E4 Lastverteilung

Thema

Die Lastverteilung modelliert, wie äußere und innere Kräfte durch die Gelenk- und Knochenstrukturen des Körpers übertragen werden.

Äußere Kräfte bilden die erste Kraftart, die die Lastverteilung modelliert: das Körpergewicht, das aufgrund der Schwerkraft ständig auf die Gelenk- und Knochenstrukturen wirkt, sowie jegliche zusätzliche Lasten, die die Person hält, hebt oder trägt. Diese erhöhen das Körpergewicht und damit die Gesamtkraft, die auf diese Strukturen wirken muss. Neben äußeren Kräften modelliert die Lastverteilung auch innere Kräfte: die Kraft, die von den Muskeln bei ihrer Kontraktion zur Unterstützung oder Bewegung des Körpers erzeugt wird, und die Gegenkraft, die von den Bändern bei ihrer Dehnung zur Stabilisierung eines Gelenks ausgeübt wird. Beide inneren Kräfte addieren sich zu den äußeren Kräften und beeinflussen die Gesamtlast, die jedes Gelenk oder jede Knochenstruktur letztendlich tragen muss. In Kombination werden äußere und innere Kräfte durch die Gelenk- und Knochenstrukturen übertragen und erzeugen an jedem Kontaktpunkt zwischen zwei Gelenkflächen Gelenkdruck. Je größer die auf ein Gelenk wirkende Gesamtkraft und je kleiner die Fläche dieses Gelenks ist, auf die sich diese Kraft verteilt, desto größer ist der Gelenkdruck in dieser Fläche.

Anhand dieser Gelenkkontaktdrücke werden durch Lastverteilung Überlastzonen identifiziert: Bereiche, in denen der Gelenkkontaktdruck höher ist als im restlichen Gewebe, weil dort eine größere Kraft konzentriert ist, die Kontaktfläche kleiner ist oder beides. Die Identifizierung dieser Überlastzonen ermöglicht es der Lastverteilung, das Risiko von Gewebeschäden vorherzusagen: Je näher der Gelenkkontaktdruck in einer Überlastzone an der Bruchfestigkeit des Stützgewebes liegt, desto größer ist das Risiko, dass diese Zone später verletzt wird.

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