Mechanics, Adaptation and Variation of the Human Femur 81

Schaftabschnitten wahrscheinlich ungefahr parallel abo Der Zusammenhang zwischen Alter und Querschnittsflache ist aber nicht linear. Eine Korrelation zwischen FlachengroBe und den Tragheitsradien ix und iy konnte nicht nach­gewiesen werden.

6. Mit zunehmender Compactadicke nimmt die Bruchfestigkeit bei Mannern und Frauen parallel auf der medialen, ventralen und lateralen Schaftseite zu.

7. Physiologisch wird das Femur sehr wahrscheinlich auf Biegung beansprucht. Die hochsten Druckspannungen finden sich auf der medialen, die hochsten Zug­spannungen auf der lateralen Seite des Schaftes. Geringere Spannungen werden in der ventralen und dorsalen Compacta aufgenommen. Es wird gezeigt, daB die ausbleibende Resorption des Knochengewebes im Bereich der neutralen Faser unter der Wirkung des Pauwelschen Umbaumechanismus und bei Annahme der Isotropie des Knochens erklart werden kann, wenn das Femur physiologisch einer schwankenden Biegebeanspruchung ausgesetzt 1st. Die in vivo in menschlichen Femurquerschnitten bei einer schwankenden Biegebeanspruchung in etwa zu erwartende Beanspruchungsverteilung wird aufgezeigt.

8. Femurquerschnitte sind nicht nur durch die FIachengestalt an eine schwankende Biegebeanspruchung angepaBt, sondern auch durch die Verteilung verschieden dichten und festen Knochengewebes. An Orten hoher Beanspruchung ist dieses besonders fest, an Orten geringer Beanspruchung dagegen weniger.

9. FUr 24 Merkmale von III Femurquerschnitten wurde die lineare Korre­lationsmatrix berechnet und mit Hilfe der Faktorenanalyse die Variationsstruktur fUr vier Faktoren berechnet.

Der erste Faktor ist besonders eng mit den FlachengroBenmaBen korreliert. Er beeinfluBt positiv die Dichte und Festigkeit der Compacta auf der medialen, lateralen und ventralen Schaftseite. Es wird gezeigt, daB der Faktor I moglicher­weise den Ten der Gesamtvariation in der Femurdiaphyse widerspiegelt, der auf funktionelle Anpassung an eine unterschiedliche Biegebeanspruchung zurUckzu­fiihren ist.

Unter der Wirkung des zweiten Faktors werden geschlechtsspezifisch die Femurlange und die Gestalt der Crista femoris, aber weder die Compactadicke noch die Dichte und die Festigkeit des Knochengewebes im Femurquerschnitt ausgebildet. Die Crista femoris steht wahrscheinlich als Muskelansatz- und Ursprungsleiste in einem anderen funktionellen Zusammenhang als dem der Anpassung an unterschiedliche Biegebeanspruchungen.

Der dritte Faktor beeinfluBt die Dichte und Festigkeit des gesamten Quer­schnittes, besonders aber die der ventralen und dorsalen Compacta. Er ist mit dem Alter korreliert. Moglicherweise spiegelt der Faktor III diejenige Variation in der Femurdiaphyse wider, die mit dem Mineralstoffwechsel zusammenhangt.

Der vierte Faktor spiegelt die Massenverteilung der Querschnitte in der Frontalebene wider.

