Computergestützte Biomechanik

Neben in-vitro und in-vivo Experimenten haben sich computergestützte Modelle als wertvolles Werkzeug etabliert, biologische Prozesse und Systeme zu untersuchen. Sogenannte in-silico Experimente können eine Vielzahl an Szenarien kostengünstig und in kürzester Zeit abbilden. Diese Einblicke helfen dabei, in-vivo und in-vitro Experimente zu planen und durchzuführen. Wissenschaftliche Entdeckungen werden so beschleunigt und klinische Ansätze effizienter gestaltet. Des Weitern fördern mathematische Modelle das Verständnis hochkomplexer biologischer Zusammenhänge. So kann durch die Simulation der Spannungsverteilung in Knochen und Gelenken die Entwicklung zahnmedizinischer und orthopädischer Produkte, wie beispielsweise Implantaten, optimiert werden. Die Multiskalenmodellierung integriert Daten in verschiedenen Maßstäben und bietet umfassende Einblicke in biomechanische Prozesse. Algorithmen des maschinellen Lernens sagen Krankheitsverläufe und Behandlungsergebnisse voraus und ermöglichen so eine personalisierte Medizin. Weiterhin können Wachstumsvorgänge in Biofilmen modelliert werden und ermöglichen so einen einzigartigen Einblick in das Zusammenspiel von biologischen Prozessen. Die Weiterentwicklung dieser Modellierungsansätze und Computermethoden am IKM verspricht in Zukunft präzisere, personalisierte und effektivere Eingriffe in das Gesundheitswesen.