Gelenkkräften

Gelenkkräfte bezeichnet alle Kräfte, die auf ein Gelenk wirken und dessen Lastzustand bestimmen. Sie entstehen durch die Wechselwirkung zwischen den Gelenkflächen (Gelenkkompression und Scherkräfte), den Muskel- und Sehnenkräften, Bändern sowie externen Lasten wie dem Körpergewicht und zusätzlichen Kräften während Bewegung.

Die Kräfte setzen sich aus mehreren Anteilen zusammen: die Kontaktkraft zwischen den gelenkbildenden Oberflächen (Druck und Scherung in der Gelenkfläche), die von Muskelaktivität erzeugten Zug- und Druckkräfte durch die Sehnenansätze, und die passiven Strukturen wie Bänder, die zusätzliche Spannungen erzeugen. Die Gesamtkraft erzeugt oft auch Momente, die Biegung oder Torsion des Gelenks verursachen können.

Messung und Modellierung von Gelenkkräften erfolgen überwiegend indirekt. Bewegungsanalysen mit inverser Dynamik und muskuläre Modelle schätzen die inneren Kräfte aus Messdaten der Körperbewegung und Muskelaktivität. In einigen Fällen liefern Instrumente in implantierten Gelenken direkte Messwerte der Kontaktkräfte, etwa im Kniegelenk.

Einflussfaktoren auf Gelenkkräfte sind die Art der Aktivität (Gehen, Laufen, Springen), Geschwindigkeit, der Gelenkwinkel, das Körpergewicht, die Muskelkraft und die Koordination. Pathologische Zustände wie Arthrose, Gelenkinstabilität oder Bänderverletzungen können die Lastverteilung im Gelenk verändern.

Beispiele: Beim Gehen liegen Kniegelenkreaktionskräfte typischerweise im Bereich von zwei- bis dreifachem Körpergewicht; beim Laufen erreichen sie deutlich höhere Werte und variieren stark mit Technik und Geschwindigkeit. Das Verständnis der Gelenkkräfte unterstützt Rehabilitation, Prothesenentwicklung und die Prävention von Gelenkverletzungen.