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Subject. Index

Acetabulum 65 Alignment of a spongy trabecula 62 Anisotropic 10 Anlagen 7 Astronaut 12

Bending moment 9, 10 -, principal planes 10, 68 - stress 10, 61, 62, 68, 77 Birds 7,72 Body, homogenous 10 - of uniform strength 10, 16 Bone, cancellated 61, 62 - formation 61, 72 - matrix 12, 75 - remodeling 12, 13, 62, 72 - resorption 8,61,65,71 Bracing 9, 13

Calcaneus II, 12 Calcium diet 9, 12, 72, 73 - intake 12 -, reservoir of 12 -, mobilization 73 Calibration wedge 17 Centroid 14, 16, 18, 50, 61, 67 Collagen fibres II, 77 Collo-diaphysis angle 8 Concentration zone 18, 19, 21 Contour-lines 65, 67

Demineralization 12, 13, 69 Densitogram 71 Densitometric 12 Design of experiment 70

Eccentricities 63 Eggshell 72 Electrical field 77 Endocrine system 72, 73 Epicondylus 19 Epiphyseal plate 8

Femoral crest 10, 52, 53, 60, 69, 74, 75 - head 19 Femur neck 8 Fibula 7 Frontal plane 13 Functional adaptation 7, 13, 17, 35, 61 - structure 7,9

Gluteal tuberosity 18, 20, 21 Growth 8

Haversian canals 70, 72 Heredity basis 7 Heritability 7 Hypokinetic 8, 72 Hypokinesis 67

I-bar 16 Immobilization II, 66, 77 Intercondylar fossa 7 Intertrochanteric crest 20 Isometric contraction 66 Isotenics 14, 15, 63 Isotropic 10, II, 14, 61, 68

Knee-joint 7

Lactation 72, 73 Lacunae 70 Lamellae of osteons 71, 72 Line of application 13, 63, 68 Linea aspera 10, 18, 19, 20, 21, 74, 75 Linear contrast 26, 27,34, 37 Loads, axial 63 -, centrically applied 10 Lunate surface 65

lilalnutrition 8 Mass absorption 18, 43 Maximum-minimum law 7 - - principle 12 Mechanoreceptors 12 Medullary canal 9, 53, 72, 73 Metacarpus 71 Mineralization II, 12, 13, 69, 70, 75 :Mineral metabolism 12, 72, 73, 75 Moment of area 18 - - inertia 15, 16, 18, 63 - - resistance 9 Mouse, grey-lethal 8 -, homozygous luxoid 7 Movement, daily 63 -, range of 67, 68, 71 Muscle, calf II, 66

Neutral surface 14, 15, 16, 61ff.

Osteoclastic activity 8, 12, 13, 72 Osteocytes 12 Osteocytic activity 12, 73

Subject-Index 89

Osteoid 70 - borders 12, 13 Osteons 11, 70, 71, 73, 77 - per unit of area 70, 71 Osteoporosis 11,71,73

Patella. 7 Pelvis 7 Phosphate 12 Photoelastic 12 Piezoelectric effect 77 Pigs 71 Plaster 11,66 Plexiglas 12 Point of application 14, 61 Popliteal surface 18 Porosity 70, 72 Positions 8, 9 Posture, bipedal 13 -, tetrapode 13 Pyroelectrical effect 77

Quadratojugale 8

Rabbit 9, 11, 12, 66, 67 Rachitic deformation 67 Radius 9 Radius of gyration 18,50,52,55,57,61 Rarefaction 11, 12,67 Rat 9, 12, 72, 77 Reaction norm 7 - of adaptation 75 Recumbency 12

Reservoir of minerals 72 Resorption cavities 71, 72, 73 Resultant of forces 10, 13, 61, 63, 67, 68,

72 Rickets 10, 13, 61

Specific gravity 18 Split-lines 76, 77 Spongiosa 7,61,62 Stance phase 14 Strain 12, 14,62,63,66,67,77 S~,compreasive 8,13,14,50,61,62,70 -, principal unit 12, 62 -,shear 62 -,tensile 8,14,50,61,62,70 Supracondylar line 18, 19, 20, 21

Tarsus 11 Tendo calcaneus 11 Tenotomy 11 Tibia 7 Trabecula 11, 12, 61, 62, 71 Transformation, exponent 20 Trochanter, greater 19, 20 -,lesser 20 Tuber clacanei 11, 67 Twins 7

Ulna. 9

Vasa nutricia 20

X-rays 17,18,69,70