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Anatomie Zusammenfassung1. Muskeln, Sehnen, Bänder, Knochen, GelenkeFrontalebene: Abduktion/Adduktion (Ab/Anspreizen)Sagitalebene: Flexion/Extension (Beugung/Streckung)Transversalebene: Innen/Außenrotation (nach innen/ nach außen drehen)Übersicht Bewegungssystem/ Aufbau und Funktion Muskel:Histologi...

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Anatomie und Physiologie 20/21

Anatomie Zusammenfassung

1. Muskeln, Sehnen, Bänder, Knochen, Gelenke

Frontalebene: Abduktion/Adduktion (Ab/Anspreizen) Sagitalebene: Flexion/Extension (Beugung/Streckung) Transversalebene: Innen/Außenrotation (nach innen/ nach außen drehen)

Übersicht Bewegungssystem/ Aufbau und Funktion Muskel: Histologische Klassifikation: Typen: - spindelförmig - gefiedert z.B. Kniestrecker - einbäuchig - mehrbäuchig z.B. Bauch - zweiköpfig z.B. Wade 1

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- platt - parallelfasriger z.B. Unteramt Muskelgewebsarten und ihre Eigenschaften Glatte Muskulatur -

kontraktiler Gewebetyp innere Organe, Gefäße muskuläre Hohlorgane (z.b. Verdauungssystem) spindelförmige Zellen, nicht parallel angeordnet je ein Zellkern (Meist sehr lang) geringe Ermüdung – langsame Reizantwort unwillkürliche Funktion

-

angeregt durch vegetatives Nervensystem à nicht willentlich kontrahierbar

-

steuert z.B. Blutdruck in Gefäßen

Skelettmuskulatur -

-

Muskeln, die am Skelett fixiert sind oder für Bewegungen des Körpers sorgen à auch Muskeln, die nicht direkt am Skelett befestigt sind quergestreifte Muskulatur (Sarkomere) lange Muskelfasern viele Zellkerne motorische Endplatte à spezialisierte chemische Synapse à überträgt Erregung von einer efferenten Nervenfaser auf Muskelfaser eines Skelettmuskels willkürliche Innervierung kurze Kontraktion

Herzmuskulatur -

bestimmte Form von Muskeln à kommen nur im Herzen vor arbeitet „selbstständig“ à nicht willentlich kontrahierbar sorgt für Blutversorgung des Körpers quergestreift (Sarkomere) Glanzstreifen = Verbindung zwischen den Zellen Zentral liegende Zellkerne stark durchblutet (viele Mitochondrien) autonomes Erregungsleitungssystem (gesondertes System im Körper wie das Herz schlägt nicht beeinflussbar) 2

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Strukturelle Besonderheiten einer Muskelzelle: Aufbau Myofilamente (Aktin/Myosin) Strukturelle Besonderheiten einer Muskelzelle  



Kontraktilität: Durch die Interaktion von sog. Myofilamenten aus Aktin und Myosin können Muskelzellen Spannung erzeugen bzw. sich verkürzen Calciumspeicher: Das sarkoplasmatische Reticulum (SR) dient als Calciumspeicher (wird für die Kontraktion benötigt) und ist unterschiedlich stark erweitert zu sog. L-Tubuli und Terminalzisternen Einstülpungen des Sarkolemms: Das Sarkolemm hat tief in die Zelle reichende Membrankanälchen in der quer gestreiften Muskulatur (sog. T-Tubuli) bzw. Membraneinbuchtungen in der glatten Muskulatur (Caveolae)

Myofilament - fadenförmige Proteine - stellen Hauptbestandteil einer Muskelzelle dar - bestehen hauptsächlich aus Aktin (= Strukturprotein) und Myosin (= Gruppe von Motorproteinen) Sarkomer - kleinste kontraktile Einheit des Muskels - Zusammensetzung aus Myofilamenten - befinden sich in Myofibrillen Myofibrillen - Aneinanderreihung von Sarkomeren - Bau- und Funktionseinheit der Muskelfaser

