Die Bedeutung der Schädelentwicklung für die Craniosacrale
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Entstehung, Wachstum und Ossifikation des menschlichen Schädels Felix Joy Schriftliche Arbeit zum Vortrag für den Diplomkurs Cranio Sacrale Osteopathie vom 9.12. - 11.12.2005 Kappel am Albis Schule für Cranio Sacrale Osteopathie Dr. Rudolf Merkel Entstehung, Wachstum und Ossifikation des menschlichen Schädels -1. Der Knochen - ein stoffwechselaktives Gewebe Obwohl Skelett in landläufiger Vorsstellung zwangsläufig mit dem Tod assoziiert wird und das griechische Wort „skeletos“ eigentlich „ausgedörrt“ oder „ausgetrocknet“ bedeutet, ist Knochen ein sehr lebendiges Gewebe. Es unterliegt einem stetigen Umbau und wird pro Minute von 200 bis 400ml Blut durchströmt. Dieses entspricht immerhin ungefähr 6 Prozent des Herzzeitvolumens. Herzzeitvolumen = Schlagvolumen x Schlagfrequenz Blutdruck = Herzzeitvolumen x Gefässwiderstand Gefässwiderstand = Gefässdurchmesser -2. Die Keimblätter Alle Gewebe und Organe des Körpers entwickeln sich aus den drei Zellkeimblättern des frühen Embryos. Es sind dies: Entoderm: innere Organe. Mesoderm: Bindegewebe, Knochen und Skelettmuskeln. Ektoderm: Haut und das Nervensystem. Ektoderm Mesoderm Entoderm -3. Muttergestein Knochen Bindegewebe ist die Mutter der Knochen - und gleichzeitig ihr Vorläufer als struktureller Baustoff und buchstäblich der Schoss, der die Knochen hervorbringt. Um die hohe Festigkeit des Knochens zu erzielen, bildet die Bindegewebematrix spezielle Taschen oder Gussformen. Diese Gussformen werden dann mit kristallisierten Mineralien ausgefüllt - vor allem sind dies Kalzium und Phosphor. Knochen ist aber auch ein Speicher für die lebenswichtigen Spurenelemente: Magnesium, Natrium, Kohlenstoff, Zitrat und Fluor. Dieses Mineralgemisch ähnelt demjenigen vieler Gesteinsablagerungen; seine fest ineinander verschränkten Kristalle geben den elastischen Collagenfasern zusätzlich Druckfestigkeit. Es wird sogar geschrieben, dass der Mineralgehalt von getrocknetem Knochen dem von Marmor sehr nahe kommt. Felix Joy 1 Magnesium Natrium Kohlenstoff Zitrat Fluor www.onmeda.de gibt ausführlich Auskunft über die Eigenschaften dieser Mineralien. Lebender Knochen braucht nicht nur Bindegewbe und Mineralbestandteile, sondern auch ein dichtgesponnenes Netz von Blutgefässen und Nerven. Diese weicheren Gewebe können die festen Komponenten von Knochen nicht durchdringen; der Knochen muss daher um Nerven, Gefässe und Fibrillen herumwachsen, um sie in seine feste Struktur aufzunehmen. Es findet also eine richtiggehende Ummauerung statt. Der Prozess der Aufnahme weicherer Elemente in feste Knochenmaterie ist kompliziert; zwar verläuft er in der intrauterinen Wachstumsphase am lebhaftesten, doch in gewissem Umfang dauert er lebenslang. -4. Perichondrium, die Knorpel Gussform Anfänglich entstehen im reifenden Embryo, dem genetischen Code folgend, in bestimmten Bindegewebsregionen die Chondroblasten. Sie produzieren keinen Knochen, sondern zähen, nylonartigen Knorpel. Dieser Knorpel wird in das umgebende Perichondrium, einer flachen Schicht fibroblastenähnlicher Zellen, abgegeben und dort in hochspezifischen Formen aufbewahrt, die im Verlauf als präzise Gussformen für die Ablagerung von Mineralsalzen dienen. Kondensation Proliferation Hypertrophe Differenzierung Ossifikation -5. Ossifikation Bereits im vierten oder fünften Schwangerschaftsmonat sind sämtliche Knorpelmodelle vorhanden. Jeder Knochen hat in der Embryonalzeit mindestens einen Knochenkern die sogenannte Tubera. Die Lage dieser Knochenkerne ist immer relativ gleich. Die zeitliche Entwicklung ist allerdings Schwankungen unterworfen. Die genetische Intelligenz dieser frühen Entwicklung ist erstaunlich. Die Knochenform ist schon im anfänglichen