Биомеханика ткива и органа

ID: 0559
врста предмета: научно-стручни
носилац предмета: Лазаревић П. Михаило
извођачи: Лазаревић П. Михаило
контакт особа: Лазаревић П. Михаило
ниво студија: мастер академске студије
ЕСПБ: 4
облик завршног испита: усмени
катедра: катедра за механику

извођења

циљ

Упознавање студената са применом фундаменталних принципа и закона биомеханике ткива и органа у циљу разумевања и проучавања истих. Формирање одговарајућих биомеханичких модела ткива и органа применом савремене теорије вискоеластичности,могућност симулације на бази истих у циљу потврде експериманталних података,могућност примене у сврхе дизајнирању и основе пројектовања истих. Омогућава се потенцијална сарадња са стручњацима из области медицине,односно рад у специјализованим клиничким установама.

исход

По успешном завршетку овог курса, студенти би требало да буду оспособљени да: •Примењују основне принципе и законе линеарне теорије еластичности (ЛТЕ), основе механике континуума у циљу разумевања и проучавања биомеханичких особина и карактеристика ткива и органа човека (ТОЧ) •Утврде најзначајније реолошке особине разматраног ТОЧ •Праве разлику између (Келвин-Војтовог, Максвеловог модела, линеарног модела чврстог тела) на основу линеарне теорије вискоеластичности (ЛТВ) •Формирају одговарајуће реолошке моделе ТОЧ применом ЛТВ-а у временском и фреквентном домену •Нумерички симулирају претходно формиране реолошке моделе уз коришћење програмског окружења (МATLAB и сл.) •Идентификују особине и карактеристике нелинеарног и пластичног понашања разматраног ТОЧ

садржај теоријске наставе

Увод у биомеханику ткива/органа. Увод у механике континуума, феномена преноса,основне поставке биофлуида. Основне поставке линеарне теорије еластичности(ЛТЕ).Моделирање применом теорије ЛТЕ. Биомеханичке особине крвних судова:артеријски систем, венски систем.Васкуларна анатомија,вентрикуларна геометрија и хемодинамика.Динамика биомеханичког модела срца. Биомеханика плућа. Биомеханика нервног и лимфног система. Динамичко понашање биолошких ткива/органа:релаксација напона,пузање, хистерезис. Увод у теорију вискоеластичности(ТВ): Келвин-Војтов и Макселов модел. Основне поставке нелинеарне теорије еластичности - коначна еластична деформација. Нелинеарно динамичко понашање ткива/органа. Елементи реологије ћелија. Толеранција ткива/органа на ударна оптерећења. Повреда органа/ткива- биомеханичко моделирање истих. Биомеханички инжењеринг у превенцији траума ткива. Биомеханички аспекти раста ткива/органа. Инжењеринг ткива и органа. Историјат и перспективе будућег развоја вештачких ткива/органа

садржај практичне наставе

Уводни примери тензорске анализе. Биомеханичке особине чврстог ткива-пример зуба и кости човека. Биомеханичке особине меких везивног ткива-пример мишића, мишићног влакна. Биолошка ткива- моделирање применом ЛТЕ. Примери:еластин,колаген,хрскавица-особине. Моделирање понашања биолошких ткива применом ЛТВЕ: пример ткива плућа,крвни судови. Биомеханички модели респираторног,нервног и лимфног система. Структура и функција плућног паренхина. Примери динамичког понашање биолошких ткива/органа: релаксација напона, пузање, хистерезис. Случај динамичког понашања дијафрагме. Илустративни пример једне коначне еластичне деформације. Примери поврде органа/ткива: глава и кичмена мождина-биомеханичко модели истих. Толеранција органа/ткива на ударна оперећења. Раст ткива и органа - пример костију. Примери вештачких модела ткива/органа (делова органа).

услов похађања

пожељни предмети: Основе биомедицинског инжењерства,Анатомија и физиологија човека,Биомеханика локомоторног система

ресурси

[1]Y. C.Fung,Biomechanics:Mechanical Properties of Living Tissues, Springer, Berlin,2000. [2]Писани изводи са предавања (handouts), [3]М.Лазаревић, Биомеханика ткива и органа,(скрипта у припреми),2013 [4]Joseph D.Bronzino,«Tissue Engineering and Artificial Organs (The Biomedical Engineering Handbook),CRC Press,2006. [5]D.Schneck,J.Bronzino,Biomechanics principles and applications,CRC Press, New York,2003. [6]National Instruments-LABVIEW,(ЦСП) [7]WWWinternetlaboratorije,MATLAB,

фонд часова

укупан фонд часова: 45

активна настава (теоријска)

ново градиво: 8
разрада и примери (рекапитулација): 10

активна настава (практична)

аудиторне вежбе: 6
лабораторијске вежбе: 3
рачунски задаци: 4
семинарски рад: 0
пројекат: 2
консултације: 2
дискусија/радионица: 0
студијски истраживачки рад: 0

провера знања

преглед и оцена рачунских задатака: 2
преглед и оцена лабораторијских извештаја: 0
преглед и оцена семинарских радова: 1
преглед и оцена пројекта: 1
колоквијум са оцењивањем: 2
тест са оцењивањем: 1
завршни испит: 3

провера знања (укупно 100 поена)

активност у току предавања: 10
тест/колоквијум: 45
лабораторијска вежбања: 0
рачунски задаци: 0
семинарски рад: 0
пројекат: 15
завршни испит: 30
услов за излазак на испит (потребан број поена): 35

литература

S. Cowin, S. B.Doty,Tissue Mechanics, Springer Science+Business Media, LLC,2007; Ed. Joseph D. Bronzino,The Biomedical Engineering HandBook, Second Edition. Boca Raton: CRC Press LLC, 2000; M,Lai,D.Rubin,E.Crempl, Introduction to Continuum Mechanics,Pergamon Press,1993.; H.A. Barnes,J.E Hutton,K. Walters F. R. S, An Introduction to rheologyI,Elsevier Amsterdam ,1993; C. Oomens, M. Brekelmans, F. Baaijens,Biomechanics: Concepts and Computation,Cambridge University Press,2009;