Open Source-Software im Museum: Menschliche Bewegung detailgenau modelliert

In einer neuen Ausstellung im The Leonardo, einem Technik- und Wissenschaftsmuseum in Salt Lake City, zeigt ein Team von Ingenieuren der Stanford University ein Open-Source-Software-Paket namens OpenSim, das menschliche Bewegungen präzise modelliert. OpenSim ist kostenlos und wird weltweit von Wissenschaftlern verwendet, um die komplexen Kräfte, die bei Bewegungen wirken, zu verstehen. Damit können sie körperliche Behinderungen besser diagnostizieren und schmerzhaften Verschleißerscheinungen vorbeugen.

Es gibt 640 Muskeln im menschlichen Körper oder 639 oder 850, es hängt davon ab, wen man fragt. Jedenfalls sind es viele. Scott Delps, Stanford Bioingenieur, weiß das, er hat sie fast alle programmiert. OpenSim hilft medizinischen Fachkräften und Bioingenieuren Abweichungen der normalen Bewegung zu studieren, zu diagnostizieren und zu korrigieren.

In den Beinen finden sich mehr als hundert Muskeln, von denen praktisch jeder für die Balance und einen sauberen Gang notwendig ist. Für die meisten ist es selbstverständlich, dass die einfach ihre Arbeit verrichten. Aber für manche nicht. Scott Delps, Professor für Bioengineering, Mechanical Engineering und orthopädische Chirurgie, hilft diesen Menschen. Und nun wird OpenSim im The Leonardo als Teil einer Ausstellung demonstriert, die die menschliche Bewegung erkundet.

Mehr als ein Kinderspiel

Die Idee, Museum und Modeling-Software zusammenzubringen, ist eine Kopfgeburt von Andy Anderson, einem Professor an der University of Utah School of Medicine. Er hat mit Delp und Jennifer Hicks im Sommer zusammengearbeitet, um die OpenSim in die Ausstellung in seiner Heimatstadt Salt Lake City zu integrieren.

The Leonardo-Ausstellung besteht eigentlich aus zwei Ausstellungen. In der ersten Sektion schreiten die Besucher über einen drucksensitiven Boden. Auf der anderen Seiten werden ihnen farbkodierte Ausdrucke ihrer Gewichtsverteilung präsentiert, die sogar leichte Ungleichgewichte dokumentieren, die sich in übermäßigen Spannungen in Gliedern und Gelenken auswirken. Diese können zu Schmerzen oder Arthritis führen. Über die Lebenszeit können sich sogar relativ geringe Abweichungen aufsummieren, bis Hüft- oder Knieprothesen notwendig werden.

Die zweite Ausstellung richtet sich an Kinder. Um ihre Forschung auch den jungen Publikum zugänglich zu machen, hat das Entwicklungsteam von OpenSim an interaktives Fußballspiel entwickelt. Der Spieler in der realen Welt passt die Stärke der Beinmuskulatur des simulierten Spielers, die hier auf zwei Muskeln vereinfacht wurde, so an, dass dieser den virtuellen Ball in das virtuelle Tor befördern kann.

Es gibt viele zukünftige Anwendungsmöglichkeiten für OpenSim. Mit der Software ließe sich etwa festzustellen, ob eine einfache Operation zur Verlängerung eines bestimmten Muskels Opfern einer cerebralen Lähmung helfen könnte. Sie könnte vorhersagen, wie einfache Veränderungen des Gangs die Eintrittswahrscheinlichkeit und Schwere einer Osteoarthritis reduzieren. Abgesehen davon, dass sich Millionen kostenträchtige künstliche Hüft- oder Kniegelenke vermeiden oder zumindest aufschieben ließen, könnte OpenSim auch bei der Entwicklung neuer, empfindlicher Prothetik helfen, mit der sich Prothesen über elektrische Impulse steuern lassen.