Praktikum Numerische Biomechanik

Praktikum, 4 SWS, 4 Credits, Sommersemester

Motivation & Inhalt

In der Numerischen Biomechanik werden biologische Systeme simuliert mit dem Ziel neue Einblicke in deren Funktionsweise zu gewinnen, Therapieprognosen zu entwickeln und Operationsplanungen zu erstellen. Zur Lösung biomedizinischer Fragestellungen ist eine realitätsnahe Modellierung und Simulation des biologischen Systems notwendig. Im Praktikum wird hierzu die Finite-Elemente-Methode angewendet.

Ablauf

Im ersten Teil des Praktikums wird der gesamte Ablauf von der medizinischen Bildgebung bis zur Simulation am biomechanischem Beispiel des abdominalen Aortenaneurysmas durchgeführt. Dies beinhaltet folgende Schritte:

• Segmentierung von patientenspezifischen Geometrien aus CT-Bilddaten
• Erstellen eines Finite-Elemente-Netzes der Aneurysmenwand
• Simulation des Aneurysmas unter Innendruck
• Auswerten der Ergebnisse im Hinblick auf das Rupturrisiko

Im zweiten Teil des Praktikums werden folgende Themenbereiche ausführlich behandelt:

• Randbedingungen in Struktursimulationen (z.B. Dirichlet-, Federrandbedingung)
• Materialmodellierung (z.B. nichtlinear, viskoelastisch)
• Vergleich von Netztopologien (z.B. Tetraeder, Hexaeder)
• Randbedingungen in Fluidsimulationen (z.B. Windkessel)

Diese Themenbereiche werden anhand von medizinischen Fragestellungen an Herz, Lunge und Aortenaneurysma selbständig bearbeitet.

Verwendete Software: Mimics, Gmsh, ParaView und BACI (Lehrstuhlinterne Finite-Elemente-Software)