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Poröser Mensch: Von den Wirbeln zu den Muskeln
Um unsere Neugierde zu befriedigen, führen wir in der Regel Experimente durch. Das ist für viele Dinge praktisch, aber wenn es um den menschlichen Körper geht, stehen wir oft vor erheblichen technischen und ethischen Herausforderungen. Beispielsweise führt das Verständnis der Mechanik des Bewegungsapparats zu besseren Ergebnissen bei Eingriffen wie der Vertebroplastie – einem Verfahren, bei dem Knochenzement in brüchige Wirbel injiziert wird, um diese zu stabilisieren und ihre langfristige Funktion wiederzuerlangen. Sehr erfahrene Chirurg*innen können eine relative gute Vorstellung von den Auswirkungen dieses Eingriffs auf das Gesamtsystem haben. Weniger erfahrene Chirurg*innen müssten jedoch zunächst verschiedene Szenarien untersuchen. In der Realität gibt es jedoch nur einen einzige Versuch! Simulationen bieten an dieser Stelle die Möglichkeit, das Ergebnis verschiedener Szenarien zu bewerten und beliebig verschiedene Versuche durchzuführen.
Um diese Vision Wirklichkeit werden zu lassen, entwickeln wir speziell neuartige Berechnungsmethoden zur Vorhersage des Ergebnisses der Vertebroplastie sowie zur Vorhersage der Auswirkungen auf das umliegende Gewebe, z.B. die angrenzenden Wirbel und den Bewegungsapparat. Unser Körper besteht hauptsächlich aus Wasser und aus verschiedenen Strukturen. Biologisches Gewebe ist ein poröses Medium. Dieser Vortrag wird in die Welt der Simulationen eintauchen, mit denen das mechanische Verhalten biologischer Gewebe vorhergesagt werden kann, am Beispiel der Modellierung von Knocheninjektionsprozessen und der Mechanik des Bewegungsapparates.
Über den Sprecher
Oliver Röhrle ist Leiter des Instituts für Modellierung und Simulation biomechanischer Systeme und Professor für Kontinuumsbiomechanik und Mechanobiologie an der Universität Stuttgart. Seine Forschung konzentriert sich auf verschiedene Aspekte des muskuloskelettalen Systems, z.B. auf neuartige chemo-elektromechanische Skelettmuskelmodelle, biophysikalische Rekrutierungsmodelle, virtuelle EMG-Vorhersagen, kontinuumsmechanische Homogenisierungstechniken für Skelettmuskelgewebe und vorwärtsdynamische Simulationen von Multimuskelsystemen unter Verwendung dreidimensionaler kontinuumsmechanischer Skelettmuskelmodelle. Darüber hinaus interessiert er sich für dentale Anwendungen.
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[Bild: SimTech]
[Bild: ABK Stuttgart]