Mit unterschiedlichen Simulationsprogrammen sind wir in der Lage, numerische Modelle zu erzeugen, die eine Quantifizierung und Visualisierung von Kräften, Spannungen und Dehnungen belasteter Strukturen ermöglichen. Dadurch erhalten wir zu den im Institut durchgeführten In-vitro- und In-vivo-Experimenten zusätzliche Informationen über die innere Beanspruchung von Geweben. Außerdem haben wir die Möglichkeit, durch Parameterstudien den Einfluss einzelner Parameter auf das Gesamtergebnis zu untersuchen.

Allerdings sind viele Entwicklungsschritte notwendig, bis ein numerisches Modell für weiterführende Aussagen herangezogen werden kann.

Vom Knochen zum Modell: Aus einer Vielzahl von CT-, Röntgen- oder MRT-Bildern einer anatomischen Struktur werden digitale Datensätze generiert und daraus ein Volumenmodell und schließlich ein FE-Netz erzeugt.

Bei numerischen Modellen werden den einzelnen Komponenten (z.B. finiten Elementen) mechanische und viskoelastische Eigenschaften und Materialparameter zugewiesen, die aus Experimenten oder aus der Fachliteratur bekannt sind. Anschließend wird das gesamte Modell mittels In-vitro-Experiment validiert, d.h. die Übereinstimmung des Modellverhaltens mit dem realen mechanischen Verhalten eines möglichst identischen Präparates verglichen.

Erst jetzt kann das Modell für weiterführende Aussagen benutzt werden, z.B. über experimentell nicht messbare Kräfte und Verformungen, Versagensvorhersagen einzelner anatomischer Strukturen oder auch das voraussichtliche Verhalten von Implantaten innerhalb der anatomischen Struktur.