[ vorherige ] [ nächste ] [ Übersicht nach Zeit ][ alphabetische Übersicht ]

(00157) 10.06.2002 12:47

RUBIN 1/02: Evolution virtuell - Schädel entstehen am Bildschirm


Bochum, 10.06.2002
Nr. 156


Evolution virtuell: Schädel entstehen am Bildschirm
Biomechaniker beobachten Knochen unter Spannung
RUBIN 1/2002 ist erschienen


Warum hat der Mensch als einziger Primat ein vorspringendes
Nasendach? Wo sind die knöchernen Wülste über den Augen
geblieben? Die Antworten auf diese Fragen finden
RUB-Biomechaniker um Dr.-Ing. Ulrich Witzel (Fakultät für
Maschinenbau) am Computer: Sie lassen auf virtuelle
Schädelrohlinge realistische Kräfte wirken und sehen zu, wie
sich die Form des Knochens unter dieser Einwirkung
schrittweise herausschält. So können sie der Evolution bei
der Arbeit zuschauen.

RUBIN im Internet

RUBIN mit Bildern zum Herunterladen finden Sie im Internet
unter: http://www.ruhr-uni-bochum.de/rubin/rbin1_02

Erstaunlich: Nur wenige Kräfte machen die Form

Ob beim Menschen, Affen oder bei fossilen Funden - die
Anwendung der Methode setzt genaue Kenntnisse der Anatomie
der gerade zu untersuchenden Struktur voraus. Die
Muskelkräfte, z.B. der Beiß- und Kaumuskulatur, müssen
möglichst genau ermittelt werden. Bei fossilen Funden wird
aus der Knochenstruktur oder mitunter auch mit Blick auf
noch lebende Nachkommen auf die ehemals wirkenden
Muskelkräfte geschlussfolgert. Auf dieser Basis (Hypothese)
„füttern“ die Forscher dann ein spezielles Rechenprogramm
(Finite-Elemente-Methode)mit einer mehr oder weniger großen
Bandbreite von Kraftfeldern - quasi um die vormals
tatsächlichen Kräfteverhältnisse herum. Wenn sich die
Struktur auf dem Monitor im virtuellen Kräftespiel immer
mehr der fossilen Form annähert, dann sind zugleich die
Kräfte und Spannungen gefunden, die zu dieser Struktur
geführt haben müssen.

Bei Belastung bildet sich Knochen

Für ihre Untersuchungen nutzen die Biomechaniker die
Finite-Elemente Methode: Sie geben dem Computer nur die
Eckdaten und die wichtigsten Hohlräume wie Augen und Nase
von Primatenschädeln vor. Daraus berechnet der Computer
einen groben Schädelumriss, das sog. „Hüllvolumen“. Diesen
Block zerlegt der Rechner in viele abgeschlossene,
berechenbare Einzelteile (Finite Elemente). Auf das
Hüllvolumen lassen die Forscher dann Kräfte und Spannungen
einwirken. Der Computer zeigt mehr oder weniger stark
belastete Bereiche verschiedenfarbig an. Bei starker
Belastung kann man auf Knochensubstanz schließen, in wenig
belasteten Gebieten bildet sich die Struktur zurück. So
konnten die Forscher z. B. das Rätsel des beim Menschen
einzigartigen Nasendachs lösen. Es hat sich als
drucktragende Struktur ausgebildet, um den schmalen
Stirnnasenpfeiler zu entlasten. Bei Affen, deren Schädel
weniger flach ist, ist dieser Pfeiler breiter, ein Nasendach
daher unnötig.

Weitere Informationen

Dr.-Ing. Ulrich Witzel, Lehrstuhl für Maschinenelemente und
Konstruktionslehre, Fakultät für Maschinenbau der
Ruhr-Universität Bochum, 44780 Bochum, Tel. 0234/32-24058,
Fax: 0234/32-14159, E-Mail: Ulrich.Witzel@ruhr-uni-bochum.de

Themen in RUBIN 1/2002

Den vollständigen Beitrag lesen Sie in RUBIN 1/2002, wo Sie
auch folgende Themen finden: Produkte aus dem Computer;
Gezielt gegen Brustkrebs – Chemotherapie an Ort und Stelle;
Gefährliche Partnerschaft: Bakterien und Zigarettenrauch;
Besteuerung vereinfachen: Dann atmen Bürger und Beamte auf;
Der männliche Blick auf die weibliche Imagination;
Vegetarische Vampire – Flughunde als Gärtner im Regenwald;
Wenn Marzipan nach Banane riecht – Riechen bei Insekten
erforscht; und in der Rubrik „Angewandte Forschung“:
Juristen lösen den Konflikt: Hochwasserschutz oder
Bautätigkeit? RUBIN ist bei der Pressestelle der
Ruhr-Universität für 2,50 Euro erhältlich.


--
RUB - RUB - RUB - RUB - RUB - RUB - RUB - RUB - RUB - RUB

Mit freundlichen Gruessen

Dr. Josef Koenig
RUB - Ruhr-Universitaet Bochum
- Pressestelle -
44780 Bochum
Tel: + 49 234 32-22830, -23930
Fax: + 49 234 32-14136
Josef.Koenig@ruhr-uni-bochum.de

Schauen Sie doch bei uns mal rein:
http://www.ruhr-uni-bochum.de/pressestelle

RUB - RUB - RUB - RUB - RUB - RUB - RUB - RUB - RUB - RUB



zurück zur Übersicht nach Zeit | alphabetisch