Denkschriften der kaiser Akademie der Wissenschaften Vol 16-1-0093-0130

ww w bio log iez en tr um at 93 or g/; ÜBER p:/ /w ww bi od ive rsi t ylib rar y DIE FL 88GELf]]SKE DER VÖdEL He rita ge Lib r ary htt ZWEITER BEITKAü iod ive rsi ty ZUK VERGLEICHENDEN ANATOMIE UND MECHANIK DER GELENKE rom PROF Th eB VON KARL LANGER, ad f D''- IN DER SITZUNG DER MATHEMATISCH NATURWISSENSCIIAKTLICIIEN CLASSE AM - 12 NOVEMBER 18fl7 Eafefit.) Mechanismen nielit den Fussgelenken der Vögel und dem Kniegelenke des Menschen zu Grunde Betrachtung oberflächlichste lässt die Ähidichkeit der den Fussgelenken vieler Vögel, namentlich der mp ara liegen In tiv eZ verkennen, die Ca die oo log y( Öchon mb rid ge , (31t;,t 4- MA ); O rig VORGELEGT ina lD ow nlo CORRESPONDIRENDEM MITQLIEDE PEK KAISERLICHEN AKADEMIE DER WISSENSHAITEN ist ist ausschliesslich Fle- of Co xions-Bewegung ausführbar, im Knie dagegen Macj-ofarsi, nächst der Flexion auch noch die Rotation andern Vögel-Geschlechtern im Tarsus auch rotatorische Bewegung, wie m bei se u und da Mu zulässig; ty, Er ns tM ay rL ibr ary of the im Kniegelenke sich einfindet, so bietet die Classe der Vögel am Beine so viele Ubergangsformen von Gelenkigkeit, dass man durch sie ganz ungezwungen bis zu den viel vcrwickelteren Knochenformen und Mechanismen des Knies geführt wird Die Tarsalgelenke der Vögel geben den Schlüssel zum Verständniss des Kniegelenkes und verdienen desshalb Un ive rsi schon eine genauere Untersuchung rva rd Die descriptive Anatomie unterscheidet jetzt des Menschen und die Tarsalgelenke der he Ha gruenten Articulationsflächen Das Knie Gelenke mit congruenten und incon- by t Die Articulationsflächen der Tibia und die Knorren des Oberschenkels am -Knie die TarsalroUe der Tibia der Vögel und die obern Gelenkflächen des Tarsusknochens stehen namentlich in gewissen Stellungen nur in Dig itis ed Vögel gehören zu den Gelenken der zweiten Art , beschränkter Ausdehnung in vollkommenem und unmittelbarem Contact; sich ausbilden; freie oder er wird dadurch ausgeglichen, dass an der Bildung der eoncaven Articulationsfläche festes keit jeder Theil der Gelenksraum wird durch zwischengeschobene Falten Fett enthalten, theils zu den bekannten Zwischenknorpeln Flächen deckt sich nicht und der der Kapsel ausgefüllt, die theils ein Krümmung Sehnengewebe Antheil nimmt und sich anschmiegt dieses vermöge seiner Nachgiebig- Karl Langer 94 So sehr man geneigt Ineongruenzen der beiderseitigen Artieulationsflächen mitunter ist Ausführung derselben zuzuschreiben, so wird man doch ander- einer Ungenauigkeit in der überrascht von der genauesten Berührung, welche Durchschnitte von Frost erstarrter seits Gelenke zeigen; oder man wird bei genauerer Betrachtung der Kiiochenformen finden immer mehr eingeschränkt werden können um at congrucnten Gelenke mit Artieulationsflächen untersucht wurden, sind sie Sehraub enfläeh en erkannt worincongruenter Gelenke sind bis jetztnoch nicht bestimmt Flächen von Rotationskörpern oder den Die Artieulationsflächen ein Versuch, für eine Eeihe solcher Gelenkflächen die geometrische Bestimrar y Nachstehendes als or g/; als ist mung anzubahnen Weg eingeschlagen, den ich bei der od ive Bei der Darstellung habe ich den ylib immer die dass Gewiss wird die Nothwendigkeit der Annahme sind einer ungenauen Ausführung- der Flächen So weit , ww w bio log iez en tr im Plane des Gelenkes gegründet rsi t sie p:/ dürfte letztere nun Ginglymi oder Ginglymo- Lib r Congruente und