Detail předmětu

Mechanika v medicíně

FSI-6MB-A Ak. rok: 2025/2026 Letní semestr

Studenti se seznámí s možnostmi využívání mechaniky v medicíně, synergií těchto oborů v biomechanice a jejími základními pojmy a terminologií. V předmětu bude stručně pojednáno o historii biomechaniky člověka, mechanických vlastnostech živých tkání, včetně biomateriálů a jejich interakce s živým organismem. Důraz bude kladen na výpočtové a experimentální modelování s cílem určení a posouzení deformačních a napěťových stavů v oblasti svalově-kosterní biomechaniky, proudění krve a principu lidského hlasu a sluchu. Studující se seznámí také se zobrazovacími metodami, 3D skenováním, 3D tiskem a jejich využití v klinické praxi a při tvorbě výpočtových modelů.

Jazyk výuky

angličtina

Počet kreditů

4

Garant předmětu

Ing. Petr Marcián, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav mechaniky těles, mechatroniky a biomechaniky

Vstupní znalosti

Základní poznatky z biologie na úrovni střední školy a poznatky mechaniky těles na úrovni přednášené v bakalářském studiu na strojní fakultě.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Požadavky na udělení klasifikovaného zápočtu: aktivní účast na cvičení a vypracování dílčích úloh. Konkrétní podobu zápočtu a podrobnosti hodnocení sdělí přednášející v průběhu semestru.

Účast na cvičení je povinná. Omluvená neúčast se nahrazuje samostatným vypracováním úloh podle pokynů vyučujícího.

Učební cíle

  • Seznámit se s biomechanikou člověka a využitím techniky v oblasti medicíny a pochopit vzájemnou synergii.
  • Získat základní přehled o mechanickém chování živých tkání a materiálech využívaných v lékařství.
  • Seznámit se s metodologií řešení základních biomechanických problémů.
  • Získat základní přehled o principech zobrazovacích metod a jejich významu v klinické praxi a při tvorbě biomechanických modelů.
  • Seznámit se s výpočtovým a experimentálním modelováním na konkrétním biomechanickém problému.

Použití předmětu ve studijních plánech

Program B-STI-A: Fundamentals of Mechanical Engineering, bakalářský, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Osnova


  • Úvod, historie, nejznámější omyly v biomechanice (od prvních myšlenek až k výpočtovým modelům).

  • Biomateriály.

  • Modely materiálů v biomechanice.

  • Zobrazovací metody v lékařství a 3D vizualizace.

  • Implantáty používané ve svalově-kosterní a srdečně-cévní soustavě.

  • 3D skenování a 3D tisk v lékařské praxi.

  • Experiment a výpočtové modelování.

  • Proudění v cévách a v horních cestách dýchacích.

  • Princip lidského hlasu a sluchu.

  • Problémy klinické praxe – přednáška lékařů.

  • Bio-inspirovaná robotika

Laboratorní cvičení

6 hod., povinná

Osnova


  • Viskozita krve a charakter proudění, podobnostní kritéria, šíření pulzní vlny v pružné trubici.

  • DIC a tenzometrie v biomechanice.

Cvičení s počítačovou podporou

7 hod., povinná

Osnova


  • Určování sil působících na lidské tělo.

  • Určování parametrů modelů materiálů a jejich závislost na struktuře tkáně.

  • Zpracování obrazu a tvorba modelu geometrie.

  • Nejjednodušší biomechanické modely v oblasti svalově-kosterní, řešení deformačních a napěťových stavů.

  • Nejjednodušší biomechanické modely v oblasti srdečně cévní.

  • Určování krevního tlaku v cévách.

  • Modální analýza vokálního traktu.