Metatarsalen
Mit Ausnahme des ersten sind die Metatarsalen lang und schlank, mit kräftigen Basen und kleinen Köpfen. Sie sind alle proximal über die tarsometatarsalen Synovialgelenke mit der distalen Tarsalreihe und distal über die synovialen Metatarsophalangealgelenke mit den Basen der proximalen Phalangen artikuliert. Beide gehören zu den Röhrenknochen und bestehen aus einem dreiseitigen Schaft, einer großen, relativ quadratischen proximalen Basis und einem kleinen, seitlich zusammengedrückten distalen Kopf. Der Schaft ist im Querschnitt prismatisch und verjüngt sich allmählich von der Basis zum Kopf hin mit einer leichten Längskrümmung, so dass die plantare Seite konkav und die dorsale Seite konvex ist. Da es sich um einen langen Knochen handelt, ist es nicht verwunderlich, dass die Mittelfußknochen sowohl zur Bestimmung des Geschlechts als auch der Körpergröße herangezogen werden (Byers et al., 1989; Smith, 1997; Bidmos, 2008; Cordeiro et al., 2009).
Der erste Mittelfußknochen ist wesentlich robuster als die vier seitlichen Knochen, was eine direkte Folge seiner Beteiligung an der Absetzphase des Gehens ist, in der er für den Vorwärtsschub und die Gewichtsabstützung verantwortlich ist. Der Rest der Mittelfußknochen hat nur eine unterstützende Funktion, indem er das Gleichgewicht des Körpers aufrechterhält. Es besteht daher die Tendenz, dass sich die Knochen von medial nach lateral verkleinern. Daher lautet die gängige Längenformel für die Mittelfußknochen, dass der zweite Mittelfußknochen der längste ist, gefolgt vom dritten, vierten, fünften und schließlich dem ersten, der der kürzeste (aber robusteste) ist (Aiello und Dean, 1990).
Die arterielle Versorgung des Mittelfußes hat aufgrund der Beteiligung dieser Knochen an autonomen Neuropathien wie Lepra (Brand, 1966; Jopling und McDougall, 1988) recht viel Aufmerksamkeit erhalten. Die Lage und Richtung der Nährstoffforamina wurden untersucht, um den Ursprung der arteriellen Gefäße, die den Knochen versorgen, zu klären (Huber, 1941; Jaworek, 1973; Shereff, 1991). Dieses Verfahren wird häufig mittels Perfusion durchgeführt, wobei verschiedene Substanzen wie Acrylate, Gelatinefarbstoffe, radioopakes Barium und Polyesterharze verwendet werden (Shereff et al., 1987; Barker, 1993; Crock, 1996). Patake und Mysorekar (1977) kamen zu dem Schluss, dass jeder Mittelfußknochen normalerweise ein einziges Nährforamen im mittleren Drittel des Schafts besitzt, das auf den Kopf des ersten Mittelfußknochens und die Basen der anderen vier Mittelfußknochen gerichtet ist. Ali (1991) stellte fest, dass sich das Foramen normalerweise auf der medialen Oberfläche des fünften Mittelfußknochens und auf den lateralen Oberflächen des ersten und zweiten Knochens befindet. Die Lage des Foramens im dritten und vierten Mittelfußknochen wurde als sehr variabel beschrieben.