Gliedmassenkern des winzigen Embryos programmiert. Entfernt man z.B. ein kleines Stück des Oberschenkelkerns eines fötalen Kükens und entwickelt es im Labor in der entsprechenden Nährlösung, dann entwickelt sich schon aus diesen wenigen Zellen ein vollständiger Oberschenkelknochen. Das genetische Programm ist teilweise im Bindeund Knorpelgewebe enthalten, teils ist es das Ergebnis spezifischer Hormone, wie z.B. das wichtige Wachstumshormon Somatotropin. Im lebenslangen Wachstums- und Umwandlungsprozess des Skeletts bildet dieser erste Entwicklungsschritt jedoch nur ein kurzes Kapitel. In den ersten vier bis fünf Lebensjahren erscheinen weitere sekundäre Ossifikationszentren in den Knorpelmodellen, die etwa bis zum fünfundzwanzigsten Lebensjahr arbeiten. 2 Felix Joy Osteoklasten Knochenwachstum Osteoblasten Periostales Wachstum (Hirnwachstum) -6. Permanenter Aufbau - permanente Zerstörung Es werden drei Arten von Knochenzellen unterschieden. Es sind dies die Osteoblasten, die Osteozyten und die Osteoklasten. Die ersten beiden sind für den Knochenaufbau, letztere für den Knochenabbau zuständig. Um ihre hochspezifische Form beizubehalten und trotzdem die Gesamtgrösse im Laufe von fünfzehn bis zwanzig Jahren um ein Mehrfaches zu erhöhen, müssen wachsende Knochen Ablagerungen, Zerstörung und Neuablagerung ständig in angemessenem Gleichgewicht halten. Wäre das Ausfällen frischer Mineralsalze durch die Osteoblasten der einzige Wachstumsmechanismus, dann würden sich pausenlos neue Knochenschichten auf die Oberfläche des ursprünglichen Modells legen; sie würden ständig dicker werden und schliesslich ihre Form verlieren - wie Korallen, die sich auf Kiesel heften. Folglich muss eine weitere Zellart für ein geordnetes Knochenwachstum sorgen, die Osteoklasten; ihre Aufgabe ist es, zuvor von den Osteoblasten gebildetes, mineralisiertes Knochengewebe aufzulösen. Die permanente Arbeitsteilung dieser beiden Gegenspieler ist für das eindrucksvolle Wachstumsmuster der Knochen verantwortlich. Während die Osteoblasten im Periost neue Schichten von Mineralsalzen auf die Aussenfläche der wachsenden Knochen legen, lösen die Osteoklasten im Endost die Innenfläche auf; damit vergrössert sich das hohle Innere in Proportion zum festen Äusseren. Der innere Auflösungsprozess durch die Osteoklasten verläuft äusserst selektiv, zurück bleibt eine Knochenwand von zweckmässiger Dicke und eine Anordnung fädiger Knochenbälkchen-Filamente zur wirksamsten Festigung des Knochens, damit er die üblichen Belastungen, denen er ausgesetzt ist, bewältigen kann. Auf diese Weise vergrössern sich die Knochen, ohne dabei unverhältnismässig schwerer zu werden und ihre Form zu verlieren. Felix Joy 3 -7. Ossifikation und Knochenwachstum im Bereich des Schädels Der Schädel entsteht aus dem Mesenchym, das die primitive Hirnblase umhüllt, und kann in das Neurokranium (Hirnschädel) und das Viszerokranium (Gesichtsschädel) unterteilt werden. Neurokranium Viszerokranium Das Neurokranium setzt sich wiederum aus der Schädelbasis und dem Schädeldach zusammen. Die Ossifikation kann prinzipiell auf zwei Arten vor sich gehen: Zum einen durch die desmale Ossifikation und zum anderen durch die enchondrale Ossifikation. Die desmale Ossifikation bezeichnet man auch als Ersatzknochenbildung (Ersatzknochen wird auch Primordialknochen genannt) oder direkte Verknöcherung, da sich der spätere Knochen direkt aus Bindegewebe entwickelt. Diese Verknöcherungsart kommt z.B. in den Nähten zwischen den Schädelknochen vor. Bei der enchondralen Ossifikation bildet sich bei der Entwicklung des Embryos ein knorpeliges Modell der späteren Knochen. Dieses wird dann im Zuge der Verknöcherung abgebaut und durch Knochen ersetzt. Die Schädelbasis entsteht durch enchondrale Ossifikation, sie entwickelt sich