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Description / Table of Contents: Zusammenfassung 1. Untersuchungsverfahren. An etwa 300 Sehnen des menschlichen Fußes (Sehnen des M. extensor digitorum longus, M. extensor hallucis longus, M. peroneus tertius und M. tibialis anterior) haben wir biomechanische Eigenschaften untersucht. Die Sehnen wurden bei Sektionen entnommen. Mit einer technischen Zugprüfmaschine wurden Kraft-Längenänderungs- und Zerreiß-Diagramme sowie rheologische Kurven aufgenommen. Eine Reihe von Sehneneigenschaften wurden in Einzelfällen an verschiedenen Sehnen mehrerer Patienten solange untersucht, bis die Gesetzmäßigkeiten eindeutig erkennbar waren. 2. Kraft-Längen-Beziehungen. Sehnen besitzen deutliche elastische sowie viscöse und sehr geringe plastische Eigenschaften. Im Kraft-Längenänderungs-Diagramm können wir regelmäßig einen unteren nichtlinearen, dann einen praktisch linearen und danach einen oberen kurzen nichtlinearen Teil beobachten. Der untere nichtlineare Teil ist abhängig von der Vorspannung. Es verschwindet mit steigender Vorspannung. Lagern wir eine Sehne im entspannten Zustand mehrere Stunden bis Wochen, so weicht der untere nichtlineare Teil des ersten Belastungscyclus deutlich, des zweiten mäßig, des dritten geringgradig und des vierten kaum noch oder nicht mehr von den folgenden ab. 3. Relaxation. Die Relaxation ist abhängig von der vorausgegangenen Dehnungsgeschwindigkeit. Je höher diese ist, um so ausgiebiger ist die Relaxation. Je kleiner der Sehnenquerschnitt ist, um so stärker ist bei sonst unveränderten Versuchsbedingungen (Ausgangskraft, Einspannlänge etc.) die Relaxation. Lange Sehnen zeigen bei sonst unveränderten Bedingungen schwächere Relaxationen als kurze. Je größer die Ausgangsspannung ist, um so steiler ist die Tangente der Relaxationskurve am Anfang und um so länger dauert es, bis eine asymptotische Näherung eintritt. Die Relaxationskurve ist eine zusammengesetzte e-Funktion mit negativen Exponenten. Da nach jeder Spannungszunahme in einer Sehne infolge Dehnung aufgrund der Wirkung der Muskelkraft und einer anschließenden Konstanthaltung der Dehnung sich Relaxationen einstellen, ist diese Erscheinung bedeutsam für die funktionelle Anatomie der Sehnen und sie muß durch ständiges Nachregulieren der Muskelspannung ausgeglichen werden. Das Relaxationsverhalten ist unter ganz bestimmten, Bedingungen unabhängig von vorausgegangenen Relaxationsstufen, das Diagramm der entsprechenden Versuchsanordnung haben wir kaskadenförmige Relaxation genannt. Daraus ist zu folgern, daß auch unter Berücksichtigung des Ruhetonus am Lebenden Relaxationserscheinungen entstehen. Je größer die Zeitintervalle zwischen den Belastungen sind, um so höher ist die Relaxation. An ausgetrockneten Sehnen ist die Relaxation wesentlich ausgeprägter als an feuchten. 4. Erholungskurven. Wenn wir eine Sehne erst anspannen und sie dann teilweise entspannen, so nimmt unter Konstanthaltung der Länge die Spannung mit der Zeit zunächst schnell und dann langsam sich einem Grenzwert nähernd zu. Wir nennen diese Erscheinung Erholungseigenschaft (Kraft- bzw. Spannungsrückgewinn). Die Kraft-Zeit- oder Spannungs-Zeit-Kurve des Erholungsphänomens nennen wir Erholungskurve. Sie ist eine zusammengesetzte e-Funktion und die Lösungsfunktion einer rheologischen Zustandsgleichung der Sehne. Die Erholung ist abhängig von der Entlastungsgeschwindigkeit, je größer diese ist, um so ausgiebiger ist jene. Wenn wir Relaxationen zwischenschalten, so sind die Erholungen etwas ausgiebiger als beim