Kniegelenk

Aufbau des Gelenks

Das Kniegelenk setzt sich aus zwei Anteilen zusammen, die eine gemeinsame Gelenkkapsel bzw. eine gemeinsame Gelenkhöhle aufweisen. Die Artikulation von Femur und Tibia wird als Femorotibialgelenk (Articulatio femorotibialis) bezeichnet. Die Verbindung zwischen Femur und Patella heißt Femoropatellargelenk (Articulatio femoropatellaris).

Das Femorotibialgelenk ist ein bikondyläres Gelenk, wobei die walzenförmigen Femurkondylen mit den leicht konkaven, ovalen Facies superiores der Tibiakondylen artikulieren. Das Femur weist zusätzlich noch eine Gelenkfläche (Facies patellaris) für die mit Knorpel bedeckte Facies articularis der Kniescheibe auf.

Beteiligte Knochen

Femur

Die am Kniegelenk beteiligten Femurkondylen weisen hinten eine stärkere Krümmung bzw. einen kleineren Krümmungsradius auf als vorne. Die Verbindungslinie der Mittelpunkte der verschiedenen Krümmungsradien wird Evolvente oder Involute genannt.

Tibia

Die Tibia ist proximal zum Tibiakopf verbreitert, der aus dem Condylus medialis und Condylus lateralis besteht. Die Kondylen tragen auf der proximalen Oberfläche (Tibiaplateau) jeweils die Facies articularis superior. Zwischen den beiden Gelenkflächen befindet sich die Area intercondylaris anterior und posterior und die Eminentia intercondylaris mit den Tubercula intercondylaria mediale et laterale. Der Tibiakopf ist um 3 bis 7° rückwärts geneigt (Retroversio tibia), bei Neugeborenen sogar um 30°.

Patella

Die Patella ist ein Sesambein in der Sehne des Musculus quadriceps femoris. An ihrer Rückseite befindet sich die überknorpelte Gelenkfläche (Facies articularis patellae), die in der Kniescheibenrinne (Facies patellaris) des Femurs gleitet. Sie wird durch die längs verlaufende Crista patellae in eine große laterale und eine kleinere mediale Facette unterteilt.

Gelenkknorpel

Das Kniegelenk weist die größte Gelenkfläche und den dicksten Gelenkknorpel des Körpers auf. Die Gelenkfläche ist ca. 100 cm² groß (ohne Meniskus), wobei ca. 61 % auf den Femur entfällt. Mit bis zu 7 mm stellt die Facies articularis der Patella die dickste Stelle dar. Die Gelenkfläche ist bei Frauen im Vergleich zu Männern ca. 30 % kleiner, die Dicke jedoch nur 10 % geringer.

Menisken

Zwischen den Kondylen von Ober- und Unterschenkelknochen liegen die faserknorpeligen Menisken, der Meniscus medialis (Innenmeniskus) und der Meniscus lateralis (Außenmeniskus). Die in der Aufsicht C-förmig erscheinenden Menisken weisen einen keilförmigen Querschnitt auf, wobei die breite Seite nach außen zeigt und mit der Gelenkkapsel verwachsen ist. Die Unterseite ist plan und liegt den Gelenkflächen des Tibiaplateaus auf. Die Oberseite ist leicht konkav und schmiegt sich den Femurkondylen an. Die freien Enden (Vorder- und Hinterhorn) sind in der Area intercondylaris der Tibia befestigt. Der Außenmeniskus ist eher kreisförmig, sodass Vorder- und Hinterhorn dicht nebeneinander vor bzw. hinter dem Tuberculum intercondylare laterale befestigt sind.

Der Innenmeniskus erscheint sichelförmig, sodass Vorder- und Hinterhorn nicht so dicht zusammenkommen. Sein Vorderhorn ist in der Area intercondylaris anterior durch das Ligamentum meniscotibiale anterius befestigt. Das Hinterhorn inseriert mit dem Ligamentum meniscotibiale posterius auf der Rückseite des Tuberculum intercondylare mediale.