also zuerst als Knorpelgewebe und kann deshalb auch Chondrokranium genannt werden. Das Schädeldach und der Gesichtsschädel entstehen durch desmale Ossifikation, die knochen entwickeln sich direkt aus dem mesenchymalen Bindegewebe. Deshalb nennt man die beiden auch Desmokranium. Einige Knochen, die an der Schädelbasis wie auch am Schädeldach teilhaben, verknöchern gleichzeitig auf beide Arten. Beim Schädel eines menschlichen Embryo entstehen zwischen 110 und 120 Verknöcherungszentren. Daraus bilden sich bis zur Geburt 45 Knochen. Der Schädel eines Erwachsenen besteht schlussendlich aus 22 Knochen. Felix Joy 4 Knorpelige Anlage Membranöse Anlage Neurokranium Chondrokranium, Schädelbasis • Os occipitale, unterhalb der Linea nuchae superior • Os sphenoidale, bis auf den vertikalen Teil der Ala major • Os ethmoidale • Pars petrosa ossis temporalis Desmokranium, Schädeldach • Os occipitale: Supraocciput • Ala major des Os sphenoidale • Os parietale • Os frontale • Os temporale, Pars squamosa Viscerokranium • Septum nasi • Concha nasalis inferior • Corpus ossis hyoidei und grosse Zungenbeinhörner • Maxilla • Mandibula (bis auf die Kinnpartie und den Processus (condylaris) • Os zycomaticum • Os palatinum • Os nasale • Os lacrimale Nach der Bildung der Ossifikationszentren und der zunehmenden Verknöcherung kommt das Wachstum der Schädelknochen im Inneren der Ossifikationsstellen zum Stillstand, so dass sich das weitere Wachstum an der Peripherie des jeweiligen Knochens vollziehen kann. An der Oberfläche des Knochens geschieht dies durch appositionelles, periostales Wachstum; d.h. Knochen wird an der einen Knochenseite am Periost angebaut, während er auf der anderen Knochenseite am Periost zum Teil wieder abgebaut wird. Dabei wirkt die gesamte Oberfläche des Knochens als mehr oder weniger starkes Wachstumsfeld. Neben dem Wachstum des Knochens in seiner Gesamtheit findet auch eine fortwährende intraossale Remodellierung und Bewegung einzelner Knochenteile in Beziehung zu anderen Knochenteilen statt. Das periostale Wachstum ist abhängig von den Geweben und viszeralen Strukturen, die am Schädelknochen ansetzen und ihn umgeben. Das Knochenwachstum wird durch die Weichgewebematrix nicht nur induziert, sondern auch determiniert. Der Plan für das Design, die Konstruktion und das Wachstum eines Knochens liegt im Zusammenspiel von Muskeln, Zunge, Lippen, Wangen, der Haut, Schleimhaut, der Bindegewebe, der Nerven, Blutgefässe, Luftwege des Pharynx, des Gehirns in seiner Gesamtheit, den Drüsen usw.. Das Wachstum all dieser funktionellen Komponenten bewegt den Knochen und reguliert seine Entwicklung, damit dieser durch seine spezifische Form und Grösse seine Funktion erfüllen kann. Die Form des Hirnschädels vor der Geburt und in den ersten Lebensjahren wird massgeblich durch das Hirnwachstum bestimmt. Hirzu findet man bei einem Hai, dessen Hirn sehr langsam wächst, eine Knorpelmatrix, welche mit einer nahtlosen Kapsel das Hirn umschliesst. Hingegen beim Menschen, mit einem schnellen Hirnwachstum und mit der Notwendigkeit von verschiedenen Anpassungen, sind offene Suturen für Grössen- und Formveränderungen notwendig. Zum Beispiel ist durch das Saugen und Schlucken das Wachstum des Gesichtsschädel in den ersten Lebensjahren dominant. Felix Joy 5 Unter allen Bildungen des Skeletts ist der Schädel die komplizierteste und beziehungsreichste zugleich. Dies trifft auch für das Schädelwachstum zu. Hinterhaupsschuppe eines Fetus von 5 cm Länge, ca 10. Woche Hinterhaupsschuppe eines Fetus Hinterhaupsschuppe eines von 11 cm Länge, ca 13. Woche 7. monatigen Fetus -8. Suturen Suturen (Nähte) sind modifizierte Bandhaften und verbinden Ränder der Schädelknochen miteinander. Sie bewirken ein sekundäres, kompensatorisches Schädelwachstum. Mit Abnahme dieser