Background: Computational research methods, such as finite element analysis (FEA) and musculoskeletal multi-body simulation (MBS), are important in musculoskeletal biomechanics because they enable a better understanding of the mechanics of the musculoskeletal system, as well as the development and evaluation of orthopaedic implants. These methods are used to analyze clinically relevant issues in various anatomical regions, such as the hip, knee, shoulder joints and spine. Preoperative simulation can improve surgical planning in orthopaedics and predict individual results.
Examples from practice: In this article, the methods of FE analysis and MBS are explained using two practical examples, and the activities of the "Numerical Simulation" cluster of the "Musculoskeletal Biomechanics Research Network (MSB-NET)" are presented in more detail. An outlook classifies numerical simulation in the age of artificial intelligence and draws attention to the relevance of simulation in the (re)approval of implants.
Zusammenfassung: HINTERGRUND: Computergestützte Untersuchungsmethoden, wie Finite-Elemente-Analyse (FEA) und muskuloskelettale Mehrkörpersimulation (MKS), sind in der muskuloskelettalen Biomechanik wichtig, denn sie ermöglichen ein besseres Verständnis der Mechanik des Bewegungsapparats sowie die Entwicklung und Evaluation orthopädischer Implantate. Diese Methoden werden zur Analyse klinisch relevanter Fragestellungen in verschiedenen anatomischen Regionen eingesetzt, wie Hüfte, Knie, Schultergelenke und Wirbelsäule. Die präoperative Simulation kann in der Orthopädie die chirurgische Planung verbessern und individuelle Ergebnisse vorhersagen.
Beispiele aus der praxis: In diesem Artikel werden die Methoden der FEA und MKS anhand jeweils zweier Beispiele aus der Praxis erläutert und die Aktivitäten des Clusters „Numerische Simulation“ des Forschungsnetzwerks Muskuloskelettale Biomechanik (MSB-NET) näher vorgestellt. Ein Ausblick ordnet die numerische Simulation im Zeitalter der künstlichen Intelligenz ein, und lenkt den Blick auf die Relevanz der Simulation bei der (Neu‑)Zulassung von Implantaten.
Keywords: Artificial intelligence; Biomechanics; Computer models; Finite element analysis; Multi-body simulation.
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