Der Innenmeniskus ist mit dem hinteren Anteil des medialen Kollateralbands verwachsen, woraus eine geringere Beweglichkeit bei Beugung und Streckung des Kniegelenks sowie eine erhöhte Verletzungsanfälligkeit resultiert. Der Außenmeniskus ist nicht mit dem extrakapsulär verlaufenden Kollateralband verwachsen. Vorne sind beide Menisken durch das Ligamentum transversum genus verbunden.

In 50 bis 70% der Fälle lassen sich zusätzliche Bandzüge zwischen Außenmeniskus und medialem Femurkondylus nachweisen:

• Ligamentum meniscofemorale posterius (Wrisberg-Ligament) hinter dem hinteren Kreuzband
• Ligamentum meniscofemorale anterius (Humphry-Ligament) vor dem hinteren Kreuzband

Die Menisken teilen im Grunde das Femorotibialgelenk in Teilgelenke, die Articulatio meniscofemorale und Articulatio meniscotibiale. Zu den Aufgaben der Menisken gehören die Vergrößerung der Kontaktfläche zwischen Tibia und Femur sowie der Ausgleich von Inkongruenzen zwischen den Kondylen. Bei vollständiger Extension werden die Menisken zur Seite gedrückt. Bei starker Flexion erfolgt eine passive Verschiebung auf dem Tibiaplateau nach hinten, insbesondere des Außenmeniskus.

Bänder

Das Kniegelenk wird durch komplexe Bandstrukturen (Ligamente) gesichert.

Seitenbänder

Die Seitenbänder, auch Kollateralbänder genannt, dienen der Stabilisierung des Kniegelenks gegenüber Varus- und Valgusstress. Zu ihnen gehören:

• Innenband - Ligamentum collaterale tibiale bzw. mediale (MCL): verbindet den Epicondylus medialis femoris mit der medialen und dorsomedialen Fläche des Tibiakopfs. Die hinteren Abschnitte sind kürzer als die vorderen und fest mit der Gelenkkapsel und dem Innenmeniskus verwachsen.
• Außenband - Ligamentum collaterale fibulare bzw. laterale (LCL): runder Strang, der vom Epicondylus lateralis femoris zum Caput fibulae verläuft.

Das Außenband ist nicht mit der Kapsel oder dem Außenmeniskus verwachsen. Durch den Spalt zwischen Außenband und Kapsel treten oben Anteile der Ursprungssehne des Musculus popliteus, unten Fasern der Endsehne des Musculus biceps femoris.

Die Seitenbänder sind während Extension gespannt und in Flexion gelockert. Eine Ausnahme stellen die hinteren Abschnitte des Innenbands dar: Bei Beugung besitzt der mediale Kondylus weniger Bewegungsfreheit als der laterale, sodass die longitudinale Rotationsachse exzentrisch nach medial verschoben wird.

Durch ihre Anspannung während der Extension verhindern die Seitenbänder primär die Ab- und Adduktion sowie auch die Innen- und Außenrotation, die nur im gebeugten Knie in gewissem Ausmaß möglich sind.

Kreuzbänder

Das vordere Kreuzband (Ligamentum cruciatum anterius, ACL) ist an der inneren Fläche des lateralen Femurkondylus befestigt und verläuft zur Area intercondylaris anterior der Tibia. Somit verläuft es in der Gelenkhöhle von posterior, superior und lateral nach anterior, inferior und medial.

Das hintere Kreuzband (Ligamentum cruciatum posterius, PCL) ist an der vorderen Innenfläche des medialen Femurkondylus befestigt und verläuft schräg nach hinten zur Area intercondylaris posterior der Tibia. Somit verläuft es von anterior, superior und medial nach posterior, inferior und lateral.

In fast allen Stellungen sind Anteile der Kreuzbänder gespannt. Es dient somit der Stabilitätssicherung des Kniegelenks. Bei Flexion verhindert insbesondere das ACL ein Herausgleiten der Femurkondylen nach hinten aus der Pfanne. Bei Extension spannt der vordere Anteil des ACL und der hintere Teil des PCL. Bei Innenrotation umwickeln sich die Kreuzbänder, bei Außenrotation weichen sie auseinander. Außerdem weisen die Kreuzbänder Mechanorezeptoren auf, die der Steuerung der Führung dienen und Schutzreflexe vermitteln.

