Drehmoment
Englisch: torque
Physikalische Definition
Das Drehmoment ist eine Kraft, die eine Drehbewegung eines Körpers um eine Drehachse bewirken kann und daher stets auf den Abstand zwischen dem Angriffspunkt der Kraft und der Drehachse (= Hebel) bezogen ist. Bei konstanter Kraft ergibt sich bei einem größeren Abstand ein größeres Drehmoment, umgekehrt kann bei konstantem Abstand ein größeres Drehmoment durch eine größere Kraft bewirkt werden. Dieses entspricht dem in der Physik wie im Alltag bekannten Grundsatz „Kraft mal Kraftarm gleich Last mal Lastarm“ (Hebelgesetz).
Die Berechnung erfolgt daher durch Multiplikation: M = r * F
Relevanz für die Medizin
In der Medizin üben Muskeln selten Kräfte so aus, dass dadurch eine geradlinige Bewegung bewirkt wird. In der Regel, d.h. vor allem im Falle der Krafteinwirkung der Skelettmuskeln, wirken Muskeln auf Gelenke – physikalisch gesehen Drehachsen – und erzeugen somit ein Drehmoment. Hierbei ist das Hauptdrehmoment, das auf die Gelenkachse wirkt, von Drehmomenten zu unterscheiden, die in andere Richtungen wirken:
Drehmomente auf die Gelenkachse
Wird in der Medizin die Funktion eines Muskels benannt, so erfolgt diese in erster Linie durch Angabe der Gelenkachse und damit des Gelenks, auf die er wirkt. Die verschiedenen Bezeichnungen wie Beugung, Supination, Adduktion usw. bezeichnen dabei sowohl die Richtung wie die Achse der bewirkten Drehbewegung. Diese Achse kann einen absoluten Bezug auf eine der drei Körperachsen haben (z.B. Außenrotation des Oberschenkels) oder auf eine Gliedmaße bezogen sein (z.B. Supination der Hand).
In den seltensten Fällen wirkt die Kraft eines Muskels exakt senkrecht auf die Gelenkachse. Daher zerfällt das erzeugte Moment vektoriell auf die Drehachse des Gelenks und seine beiden Senkrechten.
Ausschließlich der Anteil des Drehmoments der auf die Gelenkachse bzw. eine der Gelenkachsen wirkt, ist angesprochen, wenn von der Hauptfunktion eines Muskels die Rede ist.
Weitere Drehmomente
Die meisten Muskeln erzeugen weitere Drehmomente. Erst im Zusammenwirken (Synergie) oder im Zusammenhang mit der Wirkung eines entgegengerichteten Muskels ergeben sich die endgültigen Bewegungen bzw. Kraftwirkungen auf die Außenwelt. Einerseits ist dies notwendig, weil der Körper kein mechanischer Apparat mit festen, starren Drehachsen ist, sondern einen plastisch und elastisch verformbaren Bewegungsapparat aufweist. Andererseits bringt es aber große Probleme mit hauptsächlich durch die Orthopädie aufzugreifenden pathologischen Auswirkungen mit sich.
So wirkt bspw. keiner der vier Anteile des Musculus quadriceps femoris exakt auf die Beugungsachse des Kniegelenks. Addieren sich die bewirkten Querkräfte dieser Muskeln nicht zu „Null“, kommt es zu Belastungen auf den Apparat, in diesem Falle auf die Kontaktflächen zwischen Kniescheibe und der Gleitrinne (Sulcus intercondylaris), in der sie sich bewegt. Die Folgen sind: Luxation der Kniescheibe und/oder stärkere Abnutzung der Kontaktflächen.
Auswirkungen auf die Genese pathologischer Veränderungen
Durch die zahlreichen, schwer kontrollierbaren Nebenkräfte und vom Hauptdrehmoment abweichenden Drehmomente kommt es zu unüberschaubar vielfältigen Wechselwirkungen zwischen den Skelettmuskeln, die auch durch die Ausübung korrigierender Kräfte oft nicht zu kontrollieren sind. Die Auswirkungen sind neben den bereits genannten Abnutzungserscheinungen und Luxationen vor allem Verspannungen und Blockaden.
Weiterführende Informationen
Weiterführende Informationen zu diesem Thema finden sich in der Literatur zur Orthopädie, in der physikalischen Fachliteratur und beispielhaft in den folgenden Quellen im Internet (hpts. Definition):