Analyse und Simulation der Knochenbewegung in der menschlichen Handwurzel

knochenbewegung

Die menschliche Handwurzel ist anatomisch eines der komplexesten Gelenke des menschlichen Bewegungsapparates. Im Blickpunkt von Medizin und Biomechanik steht dabei vor allem die schmerzfreie Bewegungsfreiheit der Mittelhand nach einer Erkrankung oder Verletzung des Handgelenks und einer entsprechenden Behandlung.

In einem aktuellen Forschungsprojekt arbeitet das Institut für Getriebetechnik, Maschinendynamik und Robotik zusammen mit Partnern aus der Medizintechnik und der Chirurgie an einem neuartigen Simulationswerkzeug. Dieses Werkzeug soll zunächst einmal dazu dienen, das Verständnis um die Funktionsweise der menschlichen Handwurzel zu erweitern. Methoden aus der Analyse und Synthese von Kurvengetrieben helfen dabei, die Kraft- und Bewegungsübertragung zwischen benachbarten Knochenoberflächen zu analysieren. Eingangsgröße sind dabei gemessene Bewegungen von menschlichen Handwurzelknochen.

 

 

Gemessene Bewegungen Flexion/Extension und Radial-Ulnar-Abduktion [3].

Mit modernen Mehrkörpersimulationsprogrammen kann die Bewegung außerdem berechnet werden:

 

Vorwärtsdynamische Simulation der Knochenbewegung.

Langfristig soll ein Simulationswerkzeug entstehen, das den Chirurgen oder Orthopäden dabei unterstützt, für einen Patienten mit einer individuellen Verletzung simulationsgestützt den optimalen chirurgischen Eingriff zu planen, sodass eine größtmögliche Bewegungsfreiheit erhalten bleibt.

 

Literatur

[1] Allmendinger F., Eschweiler J., Radermacher K. und Corves B.: „Analyse der Knochenbewegungen in der menschlichen Handwurzel und Synthese von Ersatzgetrieben zur Lösung des invers-dynamischen Problems“, Tagungsband 9. Kolloquium Getriebetechnik, ISBN 978-3-941003-40-8, S. 263-276

[2] Allmendinger, F., Eschweiler, J. Radermacher, K., Corves, B.: “On motion and force transmission in the human wrist: Approximating carpal bone surfaces with envelopes”, New Trends in Mechanism and Machine Science : Theory and Applications in Engineering, Springer, 2013, ISBN: 978-94-007-4901-6, 978-94-007-4902-3., S.: 421-429

[3] Moore, D.C., Crisco J.J, Trafton T.G., Leventhal E.L.: “A digital database of wrist bone anatomy and carpal kinematics”, Journal of Biomechanics 40 (2007), S. 2537–2542

 

KONTAKT


Institut für Getriebetechnik, Maschinendynamik und Robotik

RWTH Aachen

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52062 Aachen

 

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