Der erste Mittelfußknochen ist der kürzeste, aber robusteste der Mittelfußknochen mit einem besonders großen Durchmesser in der dorsoplantaren Ebene, der es dem Knochen ermöglicht, den nicht unerheblichen Biegespannungen, die beim „Zehenabsetzen“ auftreten, standzuhalten. Er artikuliert proximal mit dem medialen Keilbein und distal mit der ersten proximalen Phalanx. Obwohl der proximale Bereich seiner Seitenfläche häufig mit dem zweiten Mittelfußknochen in Kontakt kommt, bildet er nur selten eine Gelenkfacette. Der Schaft hat eine prismatische Form mit drei Flächen, die durch abgerundete Ränder getrennt sind. Die dorsale Oberfläche ist leicht konvex und im Allgemeinen unauffällig. Die plantare (mediale) Fläche ist in ihrem proximalen Bereich tief konkav und wird seitlich von einem starken Grat begrenzt, der sich zwischen Kopf und Basis wölbt. Die laterale Fläche ist distal relativ flach und proximal leicht konkav und ist die Ansatzstelle des medialen Kopfes des ersten dorsalen interossären Muskels. Die Basis des ersten Mittelfußknochens ist groß und hat eine charakteristische nierenförmige Form für die Artikulation mit dem medialen Keilbein. Die Konvexität der Oberfläche verläuft entlang des medialen Randes und die Konkavität entlang des lateralen Randes, wobei die Einbuchtung (Hilum) näher an der plantaren Oberfläche liegt, so dass zwei Gelenkfacetten gebildet werden, wobei die plantare tendenziell die kleinere ist. Oft ist ein quer verlaufender Grat zu sehen, der die Gelenkfläche durchquert, so dass zwei deutlich ausgeprägte konkave Gelenkfacetten für die Artikulation mit der medialen Keilform gebildet werden (Singh, 1960). Der Tibialis anterior setzt an der medialen/plantaren Seite der Basis an und der Peroneus longus an einem aufgerauten ovalen Vorsprung auf der lateralen Seite. Der Kopf ist groß und in mediolateraler Richtung erweitert. Die Gelenkfläche erstreckt sich über eine gewisse Strecke auf die dorsale Seite, um eine größere Dorsalflexion zu ermöglichen, die in der Abrollphase des Gehens wichtig ist (Joseph, 1954). Ubelaker (1979) stellte bei prähistorischen Überresten aus Ecuador Gelenkfacetten auf der dorsalen Seite der Mittelfußschäfte fest, die seiner Ansicht nach auf häufiges Knien hindeuten, da eine solche Tätigkeit mit einer längeren Hyperdorsalflexion der Zehen verbunden sein könnte.
Die distale Gelenkfläche erstreckt sich noch weiter auf die Plantarfläche und weist paarweise parallele tiefe Rillen für die medialen (tibialen) und lateralen (fibularen) Sesambeine auf, die durch einen intersesamoidalen Kamm getrennt sind. Die mediale Rille ist immer breiter und tiefer als die laterale Rille. Es handelt sich um konstante Pedalsesamioide, die nach der Patella die größten des Körpers sind (Pfitzner, 1892; Bizzaro, 1921). Das mediale Sesamoid tritt in der kombinierten Sehne des M. abductor hallucis und des medialen Kopfes des M. flexor hallucis brevis auf, während das laterale in der kombinierten Sehne des M. adductor hallucis und des lateralen Kopfes des M. flexor hallucis brevis vorhanden ist. Das mediale Sesamoid ist in der Regel größer als das rundlichere und kleinere laterale Sesamoid, und beide sind auf ihrer dorsalen Seite konkav und auf der plantaren Oberfläche konvex.19 Sie sind intrakapsulär und werden durch ein verbindendes dickes faseriges intersesamoidales Band stabilisiert, das eine Rille für den Durchgang der Sehne des M. flexor hallucis longus bildet (Orr, 1918). An dieser Stelle dienen die Sesamoide zum Schutz der langen halluzinösen Beugesehne, indem sie einen Tunnel bilden, so dass die Sehne bei Belastung geschont wird und die Kräfte von den kleinen Sesamoiden aufgefangen werden. Das mediale Sesamoid neigt dazu, als Stoßdämpfer zu wirken, da es sich direkt unter dem Zehengrundgelenk befindet und daher eher zu Frakturen neigt, da es direkt in der Linie der maximalen Gewichtsübertragung liegt (Freiberg, 1920; Inge und Ferguson, 1933). Frakturen treten in der Regel als Folge eines akuten Stoßtraumas oder einer chronischen Gewichtsbelastung auf und sind am häufigsten bei Sportlern und Wehrdienstleistenden zu beobachten (Potter et al., 1992; Heim et al., 1997). Die Symptome sind ein behindernder Schmerz beim Gehen, insbesondere am Ende eines jeden Schritts, wenn die Zehen in Dorsalflexion sind und das Körpergewicht auf den Bereich der Fußballen übertragen wird (Powers, 1934). Ein angeborenes Fehlen der halluzinogenen Sesamoide ist sehr selten (Kanatli et al., 2006), und die Anzahl der knöchernen Komponenten, aus denen sich die Sesamoidstruktur zusammensetzt (bipartit, tripartit oder quadripartit), variiert eher. Wiederholte Traumata an den Sesamoiden werden am häufigsten bei Frauen beobachtet, die gewöhnlich hohe Absätze tragen und längere Zeit darin stehen oder gehen (Hubay, 1949).
