Biomechanik und Bewegungsverhalten älterer Menschen am Beispiel manueller Fähigkeiten

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I. Einleitung

Frank Wilson (Neurologe, 2000): „Unsere Hände, ... erst durch sie wird der Mensch zum Mensch“

Hält man sich vor Augen welche Aufgaben unsere Hände im Laufe eines einzigen Tages übernehmen , so erkennt man, dass sie in unserem Leben eine tragende Rolle spielen. Die Hände dienen neben dem „Begreifen“ unserer Umwelt dazu, Ergebnisse von Denkprozessen in Materie zu manifestieren. Aristoteles bezeichnete ohne Kenntnis sowohl der Theorie der „Koevolution von Hand und Gehirn“ (Wilson 2000), deren „Zusammenspiel...den Homo Sapiens zum intelligentesten Lebewesen“ (Wilson 2000) macht, mit einem geringen neurobiologischen Wissen die Hände als „äußeres Gehirn“. Die Hände stellen somit als „Effektor“ auf die von den Sinnesorganen und im Gehirn verarbeiteten empfangenen Informationen, für den Menschen ein lebenswichtiges Element unseres Körpers dar. Im Laufe unseres Lebens lässt die Leistung der menschlichen Sinnesorgane Auge und Ohr, mit denen die Hände in ständigem indirektem wechselseitigen Informationsaustausch stehen nach (Füsgen 1995) :

- Abnahme der Hörfähigkeit, wobei Schwerhörigkeit als eine Minderung des Hochtonhörvermögens zu verstehen ist (Füsgen 1995).

Nach der Faustregel von Davis:

Hörvermögen nimmt bei 4000Hz nach dem 28. Lebensjahr pro Lebensjahr um ein Dezibel ab (Füsgen 1995).

- Abnahme der durchschnittlichen Sehfähigkeit aufgrund von:

1. Ausfällen sensorischer Elemente in der Netzhautperipherie, die in einer

Einschränkung des Gesichtsfeldes resultieren (Füsgen 1995)

2. Altersichtigkeit (=Presbyopie) aufgrund von Abnahme der Linsenelastizität

(Silbernagel, Despopoulos 1991; Füsgen 1995)

3. Abnahme der Linsentransparenz, was sich in einer Linsentrübung (=grüner Star /

Katarakt) niederschlägt. (Silbernagel, Despopoulos 1991; Füsgen 1995) Auch Veränderungen des Nervensystems sind indirekt für die Defizite der Leistungen der Sinnesorgane, die auch den taktilen und thermischen Wahrnehmung mit einschließen, verantwortlich. So verlangsamt sich die Nervenleitgeschwindigkeit und die synaptische

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Übertragunsgeschwindigkeit, was insgesamt ein Nachlassen des Reaktionsvermögen hervorruft (Nikolaus 2000). Die Ursachen hierfür sind neurobiologisch in:

- Verringerung der Neurotransmittermenge (Füsgen 1995)

zu finden. Trotz heutzutage vieler technischer und medizinischer Möglichkeiten diese Defizite in der Leistungsfähigkeit der Sinnesorgane älterer Menschen so gering wie möglich zu halten, resultieren sie in Verminderung der Koordinationsfähigkeit dieser Altersgruppe. Daher nimmt die Hand in diesem Lebensstadium eine zunehmend wichtige Rolle in der Koordination ein (Platt 1992). Wohl am einfachsten lässt sich dieses Phänomen an einem Kinderspiel, dem „Topfschlagen“ nachvollziehen. Durch Ausschalten des optischen Sinneskanals, ist man zum Erleben seiner Umwelt auf die Hände angewiesen. Dabei wird den Händen eine Art „nicht- optisches Sehen“ (Wilson 2000) zugeschrieben, aufgrund ihrer speziellen mechanorezeptorischen Eigenschaften.

In einer Gesellschaft mit wachsendem Anteil älterer Menschen, ist es interessant nicht nur aus naturwissenschaftlichem Interesse die Biomechanik und das Bewegungsverhalten der Hände älterer Menschen zu untersuchen, sondern auch aus sozialpolitischer Perspektive. Ein Mensch gilt nach Definition der World Health Organisation (WHO) bei Vollendung des 65. Lebensjahres als alt (Füsgen 1995). In vielen Industrienationen hat der Anteil der Bevölkerung über 65 Jahre bald die 20%-Marke bei abnehmender Geburtenrate überschritten ( Appold 1997; Nikolaus 2000), was früher oder später zu Engpässen aufgrund fehlender Beiträge der Erwerbstätigen in der Rentenversorgung führen wird. Eine generelle Erhöhung des Rentenalters um diesen Konflikt zu lösen, ist daher ohne die manuellen Fähigkeiten älterer Menschen genau untersucht zu haben nicht ratsam.

II. Biomechanik der Hand

1. Definition und Thematik der „Biomechanik“:

Die Biomechanik ist ein Teilgebiet der Biophysik. Sie untersucht die mechanischen Bewegungen in lebenden Organismen, ihre Ursachen und Erscheinungen. Sie erforscht dabei die Bewegungshandlungen von Lebewesen als System zusammenhängender aktiver

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Bewegungen und Haltungen des jeweiligen Körpers. Das Gebiet der Biomechanik beschränkt sich allerdings nicht nur auf das Gebiet der von außen sichtbaren Körperbewegungen, sondern auf alle im lebenden Organismus stattfindenden mechanischen, sprich ortsverändernden Bewegungen, wie das Fliessen von Flüssigkeiten in den Gefäßen (Flüssigkeit =Blut ⇒ Rheologie), Drüsen oder von Gasen im Atemsystem. Aufgabe der Biomechanik ist es dabei Bewegungen zu charakterisieren, generalisieren und evtl. zu optimieren ( z.B. Sportwissenschaften).

