Die Logik der Schmerzen Institut für BioKinematik

Bio-Kinematik-Institut

Walter Packi

Arzt für Allgemeinmedizin

Begründer der Medizin nach der Biokinematik

 

 

 

Arthrose Gelenkknorpel

 

 

 

Über die Arthrose Gelenkknorpel

 

Im biologischen Gelenk kann es niemals flächige Berührungen geben, da die Gelenkpartner auf jeden Fall unterschiedliche geometrische Formen aufweisen, es sich also gemäß Reuleaux um höhere Elementenpaarungen handelt. Damit durchlaufen die Punkte, welche den Gelenkpunkten entsprechen, in der ruhenden und in der bewegten Ebene unterschiedliche Kurven. Dies im Unterschied zu Elementenpaarungen niederer Ordnung.

 

Im biologischen Gelenk gibt es nur punktförmige Berührungen analog zum Kugellager in der Technik.

 

Die Reibung im biologischen Gelenk ist also von vorneherein so niedrig, wie es theoretisch nur möglich ist. Trotzdem ist Reibung vorhanden, da es kein biologisches Gelenk gibt, in dem beide Gelenkpartner ausschließlich rollende Bewegung durchführen. Dies rührt daher, da bei gesetzmäßig bewegten Mechanismen ausschließlich der Geschwindigkeitspol als gemeinsamer Punkt der bewegten und der ruhenden Ebene eine reine Rollbewegung durchführen kann.

 

Im biologischen Gelenk findet man immer eine Kombination aus Rollen und Gleiten, das Rollgleiten. Gleiten bedeutet jedoch auch Reibung.

 

Wo Reibung ist, da muß auch für Schmierung gesorgt werden, da es sonst zur Zerstörung der Oberfläche kommt.

 

Schmierung im Gelenk

 

Eine Schmierung kann nur effizient sein, wenn das Schmiermittel sich im Moment der Belastung zwischen den beiden zu schmierenden Elementen befindet. Gerade im Moment der höchsten Belastung wird das Schmiermittel naturgemäß am meisten aus seiner Lage zwischen den Elementen verdrängt.

 

Um das Schmiermittel in der am höchsten belasteten Stelle zu halten, bedarf es besonderer Maßnahmen. In der Technik wird das Schmiermittel durch eigens angebrachte Pumpen sozusagen mit Gewalt zwischen den zu schmierenden Teilen gehalten.

 

Ein Übriges tut die Materialeigenschaft des Schmiermittels, wie Viskosität, Netzungsfähigkeit, Oberflächenspannung etc. Wesentlich in jedem Fall ist, daß das Schmiermittel eine möglichst geringe innere Reibung aufweist. Als Analogvergleich kann man sich Schmierung so vorstellen, als würden zwischen den Gelenkpartnern möglichst viele kleine Kugeln gehalten.

 

Die Materialeigenschaften der Synovialflüssigkeit in Bezug auf Schmierfähigkeit sind bescheiden. Dies kann man grob schon dadurch feststellen, indem man Synovialflüssigkeit zwischen den Fingern verreibt. Synovialflüssigkeit ist eine wässrige Lösung. Eine ölige Lösung würde mit Sicherheit besser schmieren. Da der tierische Organismus bekanntlich in der Lage ist, Öle bzw. Fette endogen zu synthetisieren, dies im Gelenk jedoch nicht geschieht, ist es offensichtlich so, daß dies zumindest nicht notwendig ist.

 

Der Sinn einer Schmierung besteht, um es anders formuliert zu wiederholen, darin, während der Belastung die beiden Gelenkpartner getrennt zu halten, damit es nicht zur Reibung kommt.

 

Das technische Problem besteht darin, das Schmiermittel zwischen die Gelenkanteile zu bekommen.

 

Spezielle Schmierpumpen gibt es im biologischen Gelenk nicht. Die technischen Eigenschaften der Synovialflüssigkeit als Schmiermittel sind schlecht. Trotzdem funktioniert die Schmierung im allgemeinen.

 

 

Knorpelpumpe

 

Durch einen einfachen Versuch kann man feststellen, nach welchem Prinzip die Schmierung in einem knorpelüberzogenem Gelenk funktioniert.

 

Wenn man ein tierisches Gelenk eröffnet, z.B. das Kniegelenk eines Schweines, findet man in der Gelenkhöhle den Knorpel mit Synovialflüssigkeit benetzt vor. Wischt man die Synovialflüssigkeit von der Knorpeloberfläche mit einem Papier ab, so bekommt der Knorpel eine matt schimmernde Oberfläche.