nicht congruente Gelenke, seien htt haben ary Ziele wenigstens nahe gebracht /w ww bi Untersuchung gegangen, und der mich, wenn auch nach einigen irrigen Ablenkungen, dem He rita ge unterscheiden sich also von einander durch den Wechsel in der Grösse des Contactes beider Knochen Mit diesem Unterschiede geht Hand in Hand ein zweiter, nämlich ein Wechsel in der Grösse der Festigkeit des Gelenkes Contact und , Th eB iod ive rsi ty Arthrodien damit zu Stützen des Leibes zu Averden nlo sie ad f befähigen und rom Festigkeit nehmen, w^enigstens an denExtremitäten meistens gegen die Extensionslage zu rig in congruenten Gelenken Bewegung ); O Gelenken einen weitern Unterschied Soll ina lD ow Die Combination der Flexion mit rotatorischer Bewegung bedingt in beiden Arten von MA mb rid ge , sein, so Ca ist oo log y( Echidna zwei recht- muss bei strenger Form des GelenksArticulationsfläche Abschnitt einer Kugel sein, wie etwa das Gapituluvi radü Bei die Ulna wohl auch befähigt rotatorische Bewegungen zu machen, indem die Ober- winkelig auf einander stehende Axen ausführbar körpers die um Krümmung im Sinne der Flexion geht eZ armsrolle den Abschnitt eines Ringes bildet, dessen mp ara tiv In wie fern aber die quere Gonvexität des Ringes, die das Rotationsvermögen der Ulna bedingt, von dem Schema eines congruenten Gelenkes abweicht, müsste noch untersucht werden Doppelte rechtwinkelig ablenkende Bewegung ist dagegen bei den incongruenten Gelenken nicht selten, ohne dabei an die Kugelform ihrer Geienkflächen gebunden zu sein of the Mu se u m of Co nicht Er ty, man über die Seiten der beiden congruenten Gelenkes Gelenkskörpcr eines ive Führt ns ergibt sich aus folgendem Versuche rsi Axe und tM ay rL ibr ary Ein anderer das Wesen der Mechanik strenger bezeichnender Unterschied beider Arten von Gelenken, namentlich der Gharniere, von denen zunächst die Sprache sein soll, betrifft die Un dann das Gelenk in verschiedene Lagen ein, so werden sich die zwei Linien stets in demselben Punkte kreuzen und ihr bleibender Durchkreuzungspunkt das Ende der Drehungsaxe bezeichnen, vorausgesetzt, dass die Linien durch den Endj)unkt der Axe gegangen sind Fallen aber die Linien nicht in die Axe, so werden je stellt Dig itis ed by t he Ha rva rd zwei in einander fallende Gerade, zwei Stellungen einen anderen Durchkreuzungspunkt haben Linien um eine fixe Axe in Da einem Kreise herumgedreht werden , aber in diesem Falle die so wird der Endpunkt der Umdrehungsaxe als Gentrum dieses Kreises durch Gonstruction leicht zu bestimmen sein, indem die Linien Tano-enten zu dem Kreise sind, in welchem der durch sie bezeichnete Knochentheil sich dreht Drei Lagen dieser Linien in drei verschiedenen Stellungen des Gelenkes werden genügen, um den Drehungspunkt zu finden, indem die Halbirungs-Linien ihrerDurchkreuzungswinkel oder die Normalen in dem Gentrum sich schneiden werden Je weiter von 95 Die Fiissgelenke der Vögel der Drehungsaxe die Linien fallen, desto grösser wird der Kreis, aber alle diese Kreise sind coni'entriscli alle ein Centrum Die Axe ist fix Auf Strohpapier auf Glas befestigt am Oberarmknochen, B geometrische Axe der Röhre Knochen breite Verfährt dass in der seitlichen Projection die Gelenks- und dass somit fällt, Rolle mitten auf der die or g/; z rar y die ist, sitzt ylib in werden dann diese Linien übertragen sie an allen Röhrenknochen, deren unterer Gelenkskörper eine Schrauben- oder findet Rotationsfläche bediene, man dagegen dem