Simulation von Mikroschädigung in spongiösem Knochen auf der Basis von microCT Aufnahmen

• Antragstellerin: Dr.-Ing. Silke Besdo
• Fachliche Zuordnung: Mechanik
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2012
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 187577760

Knochen ist ein lebendes Gewebe, das sich selbst reparieren kann. Bei alltäglicher Belastung tritt Mikroschädigung auf. Wenn der Knochen diese Schäden nicht schnell genug reparieren kann, kommt es zu Frakturen. Dies geschieht oft im osteoporotischen Knochen älterer Menschen. Simulationen sind hilfreich um die Entwicklung und Ausbreitung von Mikroschäden besser zu verstehen und den Einfluss verschiedener Parameter herauszufinden. Ziel des Projekts ist es eine Finite Elemente Simulation auf der Basis von ABAQUS zu entwickeln, die es ermöglicht Mikroschädigung in spongiösem Knochen zu untersuchen und das Bruchverhalten von geschädigtem osteoporotischem Knochen vorherzusagen. Hier wird auf Vorarbeiten des Gastinstituts aufgebaut. Zunächst werden Würfel aus spongiösem Knochen unterschiedlicher Spender im microCT gescannt. Anhand der 3D-Rekonstruktion werden Finite-Elemente-Modelle generiert. Die Würfel werden mit vorgegebenen Lasten gestaucht. Anschließend werden die Proben mit Blei-Uranyl-Azetat gefärbt und erneut gescannt. Die Ergebnisse der Simulation werden mit den 3D-Rekonstruktionen der geschädigten Proben verglichen. Abschließend werden die Ergebnisse der Experimente und der Simulationen unter Beachtung von Alter und Geschlecht des Spenders analysiert. Mit solchen Methoden ist es möglich den Einfluss von Implantaten auf die Mikroschädigung von Knochen zu beschreiben.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Dr. Deepak Vashishth