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Muskelkontraktion: Mechanismus und Vermittlung = Prozess eine Anspannung bzw. Verkürzung von Muskelgewebe

Aktinfilamente (Muskulatur)    

Synonym: Dünne Filamente Funktion: Aktinfilamente bilden die Schiene, an der die Myosinfilamente unter ATPVerbrauch entlanggleiten Stabilisierung: Regulatorproteine wie Nebulin und Tropomyosin begleiten das Aktin auf ganzer Länge und verhindern dessen Depolymerisation Begleitproteine zur  Blockierung der Myosinbindungsstellen: Tropomyosin (in quergestreifter und glatter Muskulatur), Caldesmon und Calponin (beides nur in glatter Muskulatur)  Interaktion mit Calcium: Troponin (in quergestreifter Muskulatur) und Calmodulin (in glatter Muskulatur)

Myosinfilamente   

Synonym: Dicke Filamente Funktion: Gleiten unter ATP-Verbrauch an Aktinfilamenten entlang Aufbau  Myosinfilament besteht aus ca. 300 Myosinmolekülen  Myosinmolekül besteht aus einem Schwanz- und einem Kopfteil, die je nach Myosinart aus mehreren schweren und leichten Ketten gebildet werden  Myosinköpfe haben sowohl Affinität zu Aktin, als auch ATPase Aktivität  Schwere Ketten sind wie ein Zopf umeinander gewickelt, von dem auf beiden Seiten Myosinköpfe abstehen

Sarkomer der quergestreiften Muskulatur Definition: Kleinste Funktionseinheit der Myofilamente der quergestreiften Muskulatur Bestandteile: 



Banden  I-Bande: Bereich, in dem sich nur Aktinfilamente befinden  A-Bande: Besteht aus drei Einzelabschnitten  (Dunklere) Äußere Abschnitte: Parallele Ausrichtung von Aktin und Myosinfilamenten mit Köpfchen  (Hellerer) Zentraler Abschnitt (sog. H-Zone): Parallele Ausrichtung von Myosinfilamenten, die hier keine Köpfe ausbilden und im Zentrum am sog. M-Streifen befestigt sind Streifen 4

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



Z-Streifen: Trennen einen Sarkomer an beiden Seiten vom nächsten und dienen den Aktinfilamenten als Verankerung (über Verankerungsproteine, wie bspw. α-Aktinin) M-Streifen: Zentrum der H-Zone, an dem entgegengesetzt verlaufende Myosinfilamente befestigt sind

;

Ablauf eines Kontraktionszyklus: Filamentgleittheorie Filamentgleittheorie -

basiert auf Querbrückenzyklus beschreibt Interaktion der Aktin- und Myosinfilamenten à mechanische Muskelkontraktion während Kontraktion keine Änderung der Länge der Myofilamente, sondern Längenminderung der Sarkomere durch Vorbeigleiten der Myofilamente Verkürzung Gesamtmuskel

Querbrückenzyklus - Kontraktionsvorgang eines Muskels - Calcium aktiviert Zyklus - ATP bewirkt Lösen von Myosin von Aktin 1. aufgrund ATPase-Aktivität des Mysionkopfes: 5

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à Myosinkopf kann ATP selbst spalten à Myosinkopf kann aktiviert werden à gewonnene Energie aus ATP-Spaltung kann „gespeichert“ werden 2. Anlagerung Myosinkopf an Bindungsstelle des Aktinfilaments (90° Winkel) à Querbrückenbildung à kurzzeitige chemische Bindung zwischen Aktin- und Myosinmolekülen (da Protein Troponin C an freigesetzte Calcium-Ionen gebunden wird) 3. Myosinkopf neigt sich (45° Winkel) à gebundene Aktinfilament wird in Richtung der Sarkomermitte gezogen à Sarkomer verkürzt sich 4. nach Längenänderung ändert sich Konformation des Myosinkopfes à erneute Bindung eines ATP-Moleküls à dann: Lösung des Myosinkopfes vom Aktinfilament à neuer Querbrückenzyklus kann beginnen