incongruenten Gelenke am rsi t Man Drehungsaxe der matt geschliffene Glastafel oder mit Ol getränktes um at auszuführen, benütze Bestimmung mich zur ich eine feuchte, ich ww w bio log iez en tr Um diese Construction, deren axe um Punkte des Knochens drehen sich nur auf dieselbe Weise mit od ive eben d h htt p:/ /w ww bi Tarsus eines langbeinigen Vogels (ich benützte das Bein eines jungen Strausses und eines Storches), so weisen die verschiedenen durch die Bewegung des Tarsusknochens gegebenen Lagen ary ein Umdrehungscentrum, sondern immer auf eine Reihe von Drehungs-Mittelpunkten hin Es lassen sich nämlich die einzelnen Lagen dieser Linien, melir als drei, nicht als Tangenten um einen Kreis zusammenfassen da die Halbirungslinien ihrer Durchkreuzungswinkel sich nicht alle in einem Punkte treffen, sondern je zwei einen , Th eB iod ive rsi ty He rita ge Lib r dieser Linien nie auf An dem Fig 21 dargestellten Schema lässt mit sich rom anderen Durchkreuzungspunkt haben nlo ad f Rücksicht auf die später zu besprechenden Bewegungsverhältnisse diese Construction leicht nahe der Streckseite an, rig die Linien mn den Drehungsradius möglichst zu ver- ); O man Bringt ina lD ow ausführen dem Gelenke so viel Stellungen als möglich (namentlich an grösseren Gelenken), so kann man sich eine Reihe von Drehungsmittelpunkten eruiren Werden diese dann fortlaufend mit einander verbunden, so hat man damit eine Curve bekommen, deren Concadie Beugeseite sieht und den Weg bezeichnet mp ara verschiebt of Co Die Charakteristik beiderlei Arten von Gelenken in welchem lässt sich also die Drehungsaxe sich m se u incongruenten dagegen die Axe ven Curve fortschreitet Damit ist auch um der Gang der durch obige Linien markirten rL ibr ary of the bei damit ausdrücken, dass eine fixe Axe geschieht, in einer nach der Beugeseite conca- congruenten Charuiereji die Bewegung Mu bei , eZ gegen tiv vität oo log y( Ca mb rid ge , MA längern und gibt tM ay Knochentheile charakterisirt congruenten Charnieren nämlich drehen sich diese Linien als Tangenten um die Peripherie eine s Kreises, bei incongruenten dagegen wickeln sie sich ab als Tangenten von der Peripherie einer noch näher zu bestimmenden Curve Die congruenten Charniere kann man daher auch DrehungsCharniere, die incongruenten auch A bwicke lungs-Charniere nennen Bei congruenten Charnieren wie am Ellbogen und Sprunggelenke sitzt wie oben bemerkt wurde, die Rolle mitten auf der Knochenbreite der Diaphyse auf Denkt man sich nun die Mittelpunkts-Curve als seitliche Projection eines Körpers, um dessen Pei'ipherie die Axe fortschreitet, so liegt dieser Grund kür per als Kern der incongruenten GelenksDig itis ed by t he Ha rva rd Un ive rsi ty, Er ns Bei rolle nicht trische Es Axe in ihrer Mitte, , , sondern beugewärts in den da vortretenden Condylen Die geome- der Knochenröhre dürfte , fällt nicht in ihn, sondern vor ihn gegen die Streckseite zu nothwendig sein einleitend noch einen Rückblick auf den Bau der Charnier- RoUen congruenter Gelenke zumachen r Karl Langer 96 vom Sprunggelenke der Säugethiere gezeigt, so ist dasselbe kein einfaches sondern ein Schrauben- Charnier, dessen Ganglinie seitlich ablenkt, und zwar am rechten Beine im Sinne einer sogenannten links gewundenen, am linken einer Wie ich Cylinder-Charnier , gewundenen Schraube Nach neueren Erfahrungen glaube ich sagen zu können, dass es Avohl kaum ein Gingl ymus-Gelenk mit kreisförmiger, in sich zurücklaufender Ganglinie gebe, es