 

Legt man die flache Seite eines Messers oder eine kleine Glasplatte auf diese Knorpelfläche und läßt die Glasplatte bzw. das Messer ohne Druck auf der Knorpeloberfläche entlanggleiten, dann merkt man, daß diesem Gleiten ein vergleichsweise hoher Widerstand entgegengesetzt wird.

 

Läßt man daraufhin das Messer unter Druckausübung über die Knorpeloberfläche gleiten, so verschwindet der Reibungswiderstand schlagartig. Verwendet man eine Glasplatte, so kann man beobachten, daß bei Druckausübung zwischen Glasplatte und Knorpeloberfläche ein dünner Flüssigkeitsfilm auftaucht, welcher sofort wieder verschwindet, wenn man mit dem Druck nachläßt.

 

Es ist also offensichtlich so, daß der Knorpel mit Synovialflüssigkeit vollgesogen ist. Unter Druck wird diese Flüssigkeit aus dem Knorpelinneren herausgedrückt und zwar genau dahin, wo der höchste Druck ist, eben weil hier der Druck am höchsten ist.

 

Es liegt hier also eine optimal effiziente Knorpelpumpe vor, die den Schmierungspumpen im technischen Bereich analog das Schmiermittel mit Gewalt zwischen die zu schmierenden Teile preßt.

 

Diese Pumpe kann nur solange funktionieren, als Schmiermittel vorhanden ist. Hält man eine bestimmte Knorpelstelle eine gewisse Zeit unter Druck, so ist der Knorpel an dieser Stelle irgendwann im eigentlichen Sinne ausgepreßt, da die herausgepreßte Flüssigkeit ja seitlich der Druckstelle wegfließen kann. Wenn also innerhalb des Knorpels keine Flüssigkeit mehr vorhanden ist, die herauspreßbar ist, erst dann kommt es zu direktem Kontakt zwischen Knorpel und Knorpel und es muß mit Schäden gerechnet werden.

 

Eine solche Situation kommt in vivo nur vor, wenn man ein Gelenk über längere Zeit in unveränderter Gelenkstellung unter Druckbelastung hält. (Entstehen der Hüftarthrose beim Sitzen)

 

Da die Synvialflüssigkeit gleichzeitig die Nährflüssigkeit des Knorpels ist, und eine ausreichende Durchdringung der zum Teil beträchtlich dicken Knorpelschichten per diffusionem nicht zu erwarten ist, ist zu schließen, daß diese Knorpelpumpe für die Ernährungssituation des Knorpels eine beträchtliche Rolle spielt.

 

Die Schlußfolgerung ist: Je stärker die Belastung eines Knorpels desto besser die Schmierung und desto besser die Ernährungssituation. Voraussetzung ist, daß die Belastung bei gleichzeitiger Bewegung durchgeführt wird.

 

Anders herum betrachtet kann es von daher gesehen nicht richtig sein, einen arthrotisch veränderten Knorpel mittels Ruhigstellung zu therapieren.

 

 

Belastungsfähigkeit des Knorpels

 

Durch obigen Versuch läßt sich gleichzeitig feststellen, daß Gelenkknorpel gegenüber Druck nur wenig belastungsfähig ist. Er läßt sich durch Druck mit dem Fingernagel bereits zerstören. Dies bestätigt das geometrisch gewonnene Resultat, daß im Gelenk nur bedingt Kräfte wirksam werden.

 

 

Notwendigkeit des Knorpels

 

Da im Gelenk stets ein Rollgleiten stattfindet, kommt es, entsprechend dem Ausmaß des Gleitens, zu Reibung, welche ihrerseits eine Schmierung erfordert. Ursprünglich werden Knochen zueinander bewegt, und das Gelenk ist der Berührungspunkt der Knochen. Knochen sind hart, besitzen eine rauhe Oberfläche und sind spröde. Sie müssen geschmiert werden. Dies ist die Aufgabe des Knorpels. Man könnte dementsprechend sagen, daß Knochen dann mit Knorpel überzogen wird, wenn eine Schmierung erforderlich ist.

 

 

Arthrose

 

Wenn ein Gelenkknorpel teilweise oder ganz zerstört ist, dann spricht man von Arthrose.

