Biomechanik

Die Biomechanik ist die Untersuchung der Struktur, Funktion und Mobilität der mechanischen Aspekte biologischer Systeme auf allen Ebenen, vom ganzen Organismus bis hin zu Organen, Zellen und Zellorganellen. Sie ist ein Teilgebiet der Biophysik und der Bewegungswissenschaft.

Dieser Wissensbereich stützt sich auf verschiedene biomedizinische Forschungsergebnisse und nutzt Kenntnisse aus der Mechanik, dem Ingenieurwesen, der Anatomie, der Physiologie und anderen Disziplinen.

Neben der klassischen Mechanik bedient sich die Biomechanik verschiedener Wissenschaften wie der

Rheologie, um das Verhalten biologischer Flüssigkeiten wie Blut zu untersuchen,
Festigkeitslehre, um die Beanspruchung von Geweben wie Knorpel in Gelenken oder auch Knochen zu modellieren,
Festkörpermechanik, um die Motorik und Fortbewegung von einzelnen Zellen bis hin zu ganzen Organismen zu analysieren, was einen integralen Bestandteil der Kinesiologie darstellt.

Eine Vielzahl von Anwendungen ist in die medizinische Praxis eingeflossen; vom klassischen Holzbein bis zur hochentwickelten myoelektrisch gesteuerten Orthese und von Herzklappen bis zu modernen Herzschrittmachern gibt es eine lange Tradition der Prothesen-Implantation.

Es werden vielfältige Methoden verwendet, zum Beispiel verschiedene Arten der Kraftmessung, der Messung muskulärer Aktivität (Elektromyografie), digitale Motion Capture (Bewegungserfassung), sowie Computersimulationen.

Die Biomechanik ist eng mit der Bionik verbunden (quasi der "umgekehrte" Weg), einem Kofferwort aus Biologie und Technik, die sich mit dem Übertragen von Phänomenen der Natur auf die Technik beschäftigt. Ein bekanntes Beispiel aus der Geschichte dafür ist Leonardo da Vincis Idee, den Schlagflug eines Vogels auf eine Flugmaschine – den Ornithopter – zu übertragen.

Die Anthropometrie ist die Lehre der Ermittlung und Anwendung der Maße des menschlichen Körpers. Neben Größe der Gliedmaßen, geometrischer Form der Gelenke und dem Verlauf der Muskeln sind auch Modelle zur Massenverteilung zum Beispiel zur Bestimmung des Körperschwerpunktes (KSP) wichtig.
Zur Beschreibung der Massengeometrie des Menschen können Computer-generierte 3D Modelle verwendet werden, die mit Hilfe von Bodyscannern erzeugt werden. Letztere werden in der Industrie unter anderem zur Untersuchung der Ergonomie von neuen Produkten (z.B. virtuelle Crashtests) verwendet.