Detail předmětu
Mechanika biologických tkání
FSI-9MBT Ak. rok: 2022/2023 Letní semestr
Předmět se zabývá konstitutivními vztahy především tzv. měkkých biologických tkání, tj. tkání vykazujících velká přetvoření. Jedná se o materiály nehomogenní, obvykle s vláknitou strukturou, která způsobuje, že se u nich výrazně projevuje jak anizotropie vlastností, tak nelinearita deformačně napěťových závislostí daná velkými deformacemi a různým prostorovým uspořádáním vláken. Rovněž vykazují tyto materiály významnou hysterezi, kterou lze spolu s tečením a relaxací napětí vysvětlit jejich viskoelastickými vlastnostmi. Vykazují také řadu dalších specifických vlastností, které se u technických materiálů nevyskytují vůbec (růst, nekróza, změna materiálových vlastností se zatížením, remodelace atd.)
Jazyk výuky
čeština
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Výsledky učení předmětu
Absolvent by měl zvládnout teorii popisu konstitutivních vlastností níže uvedených materiálů, včetně jejich výpočtového modelování v rámci možností poskytovaných programovým systémem ANSYS, příp. Abaqus:
• Teorie neizotropních lineárně elastických materiálů
• Teorie hyperelastických izotropních materiálů
• Teorie lineární viskoelasticity (izotropní)
• Mechanické vlastnosti strukturních složek tkání
• Struktura a topologie měkkých tkání
• Teorie nelineární viskoelasticity (izotropní)
• Možnosti výpočtového modelování hyperelastických neizotropních materiálů
• Možnosti výpočtového modelování specifických vlastností biologických tkání
Prerekvizity
Znalosti základní lékařské anatomické terminologie, týkající se srdečně-cévní soustavy, znalosti základních analytických a numerických metod deformačně-napěťové analýzy.
Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody
Předmět je vyučován formou individuálních konzultací a samostudia zadané literatury, podávající přehled základních principů a teorie dané disciplíny.
Způsob a kritéria hodnocení
Předmět je ukončen zkouškou, při níž se hodnotí jednak zvládnutí teorie formou ústní zkoušky nebo písemného testu, jednak úroveň vypracování zadaného praktického úkolu z oblasti výpočtového modelování.
Učební cíle
Cílem kurzu je získání znalostí o chování a mechanických vlastnostech biologických tkání (především měkkých) a zvládnutí terminologie a základních poznatků nutných pro interdisciplinární spolupráci v této oblasti.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky
Výuka je individuální s průběžným zadáváním témat a jejich samostatným studiem ze zadané literatury. Zvládnutí dílčích úkolů se kontroluje průběžnými individuálními konzultacemi, jejichž rozsah je stanoven podle potřeby.
Použití předmětu ve studijních plánech
Program D-IME-P: Inženýrská mechanika, doktorský, doporučený kurs
Program D-IME-K: Inženýrská mechanika, doktorský, doporučený kurs
Typ (způsob) výuky
Přednáška
20 hod., nepovinná
Osnova
1. Základy anatomie a fyziologie srdečně cévní soustavy
2. Základy histologie a patologie měkkých tkání – struktura, složení, patologické změny.
3. Mechanické vlastnosti strukturních složek tkání
4. Teorie neizotropních lineárně elastických materiálů
5. Teorie hyperelastických izotropních materiálů a jejich popis.
6. Teorie hyperelastických anizotropních materiálů a jejich popis.
7. Základy teorie lineární a nelineární viskoelasticity (izotropní).
8. Struktura a topologie měkkých tkání.
9. Možnosti výpočtového modelování mechanických vlastností biologických materiálů.
10. Možnosti výpočtového modelování speciálních vlastností biologických tkání (např. kontraktilita).