|
Vyučující
|
-
Vokurka Pavel, prof. Dr. Ing. DSc.
|
|
Obsah předmětu
|
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.
|
|
Studijní aktivity a metody výuky
|
Přednáška, Cvičení
- Kontaktní výuka
- 52 hodin za semestr
- Příprava na zkoušku [10-60]
- 40 hodin za semestr
- Vypracování seminární práce v magisterském studijním programu [5-100]
- 45 hodin za semestr
|
| Předpoklady |
|---|
| Odborné znalosti |
|---|
| 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 |
|---|
| 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 |
|---|
| 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 |
|---|
| 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 |
|---|
| 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 |
|---|
| 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, |
| Vyučovací metody |
|---|
| Odborné znalosti |
|---|
| Přednáška s aktivizací studentů, |
| Řešení problémů, |
| Odborné dovednosti |
|---|
| Cvičení (praktické činnosti), |
| Samostatná práce studentů, |
| Obecné způsobilosti |
|---|
| Prezentace práce studentů, |
| Seminární výuka (diskusní metody), |
| Hodnotící metody |
|---|
| Odborné znalosti |
|---|
| Kombinovaná zkouška, |
| Individuální prezentace, |
| Odborné dovednosti |
|---|
| Kombinovaná zkouška, |
| Seminární práce, |
| Obecné způsobilosti |
|---|
| Kombinovaná zkouška, |
| Seminární práce, |
|
Doporučená literatura
|
-
Cowin. Bone biomechanics.
-
Holzaplfel. Cardiovascular biomechanics.
-
Keener, Sneyd. Mathematical physiology.
-
Křen, Rosenberg. Biomechanika.
-
Marsik. Biotermodynamika.
-
Quarteroni. Model. Bio. Flows ?..
|