Ziel dieses gemein­samen Vorhabens von Jür­gen Men­nel , dem Höch­stleis­tungsrechen­zen­trum Suttgart (HLRS), der SICOS BW , dem Karl­sruher Insti­tut für Tech­nolo­gie (KIT) , dem Fraun­hofer Insti­tute for Med­ical Image Com­put­ing (MEVIS) , der SimTech Research Group on Con­tin­uum Bio­me­chan­ics and Mechanobi­ol­ogy (CBM) und dem Forschungszen­trum Jülich (FZJ) ist die Entwick­lung eines dynamis­chen, intel­li­gen­ten, selb­stler­nen­den, kreis­laufgeprägten Demon­stra­tionssys­tems, bei dem über­sichtlich und motivierend mate­ri­al­ef­fiziente und gesund­heits­be­zo­gene Vorgänge, Prozesse und Prinzip­ien des Kör­pers aufgezeigt wer­den. Den Aus­gangspunkt für die angestrebte Entwick­lung bildet die Idee, die langjährige Lauf– und Train­ingser­fahrung von Jür­gen Men­nel mit mod­er­nen Sim­u­la­tion­s­meth­o­den einer bre­it­eren All­ge­mein­heit zugänglich und erk­lährbar zu machen. Konkret geschieht dies durch die Kom­bi­na­tion eines Läufers auf einem Lauf­band und die direkt damit ver­bun­dene Darstel­lung der kör­per­in­tern ablaufenden Prozesse in einer 3D Vir­tual Real­ity Umgebung.

Anhand abges­timmter Lauftempi auf dem Lauf­band kön­nen die pos­i­tiv provozierten Vorgänge und Zusam­men­hänge in der Virtuellen Real­ität dargestellt, bee­in­flusst und analysiert wer­den. Basis für diese Darstel­lung ist die soge­nan­nte „Kör­per­runde“, welche den Sauer­stoff und Nährstoff­trans­port durch den Kör­per und die dadurch angeregten Prozesse illustriert.

Die Kör­per­runde wird zunächst in die unten ste­hen­den und in der Grafik ver­link­ten Abschnitte bzw. Sta­tio­nen unter­gliedert, die mit den wis­senschaftlichen Arbeits­ge­bi­eten der bisher beteiligten Beitra­gen­den in Verbindung stehen:

1. Inspi­ra­tion (Einatmung)
2. Sauer­stof­faus­tausch in der Lunge (O2 Luft → Blut)
3. Blut­fluss ent­lang zu den Lun­gen­ve­nen→ linkes Herz→ Aorta,
4. Blut­fluss weiter ent­lang des arteriellen Gefäßsys­tems zu den Muskeln
5. Erzeu­gung von Muskel­be­we­gung durch elek­trische Reize und Umset­zung des vom Blut trans­portierten Sauerstoffs
6. Umset­zung der Arbeit der Skelettmuskeln in Bewegung
7. Blut­fluss zurück über die Venen hin zur oberen und unteren Hohl­vene → rechtes Herz → Lungenarterien
8. Kohlen­diox­i­daus­tausch in der Lunge (CO2 Blut → Luft)
9. Exspi­ra­tion (Ausatmung)

Bitte wählen Sie eine Sta­tion der Kör­per­runde aus, um weit­ere Infor­ma­tio­nen zu erhalten.

Par­al­lel zum Lauf auf dem Lauf­band wer­den in der Virtuellen Real­ität die wichtig­sten Kör­per­prozesse in der Kör­per­runde vere­in­facht dargestellt, speziell im Hin­blick auf Mate­ri­al­ef­fizienz und Gesund­heit­saspekte. In diesem Sys­tem kön­nen prob­lem­los klas­sis­che Vital­pa­ra­me­ter vari­iert wer­den (Atemzug in diesem Inter­val­lzeitraum, Puls, usw.) und deren Auswirkung in der Virtuellen Real­ität deut­lich gemacht werden.

Von beson­derer Bedeu­tung ist, dass alle Darstel­lun­gen in der Virtuellen Real­ität auf Basis von fach­lich fundierten Sim­u­la­tio­nen berech­net wer­den. Das heißt, dass sie nach dem aktuellen Stand der Tech­nik mit den tat­säch­lichen Abläufen übere­in­stim­men. Als Basis dieser virtuellen Darstel­lungs– und Evaluierungsmeth­ode dienen die am HLRS, dem KIT, dem FZJ sowie der Uni-​Stuttgart durchge­führten bio­mech­anis­chen Sim­u­la­tio­nen. Aktuell wer­den die oben dargestell­ten The­men­bere­iche behan­delt, die den einzel­nen Sta­tio­nen der Kör­per­runde zuge­ord­net wer­den, diese illus­tri­eren und näher erläutern sowie demon­stri­eren welche Möglichkeiten fort­geschrit­tene numerische Sim­u­la­tion­s­meth­o­den im Bere­ich der Bio­mechanik eröffnen.

Dadurch ist die beschriebene Kör­per­runde mit ihrer Darstel­lung nicht nur ein optis­cher „Eye-​Catcher“ für den sport­in­ter­essierten Laien (dem sie damit einen span­nen­den Ein­blick bietet und das Inter­esse am weit­erge­hen­den Ver­ständ­nis weckt), son­dern bietet zusät­zlich auch einen guten Ein­stieg und eine gute Ori­en­tierung für die ver­schieden­sten Fach­ex­perten und deren Fachge­bi­ete wie Bionik, Medi­zin, oder Mate­ri­al­forschung (Stich­wort: neue lebendige Wissensplattform).