Одабрана поглавља из биомеханике ткива и органа

ID: 3478
врста предмета: научно-стручни
носилац предмета: Лазаревић П. Михаило
извођачи: Лазаревић П. Михаило
контакт особа: Лазаревић П. Михаило
ниво студија: докторске студије
ЕСПБ: 5
облик завршног испита: усмени

извођења

  • 1. семестар, позиција 4

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 биомеханике континуума,могућност симулације на бази истих у циљу потврде експеримeнталних 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

Похађањем предмета студент стиче способност анализе и могућност решавања актуелних проблема који се односе на анализу биомеханичких особина и карактеризацију ткива и органа човека уз употребу научних метода и поступака као и рачунарске технике и опреме. При томе студенту је омогућено повезивање напредних знања из механике (реологије),биомеханике континуума,математике, рачуна нецелог реда(fractional calculus-a), физике, физиологије са применом у биоинжењерингу ткива и органа.

садржај теоријске наставе

Увод у биореологију. Основe биомеханике континуума. Основне дефиниције и својства рачуна нецелобројног реда.Основе теорије еластичности (TE),(хипереластичности) укључујући и теорију нелинеарне еластичности. (Не)линеарно динамичко понашање ткива/органа- одговарајући биомеханички модели. Основе теорије вискоеластичности (ТВЕ)/ вископластичности (ТВВ). Елементи теорије пороеластичности. Моделирање биолошких ткива/органа применом ТВЕ/ТВВ- са посебним освртом на особине ТВЕ: релаксација напона,пузање, хистерезис истих. Посебно се сугерише примена Маквеловог, Келвин-Војтовог и Зенеровог модела целобројног реда и фракционог реда као и поређење њихових особина. Толеранција ткива/органа на ударна оптерећења. Повреда органа/ткива-биомеханичко моделирање истих. Биомеханички инжењеринг у превенцији траума ткива. Биомеханички аспекти раста ткива/органа.

садржај практичне наставе

Уводни примери тензорске анализе/биомеханике континуума. Илустрација основних закона одржања на примерима из биолошког окружења тако и за неживе системе. Моделирање применом ТЕ,ТХЕ биомеханичких особина везивног ткива,(лигамената,тетива), мишића. Примери Маквеловог, Келвин-Војтовог и Зенеровог биомеханичког модела целобројног реда у временском/фреквенцијском домену. Примери Маквеловог, Келвин-Војтовог и Зенеровог биомеханичког модела нецелобројног реда у временском/ фреквенцијском домену. Пример моделирање вискоеластичности артерија помоћу Зенеровог модела: фракциони и класичан Зенеров модел. Практичнo решавањe датог проблема применом нумеричке методе ће бити представљенo. Моделирање понашања биолошких ткива применом ТВЕ/ТВВ: пример ткива плућа,коже. Вископластични модел Хилдебранта. Случај динамичког понашања дијафрагме. Примери поврeде 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

нема

ресурси

1.YC Fung, Biomechanics: Mechanical Properties of Living Tissues 2nd Ed.Springer- Verlag, 1993. 2. Cowin, S. B.Doty,Tissue Mechanics, Springer Science+Business Media, LLC,2007. 3.Teodor M. Atanackovic et. al. ,Theory of Elasticity for Scientists and Engineers,Springer 2000. 4.Francesco Mainardi, Fractional calculus and waves in linear viscoelasticity,Imperial College Press, 2010. 5.M.Lazarević, Lj.Bučanović, Prilog modeliranju i dinamickoj analizi sistema necelobrojnog reda sa osnovama racuna necelobrojnog reda,Mašinski fakultet,Beograd,2012. 6.Podlubny I. Fractional Differential Equations. Academic Press, San Diego,1999. 7.Писани изводи са предавања (Handouts)

фонд часова

укупан фонд часова: 35

активна настава (теоријска)

ново градиво: 20
разрада и примери (рекапитулација): 0

активна настава (практична)

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

провера знања

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

провера знања (укупно 100 поена)

активност у току предавања: 0
тест/колоквијум: 0
лабораторијска вежбања: 10
рачунски задаци: 0
семинарски рад: 40
пројекат: 0
завршни испит: 50
услов за излазак на испит (потребан број поена): 30

литература

M,Lai,D.Rubin,E.Crempl, Introduction to Continuum Mechanics,Pergamon Press,1993.; Ed. Joseph D. Bronzino,The Biomedical Engineering HandBook, Second Edition. Boca Raton: CRC Press LLC, 2000; Mezger, Thomas G..The Rheology Handbook, Third Edition, 2011, Vincentz Network, Hanover, Germany; Kilbas, Srivastava, H.M., Trujillo, J.J.Theory and Applications of Fractional Differential Equations. Elsevier, Amsterdam,2006.; Hilfer R, Ed., Applications of Fractional Calculus in Physics,World Scientific, River Edge, NJ, USA, 2000.;