Die Vertiefung Biomechanical Engineering fokussiert auf die folgenden Themenfelder der Medizintechnik: Surgical Technologies (Endoprothesen, Implantate und Operationswerkzeuge), Rehabilitation Engineering sowie Soft Tissue Biomechanics.

Warum Biomechanical Engineering studieren?

Die Medizintechnik hat in der Schweiz eine lange Tradition, was die Vielzahl der Unternehmen und geschaffener Innovationen in der MedTech-Branche mit entsprechenden Arbeitsplätzen zeigt.

Die Vertiefungsrichtung Biomechanical Engineering (BME) deckt eine Vielfalt an Forschungs- und Anwendungsgebieten aus der Medizintechnik ab. Theoretische Grundlagen werden ebenso vermittelt wie konkrete Beispiele aus der Praxis. Die Erkenntnisse aus dem Kurs sollen Sie befähigen, neue Technologien zu entwickeln, die die Gesundheit und die Lebensqualität der Gesellschaft in der Zukunft verbessern.

Wie ist die Vertiefungsrichtung aufgebaut?

Die Vertiefungsrichtung Biomechanical Engineering findet im 5. und 6. Semester des Bachelorstudiums statt.

Herbstsemester:

• 4 Lektionen pro Woche Vorlesung
• Davon 8 Lektionen pro Semester Labor und Workshop
• 14 Lektionen pro Semester Numerisches Methodenprojekt im Selbststudium

Frühlingssemester:

• 4 Lektionen pro Woche Vorlesung
• Davon 8 Lektionen pro Semester Labor und Workshop
• 14 Lektionen pro Semester Numerisches Methodenprojekt im Selbststudium

Wer kann sich für die Vertiefungsrichtung immatrikulieren?

• Bachelor MT ZHAW
• Bachelor ST ZHAW
• Bachelor ET ZHAW
• Master MSE ME ZHAW
• Master Physiotherapie ZHAW
• Interessierte Fachhörer

Welche Studieninhalte erwarten Sie?

Herbstsemester

Funktionelle Anatomie / Pathologie und Prothesen / Implantate

• Vertieftes Kennenlernen des mauskuloskeletalen Systems des Menschen und entsprechender Implantate und Prothesen, Fokus auf Schulter, Hüfte und Knie
• Einführung in die Mechanik und mechanische Charakterisierung von weichen biologischen Geweben und biomedizinischen Materialien
• Fördern des klinischen Verständnisses einer Operations-Planung, Entwickeln einer OP-Technik in Hinblick auf minimal-invasive Verfahren

Mathematische Modelle

• Modellierung des muskuloskelettalen Systems, insbesondere Berechnung wirkender Muskel- und Gelenkskräfte an Schulter, Hüfte und Knie
• Mechanische Grundlagen der Hyperelastizität für die Modellierung von weichen Geweben und biomedizinischen Materialien

Biokompatible Werkstoffe

• Überblick über das Spektrum gängiger Biokompatibler Werkstoffe in der Medizintechnik sowie deren mechanische Charakterisierung
• Tribologische Verhaltensweisen von Materialien (Abrieb & Verschleiss, Reibkoeffizienten von Gelenks-Paarungen)

Messtechnik

• Einführung in die Messtechnik in der Biomechanik (Bewegungsanalyse, Elektroaktivitäts-Messungen im Muskel EMG)
• Entwickeln von Messeinrichtungen im Rahmen der Leistungsdiagnostik von Therapieformen

Frühlingssemester

Funktionelle Anatomie / Pathologie und Prothesen / Implantate

• Vertieftes Kennenlernen des muskuloskeletalen Systems des Menschen inkl. Muskeln, Sehnen und Bänder sowie zentrales Nervensystem
• Prothesen und Implantate für Hand- & Fussgelenke, für die Wirbelsäule sowie für Dental-Anwendungen
• Biologische Aspekte der Biomechanik: Tissue Engineering, Konzepte von Bioreaktoren
• Pathologische Aspekte bei Verletzungen des Muskuloskelettalen Systems, Frakturlehre

Ergonomie & Rehabilitationstechnik

• Robotisch-assistive Rehabilitationstechnologien im Rahmen neurodegenerativer Erkrankungen
• Ergonomische Aspekte der Biomechanik mit Berücksichtigung anthropometrischer Verhältnisse in der Produkte-Entwicklung
• Testung und Evaluation von Exoskeletten und Therapiegeräten

Mathematische Modelle

• Modellierung des muskuloskelettalen Systems, insbesondere Berechnung wirkender Muskel- und Gelenkskräfte an der Wirbelsäule
• Entwicklung eines Osteosyntheseproduktes mithilfe von FE-Simulationen (Nummerische Methodik)
• Einführung in die mechanische Modellierung anisotroper hyperelastischer Materialien und Durchführung von Simulationen mittels FE

Experimentelle Biomechanik

• Studiendesign inkl. statistischer Auswertung klinischer Daten & Patienten-outcomes
• Einführung in die Material- und Strukturtestung von weichen biologischen Geweben und biomedizinischen Strukturen

Medizinprodukte

• Produktentwicklung in der Medizintechnik nach ISO 13485 für Implantate & Prothesen sowie für robotisch-assistive Geräte für die Neuro-Rehabilitation
• Prozesse im Rahmen der Zertifizierung von Medizinprodukten (Risikoanalyse, Regulatory Affairs, Innovationsprozess)
• Patentwesen im Bereich Medizintechnik

Welche Kompetenzen erwerben Sie in dem Vertiefungskurs?

• Sie erlernen Wissen aus Ingenieurwesen, Medizin und Naturwissenschaften zu kombinieren, um technische Lösungen für die Medizin der Zukunft zu entwickeln
• Sie erwerben wissenschaftliche methodische Kompetenz, um bestehende technische Lösungen zu bewerten
• Sie lernen diverse Messtechniken und Messsysteme in der Biomechanik zu entwickeln und anzuwenden
• Sie lernen durch analytisches und computer-gestütztes Modellieren, Implantate zu gestalten und zu dimensionieren
• Sie erlernen zweckmässiges Vorgehen bei der Erarbeitung biomechanischer Randbedingungen für die Gestaltung von Medizinprodukten
• Sie lernen notwendige Prozesse im Rahmen der Zertifizierung von Medizinprodukten anzuwenden (Risikoanalyse, Regulatory Affairs, Innovationsprozess)

Welche Qualifikationsarbeiten können Sie in Biomechanical Engineering schreiben?

Sie haben die Möglichkeit, folgende Arbeiten bei uns zu absolvieren:

• Projektarbeit (HS)
• Bachelorarbeit (FS)
• Vertiefungs-Arbeiten im Rahmen des MSE
• Masterarbeit im Rahmen des MSE (HS, FS)

Die Themen stammen dabei aus laufenden oder künftigen Forschungs- und Industrieprojekten und sind daher verknüpft mit relevanten Gebieten aus der Medizintechnik.

Wo finden Sie weiterführende Informationen?

Weitere Informationen zu den Studieninhalten finden Sie in der Modulbeschreibungen BME-I und BME-II.

Bei Fragen können Sie sich direkt an die Modulverantwortliche, Dr. Michaela Nusser michaela.nusser@zhaw.ch,  wenden.