dürften vielleicht alle, bestimmt aber das Ellbogengelenk um at rechts ww w bio log iez en tr Schraube n-Charniere zu rechnen sein, wie dies vor Kurzem auch Meissner dargethan hat; so dass auch hier die Ganglinie eine wendeiförmige Flexionsebene begrenzt ist Schraube linkswendig, die Man kann rechten reehtswendig eine solche Eolle sich Die Articulations- schematisch aus zwei ylib fläche ist eine Schraubenfläche am or g/; Arme linken rar y Am mit den Spitzen sich durchdringenden schiefen Kegeln zusammengesetzt denrsi t gestutzten, od ive unter die ken, deren Seitenflächen wendeiförmig begrenzt sind die Die Rollenflächen in ihren Hälften Beuge- und Streckrichtung, also das Vorne und kann Wenn ary die Ablenkungsrichtung der Lib r ist, daran nicht zu bestimmen ist die Richtung betrefls der Seite, die äussere oder innere dem aber Schraube bekannt angegeben werden; ob rechten oder linken Beine angehört, kann erst dann ermittelt wer- der Diaphyse in Verbindung ive die Rolle mit und damit das Vorne und Hinten Th eB iod wenn Bei congruenten Gelenken ein Kreis Die nächste Aufgabe bei Bestimmung der incongruenten ad f die Basis des Grundkörpers, welcher die Schraubenfläche Gelenkflächen wird daher sein, nlo , ist ow trägt (Cylinder, Kegel) rom ist Form des Grundkörpers, namentlich die Curve rig die ina lD den, bestimmt rsi ty die Rolle He rita ge Hinten htt p:/ gestellt sind congruent, /w ww bi neben einander m of Co mp ara tiv eZ oo log y( Ca mb rid ge , MA ); O seiner Basis zu bestimmen Anfangs in der schematischen Anschauung congruenter Gelenke befangen, hielt ich die Basis der Rollen incongruenter Gelenke für eine geschlossene Curve Die Annahme, dass die Grund-Curve, wie ich früher meinte, eine Ellipse sei, würde auch genügen, um die Eigenthümlichkeiten dieser Gelenksform zu erklären Der Umstand aber, dass selbst am gelockerten Gelenke bei der Hyj^erextension die Spannung der Lateral -Bänder steigt, auch nach durchschnittenen Kreuzbändern liess sich mit dieser Annahme nicht vereinigen, er weist zu entschieden auf eine offene Curve hin wie sie die Gebrüder Weber für das menschliche Knie auch schon nachgewiesen haben Mu se u , nach dem oben besprochenen Experimente rL viel stand fest, dass die Gang-Curvo tM ay So ibr ary of the , Er ns durch Abwickelung von der Beuge- nach der Streckseite zu entsteht, und A X e i n e i n e r C u V e b e i d e s e r B e w e g u n g von unten nach oben verschoben wird Gang-Curve und Axen-Curve stehen also zu einander in dem Verhältnisse, wie die Evolvente zur Evolute Die Kenntniss der einen fülirt zur Erkennity, dass d i e by t Eine solche Genauigkeit ist aber durch obiges Experiment nicht zu erzielen, itis ed niss der anderen he Ha rva rd Un ive rsi i man aus der gewonnenen Axen-Curve die Ganglinie ableiten könnte; daher die Untersuchung der letzteren genauer vorgenommen werden musste Bei dieser Gelegenheit muss ich auf eine Vorsichtsmassregel aufmerksam machen, die beim Markiren der Ganglinie nicht ausser Acht gelassen werden sollte Dig dass Ich lasse nämlich den zeichnenden Stift wo möglich nicht ununterbrochen wirken, da er einmal in den Knorpelüberzug eingegraben leicht verschoben und schief von der richtigen Bahn abgelenkt werden kann ; ich mache lieber wiederholte Einstiche, die den Weg des betreffenden Punktes in einer punktirten Linie angeben Namentlich bei den nicht congruenten Die Fussgelenkc der 07 Vögel Gelenken, besonders denen, die nebst der Flexions-Bewegung auch