an dieser Neuauflage mitzuwirken, um neue Aspekte, auch aus seiner besonderen Sicht, mit einfließen zu lassen. So haben wir an zahlreichen Stellen den Stoff um die vereinfachte Darstellung physiologischer Zusammenhänge ergänzt, vermehrt auch prak-tische Aspekte mit eingebracht und einen Teil der Abbildungen neu gestaltet oder weitere eingefügt. Das ursprünglich angelegte erste Kapitel über den Bau der Zelle wurde ersatzlos gestrichen und hat einer allgemeinen Einführung, quasi als anatomisches Propädeutikum, Platz gemacht.

Besonderer Dank gilt meinem mir freundschaftlich verbundenen Fachkollegen Prof. Dr. Dr. h.c. Jürgen Koebke aus dem Zentrum Anatomie der Uniklinik Köln für seine Unterstützung, konstruk-tiven Anregungen sowie für die Bereitstellung eines Teils des neuen Bildmaterials. Weitere ana-tomische Darstellungen hat mir freundlicherweise mein geschätzter Kollege Prof.em. Dr. Bernhard Tillmann (Universität Kiel) überlassen. Für das kritische Gegenlesen besonderer funktioneller Aspekte der Organsysteme danke ich den Kollegen Prof. Dr. Dr. Dieter Eßfeld und Dr. Uwe Hoff-mann aus dem eigenen Institut. Die äußerst konstruktive Zusammenarbeit mit dem Springer-Ver-lag hat die lange Phase der Neubearbeitung zu einem Vergnügen werden lassen. Aus fachlicher Sicht hat Herr Peter Bergmann mit seinen Wünschen, Hinweisen und Anregungen ebenfalls dazu beigetragen, dass diese Neuauflage nunmehr die Vorauflagen qualitativ deutlich übertreffen dürf-te. Frau Rose-Marie Doyon stand mir stets hilfreich bei der Überwindung technischer Probleme in der Text- und Abbildungsgestaltung zur Seite; beiden gilt mein herzlicher Dank. Nicht zuletzt möchte ich mich bei meinen Studentinnen und Studenten dafür bedanken, dass sie mir regelmäßig konstruktive Rückmeldungen zu diesem Buch und zu meinen Vorlesungen und Seminaren gege-ben haben und verbinde dies mit der Hoffnung, dass sie an dem traditionell eher als trocken ein-geschätzten Stoff der Anatomie weiter Freude entwickeln.

Köln, im Januar 2008Hans-Joachim Appell

Vorwort zur 4. Auflage

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Autorenseite

Professor Dr. Dr. h.c. AppellInstitut für Physiologie und AnatomieDeutsche Sporthochschule Köln

Leitsystem:Schnelle Orientierung über die Kapitel und Anhang

Inhaltliche Struktur: klare Gliederung durch alle Kapitel

Lernziele: Was lerne ich in diesem Kapitel? Den Blick schärfen für das Wesentliche!

Verweise im Text – so kommen Abbil-dungen und Tabellenins Blickfeld

Wichtig: Das wich-tigste auf den Punkt gebracht

Tabelle: klare Über-sicht der wichtigsten Fakten

Funktionelle Anatomie

Schlüsselbegriffesind fett hervorge-hoben

Praxis: Informationen zu praktischen Anwen-dungen anatomischen Wissens – im Alltag oder beim Training

Abbildungen: Bilder sagen mehr als 1000 Worte.

NavigationWo bin ich? Seitenzahl und Kapitelnummer für die schnelle Orientierung?

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XI

Inhaltsverzeichnis

1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

1.1 Zur Einordnung der Funktionellen Anatomie . . . 21.2 Die anatomische Nomenklatur . . . . . . . . . . . . . 21.3 Übersicht über den Bauplan des Körpers . . . . . . 3

2 Allgemeine Anatomie des Bewegungsapparates . . . . . . . . . . . . . . . 7

2.1 Skelettmuskulatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82.1.1 Muskelkontraktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92.1.2 Muskelfasern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102.1.3 Bau des Muskels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112.1.4 Funktion des Muskels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122.1.5 Wachstum und Trainingsanpassung . . . . . . . . . 142.2 Binde- und Stützgewebe . . . . . . . . . . . . . . . . . 152.2.1 Grundkomponenten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162.2.2 Sehnen und Faszien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172.2.3 Knochengewebe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182.2.4 Knorpelgewebe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222.3 Bau der Gelenke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232.3.1 Achsen und Ebenen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242.3.2 Formen echter Gelenke . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

