Detail předmětu
Mechanika biologických tkání
FSI-9MBT Ak. rok: 2024/2025 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
Vstupní znalosti
Znalosti základní lékařské anatomické terminologie, týkající se srdečně-cévní soustavy, znalosti základních analytických a numerických metod deformačně-napěťové analýzy.
Pravidla hodnocení a ukončení předmětu
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.
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.
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.
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
Použití předmětu ve studijních plánech
Program D-IME-K: Inženýrská mechanika, doktorský, doporučený kurs
Program D-IME-P: 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).