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Rolle von ATP Wenn im Muskel genügend ATP vorliegt und dieses durch die ATPase-Aktivität gespalten wird, kontrahiert der Muskel. Jede Querbrücke, die während des Kontraktionszyklus gebildet wird, benötigt ein Molekül ATP. Demzufolge benötigt der Muskel umso mehr ATP, je mehr Querbrücken gleichzeitig während eines Zyklus gebildet werden und je schneller dieser Zyklus abläuft. Verarmt oder fehlt ATP in der 1. Phase der Muskelkontraktion, so verbleibt der Myosinkopf in 7

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einer gekippten Stellung. Der Muskel erstarrt, was z.B. bei der Totenstarre eintritt. Wenn genügend ATP in ungespaltener Form vorliegt, dann erschlafft der Muskel, da das ATP eine "Weichmacherwirkung" besitzt.

Mechanismus der Muskelkontraktion

Gehirn (Motorkortex) Reizentstehung

Pyramidenbahn (Rückenmark)

Reizweiterleitung Graue Substanz (Rückenmark)

Peripherer Nerv Reizverschaltung

Reizweiterleitung

Muskel (Endorgan) Kontraktion

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Kontraktionsformen Isometrische Kontraktion - statisch - intramuskuläre Spannungsänderungen ohne Längenänderung der Muskeln - Muskeln verkürzen sich gar nicht/nur minimal Konzentrische Kontraktion - positiv-dynamisch - intramuskuläre Spannung ändert sich - Muskeln verkürzen sich Exzentrische Kontraktion - negativ-dynamisch - Spannungsänderung und Verlängerung/Dehnung der Muskeln

- isokinetisch - konstante Geschwindigkeit - isotonisch - konstante Kraft à Die Spannung des Muskels bleibt gleich, die Muskellänge ändert sich. - auxotonisch - unterschiedliche Spannung 9

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Einteilung der Skelettmuskelfasern: Typ-I-Fasern, Typ-II-Fasern -

Verteilung genetisch festgelegt Zusammensetzung eines Muskels durch Funktion bestimmt z.B. durch Krafttraining: Querschnitsswachstum von FT-Fasern

Typ I: slow twitch (ST-Fasern) -

langsame, ermüdungsresistente Faser Dauerleistung hoher Anteil an Mitochondrien (Produktion von Energie in Form von ATP) und Myoglobin (= Muskelprotein als Sauerstoffspeicher) Beispiel: Radfahrer Mehr Sauerstoff und Fettverbrennung

Typ II: fast twitch (FT-Fasern) -

sehr schnell arbeitende Faser mit kurzfristig hoher Kraftleistung à kurzzeitige, schnelle Kontraktion viel Glykogen (= energiereiches Kohlenhydrat), wenig Myoglobin Beispiel: Sprinter - IIa: ermüdungsresistenter - IIb: ermüdet schneller als IIa

Typ IIx: (super)fast (Intermediärtyp) -

schnelle, relativ ermüdungsresistente Faser à sehr schnelle Kontraktion anaerober (= ohne Sauerstoff) Stoffwechsel wenig Myoglobin, wenig Mitochondrien

-

Zwischentyp zwischen ST-Fasern und FT-IIa_Fasern —> Intermediertyp

Nachtrag Muskelaufbau -

Muskelfaserbauch à muskelfaserbündel à sakomer à kontraktive element 10

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-

braucht ATP (Aktin und Miusin Elementen ) ATP kommt von Reiz (Nerven Rückenmark zum Muskel Axion ) Rückenmark ( mehrere Bestandteile eins davon Vorderhorn) gibt Nerv zum Muskel (Motorische Endplatte) dort dockt an Muskel —> Erregungsleitung