Aktivitäten setzt eine Verknöcherung ein. Es werden gemäss ihrer Form folgende Arten unterschieden: • Sutura plana ist eine glatte Knochenverbindung, z.B. zwischen Tränen- und Siebbein. • Sutura squamosa ist eine schuppenförmige Knochenverbindung, z.B. zwischen Schläfen- und Scheitelbein. • Sutura serrata ist eine gezackte Knochenverbindung, z.B. zwischen Stirnbein und Scheitelbein. Alle Suturen besitzen histologisch einen 3-Schichtenaufbau: zelluläre osteoblastische Schicht, fibröse Schicht sowie eine Mittelzone mit zahlreichen Gefässen. Skizze einer Sutur im Wachstum Zelluläre osteoblastische Schicht Fibröse Schicht mit Kollagenfasern Mittelzone mit Blutgefässen Felix Joy 6 -9. Wachstum in den Suturen Der Knorpel ist das einzige Gewebe, das auch bei Druckkräften seine Wachstumskapazität beibehält (druckadaptive Wachstumszone), im Gegensatz zu den Suturen, die auf Druck im Wachstum gehemmt werden (zugadaptive Wachstumszone). Synchondrosen sind knorpelige Verbindungen zwischen den Knochen und schaffen die Voraussetzung für die suturale Knochenbildung. Durch das Wachstum der Synchondrosen sowie der Weichgewebe werden Knochen auseinanderbewegt. Dies übt einen Zug auf die Schädelnähte aus. Dadurch wird das suturale Gewebe stimuliert, den Knochen - Knochenkontakt zu erhalten und neuen Knochen zu bilden, so dass sich die Knochen sekundär vergrössern. Während die Schädelknochen sich in ihrer Entwicklung voneinander entfernen, wächst das konjunktivale Gewebe zentrifugal. Im Wachstumsprozess entsteht ein Gleichgewicht zwischen der Spreizung der Schädelknochen, dem Wachstum des konjuktivalen Suturengewebes und der desmalen Ossifikation des Knochens. Die aktiven Wachstumszonen einer Naht befinden sich somit an den Knochenenden. Passives zentrifugales Wachstum der Schädeldachknochen durch expansives Hirnwachstum mit Entstehung von Zugkräften auf die Suturen. 10. Suturensysteme Die kraniofazialen Strukturen lassen sich zu Systemen zusammenfassen. Es werden dabei vier Systeme unterschieden: • Das koronale Suturensystem hat als Grundlage die Sutura coronalis (Kranznaht). Seine Wachstumsaktivität fördern das Längenwachstum des Schädels. • Das Lambdasuturensystem richtet sich nach der Sutura lambdoidea (Lambdanaht). Das von ihr ausgehende Wachstum betrifft vor allem den hinteren Schädel. • Das sagittale Suturensystem hat als Grundlage die Sutura sagittalis (Pfeilnaht). Dieses Suturensystem ist hauptsächlich für das Breitenwachstum des Hirn- und Gesichtsschädels zuständig. • Das kraniofaziale Suturensystem trennt den vorderen Teil des Hirnschädels von den Gesichtsknochen bzw. diese vom Oberkiefer. Die Wachstumsaktivitäten dieses System tragen dazu bei, dass das Mittelgesicht nach unten und nach vorn gedrängt wird. Grundlagen für dieses System sind die Nähte zwischen den Knochen des Gesichtsschädels. Felix Joy 7 11. Verknöcherung der Suturen Bis zum Erwachsenenalter schwindet die osteoblastische Schicht weitgehend, und entsprechend vermindert sich die Wachstumsaktivität. Auch die Suturen haben einen unterschiedlichen Verknöcherungszeitpunkt und damit eine Beendigung ihrer Wachstumsaktivität. Die Verknöcherung findet zu folgenden Zeitpunkten statt: • Sutura sagittalis: 20. - 30. Lebensjahr • Sutura coronalis: 30. - 40. Lenbensjahr • Sutura frontalis: in den ersten Lebensjahren, so dass die Stirnschuppe letzlich als ein unpaarer Knochen erscheint. Es können bei der altersabhängigen Nahtverknöcherung folgende anatomische Gegebenheiten vorgefunden werden: • Verlust der faserigen Lücken zwischen den Knochenenden, • irregulärer dichter werdender suturaler Rand, • Verlust von abgeschrägten Rändern der Suturen. 