Der zweite Mittelfußknochen ist der längste und artikuliert proximal mit den drei Cuneiformen und dem dritten Mittelfußknochen und distal mit der proximalen Phalanx der zweiten Zehe. Der Schaft hat einen annähernd dreieckigen Umriss, der auf der dorsalen Seite leicht abgeflacht ist, und setzt auf der medialen Seite am lateralen Kopf des ersten dorsalen Interossums und auf der lateralen Seite am medialen Kopf des zweiten dorsalen Interossums an. Die Basis dieses Mittelfußknochens ragt weiter nach proximal als alle anderen und ist daher in einen Raum eingekeilt, der proximal von der mittleren Keilbeinform begrenzt wird und zwischen der medialen und lateralen Keilbeinform eingestemmt ist. Diese Anordnung fördert die Stabilität und macht den zweiten Strahl zum steifsten und stabilsten des Fußes (Manter, 1946; Sammarco, 1988). Die Gelenkfläche des mittleren Keils ist dreieckig und leicht konkav, mit einer Einschnürung auf der lateralen Seite. Die Gelenkfläche für die mediale Keilform ist in der Regel auf einen kleinen Bereich am dorsomedialen Winkel beschränkt, kann aber in ihrer Größe recht variabel sein (Singh, 1960). Die Gelenkfläche für das laterale Keilbein kann einfach oder paarig sein und ist normalerweise mit den Gelenkflächen des dritten Mittelfußknochens verbunden, obwohl sie manchmal durch einen kleinen Grat getrennt ist. Der schräge Kopf des Adductor hallucis setzt an der Plantarfläche der Basis an, ebenso wie ein Abschnitt der Tibialis-posterior-Sehne. Der Kopf ist in seiner dorsoplantaren Ebene länger als in seiner mediolateralen Ebene und ragt über einen lateralen Kondylus weiter auf die Plantarfläche. Ein inkonstantes Sesamoid kann am zweiten Metatarsophalangealgelenk (MTP) auftreten und befindet sich tendenziell auf der medialen Seite des Kopfes (Bizzaro, 1921; Holland, 1928; Burman und Lapidus, 1931; Lapidus, 1940). Bizzaro (1921) berichtete von einer Inzidenz von 1-1,6 % für dieses Sesamoid. Die laterale Seite des Kopfes weist im Allgemeinen eine gut ausgeprägte Ansatzstelle für die metatarsalen Querbänder auf, während die entsprechende Stelle auf der medialen Seite oft nicht gut ausgeprägt ist. Dorsale Tuberkel sind für die Befestigung der starken Seitenbänder vorhanden, und im Allgemeinen ist der mediale der größere und weiter proximal gelegene, um das Band auf den ersten Mittelfußknochen zu führen.
Der dritte Mittelfußknochen artikuliert distal mit der proximalen Phalanx der dritten Zehe und proximal mit dem lateralen Keilbein und dem zweiten und vierten Mittelfußknochen. Der Schaft ist entlang seiner Längsachse verdreht, so dass die Gelenkfläche des Kopfes nicht in der gleichen Ebene liegt wie die medialeren Mittelfußknochen, wobei der dorsale Aspekt nach medial und der plantare Aspekt nach lateral abgelenkt ist (Singh, 1960). Folglich ist die dorsale Oberfläche nicht wie bei den ersten beiden Mittelfußknochen abgeflacht, sondern weist eine Längsrippe auf, die eine leichte Vertiefung auf der lateralen Seite begrenzt. Der laterale Kopf des zweiten dorsalen interossären Muskels ist an seiner medialen Oberfläche befestigt und der erste plantare und mediale Kopf des dritten dorsalen interossären Muskels sind an seiner lateralen Seite befestigt. Die flache Basis hat einen etwa dreieckigen Umriss, wobei der plantare Rand länger sein kann als der des zweiten Mittelfußknochens, der in der Regel ein spitzeres Profil aufweist. Am seitlichen Rand zur Plantarseite hin befindet sich in der Regel eine Einbuchtung, die durch den Ansatz des starken intermetatarsalen Bandes gebildet wird, das mit dem vierten Mittelfußknochen verbunden ist. Normalerweise gibt es zwei getrennte Facetten für die Artikulation mit dem zweiten Mittelfußknochen, wobei die dorsal gelegene im Allgemeinen die größere ist, obwohl es nicht ungewöhnlich ist, dass die plantare Facette fehlt (Singh, 1960). Am dorsalen Rand der lateralen Oberfläche befindet sich eine einzelne, große, gewölbte Facette für die Verbindung mit dem vierten Mittelfußknochen. Der schräge Kopf des Adductor hallucis und ein Sehnenstreifen des Tibialis posterior setzen an der plantaren Seite der Basis an. Der Kopf ist kleiner als der des zweiten Mittelfußknochens, sowohl in der dorsoplantaren als auch in der mediolateralen Ebene. Der laterale Plantarkondylus ist größer als der mediale, und der mediale dorsale Tuberculus ist weiter distal gelegen und stärker entwickelt als sein laterales Gegenstück. Ein inkonstantes Sesambein des dritten MTP-Gelenks wurde berichtet (Burman und Lapidus, 1931; Lapidus, 1940).