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Sehnen: = straffes Bindegewebe -großer Anteil extrazellulärer Kollagenfaser im interzellularsubstanz -Anteil von Zellen und Grundsubstanz niedrig - besteht aus wenig elastischen fasern -dicke, parallel zur Zugrichtung angeordnete Bindegewebszüge (Kollagenfasern) -umschlossen von Bindegewebshülle -Sehnen verbinden Muskeln und Knochen

Ein Tendinozyt oder Flügelzelle ist eine Fibroblaste parallelfaserigen Bindegewebe von Sehnen vorkommt

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-Im Längsschnitt gewellt (entspannt) -max. bis 5% Längenzunahme -nur auf Zug belastbar Verbindung zwischen Muskel- und Knochengewebe Muskeln und Sehnen: setzen an Knorpel an, überbrücken ein oder mehrere Gelenke und ermöglichen durch Verkürzung aktive Bewegung Muskel-Sehnen-Verbindung   

Das Sarkolemm ist im Bereich des Sehnenansatzes stark gefaltet (starke Oberflächenvergrößerung!) Kollagenfibrillen der Sehne setzen an der Basallamina der Muskelzelle im Bereich der Fältelung an Aktin von endständigem Sarkomer (intrazellulär) ist über einen DystrophinGlykoprotein-Komplex mit den Kollagenfibrillen der Sehne (extrazellulär) verbunden (Kraftübertragung!)

Sehnen-Knochen-Verbindung (Junctio osotendinea): -die Sehnenfasern verbinden sich mit den kollagenen Fasern des Periosts, große Sehnen dringen sogar bis zu den Knochenlamellen vor

Übertragung der Muskelkraft auf das Skelett -Ende der Sehnen ist im Muskel mit den Muskelfasern verwachsen und das andere Ende ist am Knochen angewachsen 14

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Bestandteile (Tendinozyten, Parallele Kollagenfasern, wenig elastische Fasern); Sehnenscheiden -Sehnen vor unnötiger Reibung, die zu Sehnenschäden führen kann, geschützt -wenn über knochenvorsprung verlaufend - Röhrenförmige, bindegewebige Ummantelung langer Sehnen

Bänder: -Kaum dehnbarer Bindegewebsstrang aus parallel angeordneten, straffen kollagenen Fasern, der an Gelenkkörper oder Gelenkkapsel inseriert

Bandführung: bei einer eingeschränkten Knochenführung Bsp.: Kniegelenk, führt ein zusätzliche Apparat = Führungsbänder, die Bewegung im Gelenk Bandhemmung: diese beschränken das Ausmaß der Beweglichkeit durch eine Überstreckung Verstärkungsbänder: diese verstärken die Gelenkkapseln und sichern die Knochenverbindungen

Knochen, Knorpel (Typen; Eigenschaften; Funktion) 15

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Knochenarten Einteilung nach Gewebe: ->Geflechtknochen ->Lamellenknochen

Einteilung nach Form: ->Lange Röhrenknochen (Oberschenkel) ->Kurze Röhrenknochen (Hand) ->Kurze Knochen (Handgelenk) ->Plattenknochen (Schulterblätter) ->Sesambeine (Kniescheibe) ->Irreguläre Knochen (Wirbel) Zusammensetzung: ->Anorganische Substanz 56% (Calziumphosphat und –carbonat) - Druckfestigkeit ->Organische Substanz 27% (zahlreiche Kollagenfasern) - Elastizität ->Wasser 17% Knochenstruktur: ->Spongiosa: niedrige Dichte, schwammartig, porös, Ort der Blutbildung, Stoffwechsel im Knochen ->Corticalis: hohe Dichte, stabil, halt gebend

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->Aufrechter Gang

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Versorgung der Knochen über Spongiosa und Periost (Mineralstoffversorgung über Blutgefäße)

