Der Metternicher Aktuelles aus Koblenz Metternich
Andreas Müller, Doktorand im Institut für Sportwissenschaft der Universität in Koblenz und Mitglied des Forschungsinstituts MTI Mittelrhein der Universität in Koblenz, hat den internationalen Preis des ECMI Student Competition 2022 des European Consortium for Mathematics in Industry (ECMI) gewonnen.
Im Vorfeld dieses Wettbewerbs hatte das Konsortium Studierende und DoktorandInnen aus ganz Europa aufgefordert, ein Computermodell zur Simulation der Muskelermüdung bei Bizeps-Curls im Hanteltraining zu entwickeln. Für die Entwicklung seines Modells wurde Andreas Müller nach seiner Präsentation im Rahmen der ECMI Modeling Week in Verona, Italien, mit dem von der Firma fleXstructures GmbH gesponsorte Preisgeld in Höhe von 1.000 Euro ausgezeichnet.
Andreas Müller hält die Preisurkunde des ECMI Student Competition 2022 in der Hand, die er von Prof. Christoph Picard, Chairman des ECMI Educational Committee, erhalten. Foto: Isabel Müller
Eine Grundlage dieses Computermodells bilden die dreidimensionalen Darstellungen der knöchernen Anteile eines rechten Arms mit Schultergelenk, die Müller aus Computer-Tomografie-Aufnahmen, also der medizinischen Bildgebung generieren konnte. Der Sportwissenschaftler setzte die Darstellungen der wesentlichen Muskeln zur Simulation der Beugebewegung in Form geeigneter Muskelzüge in ein bestehendes Computersystem ein und erstellte so ein funktionsfähiges Programm. Dabei gelten für die Kraftentwicklung spezielle, in der Biomechanik seit langem bekannte Gleichungen, die von vielen Faktoren, wie zum Beispiel der Muskellänge und der Verkürzungsgeschwindigkeit, abhängen. Sie berücksichtigen auch die Zusammensetzung des Muskels aus sich zusammenziehenden, aus bindegewebsartigen und aus sehnigen Anteilen.
Die physiologischen Vorgänge bei der Ermüdung des Muskels und der damit einhergehenden Verringerung der Muskelkraft, die für die Entwicklung des Computermodells ebenfalls bedeutsam sind, bilden ein neues Forschungsfeld. Vorarbeiten zur Umsetzung der Muskelermüdung in physiologisch fundierte mathematische Gleichungen wurden von PD Dr. Robert Rockenfeller am mathematischen Institut der Universität in Koblenz durchgeführt. Diese Erkenntnisse flossen in das biomechanische Computermodell von Müller ein. Es ermöglicht die Simulation der Hantelbewegung einschließlich der realistischen Muskelermüdung.
Mit dem biomechanischen Computermodell wurde ein Instrument geschaffen, mittels dessen das Verhalten der Muskulatur bei Trainingsübungen genauer erforscht und erklärt werden kann. Dieser Preis ist ein weiteres Indiz für die erfolgreiche Nachwuchsförderung im Forschungsbereich der biomechanischen Computermodellierung und für die verzahnte Zusammenarbeit der verschiedenen wissenschaftlichen Disziplinen am Koblenzer MTI Mittelrhein, dem Institut für Medizintechnik und Informationsverarbeitung.
Dr. Birgit Förg Universität Koblenz-Landau – 15.07.2022