 

Oberflächlich ausgedrückt, spricht man auch oft vom "Verschleiß der Gelenke". Wenn man den Begriff "Verschleiß" verwendet, dann ist dies insofern irreführend, als es sich beim Knorpel um lebendige Zellen handelt. Verschleißen können aber nur tote Materialien.

 

Die Zylinderlauffläche eines Automotors kann verschleißen. Eine Knorpeloberfläche verschleißt nicht, da die Knorpelzellen nachwachsen.

 

 

Was zerstört den Knorpel

 

Der Gelenkknorpel ist nicht an das körpereigene Zirkulationssystem angeschlossen. Der Knorpel ist bekanntlich weiß, er hat keinen Kontakt mit der Blutbahn. Die Knorpelzellen werden durch die Gelenkflüssigkeit ernährt, welche ihrerseits von der Gelenkhaut gebildet wird.

 

Der Knorpel ist ein vergleichsweise festes Gebilde. Er kann beträchtliche Dicken von 5mm und mehr erreichen. Unmittelbaren Kontakt mit der Gelenkflüssigkeit hat nur die Oberfläche des Knorpels. Nur diese kann ohne weitere Maßnahmen direkt ernährt werden. Damit auch die tiefen Schichten mit Gelenkflüssigkeit versorgt werden, muß diese durch besondere Maßnahmen dorthin gebracht werden.

 

Der Knorpel ist aufgebaut wie ein Schwamm. Wird auf eine Knorpelstelle Druck ausgeübt, dann wird die darin enthaltene Flüssigkeit herausgepreßt. Läßt der Druck wieder nach, dann saugt sich der Knorpel wieder mit Flüssigkeit voll. Damit also alle Schichten eines Gelenkknorpels ernährt werden können, ist es notwendig, daß der Knorpel in regelmäßigen Abständen unter Kompression gesetzt wird, und sich anschließend wieder entspannen kann.

 

Wird eine Knorpelstelle dauerhaft unter Druck gesetzt, dann wird alle Gelenkflüssigkeit, welche gleichzeitig die Nährlösung für den Knorpel darstellt, herausgepreßt. Neue Nährlösung kann nicht an die Knorpelzellen herankommen. Die Knorpelzellen verhungern. Dies ist dann die Arthrose. Dies ist eine von drei Möglichkeiten der Arthroseentstehung.

 

Die zweite Möglichkeit ist die, daß ein Knorpelareal für längere Zeit überhaupt nicht unter Kompression gesetzt wird. Dann ist der Knorpel dauerhaft mit Flüssigkeit vollgesaugt. Irgendwann sind die darin enthaltenen Nährstoffe verbraucht. Gleichzeitig reichern sich zunehmend Schlakenstoffe an. Ein rechtzeitiger Wechsel der Flüssigkeit findet nicht statt. Der Knorpel verhungert ebenfalls.

 

Knorpel geht also zugrunde, wenn er entweder dauerhaft an derselben Stelle belastet wird, und ebenso, wenn er dauerhaft nicht belastet wird. Was denn Knorpel am Leben hält, das ist die wechselhafte Belastung. Ein Gelenk muß permanent bewegt werden, ansonsten kommt es zur Gelenkzerstörung, zur Arthrose.

 

Die dritte Möglichkeit der Arthroseentstehung ist die Folge von Unfällen. Wenn, wie dies am Kniegelenk häufig der Fall ist, Gelenkbänder ganz oder teilweise gerissen sind, dann ist die Führung der Knochen zueinander nicht mehr in regelrechter Weise gewährleistet. Das Gelenk weist mehr oder weniger starkes "Spiel" auf. Das Gelenk wakelt. Auf den Gelenkknorpel bezogen heißt dies, daß der Knorpel bei jeder Bewegung Scherkräften ausgesetzt ist. Und Scherkräfte sind etwas, was der Knorpel am wenigsten verträgt. Was Scherkräfte sind, vergegenwärtigt man sich am besten, wenn man sich daran erinnert, wie Wasserblasen in der Handfläche oder an der Fußsohle entstehen. Auch diese kommen unter der Einwirkung von Scherkräften zustande.

 

 

Bandverletzungen sind also die ungünstigste Situation. Sowohl die Ruhigstellung, siehe oben, wie auch die Bewegung verursachen die Arthrose.

 

Glücklicherweise ist es nun so, daß die Muskulatur, welche über das Gelenk führt, bis zu einem gewissen Grad die verlorenen Führungseigenschaften der Gelenkbänder ersetzen kann. Die Muskulatur kann dies um so besser tun, je kräftiger sie ist, und je flexibler sie ist. Wenn man also gerissene Gelenkbänder hat, ist es um so wichtiger seine Muskulatur beweglich und kräftig zugleich zu erhalten. Gerade bei geschädigten Gelenkbändern kommt es darauf an, daß das Gelenk besonders viel und ausladend bewegt wird.

 

Wenn eine Arthrose besteht, dann kann diese wieder rückgängig gemacht werden, solange noch vermehrungsfähiges Korpelgewebe vorhanden ist. Dies gelingt nur unter der Voraussetzung, daß die eingesteifte Muskulatur wieder soweit trainiert wird, daß Bewegung wieder möglich ist.

 

Um eine Arthroseentstehung zu verhindern, ist möglichst viel Bewegung vonnöten.

 

Man darf sich nicht von dem Begriff "Verschleiß der Gelenke" in die Irre leiten lassen. Denn dieser Begriff verleitet zu der Vorstellung, daß Ruhe und Schonung angezeigt ist, um die Arthrose aufzuhalten. Dies ist gena

 

Diese Frage wird erstaunlich selten gestellt und noch seltener zutreffend beantwortet. Arthrose, so heißt es, sei eine chronische Gelenkerkrankung, bei der es zur unumkehrbaren Zerstörung des Gelenkknorpels komme. In Wirklichkeit ist Arthrose aber eine Art Folgeerkrankung.

 

 

WIE ENTSTEHT ARTHROSE?

 

Ein gesunder Gelenkknorpel ist wie ein Schwamm aufgebaut. Er saugt sich mit Gewebeflüssigkeit voll und kann diese auch wieder auspressen. Die Flüssigkeit ernährt den Gelenkknorpel, spült Abbaustoffe aus und sorgt dafür, dass das Gelenk gut geschmiert ist. Arthrose resultiert aus einer Störung dieser Funktion. Wird der „Schwamm“ dauerhaft zusammengedrückt, ist der essenzielle Flüssigkeitsaustausch nicht mehr möglich. Der Knorpel beginnt zu verhungern. Wird der Knorpel hingegen zu selten komprimiert, bleibt die Flüssigkeit in ihm. Irgendwann sind die Nährstoffe verbraucht und toxische Stoffwechselprodukte können nicht mehr abtransportiert werden. Das eine wie das andere schädigt den Knorpel und führt zu Arthrose.

 

 

WIE LÄSST SICH ARTHROSE THERAPIEREN?

 

Arthrose entsteht, wenn man sich nicht oder zu einseitig bewegt. Die Wurzel allen Übels ist also in der Bewegung zu suchen. Daher ist Arthrose unter den Gesichtspunkten der Kinematik – der Bewegungslehre – zu betrachten. Für die Bewegung sind unsere Muskeln zuständig. Ist ein Fehler in der Muskulatur entstanden, entwickeln sich Schmerzen beim Bewegen. Im Alltag können sich solche Fehlleistungen beispielsweise durch Hinken oder eine gebeugte Haltung äußern. Die häufigste Folge ist, dass man sich weniger bewegt. Das Knorpelgewebe wird dann nicht mehr ausreichend ernährt und der Teufelskreis Arthrose beginnt.

 

Wenn man Arthrose effektiv und an der Wurzel bekämpfen möchte, muss man die Muskulatur wieder ins Gleichgewicht bringen. Erst wenn die Fehler in der Muskulatur behoben sind, kann der Bewegungsapparat wieder seine natürliche Funktion übernehmen und der Schmerz nachlassen. Wenn die gesunde Beweglichkeit wiedergewonnen ist, kann sich die Arthrose nach und nach zurückbilden.

 

 KANN MAN ARTHROSE DAUERHAFT LOSWERDEN?

Ja! Denn Knorpel ist lebendiges Gewebe. Und wie fast jedes andere Gewebe besitzt auch unser Gelenkknorpel Selbstheilungskräfte. Auch wenn Knorpelgewebe vorübergehend zu sehr oder gar nicht zusammengedrückt wurde, z.B. durch eine Ruhigstellung im Gipsverband, kann sich die dadurch entstandene Arthrose wieder zurückbilden. Vorausgesetzt, das Gelenk wird wieder in einem gesunden Maße abwechselnd be- und entlastet. Auch eine ganz dünn gewordene Knorpelschicht kann sich so wieder regenerieren.

 

 

 

Walter Packi

Facharzt für Allgemeinmedizin

 

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