Читать книгу Hals über Kopf - Richard P. McCall - Страница 27

Vielleicht haben Sie schon einmal jemanden sagen hören, dass man sich zum Heben eines schweren Objekts nicht bücken, sondern dass man seine Knie beugen sollte, um es zu heben. Warum dies so ist, können wir mit Hilfe unseres Wissens über Drehmomente verstehen. Abbildung 1.11 zeigt eine Person, die sich so weit nach vorne beugt, dass ihr Rücken zum Boden parallel ist. Das Gewicht des Rumpfes, des Kopfes, des Halses und der Arme würde dazu führen, dass sich der Oberkörper der Person entgegen dem Uhrzeigersinn dreht. Ein Muskelbündel, das mit der Wirbelsäule und den Hüftknochen verbunden ist, verhindert, dass man in dieser Körperhaltung nach vorne fällt. Der Ursprung dieser Muskeln befindet sich an den Hüftknochen und ihr Ansatzpunkt entlang der Wirbelsäule. Diese Muskeln tragen den lateinischen Namen erectores spinae, weil sie uns helfen, aufrecht zu stehen, und da sie mit der Wirbelsäule verbunden sind.

Statt die Kräfte in jedem einzelnen Muskel zu betrachten, stellen wir uns die verschiedenen Muskeln zur Aufrichtung der Wirbelsäule als einzelnen Muskel vor, der an einem Punkt mit der Wirbelsäule verbunden ist. Der Drehpunkt für den Oberkörper befindet sich am unteren Ende der Wirbelsäule in einem als Kreuzbein (oder Sakrum) bezeichneten Punkt.

Abb. 1.11 Ein weiteres Beispiel für ein Drehmoment. Um zu verhindern, dass eine Person, die sich zum Heben eines Objekts nach vorne gebeugt hat, weiter nach vorne fällt, müssen die Muskeln zum Aufrichten der Wirbelsäule aufgrund des Gewichts von Rumpf, Kopf und Hals W_RKH und der Arme W_Arme eine sehr große Kraft F_M aufbringen. In dieser Modellzeichnung wird davon ausgegangen, dass die Muskelkraft in einem Winkel θ zur Wirbelsäule ansetzt.

In Abbildung 1.11 bewirken die erectores spinae ein Drehmoment im Uhrzeigersinn, das Gewicht des Oberkörpers hingegen ein Drehmoment entgegen dem Uhrzeigersinn. Sie mögen sich fragen, warum zwischen der Richtung der Kraftwirkung der Muskeln und der Wirbelsäule ein Winkel angegeben ist. Wie im Falle des weiter oben besprochenen Deltamuskels gilt auch hier, dass kein Drehmoment entstünde, wenn die Kraftrichtung durch den Drehpunkt verliefe. Der Winkel der Kraft des Deltamuskels kommt durch den Abstand zwischen seinem Ursprung und dem Schultergelenk zustande. Im Falle der Muskeln zum Aufrichten der Wirbelsäule ist es die Biegung der Wirbelsäule, die diesen Winkel entstehen lässt. Wenn Sie sich den Rücken eines Menschen anschauen, so wölbt sich der obere Teil der Wirbelsäule leicht nach außen (auf den Betrachter zu) wenn sie ihrem Verlauf nach unten folgen, während der untere Teil sich nach innen (weg vom Betrachter) wölbt. Diese Biegung hat zur Folge, dass der Drehpunkt am Kreuzbein ein kleines Stück gegen den Ursprung der erectores spinae an den Hüftknochen verschoben ist.

Rechnen wir die Sache einmal anhand einiger Zahlen durch. Bei einer Person, die 75 kg wiegt, beträgt das Gewicht der Arme etwa 7,5 kg und das Gewicht von Rumpf, Kopf und Hals etwa 40 kg. Nehmen wir an, das Gewicht der Arme wirke in einem Abstand von 60 cm und das Gewicht des Oberkörpers (Rumpf, Kopf und Hals) in einem Abstand von 24 cm vom Kreuzbein. Nehmen wir ferner an, dass die von den Muskeln zur Aufrichtung der Wirbelsäule erzeugte Kraft etwa 40 cm vom Kreuzbein in einem Winkel zur Wirbelsäule von 12° angreift. Mit diesen Zahlen können wir errechnen, dass die erectores spinae mit einer Kraft von etwa 154 kg an der Wirbelsäule ziehen müssen, um die Gegenkräfte auszubalancieren. Das entspricht mehr als dem Doppelten des Körpergewichts der Person. Wollte die Person ein 25 kg schweres Objekt heben, so müssten die erectores spinae mit einer Kraft von etwa 350 kg an der Wirbelsäule ziehen, was fast dem Fünffachen ihres Körpergewichts entspricht! Zusätzlich zu den Kräften in den Muskeln wirken auch sehr große Kräfte auf das Kreuzbein (d.h. den unteren Teil der Wirbelsäule). Vielleicht verstehen Sie nun, warum wir, wenn wir nicht vorsichtig sind, einen Rückenmuskel verzerren oder uns die Wirbelsäule verletzen (einen Bandscheibenvorfall oder -riss erleiden) können. Wenn wir uns vorstellen, dass die Person in die Hocke geht, um das Objekt zu heben, findet die größte Kraftanstrengung in den Beinen statt. Auch in diesem Fall müssen die Rückenmuskeln eine Kraft aufbringen, sie ist jedoch wesentlich kleiner. Große Kräfte in den Muskeln der Wirbelsäule treten vor allem dann auf, wenn wir den Oberkörper nach vorne beugen.2,3