Dynamische Analyse prothetischer Strukturen mit polymorpher Unschärfe

Nach dem Verlust von Gliedmaßen oder bei Fehlfunktionen von Gelenken sind Menschen auf einen technischen Ersatz angewiesen, der sowohl die biomechanische Funktion, als auch die körperliche Unversehrtheit nachbildet. Dabei ist für eine prothetische Struktur neben der Erfüllung der funktionalen Anforderung (sichere Ausführung weitreichender Bewegungen mit geringem Energieaufwand und ohne den Körper zu beeinträchtigen) auch die Erscheinung der resultierenden Bewegung (inklusive ästhetischer Aspekte wie natürliche und symmetrische Gangmuster) von großer Bedeutung. Da sich in vivo Messungen von Gelenkbewegungen und Belastungen kompliziert darstellen, und die experimentelle Untersuchung neu entwickelter Prothesen unter realistischen Bedingungen sehr schwierig ist (insbesondere finden sich für die Untersuchung menschlicher Bewegung mit Prothesen kaum geeignete Probanden), spielt die prädiktive Simulation eine immer größere Rolle. Biomechanische Bewegung kann als Lösung eines Optimalsteuerungsproblems mit physiologisch motivierter Zielfunktion simuliert werden. Allerdings existieren polymorphe Unsicherheitsfaktoren, die aus der Prothese selbst, der Bewegung des Patienten oder der Umgebung resultieren. Das übergreifende Ziel dieses Projekts (Phase I und II) ist die Entwicklung von Modellen und strukturerhaltenden Lösungsmethoden für unscharfe biomechanische Optimalsteuerungsprobleme zur verlässlichen Vorhersage menschlicher Bewegung mit Prothesen und deren Analyse.

DFG-Verfahren Schwerpunktprogramme

Teilprojekt zu SPP 1886:  Polymorphe Unschärfemodellierungen für den numerischen Entwurf von Strukturen