Modelování a simulace pro protetiku a ortotiku

Garant předmětu:

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra zdravotnických oborů a ochrany obyvatelstva

Anotace:

Předmět nabízí přehlednou informaci o možnostech využití moderních technologií v oblasti tvorby protetických a ortotických pomůcek. Pozornost je věnována technickým aspektům modelování a návrhu konstrukce takových zařízení i perspektivám dalšího vývoje s využitím výsledků moderních disciplín (např. robotika, umělá inteligence) a s přihlédnutím k medicínské problematice nejčastějších druhů postižení či poruch.

Požadavky:

Forma ověření studijních výsledků: ústní zkouška.

Standardně probíhá výuka kontaktní formou a předmět má přednášky a projektově orientovaná cvičení. V případě, že počet studentů je menší než 5, může výuka probíhat v podobě řízeného samostudia s pravidelnými konzultacemi. V tom případě je kromě zkoušky navíc požadováno vypracování písemné studie studentem na zadané téma.

Kombinovaná forma studia:

Výuka probíhá v podobě řízeného samostudia s pravidelnými konzultacemi. Kromě zkoušky je požadováno vypracování písemné studie studentem na zadané téma.

Osnova přednášek:

1. Úvod do modelování a simulace v protetice; Definice základních medicínských a fyzikálních pojmů v protetice; Faktory a koncepty v protetice.

2. Typy protetických a ortoptických pomůcek; Základní pojmy konstrukce a návrhu mechanických konstrukcí, základní typy modelů, rozdělení sw pro modelování a simulace, modelování mechanických prvků protetických pomůcek, metoda konečných prvků.

3. Metody testování mechanických vlastností materiálů exoprotetických a endoprotetických náhrad pro modelování a konstrukci.

4. Typy, rozdělení, funkce a modelování elektrického, myoelektrického a hybridního ovládání protéz a ortéz.

5. Metody simulace a vývoje protéz dolních končetin; Typy protéz dolních končetin, metody jejich volby a aplikace; Optimalizace zavěšení a fixování protéz dolních končetin.

6. Výpočtový návrh kloubů a adaptérů protéz dolních končetin; Konstrukce a vývoj protetických chodidel (statických, dynamických).

7. Metody simulace a vývoje protéz horní končetiny; Perspektivní terminální zařízení protéz; Design zavěšení a řízení protéz horních končetin; Fyzikální aspekty návrhu kloubů a adaptérů protéz horních končetin.

8. Metody řízení kinematiky terminálních zařízení; Funkční režimy protéz HK a DK. Modelování a simulace mechanických soustav.

9. Endoprotézy; Moderní metody modelování a návrhu konstrukce endoprotetických protéz; Materiály v endoprotetice a jejich fyzikální vlastnosti pro modelování a simulace; Totální endoprotéza kyčelního, kolenního a ramenního kloubu a konstrukční omezení.

10. Obecné dělení ortéz; Moderní principy návrhu a stavby ortéz; Dělení ortéz podle funkce a fyzikálních vlastností; Fyzikálně-mechanické principy simulace a návrhu ortéz.

11. Přístroje pro měření kinematických a dynamických veličin pohybu s protetickými a ortotickými pomůckami, kamerové systémy, gyro-akcelerometrické systémy, tenzometrické systémy, nástroje předzpracování a zpracování měřených dat.

12. Využití kinematických a dynamických veličin pohybu v simulaci a modelování protetických a ortoptických pomůcek, metody kvantitativního hodnocení pohybu s protetickými a ortotickými pomůckami,

13. Metody testování konstrukcí exoprotetických a endoprotetických náhrad a ortéz; Testování in-vivo a in-vitro; porovnávání výsledků testování reálných pomůcek s modely.

14. Presentace závěrečné samostatné práce z oboru

Osnova cvičení:

Cvičení budou řešena formou praktických projektů, v nichž si studenti ověří znalosti získané v přednáškách.

Cíle studia:

Studijní materiály:

Povinná:

Murphy D. Fundamentals of amputation care and prosthetics. New York: Demos Medical Publishing, 2013, xiii, 234 p. ISBN 19-362-8770-6.

Chui K. C., Jorge M., Yen S.-C., Lusardi M. M. Orthotics and prosthetics in rehabilitation. 4th ed. St. Louis, Mo.: Saunders/Elsevier, 2020

Doporučená:

A. K., Srivastava R. K.: Essentials of prosthetics. New Delhi: Jaypee Brothers, 2013. ISBN 978-935-0904-374

Poznámka:

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů: