Wenn der knorpel knirscht computersimulationen in der biomechanik
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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


Wenn der Knorpel knirscht... Computersimulationen in derBiomechanik

Arbeitsgruppe Biomechanik

Theoretische Astrophysik

Universität Tübingen


Zusammenarbeit mit

  • Sportwissenschaft

  • Sportmedizin

  • Rechtsmedizin

  • Orthopädie

  • Neurologie

  • Industrie


Modelldefinition

Bewegungsgleichungen

Integratoren

Visualisierung

Gelenkstrukturen

Muskelgeometrie

Weichteilmodellierung

Muskelsteuerung

Interdisziplinäre Entwicklung eines modularen HOMUNKULUS

  • Wechselwirkung zwischen Modell und Umwelt


HomunkulusModelldefinition

  • dreidimensional

  • 17-gliedrig

  • mit Schwabbelmassen


Homunkulus Bewegungsgleichungen


HomunkulusGelenkstrukturen und Muskelgeometrie

  • realistische Gelenkgeometrie

  • Muskelangriffspunkte

  • Muskelzugrichtungen

  • Muskelkräfte

  • 44 Muskeln pro Bein


Homunkulus Schwabbelmassen


Einsatzmöglichkeiten unseres modularen HOMUNKULUS

Passiv:

Belastungsbestimmung

  • im Arbeitsbereich

  • im Sport

  • für orthopädische Eingriffe

  • bei Unfällen

Aktiv:

Bewegungserzeugung

  • für das Gehen

  • für Sprünge

  • für Armbewegungen


Beispiele für Anwendungen

  • Arbeitsmedizin und Mensch-Maschine-Schnittstelle

  • Simulation des menschlichen Ganges

  • Sport (z.B. Niedersprünge)

  • Computergestützte Operationsplanung

  • Fußgänger-PKW-Unfälle


Beispiele für Anwendungen

  • Arbeitsmedizin und Mensch-Maschine-Schnittstelle

  • Simulation des menschlichen Ganges

  • Sport (z.B. Niedersprünge)

  • Computergestützte Operationsplanung

  • Fußgänger-PKW-Unfälle


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


Heckaufprall mit tapferenFreiwilligen


Insassensimulation(Kooperationen mit DaimlerChrysler)

Heckaufprall

HWS-Schleudertrauma

Komfortdummy


Beispiele für Anwendungen

  • Arbeitsmedizin und Mensch-Maschine-Schnittstelle

  • Simulation des menschlichen Ganges

  • Sport (z.B. Niedersprünge)

  • Computergestützte Operationsplanung

  • Fußgänger-PKW-Unfälle


Filmanalyse und erste Simulationsversuche


Zweidimensionales Modellmit 14 Muskeln

  • auf der Erde

  • auf dem Mond


Dreidimensionales Modell mitVirtual Model Control (VMC)


Honda-Mann, 250 Millionen Dollar Entwicklungskosten


Beispiele für Anwendungen

  • Arbeitsmedizin und Mensch-Maschine-Schnittstelle

  • Simulation des menschlichen Ganges

  • Sport (z.B. Niedersprünge)

  • Computergestützte Operationsplanung

  • Fußgänger-PKW-Unfälle


Computersimulation im Sport

  • Messung der äußeren Kräfte

  • Filmaufnahmen der Bewegung

  • Aufzeichnung der Muskelaktivitäten

  • Biomechanische Modellbildung

  • Computersimulation

  • Bestimmung der inneren Kräfte


Zur Beruhigung der Ethikkommission, Abteilung Menschenversuche

Ich, Stefanie Kramer, erkläre hiermit, dass

ich freiwillig und auf eigene Gefahr auf die

Kraftmessplatte springe.


Computersimulation im Sport


Beispiele für Anwendungen

  • Arbeitsmedizin und Mensch-Maschine-Schnittstelle

  • Simulation des menschlichen Ganges

  • Sport (z.B. Niedersprünge)

  • Computergestützte Operationsplanung

  • Fußgänger-PKW-Unfälle


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


Druckverteilung im HüftgelenkComputergestützte Operationsplanung


Kooperation mit Orthopädie und Sportmedizin

Therapiegerät

(Posturomed) wird

zum Balancetraining

nach chirurgischen

Eingriffen oder

Verletzungen eingesetzt


Simulation des menschlichen Standes

  • Modell des Posturomeds

  • Hochgeschwindigkeitsvideo

  • Kraftmessplatte


Implantat zwischen den Wirbelkörpern bei Rückenproblemen


WirbelsäulenmodellComputergestützte Operationsplanung


WirbelsäulenmodellComputergestützte Operationsplanung


Beispiele für Anwendungen

  • Arbeitsmedizin und Mensch-Maschine-Schnittstelle

  • Simulation des menschlichen Ganges

  • Sport (z.B. Niedersprünge)

  • Computergestützte Operationsplanung

  • Fußgänger-PKW-Unfälle


UnfallrekonstruktionLandesforschungsschwerpunkt BaWue

Modellbildung und

Computersimulation

Spurensicherung durch

Gerichtsmedizin


UnfallrekonstruktionLandesforschungsschwerpunkt BaWue


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