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unilogo Universität Stuttgart
Institut für Technische und Numerische Mechanik

Entwicklung energiesparender Oberschenkelprothesen

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Beschreibung

Die Verwendung von Modellen des menschlichen Bewegungsapparates, um die Entwicklung von Beinprothesen zu unterstützen, ist eine etabilierte Methode. Obwohl viele der bestehenden Modelle einen wichtigen Beitrag zur Entwicklung von Beinprothesen leisten, sind sie in dieser Leistungsfähigkeit beschräkt. Besonders der metabolische Energieverbrauch während des Gehens, der ein wichtiges Beurteilungskriterium für die Leistung von Beinprothesen darstellt, muss besser modelliert werden.

Eine bessere Abschätzung des Energieverbrauchs und der Kinematik des Gehens mit einer Prothese verlangt die Modellierung des Muskel- und Skelettsystems. Neueste Forschung auf diesem Gebiet haben gute Ergebnisse erbracht, weisen jedoch eine erhebliche Komplexität auf. Diese Komplexität macht die Verwendung von solchen Modellen für die Entwicklung von Beinprothesen zu einer Herausforderung. Einerseits, müssen die Modelle detailiert genug sein, um die Veränderungen des Energieverbrauchs und der Kinematik ausreichend abschätzen zu können. Andererseits müssen sie so einfach sein, dass das Problem numerisch lösbar und überschaubar bleibt.

Das erste Ziel dieses Projektes ist, im diesen Kontext überschaubare Modelle des menschlichen Gehens mit Oberschenkelprothesen zu entwickeln, die in der Lage sind Veränderungen im metabolischen Energieverbrauch und in der Kinematik des Gehens mit einer Oberschenkelprothese vorherzusagen. Nach der Validierung mit Hilfe von Messdaten werden die Modelle verwendet, um Kenngrößen der Prothese zu bestimmen, so dass die Ästhetik des Gehens maximiert und der metabolische Energieverbrauch minimiert wird.

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