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Knorpel

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Gelenke (Aufbau, Formen, Neutral-Null-Methode)

Bewegungsumfang Hüftgelenk: Flexion/Extension 130°/0°/10° Abduktion/Adduktion 40°/0°/20° Innen/Außenrotation 30°/0°/40°

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2. Anatomie und Physiologie der Wirbelsäule Funktion 1. Tragen 2. Bewegen 3. Schutz für Rückenmark, innere Organe im BEREICH BRUSTKORB AUßERDEM Beweglichkeit, Gleichgewicht, Ansätze und Ursprunge für Muskeln, Erschütterungen abfangen, Schwingungen dämpfen, Schutz für Rückenmark, Aufrechte Haltung, Kopf halten.

Aufbau der Wirbelsäule gesamt. -Halswirbelsäule 7 Segmente -Brustwirbelsäule 12 Segmente -Lendenwirbelsäule 5 Segmente -Kreuzbein lat. Os sacrum 5 Segmente mit 20 Jahren verschmilzt es zu einem Knochen 22

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-Steißbein lat. coccygeum 4-5 Segmente -einzelnen Fortsätze einzelne Wirbel -12 Rippen -schließt sich an Becken an —> mit Kreuzbein verbunden -HWS viel kleiner als BWS

Erklärung und Aufbau HWS, BWS, LWS, Kreuzbein, Steißbein

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Kurven der Wirbelsäule: Zervicallordose, Thorkalkyphose, Lumbarlordose, Kyphose(Kreuzbein und Steißbein)

Aufbau eines Wirbels. Teile der Wirbelkörper: Dornfortsatz, Wirbelbogen, Querfortsatz, Wirbelloch, Wirbelkörper - form hängt von jeweiligen Region ab -2 Hauptteile: Wirbelkörper, Wirbelbogen mit Fortsätzen -Wirbelkörper und Bogen umschließen Wirbelloch -zwischen Wirbelkörpern: Zwischenwirbelloch -vorne/ zum Körper —> ganz gerade

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-Wirbelkörper mit variierende Wirbelkörper und Bogenform: C1, C2, C7.

-Knöcherne Thorax: Rippen-Sternum(Brustbein)-BWS / ist alles -Funktion der Knöcherne Thorax: Schutz (Brust-, Abdomen Organe, Gefäße) 25

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Junghans Bewegungssegment. Das Bewegussegment nach Junghans: Bandscheiben und Wirbelbogengelenke Funktionen dem Bewegussegment nach Junghans: Facettengelenke: Garantieren die Beweglichkeit der WS, Das Gleiten nach vorne und Drehen den WK gegeneinander einschränken. Bandscheibe: Druck und Stöße abfangen, gleichmäßige Druckverteilung, ermöglicht die Bewegung. Das Bewegungssegment nach Junghans Bandscheiben und Wirbelbogengelenke Facettengelenke/ Zwischenwirbelgelenke: -Verbinden die WKs -Paarweise geordnet -Lastenträger Funktionen dem Bewegungssegment nach Junghans: Garantieren die Beweglichkeit der WS, Das Gleiten nach vorne und Drehen den WK gegeneinander einschränken. Bandscheibe: -Flexible Knorpel zwischen WK -Nucleus pulposus, Anulus Fibrosus Funktion: Druck und Stöße abfangen, gleichmäßige Druckverteilung, ermöglicht die Bewegung. Je dünner die Bandscheibe, desto weniger Bewegungsmöglichkeiten hast du

Belastungsformen der Wirbelsäule. Die Druckbelastung auf der Wirbelsäule kommt von: Gravitation, Muskelspannung, und körperliche Aktivität. Die höchste Belastung ist im LWS-Bereich und beim vornebeugen (mit Last/Bewegung ist die Belastung noch höher). Die geringste Belastung ist im Sitzen und in Seitenlage. Die Bandscheiben stehen für die gleichmäßige Druckverteilung.

