Inhalt

Abstract:

Die Bewegungsanalyse ist ein Teilgebiet der Biomechanik. Diese ist wiederum eine spezielle Disziplin der Mechanik, die sich auf biologische Systeme bezieht. Es werden mechanische Prinzipien auf natürliche Systeme übertragen. Dieser Kurs konzentriert sich dabei ausschließlich auf den menschlichen Bewegungsapparat. Es werden menschliche Bewegungsabläufe und die dabei auftretenden Kräfte beschrieben, wobei sowohl Kräfte einbezogen werden, die einerseits passiv von außen auf den Organismus wirken, die andererseits auch vom Menschen aktiv erzeugt werden. Kenntnisse von den Zusammenhängen zwischen Kräften und Bewegungen ermöglichen es, Pathologien des Bewegungsapparats zu erkennen, diesen vorzubeugen beziehungsweise nach deren Auftreten Therapiekonzepte zu erstellen.
Anwendungsfelder der Biomechanik sind unter anderem die Sportwissenschaften, die Medizin (beispielsweise in Anatomie und Orthopädie) oder die Ergonomie (beispielsweise zur Optimierung von Arbeitsbedingungen). Dieser Kurs fokussiert vor allem auf medizinische Anwendungen.

Anwendungsgebiete der Bewegungsanalyse innerhalb der medizinischen Biomechanik sind unter anderem:

Analysen von Bewegungsabläufen

• Bestimmung von Belastungen des Bewegungsapparats
• Simulationen von Bewegungsabläufen und damit verbundenen Belastungen
• Erstellung ergonomischer Verhaltensempfehlungen
• Prävention, Analyse und Begutachtung von Verletzungen
• Entwicklung und Optimierung von Implantaten, Orthesen und Prothesen
• Entwicklung und Optimierung operativer und konservativer Therapiemaßnahmen
• Planung und Bewertung von Rehabilitationsmaßnahmen

Gliederung:

1. Anatomie in der Biomechanik
2. Kinematik
3. Kinetik
4. Gelenkmechanik
5. Elektromyographie
6. 3D-Modellierung in der Biomechanik
7. Simulation

Detaillierter Inhalt:

Ziel dieses Kurses ist es, den Teilnehmern die wichtigsten in der biomechanischen Bewegungsanalyse des Menschen verwendeten Grundlagen und Methoden näherzubringen. Hierzu werden einleitend anatomische Strukturen wie Muskeln, Sehnen, Bänder, Gelenke und Knochen in Aufbau und Funktion beschrieben. Im Kapitel „Gelenkmechanik“ wird das Zusammenspiel dieser wichtigen Elemente des Bewegungsapparats erklärt. Es folgen Erläuterungen zu kinematischen sowie kinetischen Messungen und den dafür eingesetzten Messmethoden. Die Elektromyographie wird als Instrument der Messung der Muskelaktivität auch in Kombination mit anderen Verfahren dargestellt. Aus Datensätzen der Computer- und Magnetresonanztomographie wird demonstriert, wie 3D-Modelle für die Simulation generiert werden. Das abschließende Kapitel beschäftigt sich dann mit der Simulation im biomechanischen Kontext selbst. Hier wird vor allem auf die Mehrkörpersimulation und Finite-Elemente-Methoden eingegangen.

Die Studierenden sind nach Bearbeitung des Kurses in der Lage, …

• die für die menschliche Bewegung erforderlichen Strukturen hinsichtlich deren Aufbaus und Aufgaben zu beschreiben.
• Gelenke hinsichtlich deren Anatomie und Physiologie zu charakterisieren und den Einsatz einfacher Methoden zur Dokumentation der Gelenksfunktion zu erläutern.
• in der Kinematik angewandte Messmethoden einzuordnen und deren Versuchsaufbau und Vorbereitung zu erklären.
• kinetische Größen zu definieren und im Kontext der Bewegungsanalyse des Menschen anzuwenden.
• verschiedene kinetische Messverfahren darzustellen und verwendete Messsysteme wie Druck- oder Kraftmessplatten hinsichtlich des Einsatzes und der Funktion zu kategorisieren.
• das Vorgehen zur elektromyographischen Messung nachzuvollziehen und Einflussfaktoren auf das Signal sowie Filtertechniken zu konkretisieren.
• Werkzeuge zur 3D-Modellierung aus bildgebenden Datensätzen anzuwenden und die 3D-Modelle zur weiteren Verarbeitung vorzubereiten.
• die Grundlagen der Mehrkörpersimulation (MKS) und der Finiten-Elemente-Methode im biomechanischen Kontext widerzugeben.

Lern-/Qualifikationsziele:

-

Lehrveranstaltungstyp:

Virtuelles Seminar

Interaktionsformen mit Betreuer/in:

E-Mail

Interaktionsformen mit Mitlernenden:

Forum, E-Mail

Kursdemo:

zur Kursdemo

Nutzung

Kurs ist konzipiert für:

FAU Erlangen-Nürnberg:

• Medizintechnik (B.Eng.)

Formale Voraussetzungen:

Registrierung bei der Virtuellen Hochschule Bayern (vhb) und fristgerechte Anmeldung zum Kurs über das vhb-Portal

Erforderliche Vorkenntnisse:

-

Hinweise zur Nutzung:

-

Kursumsetzung (verwendete Medien):

-

Erforderliche Technik:

-

Nutzungsentgelte:

für andere Personen als (reguläre) Studenten der vhb Trägerhochschulen nach Maßgabe der Benutzungs- und Entgeltordnung der vhb

Rechte hinsichtlich des Kursmaterials:

-

Verantwortlich

Anbieterhochschule:

Uni Erlangen-Nürnberg (FAU)

Anbieter:

Prof. Dr. Anne Koelewijn

Autoren:

Anne Koelewijn

Stefan Sesselmann

Betreuer:

Prof. Dr. Anne Koelewijn

Marion Meyerolbersleben

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