Die Kreuzbänder treten während der Entwicklung von dorsal in die Fossa intercondylaris ein und nehmen die Membrana synovialis, nicht aber die Membrana fibrosa der Gelenkkapsel mit. Somit liegen sie zwar in der Gelenkkapsel (intrakapsulär), nicht aber in der von Synovia bedeckten Gelenkhöhle. Man spricht von einer retro-" bzw. "extrasynovialen" Lage.

Weitere Bänder

Neben den Kollateral- und Kreuzbändern sowie den bereits erwähnten Bändern der Menisken existieren noch weitere Bänder im Kniegelenk:

Das Gelenk wird anterior durch die als Ligamentum patellae bezeichnete Fortsetzung der Sehne des Musculus quadriceps femoris sowie durch das Retinaculum patellae gesichert. Zur Stabilisierung tragen darüber hinaus der lateral liegende Tractus iliotibialis, sowie die dorsal liegenden Bänder Ligamentum popliteum obliquum, Ligamentum popliteum arcuatum und Ligamentum popliteofibulare bei.

Von manchen Orthopäden wird ferner die Existenz eines anterolateralen Ligaments (ALL) im Kniegelenk postuliert.^[1] Die Existenz dieses Bandes ist jedoch umstritten.

Gelenkkapsel

Die weite Gelenkkapsel (Capsula articularis) umfasst alle Gelenkflächen des Kniegelenks einschließlich der Patella. Sie besteht aus zwei Schichten:

• Membrana fibrosa: die stabilisierende Faserschicht
• Membrana synovialis: die das Kniegelenk innen auskleidende Synovialis

Im Horizontalschnitt hat der von den beiden Membranen eingefasste Gelenkraum eine hufeisenförmige Gestalt, da das hintere Kreuzband extrasynovial liegt.

Die Gelenkkapsel ist auf der Dorsalseite des Kniegelenks am stabilsten. Hier finden sich kreuzende Faserzüge, die teils zum Caput fibulae verlaufen. Stark entwickelte Züge sind die bereits erwähnten Ligamenta popliteum obliquum und popliteum arcuatum. Das Ligamentum popliteum obliquum ist eine Abspaltung der Endsehne des Musculus semimembranosus und verläuft von medial und inferior nach lateral und superior. Das Ligamentum popliteum arcuatum wendet sich lateral zum Fibulakopf. Eine weitere Verstärkung der hinteren Kapsel erfolgt durch die Ursprungssehnen der beiden Köpfe des Musculus gastrocnemius.

Distal setzt die Kapsel an den Rändern der Tibiakondylen an und ist dort mit beiden Menisken verwachsen. Ventral ist die Gelenkkapsel fest mit dem Bandapparat der Kniescheibe (Ligamentum patellae) verbunden.

Weiterhin wird die Gelenkhöhle von Schleimhautfalten (Plicae synoviales) durchzogen, die ihre verschiedenen Räume segmentieren. Zu ihnen zählen die Plicae alares, Plica suprapatellaris (SPP), die Plica mediopatellaris (MPP) und die Plica infrapatellaris (IPP).

Die Gelenkkapsel ist bei Flexion um 20 bis 30° am wenigsten gespannt. Daher wird diese Position bei Gelenkergüssen automatisch eingenommen.

Corpus adiposum infrapatellare

Zwischen distalem Rand der Patella und Vorderrand der Tibia sowie dem Ligamentum patellae befindet sich der pyramidenförmige Hoffa'sche Fettkörper (Corpus adiposum infrapatellare). Er dient der Unterpolsterung der Synovia und befindet sich zwischen der Membrana fibrosa und der Membrana synovialis.

Schleimbeutel

Das Kniegelenk ist von zahlreichen Schleimbeuteln (Bursae) umgeben. Teilweise kommunizieren sie mit der Gelenkkapsel, teilweise sind sie von ihr unabhängig.

