Entwicklung eines patienten-spezifisch adaptierbaren biomechanischen Modells des Handgelenks zur computerunterstützten Therapieplanung in der Handchirurgie

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Aus medizinischer Sicht stellt die Handwurzel das komplexeste Gelenksystem des menschlichen Bewegungsapparates dar. Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung eines biomechanischen Mehr-Körper-Simulationsmodells zur Therapieplanung in der Handchirurgie. Ein neues biomechanisches Handwurzelmodell wurde in der Mehr-Körper-Simulationsumgebung AnyBody erstellt, basierend auf Literaturdaten und eigenen Messdaten aus Humanpräparatuntersuchungen. Für diese Experimente wurde ein Messplatz konzipiert, in dem Miniatursensoren direkt in den Knochen implantiert wurden, um Bewegungsabläufe der Handwurzelknochen zu erfassen. Das entwickelte Modell ermöglicht die Simulation physiologischer und pathologischer Bewegungen. Um die Modellzuverlässigkeit zu gewährleisten, wurde es mit Literaturdaten und den Messdaten der Humanpräparatuntersuchungen validiert. Die Simulationsergebnisse zeigten eine gute Übereinstimmung mit dem experimentell ermittelten Bewegungsverhalten. Zudem wurde das Modell mittels eines Bonemorphing-Algorithmus patientenspezifisch angepasst, wobei Knorpelschichtdicken durch Skalierung der Knochenoberflächen linear angepasst wurden. Die Belastung des proximalen Handgelenks konnte untersucht werden, einschließlich der Berechnung der Belastungshöhe und der Darstellung der belasteten Bereiche. So wurde ein anwendbares Mehr-Körper-Simulationsmodell entwickelt, das alle Anforderungen für eine Therapieplanung erfüllt.