Visible-Rat-Model: ein digitales anatomisches Muskel-Knochen-Modell der hinteren Extremität der Ratte

Für die Erforschung der Knochenheilung bei Ratten ist eine möglichst exakte Kenntnis über die biomechanischen Rahmenbedingungen dieser Tiere unerlässlich. Knochen interne Lasten sowie auf Knochen wirkende Muskelkräfte lassen sich in vivo nur schwer und ungenau bestimmen. Außerdem liefern in vivo Messungen stets nur Informationen über einen kleinen Teil eines komplexen biomechanischen Systems. Um muskuloskelettale Belastungen zu untersuchen, werden numerische Computermodelle entwickelt, mit deren Hilfe diese Kräfte berechnet werden können. In der Regel basieren diese Programme auf dem Prinzip der inversen Dynamik in Kombination mit Optimierungskriterien. Das im Institut für Unfallchirurgische Forschung und Biomechanik der Universität Ulm für diese Zwecke entwickelte Computerprogramm UFBSIM ist ein solches für Simulationen des muskuloskelettalen Systems entwickeltes Programm. Als entscheidenden Dateninput benötigt das Programm einen anatomischen 3 D Datensatz für die zu untersuchende anatomische Struktur. Mit dieser Arbeit wurde ein dreidimensionaler digitaler Datensatz mit der Anatomie der hinteren Extremität der Ratte zur Verfügung gestellt, wie er für das UFBSIM Programm benötigt wird. Dieser gibt die dreidimensionale knöcherne und muskuläre Geometrie einer Ratte wieder. Darüber hinaus beschreibt das Modell die exakten knöchernen Ursprungs- und Ansatzflächen der Muskeln sowie die Verlaufs- und Umlenkpunkte der Muskelmittellinien. Um das muskuloskelettale System der Ratte für den Benutzer verständlicher zu machen, beschreibt diese Arbeit die gesamte Muskulatur der hinteren Extremität der Ratte auch in Form eines Textatlas. Um das Modell herzustellen, wurden µ-CT Bilder einer fixierten Ratte aufgenommen, die einzeln zu einem Knochen und Muskel Modell segmentiert wurden. Die knöchernen Muskelansatzflächen der einzelnen Muskeln wurden an frischen Rattenkadavern dargestellt, vermessen und einzeln in das Computerprogramm übertragen und integriert.