• Bursa suprapatellaris: Sie befindet sich oberhalb der Patella zwischen Femur und Quadrizepssehne und steht mit der Gelenkhöhle in Verbindung. Sie wird daher auch als Recessus suprapatellaris bezeichnet.
• Bursae praepatellares: Sie befinden sich vor der Kniescheibe - zwischen der Patella und den darüberliegenden Schichten (Sehne, Faszie, Haut) - und haben keine Verbindung zur Gelenkhöhle.
• Bursa infrapatellaris: Sie liegt unterhalb der Patella zwischen dem Ligamentum patellae und der Tibia.

Weitere Schleimbeutel im Bereich des Kniegelenks sind die Bursa anserina, die Bursa musculi poplitei, die Bursa subtendinea musculi semimembranosi, die Bursa subtendinea musculi gastrocnemii medialis und lateralis, sowie die Bursa subtendinea musculi bicipitis femoris inferior und Bursa subcutanea tuberositas tibiae.

Arterielle Versorgung

Die arterielle Versorgung des Kniegelenks erfolgt durch eine Vielzahl verschiedener Arterien, die untereinander anastomosieren und so ein dichtes Kollateralnetzwerk ausbilden. Zu ihnen zählen:

• Arteria genus descendens
• Arteria genus media
• Arteria superior lateralis genus
• Arteria superior medialis genus
• Arteria inferior lateralis genus
• Arteria inferior medialis genus

Topografie

Ventral des Kniegelenks - also auf der Streckseite - liegt die Regio genus anterior. Die korrespondierende Körperregion auf der Beugeseite heißt Regio genus posterior. Hier befindet sich die Fossa poplitea (Kniekehle). In ihr verlaufen wichtige Blutgefäße und Nerven, unter anderem die Arteria poplitea und der Nervus tibialis. Außerdem findet man hier einige Lymphknoten (Nodi lymphatici poplitei).

Femorotibialgelenk

Funktionell stellt das Femorotibialgelenk ein Drehscharniergelenk (Trochoginglymus) dar, also eine Verbindung aus:

• Scharniergelenk (Ginglymus): Scharnierbewegung um Transversalachse.
• Drehgelenk (Articulatio trochoidea, Radgelenk): Drehbewegung um Longitudinalachse.

Es ermöglicht Extensions- und Flexionsbewegungen sowie eine Innen- und Außenrotation. Eine Ab- und Adduktion ist nur um wenige Grad möglich.

Extension und Flexion

Bei gestrecktem Hüftgelenk ist eine aktive Flexion bis 125°, bei gebeugtem Hüftgelenk bis 140° möglich. Diese Steigerung erklärt sich durch die Vordehnung bzw. Verlängerung der ischiokruralen Muskulatur, durch welche die aktive Insuffizienz überwunden wird. Die passive Beugung wird durch das Aufeinanderpressen von dorsaler Oberschenkel- und Unterschenkelmuskulatur auf 160° begrenzt (Massenhemmung).

Die Streckung kann bis 0° erfolgen; passiv kann eine Überstreckung von 5 bis 10° erreicht werden.

Die Bewegung ist eine kombinierte Abroll-Dreh-Bewegung: In der Anfangsphase der Beugung (bis ca. 25°) rollen die Femurkondylen nach dorsal ab, vergleichbar mit einem Schaukelstuhl. Bei stärkerer Beugung drehen die Kondylen auf der Stelle mit geringen Gleitbewegungen. Bei maximaler Beugung ist die Kontaktfläche zwischen Ober- und Unterschenkelknochen am hinteren Rand des Unterschenkelknochens zu finden. Die Menisci bewegen sich bei der Flexion nach dorsal, wobei der Außenmeniskus aufgrund seiner größeren Beweglichkeit eine weitere Strecke zurücklegt. Während der Extension bewegen sich die Menisci zurück nach ventral, in Neutral-Null-Stellung werden sie zur Seite gedrückt.

Außenrotation und Innenrotation

Eine Rotation der Tibia gegen den Femur ist nur im gebeugtem Gelenk möglich, wenn die Seitenbänder und die Gelenkkapsel entspannt sind. Im gebeugten Gelenk kann der Unterschenkel stärker nach außen rotiert werden (ca. 30°), da die Innenrotation durch die sich aufwickelnden Kreuzbänder gehemmt wird (bis 10°). Während einer Außenrotation bewegt sich der laterale Meniskus nach vorn, während der mediale Meniskus zurückbewegt wird. Bei der Innenrotation sind diese Bewegungen umgekehrt.

