330-3006/01 – Biomechanika I (BIOMEI)

Garantující katedraKatedra aplikované mechanikyKredity6
Garant předmětudoc. Ing. Karel Frydrýšek, Ph.D.Garant verze předmětudoc. Ing. Karel Frydrýšek, Ph.D.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinný
Ročník1Semestrletní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2016/2017Rok zrušení
Určeno pro fakultyFMTUrčeno pro typy studianavazující magisterské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
FRY72 doc. Ing. Karel Frydrýšek, Ph.D.
POL0400 doc. Ing. Stanislav Polzer, Ph.D.
SEJ019 Ing. František Sejda
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zápočet a zkouška 3+2

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:

JANURA, M. Úvod do biomechaniky pohybového systému člověka. 1.vyd., Olomouc: Univerzita Palackého Olomouc, 2003. 84 s. HAMILL, J. a KNUTZEN, K. M. Biomechanical Basis of Human Movement. 2. vyd., Lippincott Williams and Wilkins, 2003, ISBN 0-7817-3405-3. BANGASH, M. Y. et al. Trauma, an Engineering Analysis. Berlin: Springer, 2007. HALL, S. Basic Biomechanics. 5. vyd., New York: McGraw-Hill, 2006, 576 s. VALENTA, J. a kol. Biomechanics. Prague: Academia, 1993.

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

Prezenční forma (platnost od: 2016/2017 letní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodů
Zápočet a zkouška Zápočet a zkouška 100 (100) 51
        Zápočet Zápočet 35  20
        Zkouška Zkouška 65  16
Rozsah povinné účasti:

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.FormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2019/2020 (N3923) Materiálové inženýrství (3901T077) Biomechanické inženýrství P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2019/2020 (N0788A270001) Biomechanické inženýrství P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2018/2019 (N3923) Materiálové inženýrství (3901T077) Biomechanické inženýrství P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2017/2018 (N3923) Materiálové inženýrství (3901T077) Biomechanické inženýrství P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2016/2017 (N3923) Materiálové inženýrství (3901T077) Biomechanické inženýrství P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku