Segmentierung
Schnittbildgebende Verfahren wie die Computertomographie und Magnetresonanztomographie werden häufig zur Diagnostik und Planung von Operationen in der Medizin eingesetzt. Anhand dieser Aufnahmen können 3D-Modelle anatomischer Strukturen entwickelt werden. Es können beispielsweise komplexe Knochenbrüche dargestellt werden. Außerdem erleichtern Längenmessungen mit dieser Planungssoftware, wie z.B. der femorale Offset die Planung der Implantation von Hüftendoprothesen. Die segmentierten Strukturen wie z.B. Knochen oder Muskeln können je nach Forschungsfrage für Mehrkörpersimulationen oder Finite-Element-Methode weiterverwendet oder zur Veranschaulichung 3D-gedruckt werden.
Numerische Simulation: Finite-Element-Methode
Die Finite-Elemente-Methode (FEM) ist ein Verfahren aus dem Bereich der Strukturmechanik, bei dem Spannungen und Verformungen von Knochen oder Implantaten als Reaktion auf eine Krafteinwirkung analysiert werden. An der OTH Amberg-Weiden wird die Simulierungssoftware ANSYS Workbench und Discovery (Canonsburg, Pennsylvania, USA) verwendet.
Numerische Simulation: Mehrkörpersimulation
Mit der Mehrkörpersimulation werden Gelenkreaktionskräfte und Muskelkräfte im Körper berechnet. Ein Mehrkörpersimulationsmodell besteht meist aus Knochen, Gelenken und Muskeln. Werden zusätzlich kinematische Daten (z. B. durch Motion-Capturing) und kinetische Daten (z. B. durch Kraftmessplatten) implementiert, berechnet die Biomechanik-Simulationssoftware OpenSim (Stanford, California, USA) Kräfte und Momente, die während der Bewegung in den Muskeln und Gelenken auftreten.