3 Funktionelle Anatomie des Bewegungsapparates . . . . . . . . . . . . . . . 27

3.1 Rumpf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283.1.1 Wirbelsäule . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283.1.2 Beckengürtel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 333.1.3 Brustkorb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 353.1.4 Muskeln des Rumpfes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363.2 Obere Extremität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 463.2.1 Schultergürtel und Schultergelenk . . . . . . . . . . 463.2.2 Muskeln des Schultergürtels . . . . . . . . . . . . . . . 493.2.3 Die »tragende Rolle« des Schultergürtels . . . . . . 573.2.4 Ellenbogengelenk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 593.2.5 Muskeln des Armes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 613.2.6 Gelenke der Hand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 653.2.7 Muskeln des Unterarmes und der Hand . . . . . . . 673.2.8 Die obere Extremität als komplexes

Bewegungssystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 743.3 Untere Extremität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 753.3.1 Hüftgelenk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 753.3.2 Hüftmuskeln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 773.3.3 Statik des Oberschenkels . . . . . . . . . . . . . . . . . 823.3.4 Kniegelenk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83

3.3.5 Oberschenkelmuskeln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 863.3.6 Unterschenkel und Fuß . . . . . . . . . . . . . . . . . . 903.3.7 Unterschenkel- und Fußmuskeln . . . . . . . . . . . . 933.3.8 Fußgewölbe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 953.3.9 Der Fuß in Bewegung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98

4 Bewegungskontrolle und -steuerung durch das Zentralnervensystem . . . . . . . . . . 101

4.1 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1024.1.1 Neuron und Synapse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1034.1.2 Afferenz und Efferenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1064.1.3 Funktioneller Bau von Gehirn und Rückenmark . . 1074.2 Spinale Steuerung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1114.2.1 Muskelspindeln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1124.2.2 Sehnenspindeln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1134.2.3 Spinale Fremdreflexe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1144.3 Supraspinale Steuerung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1154.3.1 Vestibularorgan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1154.3.2 Motorische Zentren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1174.3.3 Bewegungsentwurf und -ausführung . . . . . . . . 1194.3.4 Motorisches Lernen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120

5 Funktionelle Anatomie der Organsysteme . . 123

5.1 Blut- und Abwehrsysteme . . . . . . . . . . . . . . . . 1245.1.1 Blutzellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1255.1.2 Immunabwehr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1275.1.3 Lymphatische Organe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1295.2 Herz-Kreislauf-System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1305.2.1 Blutgefäße . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1315.2.2 Funktionelle Teilkreisläufe . . . . . . . . . . . . . . . . 1365.2.3 Herz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1375.3 Atmungssystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1435.3.1 Luftröhre und Bronchialsystem . . . . . . . . . . . . . 1435.3.2 Lungenalveolen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1445.3.3 Atemmechanik und -regulation . . . . . . . . . . . . 1465.3.4 Atmung und Säure-Basen-Gleichgewicht . . . . . . 1485.4 Verdauungssystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1485.4.1 Speiseröhre und Magen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1505.4.2 Dünndarm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1515.4.3 Dickdarm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1525.4.4 Pankreas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1535.4.5 Leber . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1535.5 Ausscheidungssystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1555.5.1 Bau der Nieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156

XII

5.5.2 Nephron . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1565.5.3 Der juxtaglomeruläre Apparat . . . . . . . . . . . . . . 1585.6 Regulation der Organfunktionen . . . . . . . . . . . . 1585.6.1 Hormonsystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1595.6.2 Vegetatives Nervensystem . . . . . . . . . . . . . . . . 163

Anhang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167

Glossar häufig verwendeter Begriffe und Abkürzungen . 168Sachverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173

Inhaltsverzeichnis

Vorwort zur 1. AuflageVorwort zur 4. AuflageAutorenseiteFunktionelle AnatomieInhaltsverzeichnis

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