330-3006/01 – Biomechanika I (BIOMEI)
Garantující katedra | Katedra aplikované mechaniky | Kredity | 6 |
Garant předmětu | prof. Ing. Karel Frydrýšek, Ph.D., FEng. | Garant verze předmětu | prof. Ing. Karel Frydrýšek, Ph.D., FEng. |
Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinný |
Ročník | 1 | Semestr | letní |
| | Jazyk výuky | čeština |
Rok zavedení | 2016/2017 | Rok zrušení | |
Určeno pro fakulty | FMT, HGF, USP, EKF, FBI, FEI, FS, FAST | Určeno pro typy studia | navazující magisterské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
• Definice, praxe, historie, současnost a budoucnost biomechaniky (od bioniky ke genovému inženýrství a biokompatibilitě).
• Metody lékařské a inženýrské diagnostiky (RTG, CT, MRI, statistika, experimenty).
• Anatomie svalově kosterního systému lidí a zvířat a jeho motoriky.
• Rozbor materiálových vlastností biomateriálů kosterního systému lidí a zvířat včetně jejich remodelace a degradace.
• Rozbor zatížení, okrajových a počátečních podmínek kosterního systému lidí a zvířat.
• Biomechanika pohybu, chůze a sportovního zatížení (analýza procesu).
• Biomechanika úrazů (analýza procesu a typu poranění a jejich příčin, dopravní nehody).
• Experimentální měření v biomechanice. Kinematická a dynamická analýza.
• Numerické modelování v biomechanice a tvorba modelů živých tkání.
• Design a návrhy osteosyntetického materiálu pro traumatologii a ortopedii (zevní a vnitřní fixátory).
• Ergonomie lidské práce, protézy, ortézy a design.
Vyučovací metody
Přednášky
Cvičení (v učebně)
Experimentální práce v laboratoři
Anotace
Předmět seznamuje studenty s oborem biomechanika (teorie, praxe, experimenty a aplikace). Aplikace jsou zaměřeny na inženýrské interdisciplinární řešení problematiky lékařských, sportovních, úrazových a ergonomických problémů současnosti. Získané znalosti: základy biomechaniky pohybu, zpracování lékařských požadavků a dat (analýza úspěšné/neúspěšné léčby, statistika, CT, MRI, nový design, okrajové podmínky, zatížení, materiálový model atp.) pro inženýrské přístupy, numerické modelování (MKP – Ansys, Patran, MIMICS sw). Hlavní zaměření je na oblast problematiky kostí (zlomeniny, implantáty, ortézy, protézy atp.). Student se seznámí s inženýrsko-lékařskými přístupy řešení (materiály a jejich degradace, anatomie organismů, vznik úrazů, lékařská diagnostika, pevnostní analýza součástí či implántátů, léčení tkání), bude schopen orientace v problematice biomechaniky pohybu (statika, dynamika, kinematika versus materiálové vlastnosti) a provádět rozbor zatížení, experimentální měření, numerické modelování.
Povinná literatura:
KŘEN, J., ROSENBERG, J. a JANÍČEK, P. Biomechanika. 2.vyd., Plzeň: Západočeská univerzita, 2001, 380 s.
ČADA, R., FRYDRÝŠEK, K., SEJDA, F., DEMEL, J. a PLEVA, L. Analysis of Locking Self-Taping Bone Screws for Angularly Stable Plates, J. Medical Biological Eng., 37(4), 612-625, 2017, DOI: 10.1007/s40846-017-0279-4.
VALENTA, J. a kol. Biomechanika kosterního a hladkého svalstva člověka. Praha: Vydavatelství ČVUT, 2008.
ŽIVČÁK, J. a kol. Základy bioniky a biomechaniky, Prešov: ManaCon, 2004.
DANIEL, M. a MAREŠ, T. Experimentální biomechanika. Praha: Vydavatelství ČVUT, 2008.
PLEVA, L. Zevní fixace v traumatologii, Ostrava: Traumatologické centrum FNsP, 1992.
Doporučená literatura:
Další studijní materiály
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
Absolvování testů pro zápočet, zkouška ústní a písemnou formou.
E-learning
Další požadavky na studenta
Laboratorní měření, matematická simulace úloh.
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
1. Definice, praxe, historie, současnost a budoucnost biomechaniky (od bioniky ke genovému inženýrství a biokompatibilitě).
2. Metody lékařské a inženýrské diagnostiky (RTG, CT, MRI, statistika, experimenty).
3. Anatomie svalově kosterního systému lidí a zvířat a jeho motoriky. Laboratorní pitva ryby.
4. Rozbor materiálových vlastností biomateriálů kosterního systému lidí a zvířat včetně jejich remodelace a degradace.
5. Rozbor zatížení, okrajových a počátečních podmínek kosterního systému lidí a zvířat.
6. Biomechanika pohybu, chůze a sportovního zatížení (analýza procesu).
7. Biomechanika úrazů (analýza procesu a typu poranění a jejich příčin, dopravní nehody).
8. Experimentální měření v biomechanice. Kinematická a dynamická analýza.
9. Numerické modelování v biomechanice a tvorba modelů živých tkání.
10. Design a návrhy osteosyntetického materiálu pro traumatologii a ortopedii (zevní a vnitřní fixátory).
11. Ergonomie lidské práce, protézy, ortézy a design.
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.