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Wenn der Knorpel knirscht... Computersimulationen in der Biomechanik

Wenn der Knorpel knirscht... Computersimulationen in der Biomechanik. Arbeitsgruppe Biomechanik Theoretische Astrophysik Universität Tübingen. Zusammenarbeit mit. Sportwissenschaft Sportmedizin Rechtsmedizin Orthopädie Neurologie Industrie. Modelldefinition Bewegungsgleichungen

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Wenn der Knorpel knirscht... Computersimulationen in der Biomechanik

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Presentation Transcript

  1. Wenn der Knorpel knirscht... Computersimulationen in derBiomechanik Arbeitsgruppe Biomechanik Theoretische Astrophysik Universität Tübingen

  2. Zusammenarbeit mit • Sportwissenschaft • Sportmedizin • Rechtsmedizin • Orthopädie • Neurologie • Industrie

  3. Modelldefinition Bewegungsgleichungen Integratoren Visualisierung Gelenkstrukturen Muskelgeometrie Weichteilmodellierung Muskelsteuerung Interdisziplinäre Entwicklung eines modularen HOMUNKULUS • Wechselwirkung zwischen Modell und Umwelt

  4. HomunkulusModelldefinition • dreidimensional • 17-gliedrig • mit Schwabbelmassen

  5. Homunkulus Bewegungsgleichungen

  6. HomunkulusGelenkstrukturen und Muskelgeometrie • realistische Gelenkgeometrie • Muskelangriffspunkte • Muskelzugrichtungen • Muskelkräfte • 44 Muskeln pro Bein

  7. Homunkulus Schwabbelmassen

  8. Einsatzmöglichkeiten unseres modularen HOMUNKULUS Passiv: Belastungsbestimmung • im Arbeitsbereich • im Sport • für orthopädische Eingriffe • bei Unfällen Aktiv: Bewegungserzeugung • für das Gehen • für Sprünge • für Armbewegungen

  9. Beispiele für Anwendungen • Arbeitsmedizin und Mensch-Maschine-Schnittstelle • Simulation des menschlichen Ganges • Sport (z.B. Niedersprünge) • Computergestützte Operationsplanung • Fußgänger-PKW-Unfälle

  10. Beispiele für Anwendungen • Arbeitsmedizin und Mensch-Maschine-Schnittstelle • Simulation des menschlichen Ganges • Sport (z.B. Niedersprünge) • Computergestützte Operationsplanung • Fußgänger-PKW-Unfälle

  11. Hand-Arm-Modellfür Vibrationseinleitungen(Kooperation mit Bosch GmbH)

  12. Heckaufprall mit tapferenFreiwilligen

  13. Insassensimulation(Kooperationen mit DaimlerChrysler) Heckaufprall HWS-Schleudertrauma Komfortdummy

  14. Beispiele für Anwendungen • Arbeitsmedizin und Mensch-Maschine-Schnittstelle • Simulation des menschlichen Ganges • Sport (z.B. Niedersprünge) • Computergestützte Operationsplanung • Fußgänger-PKW-Unfälle

  15. Filmanalyse und erste Simulationsversuche

  16. Zweidimensionales Modellmit 14 Muskeln • auf der Erde • auf dem Mond

  17. Dreidimensionales Modell mitVirtual Model Control (VMC)

  18. Honda-Mann, 250 Millionen Dollar Entwicklungskosten

  19. Beispiele für Anwendungen • Arbeitsmedizin und Mensch-Maschine-Schnittstelle • Simulation des menschlichen Ganges • Sport (z.B. Niedersprünge) • Computergestützte Operationsplanung • Fußgänger-PKW-Unfälle

  20. Computersimulation im Sport • Messung der äußeren Kräfte • Filmaufnahmen der Bewegung • Aufzeichnung der Muskelaktivitäten • Biomechanische Modellbildung • Computersimulation • Bestimmung der inneren Kräfte

  21. Zur Beruhigung der Ethikkommission, Abteilung Menschenversuche Ich, Stefanie Kramer, erkläre hiermit, dass ich freiwillig und auf eigene Gefahr auf die Kraftmessplatte springe.

  22. Computersimulation im Sport

  23. Beispiele für Anwendungen • Arbeitsmedizin und Mensch-Maschine-Schnittstelle • Simulation des menschlichen Ganges • Sport (z.B. Niedersprünge) • Computergestützte Operationsplanung • Fußgänger-PKW-Unfälle

  24. Kraft im Hüftgelenk beim Einbeinstand M = Muskelkraft R = Hüftgelenkskraft G5 = Gewichtskraft des Körpers ohne Standbein R ist im statischen Gleichgewicht etwa das Dreifache des Körpergewichts

  25. Druckverteilung im HüftgelenkComputergestützte Operationsplanung

  26. Kooperation mit Orthopädie und Sportmedizin Therapiegerät (Posturomed) wird zum Balancetraining nach chirurgischen Eingriffen oder Verletzungen eingesetzt

  27. Simulation des menschlichen Standes • Modell des Posturomeds • Hochgeschwindigkeitsvideo • Kraftmessplatte

  28. Implantat zwischen den Wirbelkörpern bei Rückenproblemen

  29. WirbelsäulenmodellComputergestützte Operationsplanung

  30. WirbelsäulenmodellComputergestützte Operationsplanung

  31. Beispiele für Anwendungen • Arbeitsmedizin und Mensch-Maschine-Schnittstelle • Simulation des menschlichen Ganges • Sport (z.B. Niedersprünge) • Computergestützte Operationsplanung • Fußgänger-PKW-Unfälle

  32. UnfallrekonstruktionLandesforschungsschwerpunkt BaWue Modellbildung und Computersimulation Spurensicherung durch Gerichtsmedizin

  33. UnfallrekonstruktionLandesforschungsschwerpunkt BaWue

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