Die Biomechanik findet nach Schewe (2000) heute hauptsächlich Anwendung in den Bereichen:

- funktionelle Anatomie: Sie untersucht den Bau und die Funktion von

einzuüben.

2. Anatomie der Hand

Zu Beginn einer biomechanischen Untersuchung wird eine sog. Nominalanalyse vollzogen, bei der alle an einem zu untersuchenden Bewegungsablauf beteiligten Elemente, wie Muskulatur, Gelenke, Knochen und Sehnen aufgeführt werden.

2.1. Knochen der Hand

Abb.1: Handskelett der rechten Hand, dorsal (Sobotta, 1993) Die Hand gliedert sich anatomisch in (Abb.1):

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- Handwurzel = Carpus, bestehend aus 8 unregelmäßig geformten Handwurzelknochen = Ossa carpalia, die sich in eine proximale und eine distale Reihe Gliedern. Der proximalen Reihe gehören von radial nach ulnar folgende Handwurzelknochen an:

1. Kahnbein, Os scaphoideum

Der distalen Reihe gehören folg. 4 Knochen an (radial⇒ulnar):

5. Trapezbein, Os trapezium

- Mittelhand = Metacarpus, aufgebaut aus 5 Röhrenknochen, pro Finger ein Knochen

- Fingerknochen = Ossa digitorum / Phalanges, setzen sich pro Finger, mit Ausnahme des Daumen aus drei Fingergliedern:

zusammen. Der Daumen dagegen besteht nur aus Grund- und Endphalanx.

2.2. Karpaltunnel

Betrachtet man eine Hand so stellt die Handinnenseite/ palmare Seite ein Gewölbe dar, das durch die besondere Zusammensetzung der Handwurzelknochen, bei der Trapezium, Scaphoideum, Pisiformis und Hamulus ossis hamati die Gipfelpunkte darstellen, gebildet wird. Dieses Gewölbe wird durch die Mittelhandknochen bis zu den Phalanges proximali fortgesetzt. Der Halt dieses Gewölbes wird durch einen Bandstreifen dem sog. Retinaculum

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flexorum, der auf der ulnaren Seite am Hamulus ossis hamati ansetzt und sich auf die radiale Seite zum Os scaphoideum zieht, garantiert. Durch diese Wölbung entsteht ein Durchlass für lange Fingerbeugesehnen, und den Nervus medianus. Dieser Durchlass wird als Karpaltunnel = Canalis carpi bezeichnet (Abb. 2).

Abb.2: Querschnitt durch die distale Karpalreihe (Hochschild, 1998)

3. Gelenke

3.1. Gelenktypen und Freiheitsgrade

Abb.3 Gelenkarten (Flügel, Greil, Sommer,1986)

Um die Bewegungsfähigkeit von Gelenken zu definieren, findet der Begriff der Freiheitsgrade der Bewegung Anwendung.

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Einen Körper der durch nichts begrenzt wird, bezeichnet man als frei. Ein freier Körper kann sich also in drei Hauptrichtungen, also entlang der Koordinatenachsen und auch um diese drei Achsen bewegen. Dieser Körper hat also sechs Freiheitsgrade. Im menschlichen Körpere liegen keine Gelenke mit sechs Freiheitsgraden vor. Wird der Körper an einem Punkt befestigt, wird der Körper sogleich um drei Freiheitsgrade eingeschränkt. Er besitzt nun also „nur“ noch drei Freiheitsgrade, was dem Freiheitsgrad eines dreiachsigen Gelenkes einem Kugelgelenk (z.B.Hüftgelenk, Schultergelenk) entsprechen würde. Eine Befestigung eines Körpers an zwei Punkten würde einem Freiheitsgrad von eins, also einem einachsigen Gelenk, einem sogenannten Schaniergelenk (z.B Kniegelenk) entsprechen. Ein zweiachsiges Gelenk, welches z. B. durch das Handgelenk repräsentiert wird, besitzt zwei Freiheitsgrade der Bewegung, da eine unvollständige Übereinstimmung der Gelenkflächen vorliegt.

3.2. Handgelenk

Das Handgelenk bildet mit der Ulna, dem Radius, den o.a. acht Handwurzelknochen und dem proximalen Ansätzen der Mittelhandknochen das Handgelenk, das die Bewegungsfähigkeit eines Kugelgelenkes mit drei Freiheitsgraden aufweist. Bei diesem zusammengesetzten Gelenk sind zwei Hauptgelenke zu unterscheiden:

- proximales Handgelenk (Articulatio radiocarpalis): setzt an der Knochen-Knorpel-Grenze von Radius und Ulna an und zieht bis zur proximalen Handwurzelreihe. Es stellt ein Eigelenk mit zwei Freiheitsgraden und vier Hauptbewegungen:

1. Beugung = Plamarflexion um ca. 60°-80° aus der Grundstellung (Abb.4)

2. Streckung = Dorsalextension um ca. 40°-60° aus der Grundstellung (Abb.4)

3. Abwinklung radial = Radialabduktion um ca. 20° aus der Grundstellung (Abb.5)

4. Abwinklung ulnar = Ulnarabduktion um ca. 30°-40° aus der Grundstellung (Abb.5)

dar.