Während der Endphase der Extension (ab ca. 10°) erfolgt zwangsläufig eine Außenrotation der Tibia um 5 bis 10° (Schlussrotation): Ursächlich sind der Zug des angespannten vorderen Kreuzbands sowie die Unterschiede in der Gestalt der Femurkondylen. Während der Schlussrotation erreichen die Kollateralbänder einen hohen Spannungszustand, sodass das Kniegelenk stabilisiert wird. Vor der Flexion muss die Tibia erneut um 5 bis 10° innenrotieirt werden (Beugesicherung).

Femoropatellargelenk

Im gestreckten Kniegelenk liegt die Kniescheibe auf der Bursa suprapatellaris und berührt nur mit ihrem Unterrand die Gelenkfläche des Femurs. Mit zunehmender Beugung gelangt die Patella in die Gleitbahn zwischen den Femurkondylen und legt insgesamt eine Strecke von 5 bis 7 cm zurück. Während der Beugung wandern die Kontaktflächen vom distalen zum proximalen Patellapol. Bei Flexion um 120° schiebt sich die Patella zwischen die Kondylen, bei 140° artikuliert die Patella mit der Odd-Facette.

Entscheidend für die Patellaführung ist der Musculus vastus medialis, da der Musculus quadriceps femoris und das Ligamentum patellae keine Linie bilden, sondern einen nach innen offenen Winkel aufweisen. Die laterale Zugkomponente des Musculus quadriceps führt zu einer lateral betonten Beanspruchung der Gelenkfläche.

Bei tiefer Beugung finden sich im Femoropatellargelenk Kräfte, die das sechsfache des Körpergewichts überschreiten können. Sie werden teilweise von der Quadrizepssehne übertragen, trotzdem ist der Gelenkknorpel erheblichen Kräften ausgesetzt. Aus diesem Grund gehören Verletzungen und Degenerationserscheinungen des retropatellaren Knorpels (Chondromalacia patellae) zu den häufigsten Knorpelschäden.

Erkrankungen

Das Knie ist in erster Linie von degenerativen Erkrankungen oder Verletzungen (Kniegelenkstraumen) betroffen. Neben der Gonarthrose stehen vor allem Schäden am Bandapparat (z.B. Kreuzbandruptur, Seitenbandruptur) oder den Menisken (Meniskusruptur) im Vordergrund, beispielsweise im Rahmen einer Unhappy triad. Reißen die Bänder dabei knöchern aus, spricht man von Avulsionsfrakturen des Knies.

Darüber hinaus kann es - zum Beispiel im Rahmen rheumatoider Erkrankungen - zu einer Entzündung des Kniegelenks (Gonarthritis) kommen.

Diagnostik

Die Diagnostik beginnt mit der Anamnese und der klinischen Kniegelenksuntersuchung. Typische Leitsymptome sind Knieschmerzen (Gonalgie), eingeschränkte Belastbarkeit und Schwellung des Knies. Abhängig von der Verdachtsdiagnose kommen bildgebende (Sonographie, Röntgen, CT, MRT) und endoskopische Verfahren (Kniegelenksarthroskopie) zum Einsatz.

Im Rahmen der klinischen Untersuchung können unter anderem folgende Zeichen überprüft bzw. Tests durchgeführt werden:

• Steinmann-I-Zeichen
• Steinmann-II-Zeichen
• Böhler-Zeichen
• Payr-Zeichen
• Schubladentest
• Apley-Grinding-Test

siehe auch: Kniegelenksuntersuchung

Die Beschwerdeintensität bei Läsionen des Kniegelenks (z.B. bei Gonarthrose) können mithilfe verschiedener Score-Systeme erfasst werden, z.B. mit dem Knee Injury and Osteoarthritis Outcome Score (KOOS) oder dem WOMAC-Score.

Gelenkersatz

Wie das Hüftgelenk kann auch das Kniegelenk durch Totalendoprothesen (TEP) ersetzt werden, so genannte Kniegelenksendoprothesen (Knie-TEPs).

• Meniskus (Snackable)

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