direkten Belastungs-Entlastungs-Übergang. Das Optimum der Ausgiebigkeit der Erholung befindet sich im unteren und mittleren Drittel der Ausgangskraft. Die Erholungskurve nähert sich einer Geraden, wenn wir sie dicht oberhalb der Ausgangsspannung oder nach fast vollständiger Entspannung registrieren. Die Erholungskurven sind unter bestimmten Bedingungen unabhängig von zwischengeschalteten, vorausgehenden kaskadenförmigen Erholungskurven. Nach längeren zwischengeschalteten Relaxationen hängen mechanische Erholungskurven nicht von der Dehnungsgeschwindigkeit ab, jedoch aber von der Entdehnungsgeschwindigkeit. 5. Dämpfung. Die viscösen Eigenschaften der Sehnen rufen Dämpfungserscheinungen hervor. Wir können sie am besten mit elektronischer Kraft- und Wegmessung, die auf dem Prinzip von Induktionsströmen beruht, darstellen. Auch in den unteren Kraft-Längenänderungs-Bereichen läßt sich mit verfeinerter Meßtechnik eine Hysterese beobachten. Die Fläche der Hystereseschleife entspricht der Verlustarbeit oder Dämpfung. Sie ist insofern ein Nachteil, als Energie verlorengeht. Dem stehen mehrere Vorteile der Dämpfung gegenüber: Schwingungen werden verhindert, die Bewegungsgröße wird in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit herabgesetzt. Die Hystereseschleifen sind geschwindigkeitsabhängig.

Description / Table of Contents: Zusammenfassung Probestücke vom Rippenknorpel des Rindes wurden zwischen die Kompressionsplatten einer Werkstoffprüfmaschine gelegt. Ihr gewebemechanisches Verhalten wurde unter verschiedenen Kompressionsbeanspruchungen untersucht. Als Eingangsfunktionen (Eingangssignale) gaben wir Deformations-Zeit-Diagramme vor, bei denen die Probestücke mit bereichsweise konstanten Geschwindigkeiten um bestimmte Beträge komprimiert (gestaucht) wurden. Wir gebrauchten periodische Weg-Zeit-Funktionen. Als Ausgangsfunktion (Ausgangssignal) maßen wir die Kompressionskraft in Abhängigkeit von der Zeit. Durch Vergleich von Eingangssignalen mit Ausgangssignalen können wir auf das mechanische Übertragungsverhalten des Knorpels schließen. Wir erhielten folgende Ergebnisse: 1. Periodische, trapezförmige Deformations-Zeit-Eingangsfunktionen, infolge derer das Knorpelstück um einen bestimmten Betrag gestaucht wird, rufen Kraft-Zeit-Ausgangsfunktionen hervor, bei denen sich unter konstanter Stauchung Relaxationskurven beobachten lassen. Die Relaxationen nehmen von Zyklus zu Zyklus ab. Hierbei sinkt die Kraft zu Beginn der Relaxation zunächst stark, dann nur noch geringfügig. Beide Vorgänge scheinen sich einem Grenzwert zu nähern, d.h. unter gleichförmigen, periodisch, wiederkehrenden, erzwungenen Stauchungen wird die Drucksteifigkeit zunächst deutlich, dann asymptotisch kleiner. 2. Ähnliche Ergebnisse erhalten wir bei periodischen Eingangssignalen bis zur jeweils völligen Entlastung. 3. Wenn ein trapezförmiges Eingangssignal wie unter 1., mit jeweils nachgeschalteten, dreiecksförmigen Signalen gleichen Maximalbetrages periodisch vorgegeben wird, erhalten wir ein ähnliches Ausgangssignal wie unter 1., jedoch scheint sich die Approximation an einen Grenzwert schneller zu vollziehen. 4. Halten wir die Deformation nach Teilentlastung konsant, so beobachten wir einen asymptotischen Kraftrückgewinn (mechanische Erholung). Das komplizierte mechanische Verhalten des Knorpels scheint sich in sinnvoller Weise durch dessen viskoelastisches Verhalten den vielfältigen mechanischen Beanspruchungen anzupassen. Die vorliegenden Untersuchungen sollen zur Erforschung dieses biorheologischen Mechanismus beitragen.