Simulierte Bewegungsabläufe für bessere Beinprothesen

Mit dem "ERC Starting Grant" erhält Oliver Röhrle, Juniorprofessor des Exzellenzclusters Simulation Technology (SimTech), für die kommenden fünf Jahre mehr als 1,6 Millionen Euro an Fördergeldern für seine Forschungen im Bereich der Biomechanik.
Mit dem "ERC Starting Grant" intensiviert der bereits mehrfach ausgezeichnete Nachwuchswissenschaftler seine Arbeiten im Bereich der Modellierung von Bewegungsabläufen bei Patienten, deren Bein über dem Knie amputiert wurde. Im Oktober 2011 erhielt er gemeinsam mit Dr. Urs Schneider, Leiter der Abteilung "Biomechatronische Systeme" am Fraunhofer IPA, 1,7 Millionen Euro verteilt auf fünf Jahre aus dem Fraunhofer-Attract-Förderprogramm zum Aufbau seiner eigenen Nachwuchsforschergruppe "Virtual Orthopedic Lab" am IPA.
Das noch relativ junge Arbeitsgebiet der (computergestützten) Biomechanik soll am Standort Stuttgart etabliert werden, um biomedizinische Unternehmen in Forschung, Wissenschaft und Anwendung zu unterstützen. "Das Virtual Orthopedic Lab" entwickelt einen simulationsgestützten Workflow für die Produktentwicklung in der Orthopädie, der künftig als Werkzeug "made by Fraunhofer" lizenzierbar zur Verfügung stehen soll.
Biomechanische Simulation des Körpers
Prof. Röhrle befasst sich in seiner Forschung mit der biomechanischen Simulation des menschlichen Körpers, einem Forschungsgebiet an der Schnittstelle von Medizin, Physiologie, Mathematik und Mechanik. Im Mittelpunkt steht die Modellierung von Skelettmuskeln und Teilen des menschlichen Bewegungsapparats. Die von ihm entwickelten Computermodelle erlauben es zum Beispiel, das Verhalten von Skelettmuskeln auf externe Reize virtuell zu untersuchen. Von Nutzen ist dies unter anderem für die Behandlung von Querschnittsgelähmten oder eben bei simulierten Bewegungsabläufen von beinamputierten Menschen.
Verbesserung des Zusammenspiels von Stumpf und Schaft
"Indem wir mit Hilfe von dreidimensionalen Computermodellen für verschiedene Bewegungsszenarien simulieren, welche dynamischen Eigenschaften in der Muskulatur der betroffenen Beine vorherrschen, können wir einen wertvollen Beitrag zur Verbesserung des Zusammenspiels von Stumpf und Schaft leisten", erklärt Röhrle. Notwendig sind Simulationen im medizinischen oder orthopädietechnischen Umfeld, da in diesen Anwendungsfällen häufig zu wenig experimentelle Daten vorhanden sind, um alle entwicklungstechnisch notwendigen Schlüsse ziehen zu können. So sind zum Beispiel die Kontaktkräfte zwischen Stumpf und Schaft, wenn überhaupt, nur punktuell bekannt. Durch die Simulation können diese an jeder Stelle und eventuell auch in Kombination mit weiteren physikalischen Größen betrachtet werden. (Fraunhofer/MyHandicap/pg)