|
|
Hlavní nabídka Prohlížení IS/STAG
Nalezené předměty, počet: 1
Stránkování výsledků vyhledávání
Nalezeno 1 záznamů
Export do Xls
Informace o předmětu
KME / BMT
:
Popis předmětu
Pracoviště / Zkratka
|
KME
/
BMT
|
Akademický rok
|
2023/2024
|
Akademický rok
|
2023/2024
|
Název
|
Biomechanika a modelování tkání
|
Způsob zakončení
|
Zkouška
|
Způsob zakončení
|
Zkouška
|
Akreditováno / Kredity
|
Ano,
5
Kred.
|
Forma zakončení
|
Kombinovaná
|
Forma zakončení
|
Kombinovaná
|
Rozsah hodin
|
Přednáška
2
[HOD/TYD]
Cvičení
2
[HOD/TYD]
|
Zápočet před zkouškou
|
Ano
|
Zápočet před zkouškou
|
Ano
|
Automatické uznávání zápočtu před zkouškou
|
Ano v případě předchozího hodnocení 4 nebo nic.
|
Počítán do průměru
|
ANO
|
Vyučovací jazyk
|
-
|
Obs/max
|
|
|
|
Automatické uznávání zápočtu před zkouškou
|
Ano v případě předchozího hodnocení 4 nebo nic.
|
Letní semestr
|
0 / -
|
0 / -
|
0 / -
|
Počítán do průměru
|
ANO
|
Zimní semestr
|
1 / -
|
0 / -
|
0 / -
|
Opakovaný zápis
|
NE
|
Opakovaný zápis
|
NE
|
Rozvrh
|
Ano
|
Vyučovaný semestr
|
Zimní semestr
|
Vyučovaný semestr
|
Zimní semestr
|
Minimum (B + C) studentů
|
10
|
Volně zapisovatelný předmět |
Ano
|
Volně zapisovatelný předmět
|
Ano
|
Vyučovací jazyk
|
-
|
Počet dnů praxe
|
0
|
Počet hodin kontaktní výuky |
|
Hodnotící stupnice |
1|2|3|4 |
Periodicita |
každý rok
|
Hodnotící stupnice pro zp. před zk. |
S|N |
Periodicita upřesnění |
|
Základní teoretický předmět |
Ne
|
Profilující předmět |
Ano
|
Základní teoretický předmět |
Ne
|
Hodnotící stupnice |
1|2|3|4 |
Hodnotící stupnice pro zp. před zk. |
S|N |
Nahrazovaný předmět
|
Žádný
|
Vyloučené předměty
|
Nejsou definovány
|
Podmiňující předměty
|
Nejsou definovány
|
Předměty informativně doporučené
|
Nejsou definovány
|
Předměty,které předmět podmiňuje
|
KME/BILI, KME/MBB, KME/SZBMM
|
Graf četnosti udělených hodnocení studentům napříč roky:
Obrázek PNG
,
XLS
|
Cíle předmětu (anotace):
|
Předmět si klade cíl seznámit studenty s problematikou modelování biologických tkání jako heterogenních deformovatených prostředí se složitou strukturou, zejména svalovými a pojivovými tkáněmi a tkání kosti z pohledu jejich kostituce, základních funkcí a procesů, které v nich probíhají. Těžiště obsahu předmětu spočívá ve výkladu matematických modelů popisující jevy významné z funkčního hlediska tkání, jako jsou deformace, svalová kontrakce, elektroosmoza a difúze dalších látek, prokrvení a mikroproudění v porézním deformujícím se prostředí, mechanismy remodelace a růstu. Studenti se seznámí s metodikou mikrostrukturálně orientovaného modelování a zejména s využitím metod homogenizace.
|
Požadavky na studenta
|
Požadavky k zápočtu:
Vypracování a odevzdání semestrální práce na odpovídající úrovni.
Požadavky ke zkoušce:
Aktivní znalost přednášené látky a schopnost aplikovat teorii při rozboru jednodušších problémů.
|
Obsah
|
1 Základní typy tkání, jejich stavba a funkce, metody analýzy tkáňové struktury.
2 Popis velkých deformací, kinematika, napěťově-deformační vztahy, přehled používaných hyperelastických modelů.
3 Reologie viskoelastických modelů, creep, relaxace, disipace.
4 Úvod do poroelasticty, fenomenologické teorie, Darcyho proudění a Biotův model.
5 Elektrodifúze elektrolytů v porézním prostředí, základní vztahy, modely elektrické dvojvrstvy.
6 Reakčně difúzní mechanismy v tkáních, kinetické rovnice, popis některých enzymaticky řízených proceů.
7 Úvod do fyziologie svalové kontrakce, Hillova a Huxleyova teroie kontrakce.
8 Modelování svalových tkání jako 3D kontinua: hladký sval, kosterní sval, srdeční sval.
9 Chrupavky: základní procesy, viskoelasticita a elektro-osmoza, použití vícefázových teorií.
10 Stavba kostní tkáně, kompaktní a trabekulární kost, hierarchické uspořádání porézní struktury, používané poroelastické modely, elektrické potenciály a mechanotransdukce.
11 Modely růstu tkání, aplikace na kost, vliv dynamického zatížení.
12 Modelování prokrvení tkání, hierarchické modely, aplikace na modelování některých orgánů, vliv deformace.
13 Metody identifikace materiálových parametrů, optimalizační úlohy, nepřímá měření.
|
Aktivity
|
|
Studijní opory
|
Pro přednášky v tomto předmětu jsou studentům k dispozici podklady ve formě PDF prezentace jednotlivých přednášek a doplňujících textů k některým vybraným přednáškám.
|
Garanti a vyučující
|
|
Literatura
|
-
Doporučená:
Křen, Rosenberg. Biomechanika.
