Biomehanika tkiva i organa
ID: 0559nosilac predmeta: Lazarević P. Mihailo
nivo studija: master akademske studije
ESPB: 4
oblik završnog ispita: usmeni
katedra: mehanika
cilj
Upoznavanje studenata sa primenom fundamentalnih principa i zakona biomehanike tkiva i organa u cilju razumevanja i proučavanja istih. Formiranje odgovarajućih biomehaničkih modela tkiva i organa primenom savremene teorije viskoelastičnosti,mogućnost simulacije na bazi istih u cilju potvrde eksperimantalnih podataka,mogućnost primene u svrhe dizajniranju i osnove projektovanja istih. Omogućava se potencijalna saradnja sa stručnjacima iz oblasti medicine,odnosno rad u specijalizovanim kliničkim ustanovama.ishod
Pohađanjem predmeta student stiče sposobnost analize i mogućnost rešavanja aktuelnih problema koji se odnose na biomehaničke osobine i karakteristike tkiva i organa čoveka uz upotrebu naučnih metoda i postupaka kao i računarske tehnike i opreme. Pri tome studentu je omogućeno povezivanje osnovnih znanja iz mehanike, matematike,fizike,anatomije, fiziologije, biomehanike sa primenom u bioinženjeringu tkiva i organa.sadržaj teorijske nastave
Uvod u biomehaniku tkiva/organa. Uvod u mehanike kontinuuma, fenomena prenosa,osnovne postavke biofluida. Osnovne postavke linearne teorije elastičnosti(LTE).Modeliranje primenom teorije LTE. Biomehaničke osobine krvnih sudova:arterijski sistem, venski sistem.Vaskularna anatomija,ventrikularna geometrija i hemodinamika.Dinamika biomehaničkog modela srca. Biomehanika pluća. Biomehanika nervnog i limfnog sistema. Dinamičko ponašanje bioloških tkiva/organa:relaksacija napona,puzanje, histerezis. Uvod u teoriju viskoelastičnosti(TV): Kelvin-Vojtov i Makselov model. Osnovne postavke nelinearne teorije elastičnosti - konačna elastična deformacija. Nelinearno dinamičko ponašanje tkiva/organa. Elementi reologije ćelija. Tolerancija tkiva/organa na udarna opterećenja. Povreda organa/tkiva- biomehaničko modeliranje istih. Biomehanički inženjering u prevenciji trauma tkiva. Biomehanički aspekti rasta tkiva/organa. Inženjering tkiva i organa. Istorijat i perspektive budućeg razvoja veštačkih tkiva/organasadržaj praktične nastave
Uvodni primeri tenzorske analize. Biomehaničke osobine čvrstog tkiva-primer zuba i kosti čoveka. Biomehaničke osobine mekih vezivnog tkiva-primer mišića, mišićnog vlakna. Biološka tkiva- modeliranje primenom LTE. Primeri:elastin,kolagen,hrskavica-osobine. Modeliranje ponašanja bioloških tkiva primenom LTVE: primer tkiva pluća,krvni sudovi. Biomehanički modeli respiratornog,nervnog i limfnog sistema. Struktura i funkcija plućnog parenhina. Primeri dinamičkog ponašanje bioloških tkiva/organa: relaksacija napona, puzanje, histerezis. Slučaj dinamičkog ponašanja dijafragme. Ilustrativni primer jedne konačne elastične deformacije. Primeri povrde organa/tkiva: glava i kičmena moždina-biomehaničko modeli istih. Tolerancija organa/tkiva na udarna operećenja. Rast tkiva i organa - primer kostiju. Primeri veštačkih modela tkiva/organa (delova organa).resursi
[1]Y. C.Fung,Biomechanics:Mechanical Properties of Living Tissues, Springer, Berlin,2000,(KSJ)[2]Pisani izvodi sa predavanja (handouts),
[3]M.Lazarević, Biomehanika tkiva i organa,(skripta u pripremi),2011
[4]Joseph D.Bronzino,«Tissue Engineering and Artificial Organs (The Biomedical Engineering Handbook),CRC Press,2006) (KSJ)
[5]D.Schneck,J.Bronzino,Biomechanics principles and applications,CRC Press, New York,2003) (KSJ)
[6]National Instruments-LABVIEW,(CSP)
[7]WWWinternetlaboratorije,MATLAB,
fond časova
ukupan fond časova: 45aktivna nastava (teorijska)
novo gradivo: 8razrada i primeri (rekapitulacija): 10
aktivna nastava (praktična)
auditorne vežbe: 6laboratorijske vežbe: 3
računski zadaci: 4
seminarski rad: 0
projekat: 2
konsultacije: 2
diskusija/radionica: 0
studijski istraživački rad: 0
provera znanja
pregled i ocena računskih zadataka: 2pregled i ocena laboratorijskih izveštaja: 0
pregled i ocena seminarskih radova: 1
pregled i ocena projekta: 1
kolokvijum sa ocenjivanjem: 2
test sa ocenjivanjem: 1
završni ispit: 3
provera znanja (ukupno 100 poena)
aktivnost u toku predavanja: 10test/kolokvijum: 45
laboratorijska vežbanja: 0
računski zadaci: 0
seminarski rad: 0
projekat: 15
završni ispit: 30
uslov za izlazak na ispit (potreban broj poena): 35
literatura
1) S. Cowin, S. B.Doty,Tissue Mechanics, Springer Science+Business Media, LLC,20072) Ed. Joseph D. Bronzino,The Biomedical Engineering HandBook, Second Edition. Boca Raton: CRC Press LLC, 2000
3) M,Lai,D.Rubin,E.Crempl, Introduction to Continuum Mechanics,Pergamon Press,1993)
4) H.A. Barnes,J.E Hutton,K. Walters F. R. S, An Introduction to rheologyI,Elsevier Amsterdam ,1993
5) C. Oomens, M. Brekelmans, F. Baaijens,Biomechanics: Concepts and Computation,Cambridge University Press,2009
Preuzeto sa www.mas.bg.ac.rs
