Biomechanika a biomateriály
Kód | Zakončení | Kredity | Rozsah | Jazyk výuky |
---|---|---|---|---|
17PBBBB | Z,ZK | 4 | 2P+2L | česky |
- Předmět lze klasifikovat až po klasifikaci předmětů:
- Mechanika (17PBBMEC)
- Garant předmětu:
- Patrik Kutílek
- Přednášející:
- Matej Daniel, Patrik Kutílek
- Cvičící:
- Slávka Čubanová, Patrik Kutílek, Petr Volf
- Předmět zajišťuje:
- katedra přírodovědných oborů
- Anotace:
-
Studenti se seznámí s těmito okruhy biomechaniky: Předmět biomechaniky a její dělení: klinická, sportovní, ortopedická, forenzní biomechanika, biomechanika v ergonomii. Matematické metody v biomechanice - lineární algebra, numerické metody. Metody měření v experimentální biomechanice - tenzometrie, elektromyografie, sledovací systémy. Hodnocení pohybu ve sportovní biomechanice a rehabilitaci - antropometrie, popis pohybu lidského těla, kinematika a dynamika pohybu, práce a výkon, transformace sil a momentů, biomechanika chůze a stabilita, biomechanika horních končetin. Biomechanika svalově kosterního systému - průřezové charakteristiky, způsoby zatížení a deformace, řešení napjatosti MKP. Materiálové vlastnosti kostí, svalů, vazů, chrupavek a šlach, zlomeniny kostí a fixátory. Modely biomateriálů - reologické modely tkání. Materiály v biomechanice - biomateriály, biokompatibilita, bioaktivní materiál, komposity, sterilizační techniky. Ortetika a protetika - ortopedické a protetické pomůcky, způsoby léčení, exoprotézy a endoprotézy, implantáty, bandáže, namáhání a konstrukční návrh protéz, inteligentní protézy.
- Požadavky:
-
Podmínky zápočtu - 70% prezence na cvičeních, odevzdání 70% jednostránkových protokolů z cvičení. Odevzdané protokoly budou splňovat normy formální úrovně a odbornou úroveň posledního ročníku bakalářského studia na vysoké škole. Formální a odborná úroveň protokolů bude hodnocena klasifikačním stupeněm A až F, který bude zohledněn u zkoušky.
Zkouška: splnění podmínek zápočtu, prokázání znalostí odpovídajících odpřednášené látce formou písemného testu obsahujícího jak teoretické otázky (tři), tak početní příklady (tři). Z každé otázky je možné získat 0,5 nebo 1 bod. Písemný test bude hodnocen stupněm A-F. Pro získání E je nutné získat minimálně 3 body, pro A je nutné získat 5 a více bodů.Závěrečná známka bude reflektovat známku ze závěrečné písemky a protokolů odevzdaných během semestru. V případě nejednoznačné klasifikačního stupeně A až F bude navazovat zkouška ústní.
Okruhy otázek ke zkoušce:
Předmět biomechaniky a její dělení, Matematické a fyzikální metody v biomechanice, Metody měření v experimentální biomechanice, Hodnocení pohybu ve sportovní biomechanice a rehabilitaci, Klinická biomechanika, Biomechanika svalově kosterního systému, Charakteristiky biomateriálů a biokompatibilních materiálů, Definice biomateriálů, Komposity, Ortetika a protetika, Namáhání a konstrukční návrh protéz, Inteligentní protézy
- Osnova přednášek:
-
Osnova přednášek (sylabus)
1.Předmět biomechaniky a její dělení: klinická, sportovní, ortopedická, forenzní biomechanika, biomechanika v ergonomii. [3, 2]
2.Matematické a fyzikální metody v biomechanice, lineární algebra, numerické metody, vektorová algebra, sílové a momentové účinky v biomechanice. [3, 17]
3.Metody měření v experimentální biomechanice, tenzometrie, elektromyografie, sledovací systémy. [1, 3]
4.Hodnocení pohybu ve sportovní biomechanice a rehabilitaci, antropometrie, popis pohybu lidského těla, [1, 7]
5.Kinematika a dynamika pohybu, práce a výkon, transformace sil a momentů, [1, 3, 15]
6.Biomechanika chůze a stabilita, biomechanika horních a dolních končetin. [17, 15, 3]
7.Biomechanika svalově kosterního systému, průřezové charakteristiky, [15, 16]
8.Způsoby zatížení a deformace, řešení napjatosti MKP. [1, 3, 11]
9.Materiálové vlastnosti kostí, svalů, vazů, chrupavek a šlach, zlomeniny kostí a fixátory. [11, 16]
10.Modely biomateriálů, reologické modely tkání, svalů. [1, 16, 17]
11.Materiály v biomechanice a jejich vlastnosti, biomateriály, biokompatibilita, bioaktivní materiál, komposity, sterilizační techniky. [2, 12, 14]
12.Ortetika a protetika - ortopedické a protetické pomůcky, způsoby léčení, exoprotézy a endoprotézy, implantáty, bandáže, [2, 3]
13.Namáhání a konstrukční návrh protéz [2, 3]
14.Inteligentní protézy - zpracování EMG signálu, myoelektrické protézy. [2, 3]
- Osnova cvičení:
-
Osnova laboratorního cvičení (sylabus)
Početní úkoly podložené měřením [18]:
1) Určení velikosti a sily svalů horní končetiny (učebna A-114) [1, 3]
2) Určení velikosti a sily svalů dolní končetiny (učebna A-114) [1, 3]
3) Studium funkce středního ucha (učebna A-114) [3, 17]
4) Základní reologické modely (učebna A-114) [1, 16, 17]
5) Měření okamžité polohy očí, hlavy a těla v neurologii (učebna A-114) [2, 3]
6) Zatížení páteře a meziobratlových plotének (učebna A-114) [1, 3, 11]
7) Měření kroutícího momentu v biomechanice (učebna A-114) [1, 3, 11]
8) Měření pohybu pomocí kamery a inerciálního systému (učebna A-114) [1, 3, 15]
9) Měření sil pod chodidly na odrazové desce (učebna A-114) [1, 3, 15]
10) Měření kinematiky a dynamiky pohybu osoby v prostoru pomocí ultrazvukového radaru (učebna A-114) [3, 17]
11) Měření kinematiky a dynamiky pohybu končetin pomocí akcelerometrů (učebna A-114) [17, 15, 3]
12) Určování polohy těžiště stabilometrickou plošinou (učebna A-114) [17, 15, 3]
13) Měření zatížení protéz dolní končetiny tenzometrickou soupravou (učebna A-114) [1, 3, 11]
14) Analýza pohybu a stupňů volnosti robotické paže a horní končetiny (učebna A-114) [1, 3, 15]
Zaměření prací studentů bude spočívat zejména ve vypracování samostatných úloh. Témata samostatných prací budou vždy zaměřena na vybranou problematiku. V laboratorních cvičeních studenti zpracují názorné laboratorní úlohy podle probíraných témat. Na konci každé laboratorní práce bude zhodnocení výsledků a udělena známka, známky z cvičení budou zohledněny u zkoušky.
- Cíle studia:
-
Předmět je určen pro všechny studenty, kteří si potřebují dostudovat znalosti a vytvořit si obecné povědomí o biomechanice a její uplatnění v konkrétních praktických problémech. Obsah je zvolen tak, aby postačil k pochopení a zvládnutí problematik v navazujících předmětech, především předmětu Robotika, Rehabilitační inženýrství. V případě, že si student daný předmět nezvolí a nikdy neměl možnost si tyto základy doplnit, bude vystaven riziku nepochopení následných problematik v navazujících předmětech, ve kterých není brán na toto zřetel.
- Studijní materiály:
-
1. Živčák J. a kol., Základy bioniky a biomechaniky, Prešov : ManaCon, 2004, ISBN 80-89040-25-X.
2. Valenta, J. a kol.: Biomechanika. Praha, Academia 1985,
3. Valenta, J.; Konvičková, S.: Biomechanika srdečně cévního systému člověka. Praha, Vydavatelství ČVUT 2006
4. Kutílek, P., Žižka, A. Vybrané kapitoly z experimentální biomechaniky. 1. Vydání.Praha: Česká technika - nakladatelství ČVUT, 2012, 165 s.,
- Poznámka:
- Rozvrh na zimní semestr 2022/2023:
-
06:00–08:0008:00–10:0010:00–12:0012:00–14:0014:00–16:0016:00–18:0018:00–20:0020:00–22:0022:00–24:00
Po Út St Čt Pá - Rozvrh na letní semestr 2022/2023:
- Rozvrh není připraven
- Předmět je součástí následujících studijních plánů:
-
- Bakalářský studijní obor Biomedicínský technik - prezenční (povinný předmět)