noch eine rotatorische Acht zu diese Vorsicht nicht ausser Zunächst wurde das Tarsalgelenk übjectes dieser Art, auf die Acht, so ist ihre sehr täuschend; Ganglinie lassen ausgewachsenen Strausses, eines Lässt untersucht man des grössten als Enden der Curve die ausser und der Gang-Curve des menschlichen Knies Ähnlichkeit mit einer Ellipse als aber ihre Enden berücksichtigt wurden, hat so um at ist sich herausgestellt: ww w bio log iez en tr zulassen, eine stätige Zunahme ihrer Eadien von der Beuge- zu der Streckseite, und eine sehr au b enförmige Ablenkung ihres V erlaufes; an der Streckseite biegt sie nach Aus diesen Eigenschaften der Ganglinie ergibt sich, dass sie Abschnitt einer Spiral- die Rolle daher in ihrer Grundgestalt eine Spiralwalze darstellt, /w ww bi Linie ist, ylib rar y Strauss die beiden marginalen Ganglinien eingezeichnet sind rsi t vom od ive rechten Tarsalgelenkes der Articulationsfläche des or g/; wo an aussen ab, an der Beugeseite nach innen Siehe Fig 10, und dass sich Gelenken die Schrauben-Charniere wiederholen Es entsteht nun die Frage: welcher Art Spirale die Gang-Curve ist und wie sie zur Bildung s olcher Schrauben-Charni ere verwendet wird Der Umstand, dass diese Gelenke Schrauben-Charniere mit gekehlten Kollen sind, ist rsi ty He rita ge Lib r ary htt p:/ bei diesen incongruenten rom Th eB iod ive wenig günstig den Grundriss dieser Spiralwalze an Durchschnitten unmittelbar zur Anschauung zu bringen, so wenig als an einer walzenförmigen Schraube der Kreis mittelst Durch- Nur an ad f solchen Gelenken wird es möglich sein , die Basis der nlo schnitten sich darstellen lässt wenig vertieft MA Metatarso-Phalangealgelenk vom zwei- mb Eine solche Rolle hat das innere grössere Ein Durchschnitt möglichst senkrecht auf die Queraxe der Rolle und parallel Ca Sti'auss oo log y( zehigen und von einem breiten mehr flachen ); O , sind rid ge , Rande beorenzt rig geringe schraubige Ablenkung haben ina lD ow Spiralwalze in einem sagittaien Durchschnitte annähernd zu treffen, welche eine möglichst eZ der Diaphyse des Tarsusknochens ergibt die Linie ab im Schema dieses Gelenks, Fig tiv deren Pol nach der Beugeseite zu ist, mp ara Dass diese Curve eine Spirale liegt, lässt sich auf den Bestimmung an dem kleinen vorliegenden Stücke nicht vornehmen, besonders so lange die Lage ihres Poles nicht bekannt ist oder mindestens eine volle Windung derselben vorliegt Ein glücklicher Umstand lehrte mich diese Curve fortzusetzen und nach dem Pole hin zu ergänzen Wie ich oben bemerkt habe, dachte ich mir die Drehungsaxe dieser Gelenke an der Peripherie eines Grundkörpers fortgleitend, und da lag der Gedanke nahe, die Gelenkkörper congruenter Gelenke der Abwickelung der Ganglinien und den Articulationsflächen incongruenter Gelenke zu Grunde zu legen Der Kreis, als seitliche Projection congruenter Rollen, wurde als Evolute angeselien Dass es nicht die gemeine Kreis-Evolvente sein konnte, die der Ganglinie entspricht, war klar; ich verfiel auf die Möglichkeit, dass die Gang-Curve etwa mit einer Co doch , lässt sich ihre geometrische itis ed by t he Ha rva rd Un ive rsi ty, Er ns tM ay rL ibr ary of the Mu se u m of ersten Blick schon nicht verkennen Dig verlängerten Kreis-Evolvente übereinstimmen dürfte, versetzte in die Peripherie des Kreises die Ausgangspunkte und entwickelte so eine Reihe von Spiralen, von denen in Fig 26 die von der oberen Peripherie ausgehenden gezeichnet sind; mit aa vente dargestellt, c