1. Koronales Suturensystem 2. Lambda Suturensystem 3. Sagittales Suturensystem 4. Kraniofaziales Suturensystem 12. Duragurte Durch das wachsende Gehirn wird zwischen den Furchen der benachbarten Gehirnabschnitte das Gewebe im Wachstum behindert und gestrafft, so dass ein System von sogenannten Duragurten entsteht. Ein paariger Duragurt bildet die Falx zwischen den Grosshirnhemisphären, ein unpaariger Duragurt das Tentorium zwischen den Klein- und dem Grosshirn. Man kann sich vorstellen, dass die Duragurte eine Art Fensterrahmen für das Klein- und Grosshirn darstellen. In den Fenstern wölbt sich das Gehirn zwischen den straffen Durazügen gegen die Haut vor. Eine paarige Wölbung entsteht in der Stirn- und Schläfenregion, eine unpaare Wölbung durch das Kleinhirn in der Hinterhauptsregion. An der Hirnbasis bildet sich durch die Dura die bindegewebige Schädelbasis. Ansich von oben auf die knorpelige Schädelbasis eines 29 mm grossen Embryos. Die schwarzen Linien sind die gestraffte Duragurte. Felix Joy 8 13. Die Entstehung der Schädelbasis Schritt für Schritt Nachdem sich an der Hirnbasis durch die Dura die bindegewebige Schädelbasis gebildet hat, führt dort das weitere Wachstum des Gehirns zu einer Aneinanderdrängung bzw. Stauchung des Gewebes (sog. Densationsfeld). Durch Verlust flüssiger Interzellulärsubstanz verdichtet es sich und bildet einen Vorknorpel, der sich ungefähr am 40. Tag i.u. weiter zu Knorpel ausbildet. Die ersten Schädelknochen bilden sich ab dem 3. Fetalmonat am Rand der knorpeligen Schädelbasis. Dort entstehen sogenannte Detraktionsfelder, Stellen, an denen durch zähe Gleitbewegungen in entgegengesetzte Richtungen Flüssigkeiten ausgepresst werden. Das Gewebe entwässert und verdichtet sich so extrem, dass kleine Ossifikationszentren entstehen. Sechs Wochen alter Embryo (Ansicht von oben) Die Knochen an der Schädelbasis sind durch knorpelige Artikulationen miteinander verbunden, sogenannte Synchondrosen. Der Zeitpunkt der Verknöcherung der verschiedenen Synchondrosen an der Schädelbasis variiert stark, je nach Impulsen, welchen sie durch das weitere Wachstum der Weichgewebe ausgesetzt werden. Während einige noch in der Fetalzeit verknöchern, ossifizieren andere erst im hohen Alter. Diese Synchondrosen sind von grosser Bedeutung für die Entwicklung der Schädelbasis. Die Knochen werden durch das interstitielle Wachstum der Synchondrosen auseinandergedrängt, so dass sich die Knochen durch appositionelles Wachstum an den Rändern der Schädelnähte vergrössern können. Sieben Wochen alter Embryo (Ansicht von oben) Sutura palatina mediana Sutura palatina transversa Synchondrosis spenobasilaris Sutura petrobasilaris Sutura occipitomastoidea Überwiegend anterioposteriores Wachstum Überwiegend laterales Wachstum Zwölf Wochen alter Embryo (Ansicht von oben) Felix Joy 9 Schlusswort Es wäre einfach, noch viele weitere Seiten, ja wahrscheinlich sogar Bücher mit diesem überaus interessanten Thema zu füllen. Doch denke ich, dass ich das Wesentliche zum Thema Knochen und Schädel zusammengefasst habe. Schon als kleiner Junge haben mich Knochen von Tieren und natürlich die Knochengerüste in den Schulen in einen geheimnissvollen Bann gezogen. Viele Jahre später habe ich durch die Cranio Sacrale Osteopathie eine wunderbare Möglichkeit bekommen, mit lebendigem Knochen zu arbeiten. Durch das Niederschreiben dieser Arbeit hat sich mein Staunen über das Wunderwerk Natur nochmals um ein Vielfaches vertieft. Im Dezember 2005 Felix Joy 10 Quellennachweis Dean Juhan, Körperarbeit, Die Soma-Psyche Verbindung Torsten Liem, Cranio Sacrale Osteopathie Rudolf Merkel, Die Suturen, Forbildungstag 04-1 J. Fanhängel, Institut für Anatomie, Uni Greifswald Andrea Vorkamp, Molekulare Kontrolle der Skelettdifferenzierung Felix Joy IBS Institut für Bewusstsein & Synthese Gufenhaldenweg 2b und 4 8708 Männedorf am Zürichsee Tel 044 991 22 19 Fax 044 991 22 18 Email [email protected] www.IBS-ch.com