Zusammenfassung Wirbelsäule von T. Aufbau der Wirbelsäule Zusammengesetzt aus Wirbelkörpern (WK), Kinder: 33 WK, Erwachsene: 26 WK  Durch Wachstum zusammenwachsen 26

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Aufteilung der Wirbelsäule: HWS – 7 WK, BWS – 12 WK, LWS -5 WK Kreuzbein – 5 fusionieren später im Alter zu einem und Steißbein fusionieren 4 zu einem Beweglichkeit der WS-Abschnitte Männer: 71 cm, Frauen: 61 cm 

Aufnahme des axialen Drucks (von oben nach unten)



HWS-BWS-LWS sind beweglich



Kreuzbein und Steißbein nicht beweglich



Bandscheibe zwischen WK

Bewegungsmöglichkeiten -Abhängig von Alter, Beweglichkeit, Knochenstatus Mögliche Bewegungen der HWS: Flexion, Extension, Lateralflexion, Rotation  Zervikallordes Mögliche Bewegungen der BWS: Flexion, Extension, Rotation  Thorakalkyphose, jeder WK hat Rippenkontakt, 12 Paar Rippen, Fingerbodenabstand Mögliche Bewegungen der LWS: Flexion, Extension, Lateralflexion, Rotation  Lumballordose, WK sind groß und fangen viel Druck-, Zug- und Kraft an, viele Beschwerden im Bereich Kreuzbein und Steißbein sind nicht beweglich

Beweglichkeit der WS-Abschnitte. Mögliche Bewegungen der HWS: Flexion, Extension, Lateralflexion, Rotation Mögliche Bewegungen der BWS: Flexion, Extension, Rotation Mögliche Bewegungen der LWS: Flexion, Extension, Lateralflexion, Rotation Kreuzbein und Steißbein sind nicht beweglich

Ligament (WS-Bandapparat) Funktion der 3 größten Ligamenten: Führen, Halten, Bewegung limitieren Namen: Das vordere Längsband (lig. Longitudinale anterium) Das hintere Längsband (lig. Longitudinale posterium) 27

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Und Das gelbe Band (lig. Flavum).

Formgebung der WS 4 Kurven Lordose- HWS Kyphose-BWS Lordose- LWS Kyphose- Steißbein, Kreuzbein  Durch S – Krümmung ist die WS erst belastbar  L-D-L-D Funktion und Aufgaben Beweglichkeit, Gleichgewicht, Ansätze und Ursprunge für Muskeln, Erschütterungen abfangen, Schwingungen dämpfen, Schutz für Rückenmark (BWS/ Thorax Innere Organ), Aufrechte Haltung, Kopf halten (Extension, Flexion)

Variierende Wirbelkörper und Bogenformen C1: erste Wirbel, Atlas, hat kein WK C2: zweiter Wirbel, Axis  Liegen übereinander, dadurch ist Rotationsbewegung erst möglich, Verbindung zum Schädel C7: siebte Wirbel, Prominens, Übergang von HWS zu BWS, Buckel rauskommt  Sieht anders aus als die anderen, ist länger Thoraxwand- Knöcherne Thorax  Teile aus Knochen zusammengesetzt Thoraxwand: Rippen-Sternum (Brustbein)-BWS-Rippen -> Knorpel-Muskulatur Teil des Thorax aus Knochen: Knöcherne Thorax Funktion der Knöcherne Thorax: - Schutz (Brust-, Abdomen Organe, Gefäße) - Geringe Beweglichkeit - Deformität (Keil-, Trichterbrust) 28

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Thoraxwand- Knöcherne Thorax Rippen: 12 Paar Rippen, nicht beweglich -

7 Paar ‘wahre’ (1-7, direkt mit Brustbein verbunden),

-

5 Paar ‘unwahre’ (8-12 = Verbindung nur mit Rippenknorpel)

-

Schwebende Rippen (11-12 keine Bindung außer WK)

M. errector spinae = autochth...