Navigation und Service

Springe direkt zu:

Suche

Suchbegriff eingeben

Biomechanik und Menschmodelle

Die Biomechanik befasst sich mit der Analyse von Strukturen und Funktionen des Haltungs- und Bewegungsapparats und der Untersuchung der Bewegung biologischer Systeme. Sie kombiniert hierzu die Methoden, Erkenntnisse und Verfahren der technischen Mechanik und der Biologie und Anatomie. Die Anwendung der Biomechanik in der Arbeitsgestaltung ähnelt der in den Sportwissenschaften. Dabei stehen gesundheitliche Auswirkungen und Optimierungen von Haltungen und Bewegungsabläufen mit oder ohne zusätzliche Lasten und äußere Krafteinwirkungen im Vordergrund. Zu den wesentlichen Messmethoden zählen Bewegungsanalysen, Anthropometrie, Ableitungen von Muskelaktivitäten (Elektromyografie) und Messungen der äußeren Kräfte.

Die Messung der körperinternen Kräfte ist nur in Ausnahmefällen möglich und aus ethischen Gründen vertretbar. Hierfür stellt die Anwendung digitaler Menschmodelle in der Biomechanik eine innovative Methode dar. Neuere Modelle sind in der Lage, unter Berücksichtigung detaillierter körperinterner anatomischer Strukturen unter anderem Muskelkräfte und Gelenkkräfte abzuschätzen. Die aktuellsten Entwicklungen für Anwendungen im Sport- oder Medizinbereich gehen dahin, speziell interessierende Körperstrukturen wie Wirbelsäule, Knie oder Hüfte als Finite-Elemente-Submodelle zu integrieren. Eine besondere Herausforderung besteht darin, mit Hilfe von Materialparametern der biologischen Strukturen, die aus in-vitro-Untersuchungen gewonnen wurden, Risiken für mögliche Schädigungen solcher Körperstrukturen vorherzusagen. Derartige Methoden eröffnen Möglichkeiten, individuelle Parameter wie Körperstatur und Alter mit zu berücksichtigen.

Die Forschung in der Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (BAuA) konzentriert sich auf die Anwendung biomechanischer Methoden und digitaler Menschmodelle für die Beurteilung und Gestaltung von Arbeitstätigkeiten.

Publikationen

Dependence of spinal segment mechanics on load direction, age and gender (F 2059)

Dependence of spinal segment mechanics on age and posture (F 2069)

Verhalten von Wirbelsäulensegmenten bei dynamischer Belastung (Fb 1062)

Schust, M.; Menzel, G.; Hofmann, J.; Forta, N. G.; Pinto, I.; Hinz, B.; Bovenzi, M.: Measures of internal lumbar load in professional drivers - the use of a whole-body finite-element model for the evaluation of adverse health effects of multi-axis vibration. Ergonomics. published online: 07.10.2014: http://dx.doi.org/10.1080/00140139.2014.960009

Bovenzi, M.; Schust, M.; Menzel, G.; Hofmann, J., Hinz, B.: A cohort study of sciatic pain and measures of internal spinal load in professional drivers. Ergonomics. published online: 30.07.2014: http://dx.doi.org/10.1080/00140139.2014.943302

Rohlmann, A.; Hinz, B.; Blüthner, R.; Graichen, F.; Bergmann, G.: Loads on a spinal implant measured in vivo during whole-body vibration. European Spine Journal, 19 (2010), 7, 1129-1135 (Awarded paper)

Hoffmann, J.; Pankoke, S.; Hinz, B.; Menzel, G.: Verfahren zur Berechnung der unter stoßhaltiger Exposition in der Lendenwirbelsäule wirkenden Kräfte für unterschiedliche, sitzende Arbeitshaltungen und Arbeitergruppen. In: VDI Wissensforum (Hrsg.): Humanschwingungen. VDI-Berichte 2097. Düsseldorf: VDI 2010, 211–228

Hinz, B.; Hoffmann, J.; Menzel, G.: Beurteilung von stoßhaltigen Ganzkörper-Vibrationen - Methodische Grundlagen für eine normative Umsetzung. In: VDI Wissensforum (Hrsg.): Humanschwingungen. VDI-Berichte 2097. Düsseldorf: VDI 2010, 229-248

DIN SPEC 45697: Mechanische Schwingungen und Stöße - Verfahren zur Bewertung stoßhaltiger Ganzkörper-Vibrationen (nationale Vornorm: Risikoabschätzungen für mögliche Schädigungen von Wirbelsäulenstrukturen basierend auf internen Kräften unter Verwendung von Finite-Elemente-Modellen)