Der vierte Mittelfußknochen ist kleiner als der dritte und artikuliert distal mit der proximalen Phalanx der vierten Zehe und proximal mit dem Cuboid, dem lateralen Keilbein und dem dritten und fünften Mittelfußknochen. Wie beim dritten Mittelfußknochen ist die Achse des Schafts verdreht, so dass die Dorsalfläche eine Längsrippe aufweist, die eine ausgeprägte laterale Konkavität über die Länge des Schafts markiert. Der laterale Kopf des dritten dorsalen interossären Muskels und der zweite plantare interossäre Muskel sind an der medialen Seite befestigt, während der mediale Kopf des vierten dorsalen interossären Muskels an der lateralen Seite befestigt ist. An der Basis befindet sich eine schräg verlaufende vierseitige Facette, die mit dem Cuboid artikuliert. Die mediale Seite weist entlang ihres dorsalen Randes eine große gewölbte Facette auf, die häufig in dorsoplantarer Richtung gerillt ist, so dass der distale Teil mit dem dritten Mittelfußknochen und der proximale Teil mit dem lateralen Keilbein artikuliert. Auf der lateralen Seite befindet sich eine einzige Facette für die Artikulation mit dem fünften Mittelfußknochen, die von einer tiefen Rille für das starke intermetatarsale Band begrenzt wird. Der schräge Kopf des Adductor hallucis und ein Sehnenstreifen des Tibialis posterior setzen an der plantaren Seite der Basis an. Der Kopf ist in Form und Größe ähnlich wie der des dritten Mittelfußknochens. Der laterale Plantarkondylus ist größer als der mediale, und auch hier wurde von einem seltenen inkonstanten Sesamoid auf der medialen Seite berichtet (Burman und Lapidus, 1931; Lapidus, 1940). Das mediale dorsale Tuberculum ist weiter distal gelegen und stärker entwickelt als sein laterales Gegenstück.
Das fünfte Metatarsale artikuliert distal mit dem proximalen Phalanx des fünften Zehs und proximal mit dem Quader und dem vierten Metatarsalen. Der Schaft weist eine gut ausgeprägte Dorsalkante auf, die allmählich zu einem deutlich konkaven Seitenrand abfällt. Der vierte dorsale Interossus und der dritte plantare Interossus sind an der medialen Oberfläche des Schafts befestigt. An der Basis befindet sich auf der lateralen Seite ein gut ausgeprägter Tuberkel (Processus styloideus), der im lebenden Zustand leicht zu ertasten ist und an dem der Musculus peroneus brevis befestigt ist. Die proximale Oberfläche der Basis artikuliert mit dem Cuboid über eine schräge dreieckige Facette, die sich auf der medialen Oberfläche mit der Artikulation für das vierte Metatarsale fortsetzt. Der Peroneus tertius setzt an der medialen Seite der Dorsalfläche der Basis an und kann sich nach distal auf den medialen Rand des Schafts erstrecken. Die Sehne des Abductor digiti minimi durchzieht die plantare Seite der Basis und der Flexor digiti minimi brevis setzt an der plantaren Seite des Tuberculum an. Das Köpfchen ist das kleinste aller Mittelfußknochen und ist schräg gestellt. Der laterale Plantarkondylus befindet sich weiter distal als der mediale, ist aber gleich gut entwickelt. An diesem Gelenk treten inkonstante Sesamoide auf, die mit einer Häufigkeit von etwa 5-10 % sowohl paarig als auch einzeln vorkommen (Pfitzner, 1896; Bizzaro, 1921; Holland, 1928). Der Schaft des fünften Mittelfußknochens ist auch eine anerkannte Stelle für chronische Belastungsbrüche (Ermüdungsbrüche) bei neuen Wehrpflichtigen.