-
Doporučená:
Marsik. Biotermodynamika.
-
Doporučená:
Cowin. Bone biomechanics.
-
Doporučená:
Holzaplfel. Cardiovascular biomechanics.
-
Doporučená:
Keener, Sneyd. Mathematical physiology.
-
Doporučená:
Quarteroni. Model. Bio. Flows ?..
-
On-line katalogy knihoven
|
Časová náročnost
|
Všechny formy studia
|
Aktivity
|
Časová náročnost aktivity [h]
|
Kontaktní výuka
|
52
|
Vypracování seminární práce v magisterském studijním programu [5-100]
|
45
|
Příprava na zkoušku [10-60]
|
40
|
Celkem
|
137
|
|
Předpoklady
|
Odborné znalosti - pro úspěšné zvládnutí předmětu se předpokládá, že je student před zahájením výuky schopen: |
orientovat se v oblasti diferenciálních rovnic |
orientovat se v oblasti mechaniky kontinua a biomechaniky |
orientovat se v oblasti numerických metod a algoritmizace |
orientovat se v oblasti tenzorového, diferenciálního a integrálního počtu |
vyjmenovat základní anatomické celky lidského těla
|
orientovat se v oblasti biomechaniky, popsat základní funkce orgánů. |
Odborné dovednosti - pro úspěšné zvládnutí předmětu se předpokládá, že student před zahájením výuky dokáže: |
řešit základní typy diferenciálních rovnic analyticky i pomocí adekvátních numerických metod |
řešit problémy a úlohy v mechanice poddajných těles a tekutin |
využívat software pro statistické zpracování dat (experimentálních) a jejich grafické zpracování |
využívat některý programovací jazyk pro numerické řešení jednodušších úloh z oblasti diferenciálních rovnic a nelineárních algebraických rovnic |
Obecné způsobilosti - před zahájením studia předmětu je student schopen: |
mgr. studium: srozumitelně shrnou názory ostatních členů týmu, |
mgr. studium: samostatně a odpovědně se na základě rámcového zadání rozhodují v souvislostech jen částečně známých, |
bc. studium: efektivně využívá moderní informační technologie, |
bc. studium: kriticky přistupuje ke zdrojům informací, informace tvořivě zpracovává a využívá při svém studiu a praxi, |
mgr. studium: srozumitelně a přesvědčivě sdělují odborníkům i laikům informace o povaze odborných problémů a vlastním názoru na jejich řešení, |
|
Výsledky učení
|
Odborné znalosti - po absolvování předmětu prokazuje student znalosti: |
vysvětlit popis velkých deformací tkání a formulace úloh pro počítačové simulace |
orientovat se přehledově v modelech svalové kontrakce, měkkých tkáních a kostí |
orientovat se přehledově v modelech využitelných pro popis vybraných základních typů tkání |
orientovat se v popisu tkáňového růstu a remodelace |
popsat elektro-difúzní procesy v tkáních a vysvětlit příslušné modely
|
Odborné dovednosti - po absolvování předmětu prokazuje student dovednosti: |
využívat odborných znalostí pro řešení některých jednodušších úloh z oblasti modelování tkání |
orientovat se v odborné literatuře zaměřené na modelování tkání a experimentální studie |
charakterizovat mechanické vlastnosti tkání |
pro daný případ (problém) analyzovat nároky na komplexnost tkáňového modelu, vybrat jeho rozhodující vlastnosti a jevy, které by měl popisovat |
formulovat jednodušší úlohy pro simulace mechanicky zatížených tkání |
Obecné způsobilosti - po absolvování předmětu je student schopen: |
mgr. studium: plánují, podporují a řídí s využitím teoretických poznatků oboru získávání dalších odborných znalostí, dovedností a způsobilostí ostatních členů týmu, |
mgr. studium: dle vyvíjejících se souvislostí a dostupných zdrojů vymezí zadání pro odborné činnosti, koordinují je a nesou konečnou odpovědnost za jejich výsledky, |
mgr. studium: samostatně a odpovědně se rozhodují v nových nebo měnících se souvislostech nebo v zásadně se vyvíjejícím prostředí s přihlédnutím k širším společenským důsledkům jejich rozhodování, |
|
Hodnoticí metody
|
Odborné znalosti - odborné znalosti dosažené studiem předmětu jsou ověřovány hodnoticími metodami: |
Kombinovaná zkouška, |
Individuální prezentace, |
Odborné dovednosti - odborné dovednosti dosažené studiem předmětu jsou ověřovány hodnoticími metodami: |
Kombinovaná zkouška, |
Seminární práce, |
Obecné způsobilosti - obecné způsobilosti dosažené studiem předmětu jsou ověřovány hodnoticími metodami: |
Kombinovaná zkouška, |
Seminární práce, |
|
Vyučovací metody
|
Odborné znalosti - pro dosažení odborných znalostí jsou užívány vyučovací metody: |
Přednáška s aktivizací studentů, |
Řešení problémů, |
Odborné dovednosti - pro dosažení odborných dovedností jsou užívány vyučovací metody: |
Cvičení (praktické činnosti), |
Samostatná práce studentů, |
Obecné způsobilosti - pro dosažení obecných způsobilostí jsou užívány vyučovací metody: |
Prezentace práce studentů, |
Seminární výuka (diskusní metody), |
|
|
|
|