Biomechanika a biomateriály

Vztahy:

Předmět F7ABBBB lze klasifikovat až po úspěšné klasifikaci předmětu F7ABBMEC

Garant předmětu:

Matej Daniel

Přednášející:

Matej Daniel

Cvičící:

Matej Daniel, Petr Volf

Předmět zajišťuje:

katedra zdravotnických oborů a ochrany obyvatelstva

Anotace:

Předmět je určen pro všechny studenty, kteří si potřebují doplnit 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 Mechanika a Robotika v lékařství. 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.

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 (20%).

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 stupně 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, Ortetika a protetika, Namáhání a konstrukční návrh protéz,

Osnova přednášek:

1. Předmět biomechaniky a její dělení: klinická, sportovní, ortopedická, forenzní biomechanika, biomechanika v ergonomii.

2. Matematické a fyzikální metody v biomechanice, lineární algebra, numerické metody, vektorová algebra, sílové a momentové účinky v biomechanice.

3. Metody měření v experimentální biomechanice, tenzometrie, elektromyografie, sledovací systémy.

4. Hodnocení pohybu ve sportovní biomechanice a rehabilitaci, antropometrie, popis pohybu lidského těla,

5. Kinematika a dynamika pohybu, práce a výkon, transformace sil a momentů,

6. Biomechanika chůze a stabilita, biomechanika horních a dolních končetin.

7. Biomechanika svalově kosterního systému, průřezové charakteristiky,

8. Způsoby zatížení a deformace.

9. Řešení napjatosti, kombinované namáhá materiálů.

10. Materiálové vlastnosti kostí, svalů, vazů, chrupavek a šlach, zlomeniny kostí a fixátory.

11. Materiály v biomechanice a jejich vlastnosti, biomateriály, biokompatibilita, bioaktivní materiál, komposity, sterilizační techniky.

12. Modely biomateriálů, reologické modely tkání, svalů.

13. Ortetika a protetika - ortopedické a protetické pomůcky, způsoby léčení, exoprotézy a endoprotézy, implantáty, bandáže,

14. Namáhání a konstrukční návrh protéz, Inteligentní protézy - zpracování EMG signálu, myoelektrické protézy.

Osnova cvičení:

1) Určení velikosti a sily svalů horní končetiny,

2) Určení velikosti a sily svalů dolní končetiny,

3) Studium funkce středního ucha,

4) Základní reologické modely,

5) Ergonomie sedu a chůze,

6) Zatížení páteře a meziobratlových plotének,

7) Měření kroutícího momentu v biomechanice,

8) Měření namáhání konstrukce tahem a ohybem,

9) Měření sil pod chodidly na odrazové desce,

10) Měření kinematiky a dynamiky pohybu osoby v prostoru pomocí ultrazvukového radaru,

11) Měření kinematiky a dynamiky pohybu pomocí akcelerometrů,

12) Určování polohy těžiště stabilometrickou plošinou,

13) Měření zatížení konstrukce krutem,

14) Udílení zápočtů, doměřování.

Cíle studia:

Předmět je určen pro všechny studenty, kteří si potřebují doplnit 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 Mechanika a Robotika v lékařství. 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:

Povinná literatura:

[1]Kutílek, P., Žižka, A. Vybrané kapitoly z experimentální biomechaniky. 1. Vydání.Praha: Česká technika - nakladatelství ČVUT, 2012, 1. vyd., 165 s., ISBN 978-80-01-04993-8

[2]Živčák J. a kol., Základy bioniky a biomechaniky, Prešov : ManaCon, 2004, ISBN 80-89040-25-X.

Doporučená literatura:

[1]Valenta, J., Konvičková, S. Biomechanika srdečně cévního systému člověka. Praha: ČVUT, 1997, 1. vyd. 275 s., ISBN 80-01-01601-3

[2]Kutílek P., Žižka A., Poušek L.: Praktika z rehabilitačního inženýrství, protetiky-ortotiky a biomechaniky, skripta, Praha: ČVUT, 2010, ISBN: 978-80-01-04682-1.

[3]Křen, J., Rosenberg, J., Janíček, P. Biomechanika, skripta, Plzeň: Západočeská Univerzita, 2001. 2. vyd. 380 s. ISBN 80-7082-792-0

Poznámka:

Rozvrh na zimní semestr 2024/2025:

	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	místnost KL:B-135 Daniel M. 08:00–09:50 (přednášková par. 1) Kladno FBMI Učebnamístnost KL:B-135 Daniel M. Volf P. 10:00–11:50 (přednášková par. 1) Kladno FBMI Učebna
St
Čt
Pá

Rozvrh na letní semestr 2024/2025:

Rozvrh není připraven

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Prospectus - bakalářský (!)
• Bakalářský studijní program Biomedicínská technika v aj (povinný předmět)
• Bakalářský studijní program Biomedicínská technika v aj (povinný předmět)